本发明涉及垃圾处理技术领域，特别涉及一种热裂解反应处理装置。
背景技术：
热裂解技术是生物质能利用的重要形式，它可以使生物质能转化成生物油、可燃气体、生物质炭等其它能源形式，易于储存和使用。随着石油危机的出现和新能源技术的开发利用，生物质热裂解技术越来越受到关注。但是生物质热裂解反应条件苛刻，主要包括无氧或有限氧反应环境、气体产物极短停留时间(2s以内)、极高的加热速率(102-104℃/s)，所以，传统的生物质热裂解反应装置往往结构复杂、操作程序繁琐，造成资源浪费、环境污染，使生物质能的开发利用失去意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种热裂解反应处理装置，能够对生物质进行全自动化的热裂解处理。
根据本发明的一方面，提供一种热裂解反应处理装置，包括：
送料机构，内部具有用于储放物料的储料仓，所述储料仓具有进料口和出料口，所述进料口可启闭；
第一反应釜，所述第一反应釜的输入端与所述出料口连接，所述第一反应釜采用远红外线对内部物料进行加热；
第二反应釜，所述第二反应釜的输入端与所述第一反应釜的输出端连接，所述第二反应釜通过电热丝对内部物料加热，所述第二反应釜具有固体输出端和气体输出端；
可燃气体净化机构，与所述第二反应釜的气体输出端连接，用于将可燃气体中的杂质分离。
优选的，所述第一反应釜包括：
呈管状的第一主体，所述第一主体倾斜放置；
驱动机构，位于所述第一主体内，用于将物料从所述第一主体的输入端推至所述第一主体的输出端；
至少一远红外加热模块，所述远红外加热模块安装在所述第一主体外侧壁上。
优选的，所述远红外加热模块包括呈管状的安装壳，所述安装壳内安装有若干远红外管，所述安装壳套设在所述第一主体的外侧壁上；所述远红外加热模块数量为三个，每个所述远红外加热模块所发出的远红外线波长皆不相同。
优选的，所述第一反应釜还包括隔热保温层，所述隔热保温层包裹在远红外加热模块外部。
优选的，所述驱动机构包括一第一螺杆，所述第一螺杆可转动地安装在第一主体内部，所述第一螺杆的外径与第一主体的内径相适配。
优选的，所述第二反应釜包括：
呈管状的第二主体，所述第二主体竖直或者倾斜设置；
电发热丝，所述电发热丝缠绕在第二主体外侧；
第二螺杆，所述第二螺杆可转动地安装在第二主体内部，所述第二螺杆的外径与第二主体的内径相适配。
优选的，所述第二反应釜还包括一储炭罐及排料管，所述储炭罐的输入端与第二主体的输出端连接，所述储炭罐的输出端与所述排料管的一端连接，所述固体输出端位于排料管的另一端，所述气体输出端设置在排料管的外侧壁上，所述排料管内可转动地设置有第三螺杆。
优选的，所述可燃气体净化机构包括塔体，所述塔体包括进气段、扩张段及出气段，所述扩张段的两端分别与所述进气段和所述出气段连接，所述扩张段的横截面面积大于所述进气段横截面面积，所述塔体竖直或者倾斜放置，所述进气段位于扩张段下端，所述进气段下端与气体输出端连接。
优选的，所述可燃气体净化机构还包括一气液分离器，所述气液分离器包括呈U型的第三主体，所述第三主体一端设置有进气口，所述第三主体的另一端设置有出气口，所述第三主体的底部设置有一开关阀，所述第三主体内填充有密度低于木醋液且不和木醋液互溶的液体，所述进气口与所述出气段连接；所述出气口连接有一抽气压缩机。
优选的，所述第三主体设置有所述出气口的端部高于设置有所述进气口的端部。
