一种回转式热解反应器及热解方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种回转式热解反应器及热解方法，主要应用于粉煤、油砂及油页岩等低温热解与分质利用领域。
【背景技术】
[0002]回转式反应器也被称作回转窑。回转式反应器是对粉状物料进行加热处理的热工设备，问世已逾百年之久。目前，回转式反应器广泛用于有色冶金、耐火材料、水泥、化工和造纸等工业生产过程。
[0003]随着煤化工技术的进步，回转反应器现在也开始应用于直径小于10mm粉煤、油砂及油页岩的低温热解分质利用过程，例如在生产洁净煤的同时还可提取煤焦油等，相关产品如北京煤化所开发的外热式多段回转炉、西安三瑞实业有限公司开发的外热式回转窑反应器。
[0004]以上热解反应器按热解过程所需热量的供给方式又包括:第一种热介质不与原料接触的外热式，如北京煤化所开发的外热式多段回转炉、西安三瑞实业有限公司开发的外热式回转窑反应器就属于外热式；第二种是热介质与原料接触的内热式。然而，由于上述两种的供热方式通常是使物料的一侧受热，因此物料的反应热效率较低。而对于将内热式和外热式相结合的混合式供热方式，由于需要同时考虑提供内外供热燃料，使得反应器结构复杂，目前行业应用较少。
[0005]另外，关于物料传输，目前对于煤化工领域的卧式回转式热解反应器是采用动态密封装置将原料导入反应器或将反应产物导出反应器，为了实现导料时的密封，通常在第一导料管内置入2— 4个直径略小于第一导料管的钢球，通过钢球实现料封的作用。然而，这种密封装置在运行过程中钢球不可避免地存在磨损，使得料封效果减弱，以至于在生产运行中逐渐地失去料封作用，导致热解反应器内的产物(如热解油气)与反应器外空气在反应压力变化时互窜而发生安全生产事故。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种回转式热解反应器及热解方法，以解决现有技术中回转式热解反应器在物料传输时存在安全隐患，且反应器的热效率较低的问题。
[0007]为实现上述目的，本发明的回转式热解反应器采用以下技术方案:
[0008]—种回转式热解反应器，包括内筒体、夕卜筒体、窖头罩和窖尾罩，所述外筒体套在所述内筒体外并可与内筒体同步转动，从而在所述内筒体与外筒体之间形成供热夹套，其中，所述回转式热解反应器还包括第一导料装置，所述第一导料装置包括第一挡料圈和第一导料管；
[0009]所述第一挡料圈呈环形，其外周边沿所述内筒体的内壁设置于内筒体内靠近窑尾罩的位置；所述第一导料管呈螺旋状，沿反螺旋方向盘绕在所述内筒体的外壁上，包括第一进料口和第一出料口，所述第一进料口贴近所述第一挡料圈靠窑头罩的一侧设置并与所述内筒体内部连通，所述第一出料口设置于所述第一进料口靠窑头罩的一侧并与所述供热夹套连通；
[0010]所述第一挡料圈的内环与外环之间的宽度大于所述第一进料口与所述内筒体的内壁之间的距离。
[0011]根据本发明的回转式热解反应器，优选地，所述第一导料管的螺旋圈数不小于2个，例如2个、3个或4个，优选为2?6个。
[0012]根据本发明的回转式热解反应器，优选地，所述窑尾罩上还设有进气口，所述回转式热解反应器还包括气体分布器，用于使所述窑尾罩内的进气均匀分布至供热夹套；所述第一出料口设置于所述气体分布器靠窑头罩的一侧；优选地，所述气体分布器为布气板。
[0013]根据本发明的回转式热解反应器，优选地，所述第一进料口为所述内筒体的内壁上与所述第一导料管用于进料的一端的连接处的开口。
[0014]根据本发明的回转式热解反应器，优选地，所述外筒体和内筒体的内壁上均设有抄板，并且所述外筒体和内筒体的内壁上均设有推料螺旋，其中，所述内筒体内壁上的推料螺旋沿正螺旋方向设置，用于将所述内筒体内的物料由窑头端推向窑尾端；所述外筒体内壁上的推料螺旋沿反螺旋方向设置，用于将所述供热夹套内的物料由窑尾端推向窑头端；优选地，所述窑头罩的上端设有排气口、下端设有排渣口。
[0015]在本发明的一个优选实施方式中，所述回转式热解反应器还包括第二导料装置，所述第二导料装置包括第二挡料圈和第二导料管；
[0016]所述第二挡料圈呈环形，其外周边沿所述外筒体的内壁设置于外筒体内靠近窑头罩的位置；所述第二导料管呈螺旋状，沿正螺旋方向盘绕在所述供热夹套内，包括第二进料口和第二出料口，所述第二进料口贴近所述第二挡料圈靠窑尾罩的一侧设置并与所述供热夹套连通，所述第二出料口设置于所述第二进料口靠窑尾罩的一侧并与所述内筒体内部连通；
[0017]所述第二挡料圈的内环与外环之间的宽度大于所述第二进料口与所述外筒体的内壁之间的距离。
