一种燃烧火焰炉内直接给热式多级串并联湍动床热解提馏炉

摘要

本申请涉及热解提馏反应器的领域，尤其是涉及一种燃烧火焰炉内直接给热式多级串并联湍动床热解提馏炉，其包括炉壳体，炉壳体包括相互连通的上段炉、中段炉、下段炉；上段炉具有有机固废物料进口以及气态混合物出口；中段炉具有若干组串联的并联湍动微反应床；下段炉具有燃料燃烧器、压温气体进口以及残渣出口；燃料经燃料燃烧器燃烧产生高温烟气自下而上流动与有机固废直接接触提供热量。本申请具有提高有机固废热解提馏过程的给热效率与吸热效率，降低能耗的效果。

说明书

技术领域

本申请涉及热解提馏反应器的领域，尤其是涉及一种燃烧火焰炉内直接给热式多级串并联湍动床热解提馏炉。

背景技术

随着我国经济发展与城镇化进程加快，资源消耗日益扩大，各类废弃物产量增加、废弃物形式多样化、土壤和地下水污染等问题日趋严峻。国家环保法规规定对含有机质的固体废弃物质（即：有机固废，大部分还属于危险废弃物）需进行减量化、无害化治理以达到环保排放要求，采用适当技术可实现资源化回收利用，被污染的土壤需要修复治理以达到农用或城镇化商用土质要求。

这些含有机质的固体废弃物质（有机固废）主要有三大类，一是工业生产过程生产的有机固废，如石油天然气开采和集输等过程产生的油田含油污泥和含油固体废弃物、石油化工生产过程产生的石化含油污泥和含有机质固体废弃物、市政公用工程如水处理厂生产的生化污泥以及造纸、纺织、印染等轻工业行业生产过程产生的含有机质固体废弃物；二是农业和林业产生的有机质固体废弃物，如农作物秸秆、稻（谷）壳、果壳、枝桠柴、树叶、木屑等；三是城镇生活垃圾有机固废，如纸类、织物、塑料橡胶、木竹等有毒有害垃圾和混合垃圾。

目前，含有机质的固体废弃物质（有机固废）的减量化、无害化环保治理技术主要有填埋法、焚烧法、生物法、机械脱水、干化法、化学热洗法、萃取法和热解法等单一处理方法或几种方法的组合。其中填埋法已明令禁止采用，其他方法存在或能耗高、或处理流程长、或处理成本高、或存在二次污染、或处理不彻底、或处理规模小、或处理效率低、或有机质转化回收率不高造成资源浪费等问题。

热解法能够将含有机质的固体废弃物质（有机固废）中的全部有机物进行无害化处理，还能回收油气或转化有机质实现资源化利用，是目前最具有发展潜力的技术。

热解提馏反应器是整个热解工艺的核心，热解过程在其中发生，其类型决定了热解反应方式及热解产物的成分。目前热解提馏反应器根据结构的不同分为固定床反应器、流化床、旋转炉（窑）和双塔循环式热解反应器。固定流化床为逆流式物流方向，停留时间长，保证了废物最大程度地转换成燃料；因气体流速较低，产生气体中夹带的颗粒物质也比较少，减少了对空气污染的潜在影响。流化床反应器中气体流速高到可以使得颗粒悬浮，使得有机固废颗粒分散，反应性能更好，但是热损失大，气体中带走大量得热量和较多地未反应得固体燃料粉末。旋转炉（窑）是一种间接加热的高温分解反应器，传热效率不高。双塔循环式热解反应器将热解与燃烧反应分开在两个塔中进行，设备投入大，占地面积大。

热解法随热解反应器（热解炉）技术的不同处理效果差别较大， “间歇式”热解炉，一次加料，一次排渣，不能连续生产，且热解炉处理规模小；“连续式”热解炉，处理规模不大，受各种因素影响连续操作性不高，目前，无论“间歇式”或“连续式”的热解炉均采用有机固废在炉膛内、热载体（外给热量）在炉膛外，夹套内的有机固废与热量非直接接触的“间接式”给热热解方法，存在传热效率不高、吸热效率低导致热量利用效率低、热解反应速度慢、反应时间较长、能耗高、热解固态残渣不能满足超洁净排放环保指标要求等问题。

发明内容

为了提高有机固废热解提馏过程的给热效率与吸热效率，降低能耗，本申请提供一种燃烧火焰炉内直接给热式多级串并联湍动床热解提馏炉。

本申请提供的一种燃烧火焰炉内直接给热式多级串并联湍动床热解提馏炉，采用如下的技术方案：

一种燃烧火焰炉内直接给热式多级串并联湍动床热解提馏炉，包括炉壳体，所述炉壳体包括相互连通的上段炉、中段炉、下段炉；所述上段炉具有有机固废物料进口以及气态混合物出口；所述中段炉具有若干组串联的并联湍动微反应床；所述下段炉具有燃料燃烧器、压温气体进口以及热解固态残渣出口；燃料经燃料燃烧器燃烧产生高温烟气自下而上流动与有机固废直接接触提供热量；所述并联湍动微反应床内以及相邻串联的并联湍动微反应床之间均具有主反应区，所述并联湍动微反应床与所述耐火隔热衬里的内壁形成有副反应区，所述主反应区和所述副反应区相互并联。

通过采用上述技术方案，将燃料燃烧器与热解提馏炉这两种不同功能的设备有机集成在同一设备内，有效降低了设备投资且减少了这两种不同功能的设备之间的高温连接管道系统，也降低了工程造价费用，减小了占地面积。

构建多级串联的并联湍动微反应床，使有机固废物料在每一组微反应床中呈现气固两相以湍动悬浮的充分混合状态与高温热载体携带的热量直接接触高效换热，一方面大大提高了有机固废热解提馏过程的给热效率与吸热效率，提高了热量利用效率、有效降低了能耗；

另一方面多级串联的并联湍动悬浮微反应床有效延长了有机固废物料的停留时间，充分的气固两相湍动悬浮混合状态大大提高了有机固废物料去除有毒有害物质和转化为低分子量的气态烃类物质及/或气相油品的热解反应和提馏反应速度、缩短了热解提馏反应时间、提高了有机固废中的有机质转化回收产率，达到有机固废热解固态残渣满足超洁净排放环保指标要求、避免了二次污染，实现有机固废彻底无害化治理和有机质资源化转化回收的环境友好和资源节约的有益效果。

