IPC分类号 : C10B53/00,C10B53/04,C10B53/02,C10B53/06,C10B53/07,C10B57/10,C10B31/00,C10B19/00,C10J3/00,F26B23/08,H05B6/10
专利摘要
专利摘要
本实用新型公开了一种用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,属于热解、气化、烘焙和干燥技术领域,为解决现有装置产物品质低、能耗高等问题而设计。本实用新型用于热解、气化、烘焙或干燥的装置包括壳体,壳体外设置有线圈,壳体内设置有由磁热材料制成的感应组件和/或壳体由磁热材料制成,磁热材料用于在线圈通电后由于电磁感应发热进而为壳体内的物料提供热量。本实用新型用于热解、气化、烘焙或干燥的装置工艺简单、可控性强、能耗低、产物纯净品质高、生产效率高。
权利要求
1.一种用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,其特征在于,所述装置包括壳体(1),所述壳体(1)外设置有线圈(2),所述壳体(1)内设置有由磁热材料制成的感应组件(3)和/或所述壳体(1)由磁热材料制成,所述磁热材料用于在所述线圈(2)通电后由于电磁感应发热进而为所述壳体(1)内的物料提供热量。
2.根据权利要求1所述的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,其特征在于,当所述壳体(1)内设置有由磁热材料制成的感应组件(3)时,所述壳体(1)由非金属材料制成。
3.根据权利要求1所述的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,其特征在于,当所述壳体(1)由磁热材料制成时,所述壳体(1)内设置有由金属材料制成的导热组件。
4.根据权利要求2所述的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,其特征在于,至少部分所述感应组件(3)与所述壳体(1)为分体结构,且与所述壳体(1)为分体结构的所述感应组件(3)随需加热物料一并连续送入所述壳体(1)内,并与物料在装置内同向移动且随物料一并从所述壳体(1)排出。
5.根据权利要求1至4任一项所述的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,其特征在于,所述装置为机械式物料输送装置,所述装置的可移动的送料组件的至少部分位于所述壳体(1)内。
6.根据权利要求5所述的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,其特征在于,当所述壳体(1)内设置有由磁热材料制成的感应组件(3)时,所述感应组件(3)包括所述装置的送料组件;当所述壳体(1)由磁热材料制成且所述壳体(1)内设置有由金属材料制成的导热组件时,所述导热组件包括所述装置的送料组件。
7.根据权利要求5所述的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,其特征在于,所述机械式物料输送装置呈螺旋给料器状且所述送料组件为置于所述螺旋给料器的壳体(1)内的螺杆;或所述机械式物料输送装置呈斗式提升机状且所述送料组件为置于所述呈斗式提升机的壳体(1)内的料斗;或所述机械式物料输送装置呈履带输送机状且所述送料组件为置于所述履带输送机的壳体(1)内的履带;或所述机械式物料输送装置呈链板输送机状且所述送料组件为置于所述链板输送机的壳体(1)内的链板;或所述机械式物料输送装置呈网板输送机状且所述送料组件为置于所述网板输送机的壳体(1)内的网板。
8.根据权利要求1至4任一项所述的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,其特征在于,所述装置呈回转窑状或呈立式移动床状。
9.根据权利要求8所述的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,其特征在于,当所述壳体(1)内设置有由磁热材料制成的感应组件(3)且所述装置呈回转窑状时,所述感应组件(3)包括具有中空结构的旋片,所述旋片的外缘连接于所述回转窑的壳体(1)的内壁上,物料由所述旋片的中空通道通过所述回转窑;
