热解旋转反应器形式的装置和在一用于热分解废品和垃圾的系统中运行这种热解旋转反应器的方法

摘要

本发明涉及一种根据权利要求书的类型的热解旋转反应器形式的装置以及用于在热分解废品和垃圾的系统中运行这种热解旋转反应器的方法。本发明的任务是提出一种热解旋转反应器形式的装置，该装置在反应器中组织待处理的物料进行强制性前移，不破坏热解反应现有的燃烧床，并且防止在反应器中形成阻塞以及炉渣和分离的燃烧小床，保障热解过程稳定且均匀的过程控制，该任务通过以下方式实现，即反应器具有在端部封闭的盖(2)的管形外壳(1)、内腔(3)、居中支承在盖(2)中的轴(4)、进料工具(6)和出料工具(7)，进料工具和出料工具在所述内腔(3)内部布置在轴(4)的始端或末端，其中，在轴(4)上固定有螺旋状的滑动式螺旋件(5)，并且物料流通过设置在管形外壳(1)下部的汽化介质井管(11)被加载汽化介质。

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求书的类型的热解旋转反应器形式的装置以及 在一用于热分解废品和垃圾的系统中运行这种反应器的方法。

背景技术

专利文献DE10 2008 058 602 A1公开了一种移动床汽化器，其包括一 具有汽化器开放腔的汽化器腔和一汽化器足，其中汽化器开放腔被一汽化 器壳包围并且在其一个封闭的端部具有一合成气输出口并且通过其第二、 开放的端部通过汽化器壳与汽化器足连接。在此，汽化器足在其内腔中构 造成汽化器罐，一个进料装置以及至少一个导入装置插入该汽化器罐中。 此外，汽化器罐相对于汽化器腔具有一配置有凹槽的底部，其中该底部汇 入中央井道中。此外，根据对比文件DE10 2008 058 602 A1设置有搅拌工 具，这些搅拌工具通过搅拌轴可转动地支承在汽化器罐中，其中搅拌轴被 输送装置包围。汽化器罐利用汽化器壳围成一绝缘腔，进料装置、导入装 置、中央井道和带有输送装置的搅拌轴穿过该绝缘腔被引导，其中汽化器 足壳保持这些装置。在此，在汽化器腔中以如下方式设置汽化器拱顶，使 得在汽化器拱顶和汽化器罩和/或汽化器罐之间产生缝隙。

专利文献DE 10 2009 007 768.5公开了一种热解反应器，其具有外壳 和内壳，它们构造成双壳，其中内壳被外壳包围，从而在内壳和外壳之间 存在缝隙，双壳具有进料口、出料口、至少一个汽化介质引入口和分配装 置，并且内壳围出一内腔，该内腔在端部被盖限定。在此，缝隙在由内壳 和外壳构成的双壳的端部相对于环境封闭，并且盖支承一轴，其中，在缝 隙和轴中具有热载体，轴居中地支承在盖中并且承载一输送工具。

该热解反应器根据对比文件DE 10 2009 007 768.5被用于执行一种方 法，在该方法中热解反应器倾斜布置，从而出料口位于进料口上方。轴被 驱动，并且在轴和双壳中产生和移动着加热的液态的热载体。液态的热载 体在缝隙中通过引导装置流动技术地被引导，其中，待处理的物料借助输 送工具从进料口朝出料口的方向引导，并且在传送过程中借助导入的汽化 介质被加热。

这些技术方案的缺点在于，没有在反应器中组织待处理的物料进行强 制性前移，热解反应现有的燃烧床被破坏，并且由此在反应器中组织形成 阻塞以及形成炉渣和分离的燃烧小床。因此，通过这些反应器和方法无法 得到稳定且均匀的过程控制。由于不稳定且不均匀的过程控制，通过汽化 介质的能量输入从方法技术上看不再在品质和数量上分配地进行，这导致 局部过热和燃烧，从而导致热解过程中止。由于物料流在反应器中缺乏强 制前移并且通过搅拌工具(桨或螺栓形状的工具)形式的输送装置的局部 故障，燃烧床被破坏或分开，并且导致阻碍过程的“热点(Hotspots)”。 由此，汽化介质在没有涌过物料的情况下漏出，并且由此导致热化学反应 停止。无法对过程进行持续且稳定的温度主导的控制。过程中止。由于过 程控制不稳定，不仅导致整个热解过程中止，而且导致局部过热和热解室 扭曲。不受极为波动的气体品质的影响，物料的热化学还原未完成，并且 因此导致后续系统的不利的过程条件。