主反应区和副反应区可提供多层次的反应区域，使有机固废更充分地在中段炉进行热提馏反应，进一步提高热解效率。

可选的，所述并联湍动微反应床包括至少一组复合式上导流板和至少一组复合式下导流板。

通过采用上述技术方案，通过上导流板和下导流板的组合即可形成主反应区和副反应区，一方面可根据实际产品需要调整上导流板和下导流板的组合搭配，从而适应提馏不同的有机固废原料；另一方面设备生产简单，且配件较少便于后期维护。

可选的，所述上段炉设置有用于均匀分配有机固废的物料分配板。

通过采用上述技术方案，分配板可将有机固废物收集后均匀下落至反应中段的并联湍动微反应床内，从而进一步提升反应效率。

可选的，所述中段炉具有与所述反应器壳体内连通的二次给热口。

通过采用上述技术方案，可随时补充热载体，使热载体与并联湍动微反应床内的有机固废原料充分接触，从而提升有机固废原料的分解提馏效率。

可选的，所述二次给热口位于相邻所述并联湍动微反应床之间。

通过采用上述技术方案，热载体可充分接触副反应区和主反应区，从而进一步提升热提馏效率。

可选的，所述下段炉设置有用于均匀分配热载体的气体分布板。

通过采用上述技术方案，可将热载体均匀分配，从而进一步提升热提馏效率。

可选的，所述上段炉和下段炉均设置有人孔。

通过采用上述技术方案，可供工作人员进入进行检修。

可选的，所述反应器壳体内的反应压力为-0.1-10MpaG，反应温度为300-1000℃；高温热载体的压力为0.01-10MPaG，温度为300-1000℃。

通过采用上述技术方案，上述参数具有较好的热提馏效果同时节省能量消耗。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.采用燃烧火焰炉和热解提馏炉合并在一个炉子内进行，有效降低了设备投资且减少了这两种不同功能的设备之间的高温连接管道系统，也降低了工程造价费用，减小了占地面积。

2.构建多级串联的并联湍动微反应床，使有机固废物料在每一组微反应床中呈现气固两相以湍动悬浮的充分混合状态与高温热载体携带的热量直接接触高效换热，一方面大大提高了有机固废热解提馏过程的给热效率与吸热效率，提高了热量利用效率、有效降低了能耗，另一方面多级串联的并联湍动悬浮微反应床有效延长了有机固废物料的停留时间，充分的气固两相湍动悬浮混合状态大大提高了有机固废物料去除有毒有害物质和转化为低分子量的气态烃类物质及/或气相油品的热解反应和提馏反应速度、缩短了热解提馏反应时间、提高了有机固废中的有机质转化回收产率，达到有机固废热解固态残渣满足超洁净排放环保指标要求、避免了二次污染，实现有机固废彻底无害化治理和有机质资源化转化回收的环境友好和资源节约的有益效果。

3.采用多级串联湍动床兼具固定床停留时间长和流化床的反应性能更好优点；采用直接给热式加热方式克服了旋转炉（窑）传热效率不高的缺点。

附图说明

图1是本申请实施例1的结构示意图。

图2是本申请实施例2的结构示意图。

图3是本申请实施例3中段炉的结构示意图。

图4是本申请实施例3并联湍动微反应床的主视图。

图5是本申请实施例4中段炉的结构示意图。

图6是本申请实施例4并联湍动微反应床的主视图。

附图标记说明：1、上段炉；2、中段炉；3、下段炉；4、炉壳体；5、耐火隔热衬里；11、有机固废物料进口；12、混合物出口；13、人孔；21、并联湍动微反应床；22、二次给热口；31、燃料燃烧器；32、气体分布板；33、热解固态残渣出口；35、压温气体进口；36、二次给热高温烟气出口；37、上部压温气体进口；210、并联湍动微反应床单体；211、复合式上导流板；212、复合式下导流板；211x、上导流板单体X；211y、上导流板单体Y；212x、下导流板单体X；212y、下导流板单体Y；211x1、第一块上导流板单体X；211x2、第二块上导流板单体X；211x3、第三块上导流板单体X；211x4、第四块上导流板单体X；211xn、第n块上导流板单体X；211y1、第一块上导流板单体Y；211y2、第二块上导流板单体Y；211y3、第三块上导流板单体Y；211y4、第四块上导流板单体Y；211yn、第n块上导流板单体Y；212x1、第一块上导流板单体X；212x2、第二块上导流板单体X；212x3、第三块上导流板单体X；212x4、第四块上导流板单体X；212xn、第n块上导流板单体X；212y1第一块上导流板单体Y；212y2、第二块上导流板单体Y；212y3、第三块上导流板单体Y；212y4、第四块上导流板单体Y；212yn、第n块上导流板单体Y；221、二次给热燃料燃烧器。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种燃烧火焰炉内直接给热式多级串并联湍动床热解提馏炉。参照图1，一种燃烧火焰炉内直接给热式多级串并联湍动床热解提馏炉，包括炉壳体4，所述炉壳体4包括相互连通的上段炉1、中段炉2、下段炉3以及耐火隔热衬里5，炉壳体4内的反应压力为-0.1-10MPaG、温度为300-1000℃。

上段炉1、中段炉2和下段炉3的炉壳体4及其耐火隔热衬里5的截面形状可以是圆筒形或椭圆形，也可以是矩形（正方形或长方形）或多边形，上段炉1、中段炉2和下段炉3的炉壳体4及其耐火隔热衬里5的截面形状可以是同一种截面结构，也可以是不同截面形状及其不同结构的组合；上段炉1、中段炉2和下段炉3的炉壳体4及其耐火隔热衬里5的截面面积可以相等，也可以不同。

耐火隔热衬里5可以是n（n≥1）层耐火隔热浇注料结构，也可以是n（n≥1）层的耐火隔热砖结构，也可以是耐火隔热浇注料与耐火隔热砖的组合结构，也可以是列管式或盘管式的膜式水冷壁结构，也可以是冷却夹套结构，也可以是这几种结构形式的不同组合。

