一种转盘热解气化炉及应用的制作方法

1.本发明涉及热解气化及冶金技术领域，具体涉及一种转盘热解气化炉，还涉及一种转盘热解气化炉的制备燃气的应用，还涉及一种转盘热解气化炉的炼铁冶金的应用。


背景技术：

2.相关技术中的气化炉，主要有气流床气化炉、循环流化床气化炉、固定床气化炉。气流床气化炉缺点在于投资高、氧耗高；循环流化床气化炉缺点在于不适合灰熔点低的碳物质、灰中残碳高；固定床气化炉合成气中甲烷含量高，是较为理想的应用于燃气制备技术中的气化炉，但是其碳物质粒径要求必须在6～50mm、而且搅拌装置故障频繁、副产焦油量少。


技术实现要素：

3.为此，本发明提供一种转盘热解气化炉，以解决现有技术中的上述问题。
4.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.根据本发明的第一方面，一种转盘热解气化炉，包括炉体、中轴、旋转炉盘、固定炉盘、固定耙臂、进料口、热解气出口、气化剂进口、热解段及气化段；
6.所述炉体设置有中空的空腔，所述中轴转动设置在所述炉体的中心处；
7.所述炉体的上段空腔为所述热解段，所述炉体的下段空腔为所述气化段；
8.所述中轴长度方向上设置有若干层所述旋转炉盘，所述炉体位于所述热解段的内侧壁轴向设置有若干所述固定炉盘，所述固定炉盘下连接有所述固定耙臂，所述旋转炉盘和所述固定炉盘交替间隔分布；
9.所述热解段设有所述进料口和所述热解气出口，所述气化段设有所述气化剂进口。
10.进一步地，还包括气化气出口，所述气化段设有所述气化气出口；所述旋转炉盘的上表面是平面或锥面。
11.进一步地，还包括掘进桨，所述旋转炉盘的下表面设置有螺旋状的所述掘进桨。
12.进一步地，所述固定炉盘为中心畅通且圆周密闭的第一类结构，所述旋转炉盘为中心密闭且圆周畅通的第二类结构。
13.进一步地，所述炉体为水夹套结构或膜式水冷壁；
14.所述炉体内衬耐火材料。
15.进一步地，所述中轴材质为耐高温铸铁或高合金钢；
16.所述中轴由水冷却或由工艺气冷却；
17.所述中轴的传动端位于所述炉体的顶部。
18.进一步地，还包括炉篦，所述气化段的底部设置有所述炉篦。
19.进一步地，一个所述热解段配置多个所述气化段；或，多个所述热解段配置一个所述气化段；所述气化段的下端设置有出渣口。
20.本发明具有如下优点：通过本发明一种转盘热解气化炉，用以气化如煤、糠醛渣、秸秆、塑料垃圾等含碳物质产生以co、h2、ch4为主的粗煤气。其物料粒径适应性广；搅拌装置无超载运行环境；实现装置长期稳定运行；副产焦油多，碳物质分质利用，实现经济效益好；同时，由于其结构特点，及炉内高温还原气环境，实现了在气化炉内同步冶炼，清洁高效，经济效益好。
21.根据本发明的第二方面，一种转盘热解气化炉的制备燃气的应用，使用本发明的第一方面任一项的一种转盘热解气化炉，将破碎至0-100mm的原煤，经进料口进入旋转炉盘上在固定耙臂的导向作用下沿螺旋线由圆周向中心运动或由中心向圆周运动，交替往复与气化段的粗煤气发生直接地气-固接触，完成热量传递，使碎煤转化为气、液、固热解产物；固体热解产物进入气化段与氧气、饱和或过热的水蒸气气化剂发生耦合的化学反应生成co、h2、ch4为主的高温粗煤气和渣，高温粗煤气进入热解段利用高温热能对原煤进行热解后与热解气、焦油一起经热解气出口送至后工段，渣以液态或固态经出渣口排出炉体。
22.根据本发明的第三方面，一种转盘热解气化炉的炼铁冶金的应用，使用本发明的第一方面任一项的一种转盘热解气化炉，将破碎至0-100mm的原煤或焦炭、铁矿、石灰石，经进料口进入旋转炉盘上在固定耙臂的导向作用下沿螺旋线由圆周向中心运动或由中心向圆周运动，交替往复与气化段的粗煤气发生直接地气-固接触，完成热量传递，同时，铁矿与粗煤气发生还原反应大部分高价铁转变为低价铁或单质铁；铁矿及原煤中大部分的硫磷杂质与粗煤气发生还原反应转变为低价氧化物存在于热解气中；石灰石利用粗煤气高温分解出cao；以上固体热解产物进入气化段，其中含碳产物与氧气、饱和或过热的水蒸气气化剂发生耦合的化学反应生成co、h2、ch4为主的高温粗煤气和液态灰渣；高温粗煤气进入热解段利用高温热能对物料进行热解后与热解气、焦油一起经热解气出口送至后工段，铁及其氧化物在煤气化的高温反应热下，完全被还原为单质铁并熔化成铁水；cao与铁矿石及煤灰中的剩余的硫、磷等杂质元素，生成钙盐灰；熔融的铁水、液态灰渣由物料出口排出分离得到洁净铁。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