当所述壳体(1)内设置有由磁热材料制成的感应组件(3)且所述装置呈立式移动床状时,所述感应组件(3)沿所述立式移动床状的壳体(1)的高度方向置于所述壳体(1)内且所述感应组件(3)由多块以磁热材料制成的感应板呈星形交叉设置而成。
10.根据权利要求8所述的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,其特征在于,当所述壳体(1)由磁热材料制成、所述壳体(1)内设置有导热组件且所述装置呈回转窑状时,所述导热组件包括具有中空结构的旋片,所述旋片的外缘连接于所述回转窑的壳体(1)的内壁上,物料由所述旋片的中空通道通过所述回转窑;当所述壳体(1)由磁热材料制成、所述壳体(1)内设置有导热组件且所述装置呈立式移动床状时,所述导热组件沿所述壳体(1)的高度方向置于所述壳体(1)内且所述导热组件(3)由多块以金属材料制成的导热板呈星形交叉设置而成。
说明书
技术领域
本实用新型涉及热解、气化、烘焙和干燥技术领域,尤其涉及一种用于热解、气化、烘焙或干燥的装置。
背景技术
热解技术广泛应用于煤、油页岩、生物质、生活垃圾等固体燃料的干馏处理,通过固体燃料的热解转化可以获得高热值燃气、液体焦油以及固体焦炭。传统固体燃料热解技术可以分为外热式和内热式两种方式,其中,热源在反应器外部的为外热式热解、热源在反应器内部的为内热式热解。
外热式热解技术通常有两种,一种典型应用为焦炉,即通过热烟气穿行于墙壁中的烟道使墙壁升温蓄热,再通过高温墙壁使墙壁之间的煤炭受热升温,由此达到煤炭热解干馏的目的,另一种是在反应器外部设置电阻丝的电加热方式,外热式热解技术的优点在于煤炭热解产物不被热源污染,因此所得焦炭品质和热解气热值都较高,且采用电阻丝的电加热方式的工艺设计更加简单、工艺过程的可控性更强;与外热式热解技术不同,内热式热解技术通过向内热式热解反应器壳体内的待热解材料中直接混入热载体,如热灰、热烟气等实现待热解材料的热解转化,该热解技术的特点在于载热物质与受热物质充分接触,热量传递迅速、待热解材料受热均匀,利于实现连续给料的热解转化。
但是上述热解技术存在如下缺陷:
1、以热烟气为热源的外热式热解技术的工艺复杂、可控性较差,虽然采用电阻丝的电加热方式在一定程度上可以改善上述问题,但是采用电阻丝的电加热方式,电阻丝与反应器的壳体之间存在温差和传热阻力,不利于电阻丝热量的充分利用,能耗过高,不利于工艺过程的节能降耗,尤其是对于回转窑式装置,由于回转窑的壳体转动,无法使电阻丝紧贴固定于壳体外侧而必须使电阻丝与壳体之间保持间距,既增加热量传递阻力降低能量利用效率,又极大增加了电阻丝本身以及电阻丝外侧的保温层的安装难度,不利于设备的加工和稳定运行,而且上述两种外热式热解技术均存在待热解材料受热不均的问题,靠近反应器壳体内壁处温度高转化快而壳体中间处受热慢温度低。
2、内热式热解技术中待热解材料及其热解产物与载热物质直接混合,导致产物品质受损,例如当采用热灰为固体热载体与煤粉混合时,热解所得焦炭与热灰难以分离,导致焦炭品质恶化,通常只能直接燃烧利用,当以热烟气为热载体时,烟气与热解气混合导致热解气热值显著降低。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提出一种可控性强、产物品质高、能耗低的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置;
本实用新型的另一个目的在于提出一种物料受热均匀的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置。
为达此目的,本实用新型采用以下技术方案:
一种用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,所述装置包括壳体,所述壳体外设置有线圈,所述壳体内设置有由磁热材料制成的感应组件和/或所述壳体由磁热材料制成,所述磁热材料用于在所述线圈通电后由于电磁感应发热进而为所述壳体内的物料提供热量。
进一步地,当所述壳体内设置有由磁热材料制成的感应组件时,所述壳体由非金属材料制成。
进一步地,当所述壳体由磁热材料制成时,所述壳体内设置有由金属材料制成的导热组件。
进一步地,至少部分所述感应组件与所述壳体为分体结构,且与所述壳体为分体结构的所述感应组件随需加热物料一并连续送入所述壳体内,并与物料在装置内同向移动且随物料一并从所述壳体排出。
进一步地,所述装置为机械式物料输送装置,所述装置的可移动的送料组件的至少部分位于所述壳体内。