上段炉1、中段炉2、下段炉3及其炉壳体4和耐火隔热衬里5可以是整体结构，也可以是分段连接结构。

上段炉1的顶部或侧面上部位置设置 n（n≥1）个有机固废物料进口11、n（n≥1）个气态有机质热解提馏产物和烟气混合物出口12及人孔13。

中段炉2为有机固废物料热解提馏段，设置有N（N≥1）组串联的并联湍动微反应床21和n（n≥0）个二次给热口22。

中段炉2的N（N≥1）组并联湍动悬浮微反应床21相互串联构成，每一组并联湍动悬浮微反应床21由一组复合式上导流板211和一组复合式下导流板212构成，且以炉壳体4中心线为中心轴对称布置或非对称布置。

每一组复合式上导流板211以炉壳体4中心线为中心轴由n（n≥2，且n=n1+n2）个上导流板单体X（211x）和上导流板单体Y（211y）组成，且以n1（n1≥1）个上导流板单体X（211x）和n2（n2≥1）个上导流板单体Y（211y）两种形状对称或非对称依次交错并联组合构成；

同理，每一组复合式下导流板212以反应器壳体4中心线为中心轴由n（n≥2，且n=n1+n2）个下导流板单体X（212x）和下导流板单体Y（212y）组成，且以n1（n1≥1）个下导流板单体X（212x）和n2（n2≥1）个下导流板单体Y（212y）两种形状对称或非对称依次交错并联组合构成。

中段炉2的每一组湍动悬浮微反应床21的每一组复合式上导流板211，其n1（n1≥1）个上导流板单体X（211x）的上表面与炉壳体4中心线的夹角αxn（上标n≥1）为0-180°之间的任一角度，且αx1和αx2、αx3 和 αx4、 … αxn-1和αxn成对同时为锐角（0°<αxn ≤ 90°）或同时为钝角（90°≤αxn < 180°）；其n2（n2≥1）个上导流板单体Y（211y）的上表面与炉壳体4中心线的夹角αyn（上标n≥1）为0-180°之间的任一角度，且αy1 和 αy2、 αy3和αy4、 …αyn-1和αyn成对同时为锐角（0°<αyn ≤ 90°）或同时为钝角（90°≤αyn < 180°）；并且，当αxn为锐角（0°<αxn ≤ 90°）时 αyn为钝角（90°≤αyn < 180°），当αxn为钝角（90°≤αxn <180°）时αyn为锐角（0°<αyn ≤ 90°）； 以炉壳体4中心线为对称轴设置的两个相邻上导流板单体X（211x 1 及 / 或211x 2）之间中心区域的底部（0°<αx1 和αx2 < 90°时）或顶部（90°≤αx1 和αx2 < 180°时）开有宽度或直径为a0（a0≥0）的缺口；上导流板单体X（211xn1）与其相邻的上导流板单体Y（211yn2）之间中心区域的顶部和底部开设宽度为an（a1、a2、a3、… an，an≥0）的缺口或环隙或不开设缺口或环隙；上导流板单体X（211x n1 及/或211xn1-1）及/或上导流板单体Y（211y n2及/或211y n2-1）与耐火隔热衬里5内壁面之间开有宽度为a01和a02（ a01≥0、a02≥0）的缺口或环隙，开设的此类缺口或环隙均为固态物料下行和气态物料上行的通道，且a0、a1、a2、a3、… an和a01及a02均不同时为0；上导流板单体X（211x n1 及 / 或211y n2）的形状与炉壳体4及其耐火隔热衬里5的截面形状相匹配。

中段炉2的每一组湍动悬浮微反应床21的每一组复合式下导流板212，其n1（n1≥1）个下导流板单体X（212x n1）的上表面与炉壳体4中心线的夹角βxn（上标n≥1）为0-180°之间的任一角度，且βx1和βx2、βx3 和 βx4、 …βxn-1和βxn成对同时为锐角（ 0°<βxn ≤90°）或同时为钝角（90°≤βxn < 180°）；其n2（n2≥1）个下导流板单体Y（212yn2）的上表面与炉壳体4中心线的夹角βyn（上标n≥1）为0-180°之间的任一角度，且βy1 和 βy2、 βy3和βy4、 … βyn-1和βyn成对同时为锐角（0°<βyn ≤ 90°）或同时为钝角（90°≤αyn < 180°）；并且，当βxn为锐角（0°<βxn ≤ 90°）时 αyn为钝角（90°≤αyn < 180°），当βxn为钝角（90°≤βxn < 180°）时βyn为锐角（0°<βyn ≤ 90°）；以炉壳体4中心线为对称轴设置的两个相邻下导流板单体X（212x1 及 / 或212x 2）之间中心区域的底部（0°<βx1 和βx2 < 90°时）或顶部（90°≤βx1 和βx2 < 180°时）开有宽度或直径为b0（b0≥0）的缺口；下导流板单体X（212x n1）与其相邻的下导流板单体Y（212yn2）之间中心区域的顶部和底部开设宽度为bn（b1、b2、b3、… bn，bn≥0）的缺口或环隙或不开设缺口或环隙；下导流板单体X（212x n1及/或212x n1-1）及/或下导流板单体Y（212y n2及/或212y n2-1）与耐火隔热衬里5内壁面之间开有宽度为b01和b02（b01≥0、b02≥0）的缺口或环隙，开设的此类缺口或环隙均为固态物料下行和气态物料上行的通道，且b0、b1、b2、b3、… bn和b01及b02均不同时为0；下导流板单体X和下导流板单体Y（212x n1 及 / 或212y n2）的形状与炉壳体4及其耐火隔热衬里5的截面形状相匹配。

中段炉2每一组湍动悬浮微反应床21的复合式上导流板211的n1（n1≥1）个上导流板单体X（211x n1）上表面与炉壳体4中心线的夹角αxn（上标n≥1，且αx1和αx2、αx3 和 αx4、 … αxn-1和αxn同时成对）为锐角（0°<αxn ≤ 90°）时，相对应的复合式下导流板212n1（n1≥1）个下导流板单体X（212x n1）上表面与炉壳体4中心线的夹角βxn（上标n≥1，且βx1和βx2、βx3 和 βx4、 …βxn-1和βxn同时成对）为钝角（90°≤βxn < 180°）；同理，复合式上导流板211的n1（n1≥1）个上导流板单体X（211x n1）上表面与炉壳体4中心线的夹角αxn（上标n≥1，且αx1和αx2、αx3 和 αx4、 … αxn-1和αxn同时成对）为锐角（90°≤αxn < 180°）时，相对应的复合式下导流板212n1（n1≥1）个下导流板单体X（212x n1）上表面与炉壳体4中心线的夹角βxn（上标n≥1，且βx1和βx2、βx3 和 βx4、 …βxn-1和βxn同时成对）为钝角（0°≤βxn < 90°）。