上述任一技术方案至少具有以下有益效果：通过设置送料机构可为第一反应釜自动化供料，第一反应釜采用远红外线加热，能源转化利用率非常高，第二反应釜电热丝加热，可以大幅度提升反应釜内温度，达到1100摄氏度以上，足以满足热裂解中间产物焦油的深度裂化，大幅度降低焦油的存在，经过第一反应釜和第二反应釜热裂解以后主要产物为生物质炭、可燃气体及其它气化物，通过可燃气体净化机构将混杂在可燃气体中的颗粒物及其它气化物分离，得到纯度很高的可燃气体。上述实施方式可以实现生物质的自动化热裂解，自动化程度高，且整个过程只需要使用电能，相对传统的焚烧处理更为环保，且电能利用率高，节能环保。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1为本发明一种实施方式的示意图；
图2为本发明一种实施方式的透视示意图；
图3为本发明中第一反应釜的示意图；
图4为本发明中第一反应釜的分解示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1-4，一种热裂解反应处理装置，包括：
送料机构，内部具有用于储放物料的储料仓1，储料仓1具有进料口2和出料口3，进料口2可启闭；
第一反应釜4，第一反应釜4的输入端与出料口3连接，第一反应釜4采用远红外线对内部物料进行加热；
第二反应釜5，第二反应釜5的输入端与第一反应釜4的输出端连接，第二反应釜5通过电热丝对内部物料加热，第二反应釜5具有固体输出端和气体输出端；
可燃气体净化机构6，与第二反应釜5的气体输出端连接，用于将可燃气体中的杂质分离；送料机构、第一反应釜4、第二反应釜5及可燃气体净化机构6工作时皆处于弱真空环境下，在储料仓1加完物料以后将进料口2封闭，将整套热裂解反应处理装置装置与真空发生器连接，待整套热裂解反应处理装置内部真空度达到设定要求时开始对物料进行热裂解。出料口3亦可以设置呈可启闭，以便在添加物料时将出料口3封闭，添加完物料以后，封闭进料口2，此时只需对储料仓1进行抽真空处理，减少需要抽真空的空间，提高工作效率，降低能耗。进料口2及出料口3可以用插板阀7进行启闭，插板阀7为现有成熟技术，在此不做详述，插板阀7可以选择为液压驱动或者电磁驱动。
上述实施方式中通过设置送料机构可为第一反应釜4自动化供料，物料提前切碎成小块，第一反应釜4采用远红外线加热，能源转化利用率非常高，第一反应釜4对生物质进行热裂解处理以后得到生物质炭、可燃气体、生物质油、焦油，焦油低温时难以与可燃气体一道被利用，大部分被浪费；焦油在低温时凝结为液体，容易和水、焦炭等结合在一起，附着于设备的内壁面上，严重时将造成堵塞，使设备运行发生困难；同时焦油成分中含有含量很高的PAH物质，PAH物质具有致癌的危险性，焦油中的酚及酚类化合物散发出强烈的刺激性气味，对环境造成污染，危害人体健康；为此需要利用第二反应釜5对焦油进行深度裂化，第二反应釜5电热丝加热，可以大幅度提升反应釜内温度，达到1100摄氏度以上，足以满足热裂解中间产物焦油的深度裂化，大幅度降低焦油的存在，同时生物质油在经过第二反应釜5以后同样可以深度裂化，转化成可燃气体及其它气化物，经过第一反应釜4和第二反应釜5热裂解以后主要产物为生物质炭、可燃气体及其它气化物，通过可燃气体净化机构6将混杂在可燃气体中的颗粒物及其它气化物分离，得到纯度很高的可燃气体。上述实施方式可以实现生物质的自动化热裂解，自动化程度高，且整个过程只需要使用电能，相对传统的焚烧处理更为环保，且电能利用率高，节能环保。
如图3和图4，在某些实施方式中，第一反应釜包括：第一主体8，呈管状，内部中空，第一主体8两端分别设置有第一主体8的输入端和第一主体8的输出端，第一主体8的输入端优选设置在第一主体8左端的外侧壁上，方便物料的加入，第一主体8的输出端位于第一主体8的右端面上；
驱动机构，位于第一主体8内，用于将物料从第一主体8的输入端推至第一主体8的输出端；