进一步地,当所述壳体内设置有由磁热材料制成的感应组件时,所述感应组件包括所述装置的送料组件;当所述壳体由磁热材料制成且所述壳体内设置有由金属材料制成的导热组件时,所述导热组件包括所述装置的送料组件。
进一步地,所述机械式物料输送装置呈螺旋给料器状且所述送料组件为置于所述螺旋给料器的壳体内的螺杆;或所述机械式物料输送装置呈斗式提升机状且所述送料组件为置于所述呈斗式提升机的壳体内的料斗;或所述机械式物料输送装置呈履带输送机状且所述送料组件为置于所述履带输送机的壳体内的履带;或所述机械式物料输送装置呈链板输送机状且所述送料组件为置于所述链板输送机的壳体内的链板;或所述机械式物料输送装置呈网板输送机状且所述送料组件为置于所述网板输送机的壳体内的网板。
进一步地,所述装置呈回转窑状或呈立式移动床状。
进一步地,当所述壳体内设置有由磁热材料制成的感应组件且所述装置呈回转窑状时,所述感应组件包括具有中空结构的旋片,所述旋片的外缘连接于所述回转窑的壳体的内壁上,物料由所述旋片的中空通道通过所述回转窑;
当所述壳体内设置有由磁热材料制成的感应组件且所述装置呈立式移动床状时,所述感应组件沿所述立式移动床状的壳体的高度方向置于所述壳体内且所述感应组件由多块以磁热材料制成的感应板呈星形交叉设置而成。
进一步地,当所述壳体由磁热材料制成、所述壳体内设置有导热组件且所述装置呈回转窑状时,所述导热组件包括具有中空结构的旋片,所述旋片的外缘连接于所述回转窑的壳体的内壁上,物料由所述旋片的中空通道通过所述回转窑;当所述壳体由磁热材料制成、所述壳体内设置有导热组件且所述装置呈立式移动床状时,所述导热组件沿所述壳体的高度方向置于所述壳体内且所述导热组件由多块以金属材料制成的导热板呈星形交叉设置而成。
进一步地,在所述壳体与所述线圈之间设置有保温层或设置有空气间隙。
进一步地,所述磁热材料为具有磁热效应且居里点温度为80度-1100度的材料。
进一步地,所述磁热材料为铁、钴、镍或包含其中至少一种材料的合金。
进一步地,所述壳体的材料为陶瓷、耐火砖或水泥。
进一步地,所述装置内的物料为固体燃料,且所述固体燃料为煤炭、油页岩、生物质、塑料、煤泥、生活垃圾和工业废料中的至少一者。
进一步地,所述线圈与电源连接,所述电源的电能为通过火力发电所得、核能发电所得、太阳能发电所得、风力发电所得或水力发电所得。
本实用新型的有益效果如下:
本实用新型的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,通过电磁感应发热为壳体内的物料提供热量,其具有如下优点:1)、工艺简单,加热时间可控性强,用于热解或气化时有利于通过控制加热时间实现对产物组成分布的有效调控;2)、与传统外热式反应器相比,能耗低、装置内部热量的利用效率显著提高,物料升温更快,进而有利于生产效率的提高;3)、与以热烟气或热灰为热源的传统内热式处理技术相比,本装置处理所得产物纯净、品质更高,兼具了传统内热式反应器与外热式反应器的优点;4)、有利于连续生产。
附图说明
图1是本实用新型优选实施例一提供的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置的结构示意图;
图2是本实用新型优选实施例一提供的螺旋给料器状的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置的结构示意图;
图3是本实用新型优选实施例一提供的斗式提升机状的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置的结构示意图;
图4是本实用新型优选实施例一提供的履带输送机状的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置的结构示意图;
图5是本实用新型优选实施例一提供的回转窑状的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置的结构示意图;
图6是本实用新型优选实施例一提供的立式移动床状的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置的结构示意图。
图中:1、壳体;2、线圈;3、感应组件;4、进料口;5、固体产物出料口;6、气体产物出口。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