中段炉2的每一组湍动悬浮微反应床21内部，由复合式上导流板211的n1（n1≥1）个上导流板单体X（211x n1）和n2（n2≥1）个上导流板单体Y（211yn2）分别与复合式下导流板212所相对应位置的n1（n1≥1）个下导流板单体X（212x n1）和n2（n2≥1）个下导流板单体Y（212yn2）之间区域构成n1（当0°<αxn ≤ 90°，且n1=n2时）或n1-1（当90°≤αxn < 180°，且n1=n2时）或n2(当0°<αxn ≤ 90°，且n1≠n2时）或n2+1（当90°≤αxn < 180°，且n1≠n2时）个截面主体形状为菱形或椭圆形的相并联的主反应区； 最外侧的上导流板单体X（212x n1及/或212x n1-1）和最外侧的下导流板单体Y（212x n2及/或212x n2-1）与耐火隔热衬里5内壁面之间区域构成2个截面主体形状为半菱形或半椭圆形的副反应区，并与主反应区相并联。

中段炉2的每相邻两组串联的湍动悬浮微反应床21之间，即上一组（第N-1组）湍动悬浮微反应床21复合式下导流板212的n1（n1≥1）个下导流板单体X（212x n1）和n2（n2≥1）个下导流板单体Y（212yn2）分别与下一组（第N-1组）湍动悬浮微反应床21复合式上导流板211所相对应位置的n1（n1≥1）个上导流板单体X（211x n1）和n2（n2≥1）个上导流板单体Y（211yn2）之间区域构成n1-1（当0°<αxn ≤ 90°，且n1=n2时）n1（当90°≤αxn < 180°，且n1=n2时）或n2+1(当0°<αxn ≤ 90°，且n1≠n2时）或n2（当90°≤αxn < 180°，且n1≠n2时）个截面主体形状为菱形或椭圆形的相并联的主反应区；上一组（第N-1组）湍动悬浮微反应床21最外侧的下导流板单体Y（212x n2及/或212x n2-1）和下一组（第N-1组）最外侧的上导流板单体X（212x n1 及/或212x n1-1）与耐火隔热衬里5内壁面之间区域构成2个截面主体形状为半菱形或半椭圆形的副反应区，并与主反应区相并联。

中段炉2每一组湍动悬浮微反应床21的复合式上导流板211的n1（n1≥1）个上导流板单体X（211x n1）和 n2（n2≥1）个上导流板单体Y（211yn2）与相对应的复合式下导流板212的n1（n1≥1）个下导流板单体X（212x n1）和 n2（n2≥1）个下导流板单体Y（212yn2）相对应位置竖直方向之间的床内间距hn（下标n=n1+n2，且h1和h2、h3 和 h5、 h4 和 h6、 …hn-2和hn同时成对）,与相对应位置的缺口或环隙an（a0、a1、a2、a3、… an，an≥0）和 bn（b0、b1、b2、b3、… bn，bn≥0）以及 a01和a02 、b01和b02应不同时为0。

中段炉2每相邻两组湍动悬浮微反应床21之间,即第N-1组湍动悬浮微反应床21复合式下导流板212的n1（n1≥1）个下导流板单体X（212x n1）和 n2（n2≥1）个下导流板单体Y（212yn2）与相对应的第N组湍动悬浮微反应床21复合式上导流板211的n1（n1≥1）个上导流板单体X（211x n1）和 n2（n2≥1）个上导流板单体Y（211yn2）相对应位置竖直方向两床之间的间距Hn（下标n=n1+n2，H1、H2、 H3 、H4、 … Hn）,与相对应位置的缺口或环隙an（a1、a2、a3、… an，an≥1）和 bn（b1、b2、b3、… bn，bn≥1）以及 a01和a02 、b01和b02应不同时为0。

中段炉2的每一组并联湍动微反应床21复合式上导流板211的n（n≥2，且n=n1+n2）个上导流板单体X（211xn1）和上导流板单体Y（211yn2）也可以分别由若干块单板呈阶梯状布置组成，同理，复合式下导流板212的n（n≥2，且n=n1+n2）个下导流板单体X（212xn1）和下导流板单体Y（212yn2）也可以分别由若干块单板呈阶梯状布置组成。

中段炉2的每一组并联湍动微反应床21复合式上导流板211的n（n≥2，且n=n1+n2）个上导流板单体X（211xn1）和上导流板单体Y（211yn2）与复合式下导流板212的n（n≥2，且n=n1+n2）个下导流板单体X（212xn1）和下导流板单体Y（212yn2），其上表面形状是以有利于物料流动的结构，可以是平直的，也可以是波纹状，也可以是开设导流槽结构，也可以是这几种结构的不同组合。

中段炉2的每一组并联湍动微反应床21复合式上导流板211的n（n≥2，且n=n1+n2）个上导流板单体X（211xn1）和上导流板单体Y（211yn2）与复合式下导流板212的n（n≥2，且n=n1+n2）个下导流板单体X（212xn1）和下导流板单体Y（212yn2）上可以开设 n（n≥1）个通气孔，总开孔数量和总开孔面积根据有机固废物料粒径分布、处理规模和多级串联的并联湍动微反应床的气相流速和压降确定；也可以不开设通气孔（n=0）。

下段炉3设置有燃料燃烧器31、气体分布板32、热解固态残渣出口33、人孔13、 n（n≥0）个上部压温气体进口35、 n（n≥0）个二次给热高温烟气出口36和 n（n≥0）个下部压温气体进口37。

下段炉3的底部或侧面且于气体分布器32下部位置设置数量为n（n≥1）个压温气体进口35；下段炉3侧面且于气体分布器32上部位置设置n（n≥0）个二次给热高温烟气出口36或不设置（n=0）；可以在下段炉3侧面气体分布器32上部位置设置数量为n（n≥0）个上部压温气体进口37或不设置（n=0）。

