一种旋转式微波热解系统及方法与流程

本发明属于微波热解领域，具体涉及一种旋转式微波热解系统及方法。

背景技术：

微波热解是一种清洁、高效的热解方式，热解原料吸收微波能，直接转化为热能，具有加热均匀、热解速度快、热量损失小、易于操作控制等优点，得到众多科技工作者的关注。现有成熟的、工业化应用的微波利用方式是微波干燥、微波脱硫和垃圾微波裂解，而在生物质、煤炭、油页岩、污泥等方面的工业化应用较少，归其原因主要有以下几点：1、热解系统多为间歇式，单个处理周期时间较长，不利于产能的提高；2、炉体设计不合理，微波穿透物料加热有限，固体产物夹杂“生料”；3、热解产物较为复杂，后期分离较为困难；4、微波热解系统自动化程度较低，人工成本较高。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种旋转式微波热解系统及方法，旨在实现微波热解连续化生产，缩短生产周期，提高生产效率和降低生产成本。此外，本发明适用范围较广，不仅适用于现有的干燥、脱硫、垃圾裂解，而且适用于低变质煤、生物质、油页岩和污泥等的微波热解。

本发明的采用的技术方案如下：

一种旋转式微波热解系统，包括装料炉封头、装料炉、热解炉封头、热解炉、卸料炉推板、卸料炉、导轨以及微波发生器；

装料炉、热解炉和卸料炉均与所述导轨连接，装料炉、热解炉和卸料炉能沿所述导轨移动，以及在导轨上自转；

沿装料炉、热解炉和卸料炉在导轨移动上的移动方向，导轨上依次包括装料工位、热解工位以及卸料工位；装料炉封头和热解炉封头分别对应设置在所述装料工位和热解工位，用于对所述装料炉和热解炉的上端口进行封堵；卸料炉推板设置在对应设置在所述卸料工位，用于对所述卸料炉进行卸焦和封堵；装料炉封头、热解炉封头和卸料炉推板上均连接有控制各自升降的升降机构；

装料炉封头上通过进料金属挠性管连接有进料管，热解炉封头上通过煤气出气金属挠性管连接有煤气排出管；

微波发生器设置在热解工位，微波发生器包括第一微波发生器和第二微波发生器，第一微波发生器和第二微波发生器分别设置在热解炉沿导轨移动方向的两侧。

装料炉封头顶部设置具有过滤除尘功能的放空帽，用于防止装料炉封头进料时产生气堵，放空帽贯穿装料炉封头，放空帽中在装料炉封头的上侧部分设置有外过滤网，放空帽在装料炉封头的下侧部分设置有内过滤网，内过滤网和外过滤网均采用200目筛，材质为耐高温金属。

热解炉封头的下部连接有金属筛网，金属筛网用于过滤热解炉热解过程中产生的热解气和煤焦油汽；金属筛网采用200目筛，材质为耐高温金属。

卸料炉推板顶部设置有用于推动卸料炉推板上下移动的可伸缩的推杆，推杆包括位于上部的外推杆和位于下部的内推杆，内推杆的上端设置于外推杆的内部，外推杆与外推杆之间可相对伸缩。

所述导轨采用环形导轨，包括上下对称设置的上导轨和下导轨，装料炉、热解炉以及卸料炉的上端与上导轨连接，装料炉、热解炉以及卸料炉的下端与下导轨连接。

装料炉、热解炉和卸料炉上均设有与上导轨以及下导轨连接的炉体支承环；装料炉、热解炉和卸料炉分别与所述炉体支承环的内圈之间可转动连接，以使装料炉、热解炉和卸料炉实现自转；

上导轨和下导轨的结构相同；上导轨包括内环导轨和外环导轨，内环导轨和外环导轨上朝向装料炉、热解炉和卸料炉的一侧均设有与所述炉体支承环适配的凹槽；炉体支承环的两侧分别嵌入内环导轨上的凹槽以及外环导轨上的凹槽中；炉体支承环与内环导轨以及外环导轨在凹槽处通过滑动机构连接，以使装料炉、热解炉和卸料炉沿内环导轨以及外环导轨移动。

炉体支承环与内环导轨以及外环导轨在凹槽处设有供炉体支承环沿内环导轨以及外环导轨移动的滚轮。

还包括卸焦车，卸焦车设置于卸料工位处用于转移卸料炉卸出的物料。

一种旋转式微波热解方法，采用上述旋转式微波热解系统进行，所述旋转式微波热解方法为连续式循环过程，该连续式循环过程的每个周期如下：

将第一炉体沿着导轨移动至装料工位，在装料工位上，装料炉封头下移并将第一炉体上端口封堵；通过进料管以及进料金属挠性管向第一炉体中装原料，装料完成后，装料炉封头上移；