优选实施例一:
本优选实施例提供了一种用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,如图1所示,该装置包括壳体1,壳体1外设置有线圈2,壳体1内设置有由磁热材料制成的感应组件3,磁热材料用于在线圈2通电后由于电磁感应发热进而为壳体1内的物料提供热量。当壳体1内设置有由磁热材料制成的感应组件3时,优选地,壳体1优选为由非金属材料制成,以避免对感应组件3造成电磁屏蔽。壳体1的材料优选但不局限为陶瓷、耐火砖或水泥,可以根据其内反应温度等参数进行选择。
本实施例的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,感应组件3从壳体1内部通过电磁感应发热为壳体1内的物料提供热量,其具有如下优点:1)、工艺简单,加热时间可控性强,用于热解或气化时有利于通过控制加热时间实现对产物组成分布的有效调控;2)、与传统外热式反应器相比,能耗低、装置内部热量的利用效率显著提高,物料升温更快,进而有利于生产效率的提高;3)、与以热烟气或热灰为热源的传统内热式处理技术相比,本装置处理所得产物纯净、品质更高,兼具了传统内热式反应器与外热式反应器的优点;4)、有利于连续生产。
在上述结构的基础上,优选地,用于热解、气化、烘焙或干燥的装置为机械式物料输送装置,装置的可移动的送料组件的至少部分位于壳体1内,感应组件3包括装置的送料组件。对于机械式物料输送装置,本实用新型提出将其固有的送料组件直接由磁热材料加工制成作为感应组件3进行发热,无需增加额外的内构件即可实现装置的内热式加热功能,因此不会影响机械式物料输送装置的工作状态。尤其是便于通过调节进料组件的机械传递速率来控制物料在高温区的停留时间,加热时间易于控制、调节范围宽。例如,如图2所示,机械式物料输送装置呈螺旋给料器状且送料组件为置于螺旋给料器的壳体内的螺杆,螺旋给料器可以水平放置或倾斜放置;或,如图3所示,机械式物料输送装置呈斗式提升机状且斗式提升机的送料组件为置于斗式提升机的壳体内的料斗,斗式提升机可以竖直放置或倾斜放置,料斗可在置于其相应的壳体1内的动力装置的驱动下移动以输送物料,且装置中料斗的数量没有限制,可以根据具体需要进行设置,同一装置中的多个料斗优选为在同一动力装置的驱动作用下移动;或如图4所示,机械式物料输送装置呈履带输送机状且送料组件为置于履带输送机的壳体1内的履带;或,机械式物料输送装置呈链板输送机状且送料组件为置于链板输送机的壳体1内的链板;或,机械式物料输送装置呈网板输送机状且送料组件为置于网板输送机的壳体1内的网板。履带输送机、链板输送机、网板输送机均可以水平放置或倾斜放置。履带、链板或网板可在置于其相应的壳体1内的动力装置的驱动下移动以输送物料。
机械式物料输送装置具有物料连续进出和物料通道较窄的特点,该特点有利于物料快速升温和连续处理,进而有利于克服传统外热式固定床或移动床技术中物料内部温度分布不均以及物料在床内停留时间分布不均的弊端,同时物料在输运过程中即被处理完成,利于省却固体产物的转运环节,进而有利于提高整体工艺的时间效率。
当然,在一些现有结构内额外添加其他结构作为感应组件3进行发热也属于本实施例的保护范围。例如,感应组件3固定或可拆卸地连接于壳体1内部。在壳体1内额外添加其他结构作为感应组件3的实施方式中用于热解、气化、烘焙或干燥的装置的结构类型没有具体限制。但优选地,装置呈回转窑状或立式移动床状。
作为一种在壳体1内额外添加其他结构作为感应组件3的具体的实施方式,如图5所示,装置呈回转窑状时,感应组件3包括具有中空结构的旋片,旋片的外缘连接于回转窑的壳体1的内壁上,物料由旋片的中空通道通过回转窑。旋片优选但不局限为呈螺旋状。回转窑可以水平放置或倾斜放置。紧贴于回转窑的内壁的由磁热材料制成的中空螺旋状旋片,不仅起到发热体的作用,而且由于回转窑内的固体物料移动到出料口的过程中需越过旋片高度,有利于在回转窑内形成具有一定厚度的物料层,进而有利于增加发热旋片与固体物料的接触面积和接触时间,对提高反应过程的可控性有利。
作为另一种在壳体1内额外添加其他结构作为感应组件3的具体的实施方式,如图6所示,装置呈立式移动床状,感应组件3沿壳体1的高度方向置于壳体1内且感应组件3由多块以磁热材料制成的感应板呈星形交叉设置而成。感应组件3由多块感应板呈星形交叉设置而成,有利于提高物料与感应组件3之间的接触面积,且竖直放置的星形发热感应组件3不会影响装置内固体物料的下行移动。