下段炉3的燃料燃烧器31的作用是燃料在下段炉3内燃烧产生高温烟气作为热量载体为有机固废热解提馏反应提供热量，该燃料燃烧器31为气体燃料或液体燃料燃烧器或气液联合燃烧器（烧嘴）。

下段炉3的气体分布器32主要起到通过通入压温气体来调节燃料燃烧产生高温烟气进入中段炉2温度的作用，同时也起到防止热解固态残渣下行流动不畅而附着架桥使其流入热解固态残渣出口33的作用，该压温温气体为具有易经济获得性、安全性、且不对热解反应及其热解产物产生不良影响的单一组分气体（氧气除外）或贫氧或无氧的多组分气体混合物。如N2、氩气等惰性气体、CO2气体、蒸汽或燃料燃烧后的低温排放烟气、热解尾气、炼厂干气或石化废气或弛放尾气等单一组分气体或此类气体的多组分气体混合物。气体分布器32的形状与下段炉3的炉壳体4及其耐火隔热衬里5的截面形状相匹配。气体分布器32上表面与下段炉3的炉壳体4中心线的夹角γ为0~90°之间的任一角度，并开设有n（n≥1）个通气孔。

下段炉3的燃料燃烧器31可以附加设置外通道通入压温气体来调节燃料燃烧产生高温烟气进入中段炉2温度。

下段炉3也可以通过将n（n≥1）个燃料燃烧器31设置在下段炉3的底部，气体分布器32作为布风板，并与炉壳体4及其耐火隔热衬里5的截面形状相匹配构建流化床，此时，气体分布器32需调整设置为流化床的常规布风板结构，n（n≥1）个压温气体进口35需设置在下段炉3所构建的流化床区域的侧面上部位置。

下段炉3构建成流化床时，可以将部分有机固废物料从下段炉3加入炉内，与热解固态残渣共同在此流化床进行燃烧反应或高温热解反应。

具体地，参见图1，一种燃料在热解炉内燃烧产生高温烟气“直接式”给热的含油固体废弃物（如：含油污泥危废，或油污染土壤）多级串联的并联湍动微反应床热解提馏炉（热解提馏反应器），热解提馏炉壳体4为立式圆筒形结构，由上段炉1、中段炉2和下段炉3组成并同轴不同直径且相互连通，上段炉1的炉壳体4内直径为3600mm，耐火隔热衬里5内直径3300mm，直筒段高度2000mm；中段炉2的炉壳体4内直径为3600mm，耐火隔热衬里5内直径3100mm，直筒段高度28800mm；下段炉3的炉壳体4内直径为3900mm，耐火隔热衬里5内直径3100mm，直筒段高度3500mm。热解提馏反应压力为1.0MPaG，反应温度区间为350~900℃。

上段炉1的顶部设置5个有机固废物料进口11，其位置在顶部中心位置1个，在距离炉壳体4中心线为1025mm的中心圆上对称设置4个；顶部设置4个气态有机质热解提馏产物和高温烟气混合物出口12，其位置在距离炉壳体4中心线为780mm的中心圆上对称设置；侧面距离第一组并联湍动微反应床21最上层缺口平面800mm位置对称设置2个人孔13。

中段炉2有机固废物料热解提馏段设置24组串联的并联湍动微反应床21，每一组湍动悬浮微反应床21由1组复合式上导流板211和1组复合式下导流板212构成，且以炉壳体4中心线为中心轴对称布置；每一组复合式上导流板211由4个上导流板单体X（211x1、211x2、211x3、211x4）和2个上导流板单体Y（211y1、211y2）两种圆锥形结构形状对称依次交错并联组合构成，其中，211x1和211x2为以炉壳体4中心线为中心轴对称的同一倒圆锥并位于中心层，其上均布开设150个直径为5mm的通气孔，211y1和211y2为以炉壳体4中心线为中心轴对称的同一正圆锥并位于中间层，其上均布开设500个直径为5mm的通气孔，211x3和211x4为以炉壳体4中心线为中心轴对称的同一正圆锥并位于最外层，其上均布开设800个直径为5mm的通气孔，a0=a3=a4=400mm，a1=a2=40mm，a01=a02=10mm，αx1=αx2=αx3 =αx4 =45°，αy1 =αy2=135°；每一组复合式下导流板212由4个下导流板单体Y（212x1、212x2、212x3、212x4）和2个下导流板单体Y（212y1、212y2）两种圆锥形结构形状对称依次交错并联组合构成，其中，212x1和212x2为以炉壳体4中心线为中心轴对称的同一正圆锥并位于中心层，其上均布开设150个直径为5mm的通气孔，212y1和212y2为以炉壳体4中心线为中心轴对称的同一倒圆锥并位于中间层，其上均布开设500个直径为5mm的通气孔，212x3和212x4为以炉壳体4中心线为中心轴对称的同一正圆锥并位于最外层，其上均布开设800个直径为5mm的通气孔，b0=b3=b4=40mm， b1=b2=400mm， b01=b02=100mm，βx1=βx2=βx3 =βx4 = 45°，βy1 =βy2=135°；每一组湍动悬浮微反应床21的复合式上导流板211与相对应的复合式下导流板212之间的竖直床间距h1=h2=h3=h5=h4=h6 =400mm；相邻两组串联的并联湍动微反应床21之间的竖直床间距H1=H2=H3=H4=400mm，H5=H6=390mm；设置3层12个二次给热口22，其位置在从上往下的第6组、第12组、第18组并联湍动微反应床21中间位置且每层对称均匀设置4个，相邻两层二次给热口22相互错开90°。

下段炉3的底部中心位置设置1个燃料燃烧器31，气体分布器32采用常规布风板结构，与炉壳体4及其耐火隔热衬里5相匹配构成流化床；燃料燃烧器31采用油气联合烧嘴，并在其外通道附加热解尾气加入通道；在下段炉3的侧面上部位置对称设置4个压温气体进口35；不设置二次给热高温烟气出口36；设置1个热解固态残渣出口33，位于中心位置的燃料燃烧器31外侧；气体分布器32作为布风板为圆锥形结构，与炉壳体4中心线的夹角γ为45°，并开设800个直径为5mm的通气孔；在侧面下部位置设置1个人孔13。