24.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
25.图1为本发明一些实施例提供的一种转盘热解气化炉的第一类实施例结构图。
26.图2为本发明一些实施例提供的一种转盘热解气化炉的第二类实施例结构图。
27.图3为本发明一些实施例提供的一种转盘热解气化炉的第三类实施例结构图。
28.图4为本发明一些实施例提供的一种转盘热解气化炉的第四类实施例结构图。
29.图中：1、炉体，11、热解段，12、气化段，2、中轴，3、旋转炉盘，4、固定耙臂，5、进料
口，6、热解气出口，7、气化气出口，8、气化剂进口，9、出渣口，10、炉篦，31、掘进桨，32、固定炉盘。
具体实施方式
30.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.如图1至图2所示，本发明第一方面实施例中的一种转盘热解气化炉，包括炉体1、中轴2、旋转炉盘3、固定炉盘32、固定耙臂4、进料口5、热解气出口6、气化剂进口8、热解段11及气化段12；炉体1设置有中空的空腔，中轴2转动设置在炉体1的中心处；炉体1的上段空腔为热解段11，炉体1的下段空腔为气化段12；中轴2长度方向上设置有若干层旋转炉盘3，炉体1位于热解段11的内侧壁轴向设置有若干固定炉盘32，固定炉盘32下连接有固定耙臂4，旋转炉盘3和固定炉盘32交替间隔分布；热解段11设有进料口5和热解气出口6，气化段12设有气化剂进口8。
32.上述实施例达到的技术效果为：热解段11的热源来自气化段，气化段12的气化原料为热解产物，有效的利用了气化段12产生的气化气的高位热能对物料直接接触换热，节约了热解所需的全部热能。同时，进入气化段12的热解产物也具有一定的热能，相当于预热了气化原料，减少了气化反应的碳物质和气化剂的消耗。热解过程和气化过程连续完成，节能环保；设置若干炉盘作为热解床，可以将物料分层，控制床层厚度，搅拌装置无超载运行环境，实现装置长期稳定运行。
33.可选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，还包括气化气出口7，气化段12设有气化气出口7；旋转炉盘3的上表面是平面或锥面。
34.上述可选的实施例的有益效果为：根据物料的性质及所需的停留时间选择平面或锥面的旋转炉盘。
35.可选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，还包括掘进桨31，旋转炉盘3的下表面设置有螺旋状的掘进桨31。
36.可选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，固定炉盘32为中心畅通且圆周密闭的第一类结构，旋转炉盘3为中心密闭且圆周畅通的第二类结构。
37.在上述可选的实施例中，需要说明的是，旋转塔盘数量较少，减轻中轴的运行荷载，延长中轴的使用寿命；可以使＞100mm的物料块通过，并兼具破碎功能。
38.上述可选的实施例的有益效果为：物料在旋转炉盘3上在固定耙臂4的导向作用下沿螺旋线由圆周向中心运动或由中心向圆周运动，交替往复，延长了物料在热解段11的停留时间，热解更充分，副产焦油量更大，有利于含碳物质分质利用，节约资源，实现经济效益最大化；在热解过程中，物料沿既定路径运动，且床层厚度可控，避免了物料粒径过小导致透气性差，而发生炉况恶化，影响稳定生产，以达到粒径在0～100mm没有限制，从而使得原料使用更广泛，经济效益更好。