在一些现有结构内额外添加其他结构作为感应组件3进行发热并不局限于上述情况。例如,至少部分感应组件3与壳体1为分体结构,且与壳体1为分体结构的感应组件3随需加热物料一并连续送入壳体1内,并与物料在装置内同向移动且随物料一并从壳体1排出。感应组件3与壳体1为分体结构时,感应组件3优选但不局限为呈球状。
感应组件3与壳体1为分体结构的这种加热方式,当以磁热材料制成的球体与固体燃料送入装置的壳体中,分散于固体物料之中的发热球体与物料充分接触,更加有利于固体燃料的均匀受热和快速升温;尤其是,该发热球体的给入对于进一步改善壳体1内额外添加其他结构作为感应组件3的回转窑状或立式移动床状装置的物料温度分布和升温速率非常有利;而且,便于通过调节球状感应组件3的尺寸、数量以及与物料的比例来调节加热效果,且在反应后可以通过震荡或磁性对感应组件3进行回收,感应组件3可重复利用且便于更换,使用的灵活性更强、适用范围更广。
在上述结构的基础上,在壳体1与线圈2之间设置有保温层,以减少装置内部热量的热损失。或在壳体1与线圈2之间设置有空气间隙,以防止感应线圈2受热损坏。
磁热材料的具体种类没有限制,可以在线圈2通电后由于电磁感应发热即可。但优选地,磁热材料为具有磁热效应且居里点温度为80度-1100度的材料。可以根据装置具体用作热解、气化或干燥以及物料的种类而具体选择磁热材料的种类,例如,用作干燥时,磁热材料优选为具有磁热效应且居里点温度为80度-280度的材料;用作烘焙时,磁热材料优选为具有磁热效应且居里点温度为280度-400度的材料;用作热解或气化时,磁热材料优选为具有磁热效应且居里点温度为400度-1100度的材料。
在上述结构的基础上,磁热材料为铁、钴、镍或其中至少含有其一成分的的合金材料。
在上述结构的基础上,装置内的物料为固体燃料,且固体燃料为煤炭、油页岩、生物质、塑料、煤泥、生活垃圾和工业废料中的至少一者。优选地,固体燃料的粒度范围为0-100mm。
本实施例提供的装置用作热解反应器,对固体燃料进行热解处理时,不需向装置内通入包括惰性气体和还原性气体在内的任何气体,以提高热解产物的氢碳原子比,降低氧碳原子比。
本实施例提供的装置用作气化反应器,对固体燃料进行气化转化处理时,需向装置内通入气化剂。气化剂优选但不局限为烟气、空气、水蒸气、二氧化碳。
在上述结构的基础上,线圈2与电源连接,电源为线圈2加载不同频率的交流电产生交变磁场进而使得感应组件3发热。电源的电能可以为通过火力发电所得、核能发电所得、太阳能发电所得、风力发电所得或水力发电所得。但优选为太阳能发电所得、风力发电所得或水力发电所得。
以下结合实验进一步介绍本实施例提供的用于热解、气化或加热的装置的结构其使用方法:
实验1:
本实验中的装置用于热解,该装置呈螺旋给料器状,螺旋给料器的壳体由耐热陶瓷材料制成,螺旋给料器的螺杆由居里点温度为650度的磁热材料制成,螺旋给料器的壳体外缠绕有线圈,线圈加载交变电流后使螺杆发热。螺杆在壳体内部将粒度为3mm以下的固体燃料柳林煤由壳体进料口输送至固体产物出料口并使燃料受热发生热解,螺杆的给料量为300kg/h,热解温度650度,通过调节螺杆转动速度控制柳林煤在反应温度区的停留时间为10min。热解所得热解气产率12%、气体热值4000kcal/m3、焦油产率8%、热解水产率10%、焦炭产率70%。
实验2:
本实验中的装置用于热解,该装置呈斗式提升机状,斗式提升机的壳体由耐热陶瓷材料制成,斗式提升机的料斗由居里点温度为550度的磁热材料制成,斗式提升机的壳体外缠绕有线圈,线圈加载交变电流后使料斗发热。料斗在壳体内部将粒度为100mm以下的固体燃料霍林河煤由壳体的进料口输送至固体产物出料口并使燃料受热发生热解,料斗的给料量为200kg/h,热解温度550度,通过调节料斗提升速度控制霍林河煤在反应温度区的停留时间为25min。热解所得热解气产率13%、气体热值3700kcal/m3、焦油产率9%、热解水产率12%、焦炭产率66%。
实验3:
本实验中的装置用于烘焙,该装置的送料组件为链板,装置的壳体由水泥材料制成,链板由居里点温度为350度的磁热材料制成,装置的壳体外缠绕有线圈,线圈加载交变电流后使链板发热。链板在壳体内将粒度为3mm以下的固体燃料松木粉由壳体的进料口输送至出料口并使燃料受热烘焙,链板的给料量为200kg/h,烘焙温度350度,通过调节链板输送速度控制松木粉在反应温度区的停留时间为15min。松木粉经烘焙处理后含水率由12%降至0%,热值由19MJ/kg提高至24MJ/kg。