耐火隔热衬里5在上段炉1为一层耐火隔热浇注料，厚度150mm；在中段炉2和下段炉3均为耐火隔热浇注料和耐火隔热砖两层组合构成，中段炉2总厚度250mm，下段炉3总厚度400mm；耐火隔热浇注料采用高致密隔热浇注料，设置在炉壳体4内侧，中段炉2处的厚度为174mm、下段炉3 处的厚度为324mm；耐火隔热砖耐火隔热砖采用高铬砖（Cr

在上段炉1和中段炉2之间设置分段法兰连接结构，以便于24组串联的并联湍动微反应床21的安装。

实施例1的实施原理为：燃料和空气或富氧空气或氧气进入下段炉3的燃料燃烧器31在炉内进行燃烧反应产生高温烟气，并与进入下段炉3下部压温气体进口35并经气体分布器32分配后的压温气体及/或燃料燃烧器31外通道通入的压温气体及/或下段炉3设置的上部压温气体进口37进入的压温气体共同混合调整到热解反应所需的温度后上行进入中段炉2底部，自下而上流动为N级串联的并联湍动微反应床22进行的热解提馏反应提供热量。

含有机质的固体废弃物质（有机固废）自上段炉1的有机固废物料进口11进入上段炉1内靠重力下行，与上行的高温烟气与热解提馏气态产物的混合物直接接触换热，并经过吸热预热下行进入中段炉2的顶部。

经上段炉1预热的有机固废自上而下流动依次进入N级串联的并联湍动微反应床21进行热解提馏反应，在每一组湍动悬浮微反应床21内部，复合式上导流板211的n1个上导流板单体X（211x n1）和n2个上导流板单体Y（211yn2）分别与复合式下导流板212所相对应位置的n1个下导流板单体X（212x n1）和n2个下导流板单体Y（212yn2）之间区域构成了若干个截面主体形状为菱形或椭圆形的相并联的主反应区；最外侧的上导流板单体X（212x n1及/或212x n1-1）和最外侧的下导流板单体Y（212x n2及/或212x n2-1）与耐火隔热衬里5内壁面之间区域构成2个截面主体形状为半菱形或半椭圆形的副反应区，并与主反应区相并联；同时，在每相邻两组串联的湍动悬浮微反应床21之间，即上一组湍动悬浮微反应床21复合式下导流板212的n1个下导流板单体X（212x n1）和n2个下导流板单体Y（212yn2）分别与下一组（第N-1组）湍动悬浮微反应床21复合式上导流板211所相对应位置的n1个上导流板单体X（211x n1）和n2个上导流板单体Y（211yn2）之间区域也构成了若干个截面主体形状为菱形或椭圆形的相并联的主反应区；上一组湍动悬浮微反应床21最外侧的下导流板单体Y（212x n2及/或212x n2-1）和下一组最外侧的上导流板单体X（212x n1 及/或212x n1-1）与耐火隔热衬里5内壁面之间区域构成2个截面主体形状为半菱形或半椭圆形的副反应区，并与主反应区相并联。下行的经预热的有机固废与上行的高温烟气和气态热解提馏产物两者的混合物在反应区内部呈现气固两相湍动悬浮的充分混合状态直接接触换热，有机固废吸收高温烟气携带的热量发生有机质的裂解反应和提馏反应产生低分子量的气态烃类物质及/或气相油品，并与梯级放热降温的高温烟气组成混合物自下而上流动，在中段炉2完成热解提馏的有机固废固体残渣物料下行流进下段炉3。

流进下段炉3的部分有机固废固体残渣物料下行参与燃料燃烧器31的燃烧反应，并同时与高温烟气直接接触换热继续进行高温热解反应，这样可以使流出下段炉3的固态残渣中有机质的含量降低到远低于环保超洁净排放指标要求或降低为零；如将部分有机固废物料加入下段炉3内，则该部分有机固废物料与热解固态残渣共同进行燃烧反应或高温热解反应。产生的气态反应产物随高温烟气一起上行，最终热解固态残留物（热解残渣）经气体分布器32汇集后自热解固态残渣出口33流出热解提馏炉，进入后续残渣冷却与余热回收工序。

根据热解提馏气态有机质产物出口12的温度和热解固态残渣出口33的组成分析，如发现热解固态残渣中残余有机质含量超标则说明高温烟气所携带的热量不足而导致有机固废热解反应进行不完全，或热解提馏气态有机质产物出口12温度偏低时，可以从设置在中段炉2的二次给热口22的二次燃料燃烧器221向炉内输入高温烟气为热解反应提供附加热量；也可以从下段炉3的燃料燃烧器31加大燃料的流量（当没有设置二次给热口22时）多产高温烟气及/或从设置在下段炉3侧面位置的二次给热高温烟气出口36直接引出高温烟气进入二次给热口22（不设置二次燃料燃烧器221时）向炉内输入高温烟气为热解反应提供附加热量。

气态烃类和气相油品与梯级放热降温的高温烟气组成的气态混合物最后经上段炉1的气态有机质热解提馏产物和高温烟气的气态混合物出口12流出热解提馏炉，进入后续热解提馏产物余热回收利用与有机质分离回收工序。

实施例2

一种燃烧火焰炉内直接给热式多级串并联湍动床热解提馏炉，参见图2，包括立式方形结构的炉壳体4，炉壳体4包括相互连通的上段炉1、中段炉2和下段炉3，上段炉1、中段炉2和下段炉3的截面形状为长方形，上段炉1的炉壳体4截面长x宽为4500x3500mm，直段高度2000mm，其耐火隔热衬里5厚度为150mm；中段炉2的炉壳体4内径长x宽为4500x3500mmmm，直段高度20840mm，其耐火隔热衬里5厚度为250mm；下段炉3的炉壳体4截面长x宽为4500x3500mm ，直段高度4000mm，其耐火隔热衬里5厚度为300mm。热解提馏反应压力顶部至底部的区间为-0.05 MPaG-0.1 MPaG，反应温度区间顶部至底部为300℃-700℃。

上段炉1顶部各距离宽度方向中心线两侧500mm和1500mm且距离长度方向中心线两侧1300mm两侧各对称设置2个共8个有机固废物料进口11；顶部中心位置、距离宽度方向中心线各1000mm的两侧且距离长度方向中心线两侧1300mm两侧各对称设置1个共6个气态有机质热解提馏产物和高温烟气混合物出口12；宽度方向两侧的长度方向中心线位置各对称设置1个人孔13。