接着，装好原料的第一炉体沿着导轨移动至热解工位，热解炉封头下移并将第一炉体上端口封堵，通过第一微波发生器和第二微波发生器对第一炉体中的原料进行微波热解，微波热解过程中，第一炉体在热解工位绕其转轴自转；第二炉体沿着导轨移动至装料工位并进行装料，第二炉体装料完成后，装料炉封头上移；

接着，第一炉体中的原料微波热解完成后，热解炉封头上移，第一炉体沿着导轨移动至卸料工位并进行卸料，装好原料的第二炉体移动至热解工位进行微波热解，第三炉体移动至装料工位进行装料，卸料完成的第一炉体准备移动至装料工位，为连续式循环过程的下一个周期做准备；

第一炉体、第二炉体以及第三炉体在装料工位时分别用作装料炉，在热解工位时分别用作热解炉，在卸料工位时分别用作卸料炉。

第一炉体在卸料工位卸料前，卸料炉推板下移并将第一炉体上端口封堵，第一炉体中的物料依靠自重自动卸焦；若第一炉体中的物料依靠自重无法卸焦时，推杆伸长，驱动卸料炉推板下移同时将第一炉体中的物料卸出；此时，第三炉体在装料工位，装料炉封头将第三炉体的上端口封堵。

在热解工位对原料热解过程中，微波发生功率为800～1000w，辐射热解时间为30～40min，第二炉体、第一炉体或第三炉体转动速度为5～10r/min。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的旋转式微波热解系统将整个热解过程分为装料、热解和卸料三个阶段，能够通过程序切换装料炉、热解炉和卸料炉的工作状态，以控制装料炉、热解炉和卸料炉沿着导轨的移动以及在热解工位时炉体的自转，实现微波热解过程的连续化生产。微波热解时，热解炉的自转使得微波辐射和物料吸收微波更加均匀，降低了“生料”的夹杂，提高了生产效率。因此通过本发明的本发明的连续化生产、废气利用和热解炉自转等大大提高了生产效率，节约时间和经济成本，还能达到节能减排的目的，经济效果和环境效益显著，能够连续化生产、废气利用和热解炉自转等大大提高了生产效率，节约时间和经济成本，还能达到节能减排的目的，经济效果和环境效益显著。此外，本发明适用范围较广，不仅适用于干燥、脱硫、垃圾裂解，而且适用于低变质煤、生物质、油页岩和污泥等的微波热解。

由上述本发明的旋转式微波热解系统的有益效果可知，本发明的旋转式微波热解方法能够实现微波热解连续化生产，缩短生产周期，提高生产效率和降低生产成本，同时适用范围较广，不仅适用于干燥、脱硫、垃圾裂解，而且适用于低变质煤、生物质、油页岩和污泥等的微波热解。

附图说明

图1为本发明连续式微波热解系统的运行示意图；

图2为本发明连续式微波热解系统的结构示意图；

图3为本发明装料炉、热解炉以及卸料炉与导轨连接后的俯视图；

图4为图3中a-a截面(导轨与热解炉连接部位)示意图。

图中：1-进料管，2-进料金属挠性管，3-装料炉封头，4-装料炉，5-外过滤网，6-内过滤网，7-放空帽，8-外推杆，9-内推杆，10-炉体支承环，11-推杆，12-卸料炉推板，13-卸料炉，14-卸焦车，15-煤气排出管，16-煤气出气金属挠性管，17-热解炉封头，18-金属筛网，19-热解炉，20-第一微波发生器，20-1-第二微波发生器，21-炉体支承环，22-炉体支承环，23-上导轨，23-1-内环导轨，23-2-外环导轨，24-下导轨，25-凹槽。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。