实验4:
本实验中的装置用于热解,该装置呈立式移动床状,立式移动床的壳体由耐火砖材料制成,立式移动床的壳体外缠绕有线圈,立式移动床的内部加装由居里点温度为530度的磁热材料加工而得的感应组件,感应组件沿壳体的高度方向置于壳体内且感应组件由多块以磁热材料制成的感应板呈星形交叉设置而成。立式移动床的送料组件在立式移动床的壳体外侧顶部同时将油页岩和由居里点温度为530度的材料制成的球体状感应组件送入移动床的壳体内,线圈加载交变电流后使球体状感应组件和星形状感应组件发热,油页岩在球体状感应组件和星形状感应组件共同传热作用下受热发生热解反应,油页岩和球体在重力作用下向下移动至立式移动床的壳体底部,油页岩转化所得半焦和球体由底部固体产物出料口离开立式移动床。球体状感应组件的直径为3mm,油页岩的粒度为50mm以下,球体状感应组件与油页岩的质量比为10:1,总给料量为1000kg/h,热解温度530度,通过立式移动床底部的旋转刮板控制出料速率使物料在反应区的停留时间为10min。热解所得热解气产率6%、气体热值5000kcal/m3、焦油产率18%、热解水产率6%、半焦产率70%。
实验5:
实验中的装置用于气化,该装置呈立式移动床状,立式移动床的壳体由耐火砖材料制成,立式移动床的壳体外缠绕有线圈,立式移动床的内部加装由居里点温度为1100度的磁热材料加工而得的感应组件,感应组件沿壳体的高度方向置于壳体内且感应组件由多块以磁热材料制成的感应板呈星形交叉设置而成。立式移动床的送料组件在立式移动床的壳体外侧顶部将府谷煤送入移动床壳体内,同时由移动床下部位置由下向上通入200度空气,线圈加载交变电流后使感应组件发热,府谷煤与空气在感应组件作用下受热发生气化反应,府谷煤在重力作用下向下移动至移动床底部,在装置底部府谷煤转化所得半焦由装置底部的固体产物出料口离开移动床。府谷煤的粒度为30mm以下,总给料量为800kg/h,气化温度1100度,通过立式移动床底部的旋转刮板控制出料速率使物料在反应区的停留时间为7min。燃料的碳元素转化率为98%、气体热值1700kcal/m3。
实验6:
本实验的装置用于气化,该装置的送料组件为链板,装置的壳体由水泥材料制成,网板由居里点温度为1000度的材料制成,壳体外缠绕有线圈,线圈加载交变电流后使网板发热。网板在壳体内将粒度为20mm以下的固体燃料柳林煤由壳体的进料口输送至出料口并使燃料受热发生气化反应,网板的给料量为200kg/h,向装置中通入400度水蒸气,气化温度1000度,通过调节网板输送速度控制柳林煤在反应区的停留时间为5min。燃料的碳元素转化率为91%、气体热值4300kcal/m3。
优选实施例二;
本优选实施例提供了一种用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,该装置包括壳体,壳体外设置有线圈,壳体由磁热材料制成,磁热材料用于在线圈通电后由于电磁感应发热进而为壳体内的物料提供热量。
本实施例的用于热解、气化、烘焙或干燥的装置,壳体在线圈通电后由于电磁感应发热进而为其内的物料提供热量,其具有如下优点:1)、工艺简单,加热时间可控性强,用于热解或气化时有利于通过控制加热时间实现对产物组成分布的有效调控;2)、相较于电阻式的电加热方式电热转化效率高,再加之由于壳体直接发热,不存在电阻丝与装置壳体之间的温差和传热阻力,有利于热量的充分利用,因此与电阻丝发热方式相比能耗低。3)、与以热烟气或热灰为热源的传统内热式处理技术相比,本装置处理所得产物纯净、品质更高;4)、有利于连续生产、提高产能。
在上述结构的基础上,优选地,当壳体由磁热材料制成时,壳体内设置有由金属材料制成的导热组件。导热组件可以是直接与壳体的内壁接触进行导热,也可以是并未与壳体的内壁接触而是通过对流、热辐射等形式传热,可以将壳体的热量传递给壳体内的物料即可。导热组件比固体燃料升温速率快,温度分布均匀,导热组件在壳体内部与固体物料接触增加了固体物料的加热面积,进而有利于促进物料的快速升温并有利于克服装置内部物料的温度分布不均的问题,加热效果更好。