中段炉2有机固废物料热解提馏段设置12组串联的并联湍动微反应床21，每一组湍动悬浮微反应床21由一组复合式上导流板211和一组复合式下导流板212构成，且以炉壳体4中心线为中心轴对称布置；每一组复合式上导流板211由4个上导流板单体X（211x1、211x2、211x3、211x4）和4个上导流板单体Y（211y1、211y2、211y3、211y4）两种长方形结构形状对称依次交错并联组合构成，其中，211x1和211x2为以炉壳体4中心线为中心轴对称位于中心层，其上均布开设1100个直径为5mm的通气孔，211y1和211y2、211x3和211x4分别以炉壳体4中心线为中心轴对称位于中间层，其上均布开设850个直径为5mm的通气孔，211y3和211y4为以炉壳体4中心线为中心轴对称位于最外层，其上均布开设500个直径为5mm的通气孔，a0=a3=a4=40mm，a1=a2=a5=a6=400mm，a01=a02=10mm，αx1=αx2=αx3 =αx4 =150°，αy1 =αy2=αy3 =αy4 =30°；每一组复合式下导流板212由4个下导流板单体Y（212x1、212x2、212x3、212x4）和4个下导流板单体Y（212y1、212y2、212y3、212y4）两种长方形结构形状对称依次交错并联组合构成，其中，212x1和212x2为以炉壳体4中心线为中心轴对称位于中心层，其上均布开设1100个直径为5mm的通气孔，212y1和212y2、212x3和212x4分别以炉壳体4中心线为中心轴对称位于中间层，其上均布开设850个直径为5mm的通气孔，212y3和212y4为以炉壳体4中心线为中心轴对称位于最外层，其上均布开设500个直径为5mm的通气孔，b0=b3=b4=400mm， b1=b2=b5=b6=40mm， b01=b02=200mm，βx1=βx2=βx3 =βx4 = 30°，βy1 =βy2=βy3 =βy4 =150°；每一组湍动悬浮微反应床21的复合式上导流板211与相对应的复合式下导流板212之间的竖直床间距h1=h2=h3=h5=h4=h6=h7=h8=400mm；相邻两组串联的并联湍动微反应床21之间的竖直床间距H1=H2=H3=H4=H5=H6=400mm，H7=H8=382mm；设置2层16个二次给热口22，其位置在从上往下的第4组和第8组并联湍动微反应床21中间位置且每层沿长度方向两侧面中心线位置各对称设置1个、每层沿宽度方向两侧面在中心线位置对称设置1个、每层沿宽度方向两侧面距离中心线1000mm位置各对称设置1个。

下段炉3的底部以长度方向中心线对称设置2个燃料燃烧器31于宽度方向中心线位置，其中心线间距为1950mm，燃料燃烧器31采用油气联合烧嘴，并在其外通道附加热解尾气加入通道；气体分布器32为长方形结构，与下段炉3宽度方向中心线的夹角γ为30°，并开设1200个直径为10mm的气体分配孔；设置8个压温气体进口35，位于距离宽度方向两侧面的中心线两侧500mm各对称1个，长度方向两侧面的中心线两侧1000mm各对称设置1个；设置8个二次给热高温烟气出口36，位于长度方向两侧面的中心线的中心线位置对称设置1个，沿宽度方向两侧距离中心线1000mm位置各对称设置1个；在长度方向的两侧面中心线位置各设置1个人孔13，不设置上部压温气体进口37。

耐火隔热衬里5在上段炉1为一层耐火隔热浇注料，厚度150mm；在中段炉2和下段炉3均为耐火隔热浇注料和耐火隔热砖两层组合构成，中段炉2总厚度250mm，下段炉3总厚度400mm；耐火隔热浇注料采用高致密隔热浇注料，设置在炉壳体4侧，中段炉2总厚度为174mm、下段炉3总厚度324mm；耐火隔热砖耐火隔热砖采用高铬砖（Cr2O3含量大于86.0%，设置在炉膛内侧，厚度均为76mm。