专利文献DE 199 32 822 A1和DE 196 14 689 A1公开了用于反应器 的输送螺杆或传送螺杆形式的输送装置。这些输送装置也具有上述列举的 缺点。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种热解旋转反应器形式的装置，该装置避 免现有技术中的上述缺点，尤其是在反应器中组织待处理的物料进行强制 性前移，不破坏热解反应现有的燃烧床，并且因此防止在反应器中形成阻 塞以及炉渣和分离的燃烧小床，保障热解过程稳定且均匀的过程控制。

根据本发明该任务通过权利要求1和11的特征性特征得到解决。本发 明的其他有利的设计可能性在从属权利要求中介绍。

本发明的主旨在于，该热解旋转反应器由具有在端部封闭的盖的管形 外壳、内腔、居中地支承在盖中的轴、进料工具和出料工具构成，进料工 具和出料工具在热解旋转反应器内布置在轴的始端或末端，其中，在该轴 上固定有螺旋形的滑动式螺旋件(Kufen-Wendeln)。

轴通过驱动单元运动，其中，一物料进料口以一定落差布置在进料工 具的上方，并且一物料出料口布置在出料工具的下方。此外，在热解旋转 反应器的下部区域中轴向地且居中地布置有两个分开且穿孔的汽化介质井 道。此外，在反应器的壁中和配属的绝缘体中设置了多个分开的汽化介质 引入口、一个旁侧地安装在引入区域上方的气体导出装置、设置在外壳中 央和上方的两个闸门、多个压力卸载装置和各种测量管接件。在此，热解 旋转反应器水平地支承在一机架上。

该热解旋转反应器以这样的方式和方法运行，即物料出料口在相反的 端部处定位在物料进料口的下方，并且轴在外部通过驱动单元驱动，其中， 待处理的物料借助进料工具混合和松散，然后借助滑动式螺旋件轴向地和 径向地传送，物料流通过汽化介质引入口和汽化介质井道被加载汽化介质， 优选加载热空气和混合氧气用来启动放热过程和吸热过程。通过在内腔中 靠近管形外壳的内侧面的滑动式螺旋件，在进程中通过碳化 (Verschwelung)转化成热解焦炭的物料被强制通过轴向和径向脉冲提起、 松散并利用连续波形进程朝出料工具和物料出料口的方向传送。在此，汽 化介质在较小的负压的作用下、不间断地、不破坏燃烧床地流过物料流。

附图说明

下面，借助示意图和实施例详细介绍本发明。其中：

图1示出了根据本发明的热解旋转反应器的一种实施方式的示意图，

图2示出了根据图1的热解旋转反应器的侧视图的示意图，和

图3示出了根据图1的热解旋转反应器的横截面的示意图。

具体实施方式

图1示出了一种热解旋转反应器，其由管形外壳(1)构成，在该外壳 的内腔(3)中，原材料在较小的负压下以自热脱气(局部氧化)的形式进 行热化学反应。

该外壳(1)在其两个端部处分别具有一封闭内腔(3)的盖(2)并且 被绝缘体(16)包围。

轴(4)居中支承在两个盖(2)中。在该轴(4)上固定有螺旋形的滑 动式螺旋件(5)。

在热解旋转反应器内、在轴(4)的始端或末端布置有进料工具(6) 和出料工具(7)，这些进料工具和出料工具可通过驱动单元(10)运动。

与进料工具(6)形成落差地、在热解旋转反应器的壁上设置有物料进 料口(8)，并且在出料工具(7)的下方、在反应器的壁上设置有物料出料 口(9)。

此外，在热解旋转反应器的壁的下部区域中轴向地且居中地布置有两 个分开的且穿孔的汽化介质井道(11)。

此外，分离的汽化介质引入口(12)和气体导出装置(13)穿过热解 旋转反应器的壁被引导。在此，气体导出装置(13)旁侧地设置在引入口 区域的上方。

在外壳(1)中央和上方设置有闸门A(14)和闸门B(15)。此外，穿 过热解旋转反应器的壁引导有压力卸载装置(16)和各种测量管接件(17)。

热解旋转反应器被热绝缘体(18)包围，并且水平地支承在机架(19) 上。

尤其有利的是，滑动式螺旋件(5)螺旋形地、单个地或成倍地、在热 解旋转反应器的内腔(3)中实施成靠近管形外壳(1)的内侧面。在此， 滑动式螺旋件(5)可以具有正方形、矩形、圆形或椭圆形形状。

此外，进料工具(6)特别有利地在螺旋形滑动式螺旋件(5)的作用 区域内单个地或成倍地平行于轴(4)地布置并且布置在物料进料口(8) 的下方。在此，进料工具(6)可以具有正方形、矩形、圆形或椭圆形形状。