[0018]根据本发明的回转式热解反应器，优选地，所述第二导料管的螺旋圈数不小于2个，优选为2?6个。
[0019]根据本发明的回转式热解反应器，优选地，所述第二进料口贴近所述外筒体的内壁设置。
[0020]根据本发明的回转式热解反应器，优选地，所述第一挡料圈的内环与外环之间的宽度不大于所述内筒体内径的1/5 ;
[0021]所述第二挡料圈的内环与外环之间的宽度不大于所述外筒体内径的1/6。
[0022]本发明还提供了一种热解方法，利用上述的回转式热解反应器进行物料的热解反应；优选地，所述物料为煤粉、油砂及粉状油页岩；进一步优选地，所述物料为油砂及粉状油页岩。
[0023]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0024]1、本发明的回转式热解反应器在运行时可以使内筒内的和供热夹套内的固相物料直接进行交换输送，与从外部引入物料或将窑内物料直接排去外部相比，本发明中物料由于温度较高其本身所携带的热量并未损失，而是被再利用，提高了热效率；
[0025]2、在本发明中，通过螺旋状的导料管进行物料输送，由于导料管内始终有输送中的物料，并且呈螺旋状，因而使得导料管内的物料具有自密封的功能，从而使内筒内的和供热夹套内的固相物料直接进行交换输送时安全高效，与现有技术相比，结构简单，可靠性高且更耐用。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的回转式热解反应器的一种实施方式的结构示意图；
[0027]图2为图1中挡料圈的一种实施方式的示意图；
[0028]图3为图1中挡料圈和导料管安装处的局部示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图对本发明进行详细说明，但本发明并不仅限于此。
[0030]如图1所示，本发明的回转式热解反应器，包括内筒体1、外筒体2、窑头罩3和窑尾罩4，所述外筒体2套在所述内筒体1外并可与内筒体1同步转动，从而在所述内筒体1与外筒体2之间形成供热夹套5，例如利用设置在所述外筒体2与内筒体1之间的十字支撑15实现外筒体2与内筒体1之间的固定，以便同步转动，当然窑头罩3和窑尾罩4还可均与内、外筒体之间设有动密封环14，以防泄漏，上述结构均为本领域所熟知，这里不再赘述。
[0031]所述回转式热解反应器还包括第一导料装置，所述第一导料装置包括第一挡料圈61和第一导料管62。如图2所示，所述第一挡料圈61呈环形，其外周边63沿所述内筒体1的内壁设置于内筒体1内靠近窑尾罩4的位置。如此，由于第一挡料圈61的内环与外环之间具有一定的宽度d，当内筒体1内的物料由窑头输送至此处时，部分物料会被第一挡料圈61挡住，其余部分可从第一挡料圈61的内环中穿过，继续前进至窑尾，优选地，所述第一挡料圈61的内环与外环之间的宽度d不大于所述内筒体1内径的1/5。
[0032]如图1和图3所示，所述第一导料管62呈螺旋状，沿反螺旋方向盘绕在所述内筒体1的外壁上，包括两端的第一进料口 65和第一出料口 66，所述第一进料口 65贴近所述第一挡料圈61靠窑头罩3的一侧设置(例如所述第一进料口 65与第一挡料圈61之间的不大于10cm，优选不大于5cm，本领域技术人员理解，只要可以保证挡住的物料可顺利进入第一进料口 65即可)并与所述内筒体1内部连通；所述第一出料口 66设置于所述第一进料口 65靠窑头罩3的一侧并与所述供热夹套15连通。所述第一挡料圈61的内环与外环之间的宽度d大于所述第一进料口 65与所述内筒体1的内壁之间的距离。如此，当第一进料口 65随内筒体1转至低处时，所述第一挡料圈61所挡住的物料可以进入第一进料口 65，并随着内筒体1的转动自第一出料口 66排出，进入供热夹套15。在一个优选实施例中，所述第一进料口 65为所述内筒体1的内壁上与所述第一导料管62用于进料一端的连接处的开口，即所述第一进料口 65位于所述内筒体1的内壁上，便于进料。
[0033]本领域技术人员理解，所述第一导料管62的螺旋圈数不应小于1个，在一个优选实施例中，所述第一导料管62的螺旋圈数不小于2个，进一步优选为2?6个，以更好地实现导料装置的自密封。
[0034]需要说明的是，在本发明中，所述“正螺旋方向”是指随着回转式热解反应器的正常转动，可以促使物料由窑头向窑尾方向移动的螺旋方向；所述“反螺旋方向”是指随着回转式热解反应器的正常转动，可以促使物料由窑头向窑尾方向移动的螺旋方向。
[0035]本领域技术人员了解，窑头罩3是一种有耐热衬里的静止设备，其作用是聚集烟气、分离尾渣，在静止的窑头罩和回转筒体之间安装有密封装置，以防止烟气泄漏。