三个远红外加热模块，远红外加热模块安装在第一主体8外侧壁上。
工作时，物料从储料仓1的出料口3进入到第一主体8的输入端，第一主体8的输入端往第一主体8内添加待裂解的物料，进入到第一主体8内的物料通过远红外加热模块进行快速加热，驱动机构将第一主体8内物料逐渐往第一主体8的输出端方向推动，在推动过程中物料持续裂解。上述实施方式改变了传统的生物质热裂解反应装置的加热方式，利用远红外加热原理设计了生物质热裂解反应装置，能耗低，热转换效率极高。
其中远红外加热模块可以根据所要进行处理的物料配置不同的数量，可以是四个或者五个或者其它数量等。当远红外线辐射源的辐射波长和物料吸收波长相一致时，吸收效率最佳，在某些实施方式中，可以根据不同物料选择对应波长的远红外加热模块，以便达到最佳的热转换效率。优选的，每个远红外加热模块所发出的远红外线波长皆不相同，如此可以适用于成分复杂的物料的热裂解处理。
在某些实施方式中，远红外加热模块可以覆盖第一主体8的部分外侧壁，为了提高热裂解效率，优选远红外加热模块覆盖整个第一主体8的外侧壁上。
参照图3和图4所示，在某些实施方式中，远红外加热模块包括呈管状的安装壳9，安装壳9内安装有若干远红外管10，安装壳9套设在第一主体8的外侧壁上。安装壳9可以采用两个半圆环组装成，如此可以方便装配。其中，远红外管10优选采用炭纤维材质制作，热转换效率高。
第一主体8可以水平放置，更为优选的实施方式是将第一主体8倾斜设置，参照图，根据热流道向上的原理，物料在不断倾斜向上推送的过程中，高温热流也持续向上爬升从而在斜面上端聚集产生聚热效应，使第一主体8末端成为温度最高区域，以确保热裂解反应完全完成炭化。优选的，第一主体8与水平方向的夹角为10°-35°，上述角度可以兼顾物料推送速度和热裂解效果。
农林、园林垃圾，如秸秆、枯枝、落叶、花败等物料的主要成分是生物质，生物质的红外吸收带在2.5um-3.2um及6um-10um内；为了针对主要成分为生物质的物料进行热裂解处理，优选的，远红外加热模块的发出的远红外线波长为2.5um-3.2um及6um-10um；如此可起到较佳的热裂解效果。
参照图所示，在某些实施方式中，为了进一步提高热效率，在远红外加热模块外部包裹一层隔热保温层11，减缓热量朝外扩散；优选的，隔热保温层11采用硅酸铝材质制作，成本低，保温效果佳。
在某些实施方式中，第一主体8采用二氧化硅材料制作；二氧化硅对2.6um及15um段的波长具有很好的透射率；远红外加热模块各段波长可无损穿过第一主体8对内部的物料进行辐射波加热，热损耗极少，节能环保。
参照图4，在某些实施方式中，驱动机构包括一第一螺杆12，第一螺杆12可转动地安装在第一主体8内部，第一螺杆12的外径与第一主体8的内径相适配，第一螺杆12在推料的同时还可以对物料进行翻转，以便均匀受热，效果较佳。在某些实施方式中，驱动机构还可以设置为环形输送带结构，亦可以起到推送物料的效果。
参照图4，第一主体8第一主体8的输出端连接有一波纹管膨胀节13，通过波纹管膨胀节13对第一主体8的热变形进行有效缓冲。
参照如图2，在某些实施方式中，第二反应釜5包括：
呈管状的第二主体14，第二主体14竖直设置，便于物料下移；
电发热丝15，电发热丝15缠绕在第二主体14外侧，电发热丝15优选采用镍铬丝，能量转换效率高；
第二螺杆16，第二螺杆16可转动地安装在第二主体14内部，第二螺杆16的外径与第二主体14的内径相适配。电发热丝15可以产生较高的温度，为了将焦油进行深度裂化，需要在真空环境下将焦油加热至1100摄氏度以上方可，电发热丝15可以满足此需求，电发热丝15可以位于一陶瓷层17内，陶瓷层17整体包裹在第二主体14外侧壁，优选的，在陶瓷层17外侧包括有隔热层，以便降低热能流失。