作为一种具体的实施方式,用于热解、气化、烘焙或干燥的装置为机械式物料输送装置,装置的可移动的送料组件的至少部分位于由磁热材料加工而成的壳体内。例如,机械式物料输送装置呈螺旋给料器状且送料组件为螺旋给料器的螺杆,螺旋给料器可以水平放置或倾斜放置;或机械式物料输送装置呈斗式提升机状且斗式提升机的送料组件为置于斗式提升机的壳体内的料斗,斗式提升机可以竖直放置或倾斜放置,料斗可在置于其相应的壳体内的动力装置的驱动下移动以输送物料,且装置中料斗的数量没有限制,可以根据具体需要进行设置,同一装置中的多个料斗优选为在同一动力装置的驱动作用下移动;或机械式物料输送装置呈履带输送机状且送料组件为置于履带输送机的壳体内的履带;或,机械式物料输送装置呈链板输送机状且送料组件为置于链板输送机的壳体内的链板;或,机械式物料输送装置呈网板输送机状且送料组件为置于网板输送机的壳体内的网板。履带输送机、链板输送机、网板输送机均可以水平放置或倾斜放置。履带、链板或网板可在置于其相应的壳体内的动力装置的驱动下移动以输送物料。优选地,导热组件包括所述装置的送料组件。
机械式物料输送装置具有物料连续进出和物料通道较窄的特点,该特点有利于物料快速升温和连续处理,进而有利于克服传统外热式固定床或移动床技术中物料内部温度分布不均以及物料在床内停留时间分布不均的弊端,同时物料在输运过程中即被处理完成,利于省却固体产物的转运环节,进而有利于提高整体工艺的时间效率。
作为另一种具体的实施方式,用于热解、气化、烘焙或干燥的装置呈回转窑状。当装置呈回转窑状时,导热组件优选但不局限为具有中空结构的旋片,旋片的外缘连接于回转窑由磁热材料制备而成的壳体的内壁上,物料由旋片的中空通道通过回转窑。旋片优选但不局限为呈螺旋状。紧贴于回转窑的内壁的由金属材料制成的导热组件,不仅起到导热体的作用,而且由于回转窑内的固体物料移动到出料口的过程中需越过旋片高度,有利于在回转窑内形成具有一定厚度的物料层,进而有利于增加导热旋片与固体物料的接触面积和接触时间,对提高反应过程的可控性有利。电磁感应加热方式中线圈与由壳体之间必然存在距离,因此不会影响到回转窑的壳体与线圈之间的相对运动。因此相比于固定床或移动床式装置,当以电加热方式为回转窑式装置供热时,采用电磁感应加热是回转窑式装置的最佳选择。
作为再一种具体的实施方式,用于热解、气化、烘焙或干燥的装置呈立式移动床状。当装置呈立式移动床状时,优选地,导热组件沿立式移动床的壳体高度方向设置于由磁热材料制备而成的壳体内,导热组件由多块以金属材料制成的导热板呈星形交叉设置而成。导热组件由多块金属板呈星形交叉设置而成,有利于提高与物料的接触面积,且竖直放置的星形导热组件不会影响装置内固体物料的下行移动。
磁热材料的具体种类没有限制,可以在线圈通电后由于电磁感应发热即可。但优选地,磁热材料为具有磁热效应且居里点温度为80度-1100度的材料。可以根据装置具体用作热解、气化或干燥以及物料的种类而具体选择磁热材料的种类,例如,用作干燥时,磁热材料优选为具有磁热效应且居里点温度为80度-280度的材料;用作烘焙时,磁热材料优选为具有磁热效应且居里点温度为280度-400度的材料;用作热解或气化时,磁热材料优选为具有磁热效应且居里点温度为400度-1100度的材料。
在上述结构的基础上,磁热材料为铁、钴、镍或其中至少含有其一成分的的合金材料。
在上述结构的基础上,装置内的物料为固体燃料,且固体燃料为煤炭、油页岩、生物质、塑料、煤泥、生活垃圾和工业废料中的至少一者。优选地,固体燃料的粒度范围为0-100mm。
本实施例提供的装置用作热解反应器,对固体燃料进行热解处理时,不需向装置内通入包括惰性气体和还原性气体在内的任何气体,以提高热解产物的氢碳原子比,降低氧碳原子比。
本实施例提供的装置用作气化反应器,对固体燃料进行气化转化处理时,需向装置内通入气化剂。气化剂优选但不局限为烟气、空气、水蒸气、二氧化碳。
在上述结构的基础上,线圈与电源连接,电源为线圈加载不同频率的交流电产生交变磁场进而使得壳体发热。电源的电能可以为通过火力发电所得、核能发电所得、太阳能发电所得、风力发电所得或水力发电所得。但优选为太阳能发电所得、风力发电所得或水力发电所得。
以下结合实验进一步介绍本实施例提供的用于热解、气化或加热的装置的结构其使用方法:
实验7:
本实验中的装置用于热解,该装置呈螺旋给料器状,螺旋给料器的壳体由居里点温度为600度的磁热材料制成,螺旋给料器的螺杆由304不锈钢材料制成,螺旋给料器的壳体外缠绕有线圈,线圈加载交变电流后使壳体发热。螺杆在壳体内部将粒度小于5mm的塑料碎屑由装置的进料口输送至出料口,燃料在发热壳体传热作用下受热发生热解,螺杆的给料量为100kg/h,热解温度600度,通过调节螺杆转动速度控制塑料粉末在反应温度区的停留时间为6min。热解所得热解气产率12%、气体热值5000kcal/m3、焦油产率38%、热解水产率10%、焦炭产率40%。