参照图1和图2，本发明的旋转式微波热解系统包括装料炉封头3、装料炉4、热解炉封头17、热解炉19、卸料炉推板12、卸料炉13、导轨以及微波发生器；装料炉4、热解炉19和卸料炉13均与所述导轨连接，装料炉4、热解炉19和卸料炉13能沿所述导轨移动，以及在导轨上自转；沿装料炉4、热解炉19和卸料炉13在导轨移动上的移动方向，导轨上依次包括装料工位、热解工位以及卸料工位；装料炉封头3、热解炉封头17和卸料炉推板12分别对应设置在所述装料工位、热解工位以及卸料工位处，装料炉封头3和热解炉封头17分别对应设置在所述装料工位和热解工位，用于对所述装料炉4和热解炉19的上端口进行封堵；卸料炉推板12设置在对应设置在所述卸料工位，用于对所述卸料炉13进行卸焦和封堵，装料炉封头3、热解炉封头17和卸料炉推板12均为可机械提升或下降；装料炉封头3、热解炉封头17和卸料炉推板12上均连接有控制各自升降的升降机构；卸料炉推板12上端连接有可控制卸料炉推板12上下移动的可伸缩的推杆；装料炉封头3上通过进料金属挠性管2连接有进料管1，热解炉封头17上通过煤气出气金属挠性管16连接有煤气排出管15；微波发生器设置在热解工位，微波发生器包括第一微波发生器20和第二微波发生器20-1，第一微波发生器20和第二微波发生器20-1分别设置在热解炉19沿导轨移动方向的两侧。

作为本发明优选的实施方案，参照图2，本发明的旋转式微波热解系统还包括装料炉封头3顶部设置具有过滤除尘功能的放空帽7，用于防止装料炉封头3进料时产生气堵，放空帽7贯穿装料炉封头3，放空帽7中在装料炉封头3的上侧部分设置有外过滤网5，放空帽7在装料炉封头3的下侧部分设置有内过滤网6，外过滤网5和内过滤网6均采用200目筛，材质为耐高温金属。本发明的旋转式微波热解系统还包括卸焦车14，卸焦车14设置于卸料工位处用于转移卸料炉13卸出的物料。

作为本发明优选的实施方案，热解炉封头17的下部连接有金属筛网18，金属筛网18用于过滤热解炉19热解过程中产生的热解气和煤焦油汽；金属筛网18采用200目筛，材质为耐高温金属。

作为本发明优选的实施方案，本发明的导轨采用环形导轨，包括上下对称设置的上导轨23和下导轨24(见图1)，装料炉4、热解炉19以及卸料炉13的上端与上导轨23连接，装料炉4、热解炉19以及卸料炉13的下端与下导轨24连接。参见图2和图4，装料炉4、热解炉19和卸料炉13上均设有与上导轨23以及下导轨24连接的炉体支承环；装料炉4、热解炉19和卸料炉13分别与所述炉体支承环的内圈之间可转动连接，以使装料炉4、热解炉19和卸料炉13实现自转；上导轨23和下导轨24的结构相同；上导轨23包括内环导轨23-1和外环导轨23-2，内环导轨23-1和外环导轨23-2上朝向装料炉4、热解炉19和卸料炉13的一侧均设有与所述炉体支承环适配的凹槽25；炉体支承环的两侧分别嵌入内环导轨23-1上的凹槽以及外环导轨23-2上的凹槽中；炉体支承环与内环导轨23-1以及外环导轨23-2在凹槽25处通过滑动机构连接，以使装料炉4、热解炉19和卸料炉13沿内环导轨23-1以及外环导轨23-2移动。

作为本发明优选的实施方案，如图4所示，炉体支承环与内环导轨23-1以及外环导轨23-2在凹槽25处设有供炉体支承环沿内环导轨23-1以及外环导轨23-2移动的滚轮。

采用上述本发明旋转式微波热解系统进行旋转式微波热解方法的过程为连续式循环过程，该连续式循环过程的每个周期如下(见图1～图3)：

将第一炉体沿着导轨移动至装料工位，在装料工位上，装料炉封头3下移并将第一炉体上端口封堵；通过进料管1以及进料金属挠性管2向第一炉体中装原料，装料炉封头3上移；

接着，装好原料的第一炉体沿着导轨移动至热解工位，热解炉封头17下移并将第一炉体上端口封堵，通过第一微波发生器20和第二微波发生器20-1对第一炉体中的原料进行微波热解，微波热解过程中，第一炉体在热解工位绕其轴线自转，以实现均匀热解作用；第二炉体沿着导轨移动至装料工位并进行装料，第二炉体装料完成后，装料炉封头3上移；

接着，第一炉体中的原料微波热解完成后，热解炉封头17上移，第一炉体沿着导轨移动至卸料工位并进行卸料，装好原料的第二炉体移动至热解工位进行微波热解，第三炉体移动至装料工位进行装料，卸料完成的第一炉体准备移动至装料工位，为连续式循环过程的下一个周期做准备；