其中，在某些实施方式中，第二主体14亦可以根据实际需要倾斜设置，可以起到同样技术效果。
参照如图1和图2，在某些实施方式中，第二反应釜5还包括一储炭罐18及排料管，排料管包括第一管段19及第二管段20，储炭罐18的输入端与第二主体14的输出端连接，储炭罐18的输出端与第一管段19的一端连接，第一管段19的另一端与第二管段20的一端连接，固体输出端位于第二管段20管的另一端，气体输出端设置在第二管段20的外侧壁上，第一管段19和第二管段20内皆可转动地设置有第三螺杆21；第一管段19和第二管段20垂直交叉，第一管段19位于第二管段20上方，如此在第三螺杆21不工作时，储炭罐18内的生物质炭会逐渐堆积，排料管内也会充满生物质炭，此时可燃气体可以经过储炭罐18和排料管后再从气体输出端进入到可燃气体净化机构6，可燃气体在经过生物质炭时，残留的没有被深度裂化的焦油会被生物质炭吸收；当储炭罐18内生物质炭达到设定量以后，启动第三螺杆21，将生物质炭从排料管中的固体输出端排除，其中固体输出端设置有插板阀7以控制启闭。
如图1和图2所示，在某些实施方式中，可燃气体净化机构6，包括塔体22，塔体22包括进气段23、扩张段24及出气段25，扩张段24的两端分别与进气段23和出气段25连接，扩张段24的横截面面积大于进气段23横截面面积，塔体22竖直放置，进气段23位于扩张段24下端，进气段23下端与气体输出端连接。上述实施方式中可燃气体从进气段23进入到扩张段24后，流通横截面扩大，可燃气体受到扩张而减速，可燃气体中夹杂的大粒径炭粉颗粒在重力作用下落至进气段23，再滑入排料管，实现将可燃气体中的固体杂质快速高效分离的目的。另外，塔体22可以根据需要倾斜放置，增加可燃气体与塔体22侧壁的碰撞，降低可燃气体的流速，使得可燃气体中夹杂的大粒径炭粉颗粒在重力作用下落至进气段23。
如图1和图2所示，在某些实施方式中，扩张段24的横截面面积为进气段23横截面面积的3-7倍，如此在可燃气体由进气段23进入到扩张段24以后可以大幅减速，同时扩张段24又不至于占据很大空间，足可以将可燃气体中夹杂的大粒径炭粉颗粒分离出。
如图1和图2所示，在某些实施方式中，进气段23内侧壁与扩张段24内侧壁之间连接方式不限定，可以是直角过度，也可以是圆滑过渡。优选的，进气段23内侧壁与扩张段24内侧壁之间圆滑过渡；出气段25内侧壁与扩张段24内侧壁之间圆滑过渡，出气段25横截面小于扩张段24的横截面面积，可以减少可燃气体通过塔体22内部时紊流的产生，提高分离大粒径炭粉颗粒的效率。
如图1和图2所示，在某些实施方式中，塔体22的外侧壁上设置有若干散热鳍片26；散热鳍片26均匀分布在塔体22外侧壁，散热鳍片26走向与塔体22的中心线平行。散热鳍片26可以增加塔体22外侧壁上的表面积，提高散热效率，由于通过的可燃气体温度较高，通过设置散热鳍片26可以降低可燃气体的温度，便于后续工序的进行。
如图1和图2所示，在某些实施方式中，为了降低生物质炭及可燃气体的温度，在第二管段20外侧壁上设置有热交换腔27，热交换腔27具有入口和出口，通过入口和出口外接循环水路，对排料管内的生物质炭及可燃气体进行降温处理，当然，冷却介质并不局限于水，还可以是别的流体介质。
如图1和图2所示，在某些实施方式中，热交换腔27可以采用以下实施方式实现，排料管外侧壁上套接有套环28，套环28两端与排料管外侧壁密封，套环28与排料管外侧壁之间具有间隙，间隙构成热交换腔27；上述实施方式的热交换腔27结构简单，组装方便。
