一种固定床反应器及烟气净化装置及方法与流程

本发明涉及一种试验装置及方法，特别是涉及一种固定床反应器及烟气净化装置及方法。

背景技术：

生物质能作为一种重要的资源，长期以来在中国利用效率较低。农作物秸秆因为分布广泛，价格低廉，是发展生物质能绝佳的材料。我国是农业大国，秸秆产量巨大，但大部分秸秆采用直接在田间地头焚烧的方式处理，由此带来了非常严重的空气污染和消防安全问题。据估计，每年秸秆焚烧量约为140tg，且大多为露天燃烧，从而排放了大量的气溶胶、co以及多环芳烃(pahs)等有毒有害物质，对大气环境造成了很大的影响，况且此法热利用率低，也使生物质能源被极大的浪费。因此采用热解气化技术，对生物质衍生燃料热解气化高效利用，有助于解决我国农作物秸秆露天焚烧导致的空气污染和消防安全问题。在燃料化利用过程中，通过秸秆固化成型及热解氧化方式，将农作物秸秆加工成绿色燃料，通过相应处理后能达到排放标准。烟气与有害物质排放之后容易给生存环境带来严重的不良影响，因此，烟气净化处理程序是垃圾焚烧处理再利用中，有效减少有害物质排放的必经过程。

当前，生物质的转化形式主要有生物质气化、液化、固化以及直接燃烧。其中，生物质气化是重要的转化形式之一。生物质气化是以空气、富氧性气体、水蒸气或氢气等为气化剂，在高温条件下通过热化学反应将生物质转化为可燃性气体(co、h2和ch4等)的过程。目前用于生物质气化的设备主要分为流化床反应器和固定床反应器。固定床反应器按照反应器内烟气流向，分为上吸式、下吸式两种结构。固定床反应器制造、安装、维护等所需费用较低，易实现大型化和连续化生产，是现代化工和反应中应用很广泛的反应器。但是，目前用于实验研究中的固定床反应器结构复杂、功能单一、精确控制难、占用空间大。

技术实现要素：

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种固定床反应器及烟气净化装置及方法，整体结构紧凑，各部件采用卡扣密封连接，拆卸调整方便。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：本发明公开了一种固定床反应器及烟气净化装置及方法，其特征在于，包括固定床反应器、水雾喷淋系统、碳纤维吸附装置、引风机、连接管道及电控箱。

所述固定床反应器设有进料系统、进气管路、烟气出口和排渣部件；固定床反应器内部由内至外依次为耐热钢管、隔热瓦层、保温层和不锈钢外壳，在所述耐热钢管上连接有进料系统且四周设有加热装置，底部设有排渣系统。

所述固定床反应器中物料经进料系统进入固定床反应器进行反应，充分反应后，残渣经排渣系统排出。反应产生的烟气经过水雾喷淋器冷却降温，碳纤维吸附装置吸附净化，流量计计量后，经引风机送入排烟风道；在烟气净化过程中设有3个取样点，对净化程度不同的烟气进行取样检测。

所述固定床反应器中，进料系统采用双料钟装料，通过电控箱对气动闸板阀和活塞阀的控制使大小料钟交错开启和闭合，大料钟内的物料被往复运动的活塞阀推入反应器。

所述固定床反应器中，加热装置采用分段加热的方式，加热电阻丝沿着隔热瓦外表面的凹槽缠绕，不同加热段分别采用热电偶控温。

所述固定床反应器中，底部排渣装置采用可拆卸式双层交错炉篦。

所述固定床反应器中，蒸汽发生器产生的水蒸气与空气/氮气、催化剂混合后通过进气管路进入反应器；各部件采用卡扣密封连接，进气排烟管道均设有控制阀门，可进行上吸式和下吸式结构的切换。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.进料系统为双料钟结构，为使烟气不外漏，通过电控箱对气动闸板阀和活塞阀的控制使大小料钟交错开启和闭合，确保了送料时的连续性和气密性；

2.固定床反应器中电阻丝缠绕在隔热瓦上能使加热更均匀，分段加热的方式使温度可调，大大地提高了装置的准确性和安全性；

3.排渣部件中采用可拆卸式双层交错炉篦，不仅使物料反应充分，同时兼具排渣、进气的功能；

4.固定床反应器中上吸式和下吸式系统的切换使固定床实现多功能化，各部件采用卡扣密封连接，拆卸调整方便，能满足使用时的多种需求。

附图说明

图1为本发明的整体连接结构示意图；

图2为固定床反应器结构示意图。

其中：

1、小料钟，2、气动闸板阀，3、大料钟，4、活塞阀，5、进气管路，6、瓷珠绝缘电阻源，7、热电偶，8、电阻丝，9、耐热钢管，10、隔热瓦，11、保温层，12、不锈钢外壳，13、炉篦，14、控制阀门，15、水雾喷淋器，16、活性炭吸附装置，17、流量计，18、引风机，19、排烟风道，20、电控箱，21、循环水箱，22、循环水泵，23、蒸汽发生器。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：包括固定床反应器、水雾喷淋系统15、碳纤维吸附装置16、引风机18、排烟风道19及电控箱20。