第一炉体、第二炉体以及第三炉体在装料工位时分别用作装料炉，在热解工位时分别用作热解炉，在卸料工位时分别用作卸料炉；

在热解工位对原料热解过程中，微波发生功率为800～1000w，辐射热解时间为30～40min，第二炉体、第一炉体或第三炉体转动速度为5～10r/min。根据热解时间，控制装料炉4、热解炉19和卸料炉13沿导轨的移动以切换炉子运行状态。

卸料炉推板12顶部设置有用于推动卸料炉推板12上下移动的可伸缩的推杆11；第一炉体在卸料工位卸料前，卸料炉推板12下移并将第一炉体上端口封堵，第一炉体中的物料依靠自重自动卸焦；若第一炉体中的物料依靠自重无法卸焦时，推杆11伸长，驱动卸料炉推板12下移同时将第一炉体中的物料卸出；此时，第三炉体在装料工位，装料炉封头3将第三炉体的上端口封堵。

如图1所示，通过管道将原料输送至装料工位，炉体在装料工位利用进料管1和进料金属挠性管2进行装料，由于进料金属挠性管2是挠性的，上下方向具有伸缩性，因此既能够满足装料的需求，又能满足装料炉封头3上下移动的需求，当装料炉封头3上下移动时，进料金属挠性管2随着装料炉封头3的上行而收缩，下移而伸长。同理，煤气出气金属挠性管16、空气出气金属挠性管5，会随着它们各自连接的封头上下移动而做相适应的伸缩变化。炉体在热解工位进行热解时，微波热解产生的煤气和煤焦油汽通过煤气出气金属挠性管16以及煤气排出管15输送至热解系统外处理在卸料工位，炉体将热解固体产物通过卸焦车14输送至系统外处理。在一个生产周期内，系统内的单个炉子经历装料、热解和卸料三个阶段；在同一时间时，在装料工位的炉体视为装料炉4，在热解工位的炉体视为热解炉19，在卸料工位的炉体视为卸料炉，装料炉4、热解炉19和卸料炉13的基本结构相同。

实施例1

自动装料机将热解原料通过进料管1以及进料金属挠性管2装入装料炉4内，炉内排出的空气由放空帽7排空；装有原料的炉体由导轨带动至热解区域(即热解工位)，成为热解炉19，微波发生装置启动，微波热解过程中，产生的热解气和煤焦油汽通过金属筛网18过滤后，通过煤气出气金属挠性管16以及煤气排出管15排出系统外，进行分离，微波热解的微波功率为800w，热解时间为40min，热解炉19的自转速度为5r/min；热解完成的炉体由导轨带动至卸料区域(即卸料工位)，成为卸料炉13，打开卸料炉13的底部舱门，卸料炉13内的热解固体产物受重力或推板推力作用掉入卸焦车14内；卸料完成的炉体由导轨带动转至装料区域(即上料工位)，成为装料炉4，至此完成一个热解生产周期。

实施例2

自动装料机将热解原料通过进料管1以及进料金属挠性管2装入装料炉4内，炉内排出的空气由放空帽7排空；装有原料的炉体由导轨带动转至热解区域(即热解工位)，成为热解炉19，微波发生装置20启动，微波热解过程中，产生的热解气和煤焦油汽通过金属筛网18过滤后，通过煤气出气金属挠性管16以及煤气排出管15排出系统外，进行分离，微波热解的微波功率为900w，热解时间为35min，热解炉19的自转速度为8r/min；热解完成的炉体由导轨带动至卸料区域(即卸料工位)，成为卸料炉13，打开卸料炉13的底部舱门，卸料炉13内的热解固体产物受重力或推板推力作用掉入卸焦车14内；卸料完成的炉体由导轨带动转至装料区域(即上料工位)，成为装料炉4，至此完成一个热解生产周期。

实施例3

自动装料机将热解原料通过进料管1以及进料金属挠性管2装入装料炉4内，炉内排出的空气由放空帽7排空；装有原料的炉体由导轨带动至热解区域(即热解工位)，成为热解炉19，微波发生装置启动，微波热解过程中，产生的热解气和煤焦油汽通过金属筛网18过滤后，通过煤气出气金属挠性管16以及煤气排出管15排出系统外，进行分离，微波热解的微波功率为1000w，热解时间为30min，热解炉19的自转速度为10r/min；热解完成的炉体由导轨带动至卸料区域(即卸料工位)，成为卸料炉13，打开卸料炉13的底部舱门，卸料炉13内的热解固体产物受重力或推板推力作用掉入卸焦车14内；卸料完成的炉体由导轨带动转至装料区域(即上料工位)，成为装料炉4，至此完成一个热解生产周期。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替代，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其他实施例的全部或一部分来使用。