39.可选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，炉体1为水夹套结构或膜式水冷壁；炉体1为水夹套结构或膜式水冷壁，可以避免因炉况波动导致炉体局部超温，发生鼓包爆炸的
风险。以使得炉体1本质安全；水夹套结构或膜式水冷壁副产的饱和蒸汽，可以作为气化剂供气化段消耗，或驱动发电机等。
40.炉体1内衬耐火材料，炉体1内衬耐火材料使热量不至于被水夹套结构或膜式水冷壁产生的蒸汽带走，以维持气化段的反应温度。
41.可选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，中轴2材质为耐高温铸铁或高合金钢；根据物料的性质决定反应温度，当工作温度不超过1000℃时，中轴2材质可以选择耐高温铸铁或高合金钢。
42.中轴2由水冷却或由工艺气冷却；根据物料的性质决定反应温度，当工作温度超过或接近1000℃时，中轴2由水冷却或由工艺气冷却，可以延长中轴的使用寿命。
43.中轴2的传动端位于炉体1的顶部，炉体1顶部热解气温度相对较低，可以降低传动装置和密封装置故障率。
44.可选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，还包括炉篦10，气化段12的底部设置有炉篦10。
45.上述可选的实施例的有益效果为：实现均匀分布气化剂，同时，实现固态排渣。
46.可选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，气化段底部气化剂定向集中喷入，实现液态排渣。
47.上述实施例达到的效果为，根据物料的特性，选择合适的排渣方式。
48.在一些实施例中，如图3所示，一个热解段11配置多个气化段12；或，如图4所示，多个热解段11配置一个气化段12；气化段12的下端设置有出渣口9。
49.上述可选的实施例的有益效果为：实现装置的大型化，降低综合生产成本；用气化段气化气的高温热能热解不同种物料，适用于协同特殊物料处置。
50.下面参考附图1至图4描述根据本发明的一种转盘热解气化炉的工作过程。
51.本发明第二方面实施例中的一种转盘热解气化炉的制备燃气的应用，以煤为例，使用本发明第一方面实施例任一项的一种转盘热解气化炉，将破碎至0-100mm的原煤，经进料口5进入旋转炉盘3上在固定耙臂4的导向作用下沿螺旋线由圆周向中心运动或由中心向圆周运动，交替往复与气化段12的粗煤气发生直接地气-固接触，完成热量传递，使碎煤转化为气、液、固热解产物；固体热解产物进入气化段12与氧气、饱和或过热的水蒸气气化剂发生耦合的化学反应生成co、h2、ch4为主的高温粗煤气和渣，高温粗煤气进入热解段11利用高温热能对原煤进行热解后与热解气、焦油一起经热解气出口6送至后工段，渣以液态或固态经出渣口9排出炉体1。
52.本发明第三方面实施例中的一种转盘热解气化炉的炼铁冶金的应用，以煤、铁矿为例，使用本发明第一方面实施例任一项的一种转盘热解气化炉，将破碎至0-100mm的原煤或焦炭、铁矿、石灰石，经进料口5进入旋转炉盘3上在固定耙臂4的导向作用下沿螺旋线由圆周向中心运动或由中心向圆周运动，交替往复与气化段12的粗煤气发生直接地气-固接触，完成热量传递，同时，铁矿与粗煤气发生还原反应大部分高价铁转变为低价铁或单质铁；铁矿及原煤中大部分的硫磷杂质与粗煤气发生还原反应转变为低价氧化物存在于热解气中；石灰石利用粗煤气高温分解出cao；以上固体热解产物进入气化段12，其中含碳产物与氧气、饱和或过热的水蒸气气化剂发生耦合的化学反应生成co、h2、ch4为主的高温粗煤气和液态灰渣；高温粗煤气进入热解段11利用高温热能对物料进行热解后与热解气、焦油一
起经热解气出口6送至后工段，铁及其氧化物在煤气化的高温反应热下，完全被还原为单质铁并熔化成铁水；cao与铁矿石及煤灰中的剩余的硫、磷等杂质元素，生成钙盐灰；熔融的铁水、液态灰渣由物料出口排出分离得到洁净铁。
53.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
54.本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。