实验8:
本实验中的装置用于干燥,该装置呈斗式提升机状,斗式提升机的壳体由居里点温度为150度的磁热材料制成,斗式提升机的料斗由304不锈钢材料制成,斗式提升机的壳体外缠绕有线圈,线圈加载交变电流后使壳体发热。料斗在壳体内部将粒度为30mm以下的固体燃料霍林河煤由壳体的进料口输送至固体产物出料口,燃料在发热壳体传热作用下受热干燥,料斗的给料量为200kg/h,干燥温度150度,通过调节料斗提升速度控制霍林河煤在干燥温度区的停留时间为25min。干燥后所得霍林河褐煤含水率由11%降低至3%。
实验9:
本实验中的装置用于烘焙,该装置呈链板输送机状,装置的壳体由居里点温度为350度的磁热材料制成,装置的壳体外缠绕有线圈,线圈加载交变电流后使壳体发热。链板在壳体内将粒度为3mm以下的固体燃料秸秆碎屑由壳体进料口输送至出料口,燃料在发热壳体传热作用下受到烘焙,链板的给料量为150kg/h,烘焙温度350度,通过调节链板输送速度控制秸秆碎屑在反应温度区的停留时间为15min。秸秆碎屑经烘焙处理后含水率由14%降至1%,热值由17MJ/kg提高至23MJ/kg。
实验10:
本实验中的装置用于气化,该装置呈立式移动床状,立式移动床的壳体由居里点温度为1050度的磁热材料制成,立式移动床的壳体外缠绕有线圈,立式移动床的内部设置有导热组件,导热组件沿立式壳体的高度方向设置于壳体内,导热组件由多块2520不锈钢钢板呈星形交叉设置而成。立式移动床的送料组件在立式移动床的壳体外侧顶部将柳林煤送入移动床壳体内,同时由底部侧位给入温度为200度的CO2作为气化剂,线圈加载交变电流后使壳体发热,柳林煤在发热壳体及星形导热组件作用下受热发生气化反应,柳林煤在重力作用下向下移动至立式移动床底部,柳林煤转化所得固体残渣由立式移动床底部的固体产物出料口离开立式移动床。柳林煤的粒度为10-30mm,给料量为400kg/h,气化温度1050度,通过立式移动床底部的旋转刮板控制出料速率使物料在反应区的停留时间为10min。燃料的碳元素转化率为92%、气体热值4600kcal/m3。
实验11:
实验中的装置用于热解,该装置呈回转窑式,回转窑的壳体由居里点温度为650度的磁热材料制成,回转窑的壳体外缠绕有线圈,紧贴回转窑内壁加装有由316L不锈钢材料制成的中空旋片式导热组件,导热组件置于紧贴于回转窑的壳体内壁且沿壳体的延伸方向设置,导热组件为中空旋片式结构。回转窑的送料组件在回转窑的壳体外侧将府谷煤送入回转窑壳体内,线圈加载交变电流后使回转窑壳体发热,府谷煤在发热壳体及导热内构件传热作用下受热发生热解反应,府谷煤在回转窑及导热组件旋转作用及重力作用下,斜向下移动至回转窑出料口,府谷煤转化所得半焦在回转窑的固体产物出料口处离开。府谷煤的粒度为5mm以下,总给料量为800kg/h,热解温度650度,通过回转窑壳体旋转速率及倾斜角度控制燃料在回转窑内的停留时间为7min。热解所得热解气产率18%、气体热值5200kcal/m3、焦油产率8%、热解水产率12%、半焦产率62%。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理,而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式,这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
一种用于热解、气化、烘焙或干燥的装置专利购买费用说明
Q:办理专利转让的流程及所需资料
A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。
1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2:按规定缴纳著录项目变更手续费。
3:同时提交相关证明文件原件。
4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q:专利转让变更,多久能出结果
A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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