此外，出料工具(7)单个或成倍地设置在物料出料口(9)的上方。 在此，出料工具(7)可以具有正方形、矩形、圆形或椭圆形形状。

汽化介质井道(11)优选实施为打孔或开缝的。

物料进料口(8)优选具有蜂窝轮闸门。

热解旋转反应器的气体导出装置(13)既可以布置在中间也可以布置 在端部，并且闸门A(14)和闸门B(15)优选实施为蜂窝轮闸门。

在正常运行状态中，热解旋转反应器优选水平设置(水平支承)在机 架(19)上。

热解旋转反应器以如下方式运行：

固体的(筛选、切碎、预热并预干燥的)垃圾，以下称物料，通过物 料进料口(8)被送入热解旋转反应器的内腔(3)中。物料的进料以如下 方式进行，即只有特别少量的环境空气一起进入内腔(3)。为此优选使用 蜂窝轮闸门。由管形外壳(1)和侧面封闭的盖(2)包围的内腔(3)承载 着带有进料工具(6)、滑动式螺旋件(5)和出料工具(7)的居中布置的 轴(4)，其中，在运行状态下通过轴(4)与所述构件的转动运动，进行物 料从物料进料口(8)到物料出料口(9)的连续传送。在此，轴(4)在进 料侧和出料侧被居中地引导到盖(2)中，并通过外部的驱动单元(10)驱 动。在此，物料优选以50℃至100℃的温度，直至大致35mm的边缘长 度以及10至15Ma％的剩余湿气进入热解旋转反应器。

物料进料后，借助进料工具(6)混合并松散，并送给滑动式螺旋件(5)。 在通过汽化介质引入口(12)添加汽化介质、优选具有富足氧气的气体并 且汽化介质分布在安装在下部区域中的汽化介质井道(11)上的情况下， 汽化介质进入到热解旋转反应器的内腔(3)中。

通过曲线螺旋件(4)在内腔(3)中靠近管形外壳(1)的内侧面的径 向旋转运动，物料被轴向和径向的强制脉冲提起、松散并朝物料出料口(9) 的方向传送。在此，汽化介质仅通过物料流流动，并且导致有针对性的吸 热反应和放热反应。放热过程为吸热过程提供能量。物料流的连续波形进 程防止了中断、燃烧床的破坏、小床的形成和热点。没有自由的汽化介质 进入到热解旋转反应器的上部内腔(3)中。

生成的反应气体通过物料流、反应物料、向上流入自由内腔(3)中， 并且被部分地通过气体导出装置(13)捕获并引导到下一个设备。与此分 开的，生成的热解焦炭通过物料出料口(9)被输出或继续引导到下一个设 备。

通过汽化介质的热量送入，物料被残余干燥并接下来热分解。在该热 过程中释放的气体部分地与汽化介质反应，并由此产生所需过程热量的一 部分。

根据本方法，汽化介质在该范围内分配剂量，即发生物料的有针对性 的碳化。这优选在350至550℃的温度下进行。在过程完成后，整个物料 转化成含碳固体颗粒和含碳氢化合物的过程气体。所有固体的并且部分的 气态的成分通过物料出料口(9)送出。

为了稳定过程条件，尤其是用于放热过程的能量要求，通过闸门A(14) 设置优选从随后的设备中分离的碳的送入。另一个闸门B(15)实现了添 加剂、优选石灰的送入。安装在上部管形外壳(1)中的上部的压力卸载装 置(16)用于在超压的情况下卸载。为了保障方法技术上的过程控制，在 管形外壳(1)中，优选轴向布置有用于接收传感器的测量管接件(17)。

为了稳定过程温度，整个热解旋转反应器通过绝缘体(18)热绝缘， 并且支承在机架(19)上，该机架允许热膨胀引起的纵长膨胀。

根据本发明的热解旋转反应器的主要优点在于，其在反应器中组织待 处理的物料进行均匀的、强制性的前移，不破坏热解反应现有的燃烧床， 并且防止在反应器中形成阻塞以及炉渣和分离的燃烧小床，保障热解过程 的稳定且均匀的过程控制。

尤其是物料流的连续波形进程防止了中断、燃烧床的破坏、小床的形 成和热点。

所有在说明书、实施例和下面的权利要求书中介绍的特征既可以单独 也可以任意组合地构成本发明的主要部分。

附图标记列表

1 管形外壳

2 盖

3 内腔

4 轴

5 滑动式螺旋件

6 进料工具

7 出料工具

8 物料进料口

9 物料出料口

10 驱动单元

11 汽化介质井道

12 汽化介质引入口

13 气体导出装置

14 闸门A

15 闸门B

16 压力卸载装置

17 测量管接件

18 绝缘体

19 机架