在本实施例中，所述固定床反应器烟气出口与水雾喷淋器15的下部连接，所述水雾喷淋器15的底部通过管道与循环水箱21连接，所述水雾喷淋器15的上部与碳纤维吸附装置16入口连接，所述碳纤维吸附装置16出口与引风机19相连，所述引风机19与排烟风道20相连。在所述循环水箱21上部设有循环水泵22，使冷凝水可以继续冷却烟气，得到充分利用。所述碳纤维吸附装置16出口管路上设有流量计17，烟气计量后经引风机18从排烟风道19中排出。

所述固定床反应器设有进料系统、进气管路5、烟气出口和排渣部件；固定床反应器内部由内至外依次为耐热钢管9、隔热瓦层10、保温层11和不锈钢外壳12。在本实施例中，加热套筒采用耐热钢管9作为材料。所述耐热钢管9外包有隔热瓦10，所述隔热瓦10内表面光滑，外表面设有凹槽，电阻丝8缠绕在隔热瓦10的凹槽中。进气管路5从反应器顶部贯穿至底部，保温层11采用硅酸铝耐火纤维毡。

在本实施例中，所述进料机构采用双料钟式装料，通过电控箱20对气动闸板阀2和活塞阀4的控制使大料钟3、小料钟1交错开启和闭合，大料钟3内的物料被往复运动的活塞推入反应器。

在本实施例中，所述固定床反应器中加热装置采用分段加热的方式，加热电阻丝8沿着隔热瓦10外表面的凹槽缠绕，不同加热段分别采用热电偶7控温。

在本实施例中，蒸汽发生器23产生的水蒸气与空气/氮气、催化剂混合后通过进气管路5进入反应器；所述进气排烟管道均设有控制阀门14，可进行上吸式和下吸式结构的切换。

在本实施例中，所述固定床反应器底部排渣装置设有可拆卸式双层交错炉篦9。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种固定床反应器及烟气净化装置及方法，其特征在于，包括固定床反应器、水雾喷淋系统、碳纤维吸附装置、引风机、连接管道及电控箱；

固定床反应器烟气出口连接水雾喷淋器下部进口，水雾喷淋器上部出口连接碳纤维吸附装置的入口，碳纤维吸附装置出口设有引风机与连接管道相连；

所述固定床反应器设有进料系统、进气管路、烟气出口和排渣部件；固定床反应器内部由内至外依次为耐热钢管、隔热瓦层、保温层和不锈钢外壳，在所述耐热钢管上连接有进料系统且四周设有加热装置，底部设有排渣系统。

2.一种固定床反应器及烟气净化装置及方法的运行方法，其特征在于，物料经进料系统进入固定床反应器内，充分反应后，残渣经排渣部件口排出；反应产生的烟气经过水雾喷淋器冷却降温，碳纤维吸附装置吸附净化，流量计计量后，经引风机送入排烟风道。

3.根据权利要求书1所述的一种固定床反应器及烟气净化装置及方法，其特征在于，所述固定床反应器进料系统采用双料钟装料，通过电控箱对气动闸板阀和活塞阀的控制使大小料钟交错开启和闭合，大料钟内的物料被往复运动的活塞推入反应器。

4.根据权利要求书1所述的一种固定床反应器及烟气净化装置及方法，其特征在于，所述固定床反应器中加热装置采用分段加热的方式，加热电阻丝沿着隔热瓦外表面的凹槽缠绕，不同加热段分别采用热电偶控温。

5.根据权利要求书1所述的一种固定床反应器及烟气净化装置及方法，其特征在于，在所述固定床反应器底部的排渣装置采用可拆卸式双层交错炉篦。

6.根据权利要求书1所述的一种固定床反应器及烟气净化装置及方法，其特征在于，在所述固定床反应器中，各部件采用卡扣密封连接，进气排烟管道均设有控制阀门，可进行上吸式和下吸式结构的切换。

技术总结
本发明公开了一种固定床反应器及烟气净化装置及方法，包括固定床反应器、水雾喷淋系统、碳纤维吸附装置、引风机、电控箱及连接管道；所述固定床反应器内部由内至外依次为耐热钢管、隔热瓦层、保温层和不锈钢外壳，在所述耐热钢管上连接有进料系统且四周设有加热装置，底部设有排渣系统。物料经进料系统进入固定床反应器内，充分反应后，残渣经排渣部件口排出；反应产生的烟气首先经过水雾喷淋器进行冷却降温，再通过碳纤维吸附装置净化后经引风机送入排烟风道。

技术研发人员：刘汉桥;李思明;魏国侠
受保护的技术使用者：天津城建大学
技术研发日：2019.11.26
技术公布日：2021.05.28