在中段炉2和下段炉3之间设置分段法兰连接结构，以便于12组串联的并联湍动微反应床21的安装。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于，并联湍动微反应床设置方式不同，具体地，参见图3和图4，中段炉2设置24组串联的并联湍动微反应床21。每一组湍动悬浮微反应床21由1组复合式上导流板211和1组复合式下导流板212构成，且以炉壳体4中心线为中心轴对称布置；每一组复合式上导流板211由4个上导流板单体X（211x1、211x2、211x3、211x4）和2个上导流板单体Y（211y1、211y2）两种长方形（与耐火隔热衬里5内壁部分为圆弧形）结构形状对称依次交错并联组合构成，其中，211x1和211x2为以炉壳体4中心线为中心轴对称位于中心层，其上均布开设850个直径为5mm的通气孔，211y1和211y2为以炉壳体4中心线为中心轴对称位于中间层，其上均布开设500个直径为5mm的通气孔，211x3和211x4为以炉壳体4中心线为中心轴对称位于最外层，其上均布开设200个直径为5mm的通气孔，a0=a3=a4=400mm，a1=a2=40mm，环隙a01=a02=10mm，αx1=αx2=αx3 =αx4 = 45°，αy1 =αy2=135°；每一组复合式下导流板212由4个下导流板单体Y（212x1、212x2、212x3、212x4）和2个下导流板单体Y（212y1、212y2）两种长方形（与耐火隔热衬里5内壁部分为圆弧形）结构形状对称依次交错并联组合构成，其中，212x1和212x2为以炉壳体4中心线为中心轴对称位于中心层，其上均布开设850个直径为5mm的通气孔，212y1和212y2为以炉壳体4中心线为中心轴对称位于中间层，其上均布开设500个直径为5mm的通气孔，212x3和212x4为以炉壳体4中心线为中心轴对称位于最外层，其上均布开设200个直径为5mm的通气孔，b0=b3=b4=40mm， b1=b2=400mm，环隙b01=b02=100mm，βx1=βx2=βx3 =βx4 = 45°，βy1 =βy2=135°；每一组湍动悬浮微反应床21的复合式上导流板211与相对应的复合式下导流板212之间的竖直床间距h1=h2=h3=h5=h4=h6 =400mm；相邻两组串联的并联湍动微反应床21之间的竖直床间距H1=H2=H3=H4=400mm，H5=H6=390mm；设置3层每层6个共18个二次给热口22，其位置在从上往下的第6组与第7组、第12组与第13组、第17组与第18组并联湍动微反应床21之间的中间位置、且每层二次给热口22与复合式上导流板211长度方向的中心线和距离中心线1000mm两侧中间位置各对称设置3个共6个。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于，并联湍动微反应床设置方式不同。参见图5和图6，中段炉2的每一组并联湍动微反应床21可以由 M（M≥1）个并联湍动微反应床单体210相互并联组成，且每个并联湍动微反应床单体210由上导流板单体X（211x）和下导流板单体X（212x）构成，上导流板单体X（211x）和下导流板单体X（212x）的立体形状为圆锥（圆台）形或多面体（多棱台）形，其截面形状为圆形或椭圆形或多边形或几种形状的组合。上导流板单体X（211x）的上表面与炉壳体4中心线的夹角α为0~180°之间的任一角度，下导流板单体X（212x）的上表面与炉壳体4中心线的夹角β为0~180°之间的任一角度，且当α为钝角（90°≤α< 180°）时β为锐角（0°< β ≤ 90°）、当α为锐角（0°< α ≤ 90°）时β为钝角（90°≤β< 180°）；上导流板单体X（211x）的顶部（90°≤α< 180°）或底部（0°< α ≤ 90°）中心区域开设有直径为a0（a0≥0）的缺口，对应地，下导流板单体X（212x）的底部（0°< β ≤ 90°）或顶部（90°≤β< 180°）中心区域开设有直径为b0（b0≥0）的缺口；上导流板单体X（211x）与下导流板单体X（212x）相对应位置竖直方向之间的床内间距h1与a0及b0均不同时为0；每一组并联湍动微反应床21的 M个并联湍动微反应床单体210相互并联，除不与耐火隔热衬里5内壁相邻近的中间区域的每个并联湍动微反应床单体210与周围相邻的m1个并联湍动微反应床单体210之间的横向间距am1(a1、a2、a3、 a4、… am1，为相邻两个上导流板单体X（211x）之间的间距)和bm1(b1、b2、b3、 b4、… bm1，为相邻两个下导流板单体X（212x）之间的间距)、以及m2个并联湍动微反应床单体210与相邻耐火隔热衬里5内壁之间的横向间距a0m2（a01、a02、a03、 a04、… a0m2，为上导流板单体X（211x）与耐火隔热衬里5内壁之间的间距或环隙)和 b0m2(b01、b02、b03、 b04、… b0m2，为下导流板单体X（212x）与耐火隔热衬里5内壁之间的间距或环隙)应不同时为0；相互并联的 M个并联湍动微反应床单体210的排列方式可以是正方形排列，也可以是三角形排列，也可以是同心圆排列，也可以是多种形状组合排列，并与炉壳体4及其耐火隔热衬里5的截面形状相匹配；特别地，可以由M个不同结构尺寸的并联湍动微反应床单体210相互并联构成一组并联湍动微反应床21，其M个并联湍动微反应床单体210的每一组上导流板单体X（211x）与下导流板单体X（212x）竖直方向之间的床内间距hM（h1、h2、 h3 、h4、 … hM）与其相对应位置的a0及b0均不同时为0，同理， N（N≥2）组串联构成的湍动悬浮微反应床21的每相邻两组也可以是M个不同结构尺寸的并联湍动微反应床单体210相互并联构成；每相邻两组串联的湍动悬浮微反应床21竖直方向两床之间的间距，即第N-1组湍动悬浮微反应床21M个并联湍动微反应床单体210的下导流板单体X（212x）与相对应的第N组湍动悬浮微反应床21M个并联湍动微反应床单体210的上导流板单体X（211x）相对应位置竖直方向之间的间距HM（H1、H2、 H3 、H4、 … HM）,与相对应位置的a0和 b0以及 a0m2 、b0m2应不同时为0；上导流板单体X（211x）和下导流板单体X（212x）其上表面形状是以有利于物料流动的结构，可以是平直的，也可以是波纹状，也可以是开设导流槽结构，也可以是这几种结构的不同组合；上导流板单体X（211x）和下导流板单体X（212x）其上可以开设 n（n≥1）个通气孔，总开孔数量和总开孔面积根据有机固废物料粒径分布、处理规模和多级串联的并联湍动微反应床的气相流速和压降确定；也可以不开设通气孔（n=0）。

具体地，中段炉2有机固废物料热解提馏段设置12组串联的并联湍动微反应床21，每一组湍动微反应床21由23个相同结构尺寸的湍动微反应床单体210相互并联组成且以正三角形排列，每个湍动微反应床单体210由正圆锥（圆台）形的上导流板单体X（211x）和倒圆锥（圆台）形的下导流板单体X（212x）构成,其上均布开设75个直径为5mm的通气孔。上导流板单体X（211x）的上表面与炉壳体4中心线的夹角α为150°，下导流板单体X（212x）的上表面与炉壳体4中心线的夹角β为30°，上导流板单体X（211x）顶部中心区域开设直径为a0=40mm的圆形开口，下导流板单体X（212x）底部中心区域开设直径为b0=400mm的圆形开口，上导流板单体X（211x）与下导流板单体X（212x）相对应位置竖直方向之间的床内间距h1=400mm。除不与耐火隔热衬里5内壁相邻近的中间区域的每个湍动微反应床单体210的上导流板单体X（211x）与周围相邻的6个湍动微反应床单体210上导流板单体X（211x）之间的横向间距均相等a1=a2=a3=a4=a5=a6=40mm，相邻两个下导流板单体X（212x）之间的横向间距均相等 b1=b2=b3=b4=b5=b6=40mm。与耐火隔热衬里5内壁相邻的16个湍动微反应床单体210其上导流板单体X（211x）与耐火隔热衬里5内壁之间的横向间距 a0m2均相等a01=a02=a03=a04=a04=… =a015=a016=200mm，下导流板单体X（212x）与耐火隔热衬里5内壁之间的横向间距均相等b01=b02=b03=b04 = … =b015=b016=5mm。每相邻两组串联的湍动悬浮微反应床21竖直方向两床之间的间距HM均相等 H1=H2=H3=H4 = … =H22=H23=400mm。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。