如图1和图2所示，在某些实施方式中，可燃气体净化机构6还包括一气液分离器，气液分离器包括：呈U型的第三主体29，第三主体29一端设置有进气口30，第三主体29的另一端设置有出气口31，第三主体29的底部设置有一开关阀32，第三主体29内填充有密度低于木醋液且不和木醋液互溶的液体，液体优选设置为纯净水，易于获取，成本低廉。热裂解完以后得到的可燃气体从进气口30进入到第三主体29内，在可燃气体不断累积的过程中，进气口30处的气压要高于出气口31的气压，可燃气体强制通过第三主体29内的液体到达出气口31处；在可燃气体经过液体的过程中，细微颗粒炭粉被液体拦截，气化物中的气态酸与液体急冷反应还原成液态的木醋液，木醋液密度相对液体较高，在第三主体29内不通液体静置以后，木醋液沉降于液体底部并与液体分层，此时通过开启开关阀32将木醋液排出，可见上述技术方案可以方便快捷的将可燃气体中的细微颗粒炭粉和气态酸去除，结构简单巧妙。
如图1和图2所示，在某些实施方式中，为了加速可燃气体通过液体，在出气口31连接有一抽气压缩机，通过抽气压缩机降低出气口31附近的气压，提高出气口31附近和进气口30附近的压差，使得可燃气体更加容易穿过液体。
如图1和图2所示，在某些实施方式中，在可燃气体通过液体时，出气口31附近的液面会相对进气口30的液面较高，为此优选的，第三主体29设置有出气口31的端部高于设置有进气口30的端部，可以节省第三主体29耗材，同时减少第三主体29所占空间。
如图1和图2所示，在某些实施方式中，第三主体29的两端皆具有开口，开口处设置有第一法兰，开口通过封盖33密封，封盖33与开口连接处设置有第二法兰，封盖33上设置有进气口30或出气口31，第一法兰和第二法兰之间设置有密封胶圈，第一法兰和第二法兰通过螺栓固定，通过封盖33可拆装地密封开口，便于后期对第三主体29内进行清洗维护。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
技术特征：
1.一种热裂解反应处理装置，其特征在于包括：
送料机构，内部具有用于储放物料的储料仓，所述储料仓具有进料口和出料口，所述进料口可启闭；
第一反应釜，所述第一反应釜的输入端与所述出料口连接，所述第一反应釜采用远红外线对内部物料进行加热；
第二反应釜，所述第二反应釜的输入端与所述第一反应釜的输出端连接，所述第二反应釜通过电热丝对内部物料加热，所述第二反应釜具有固体输出端和气体输出端；
可燃气体净化机构，与所述第二反应釜的气体输出端连接，用于将可燃气体中的杂质分离。
2.如权利要求1所述的一种热裂解反应处理装置，其特征在于所述第一反应釜包括：
呈管状的第一主体，所述第一主体倾斜放置；
驱动机构，位于所述第一主体内，用于将物料从所述第一主体的输入端推至所述第一主体的输出端；
至少一远红外加热模块，所述远红外加热模块安装在所述第一主体外侧壁上。
3.如权利要求2所述的一种热裂解反应处理装置，其特征在于所述远红外加热模块包括呈管状的安装壳，所述安装壳内安装有若干远红外管，所述安装壳套设在所述第一主体的外侧壁上；所述远红外加热模块数量为三个，每个所述远红外加热模块所发出的远红外线波长皆不相同。
4.如权利要求2所述的一种热裂解反应处理装置，其特征在于所述第一反应釜还包括隔热保温层，所述隔热保温层包裹在远红外加热模块外部。
5.如权利要求2所述的一种热裂解反应处理装置，其特征在于所述驱动机构包括一第一螺杆，所述第一螺杆可转动地安装在第一主体内部，所述第一螺杆的外径与第一主体的内径相适配。
6.如权利要求2所述的一种热裂解反应处理装置，其特征在于所述第二反应釜包括：
呈管状的第二主体，所述第二主体竖直或者倾斜设置；
电发热丝，所述电发热丝缠绕在第二主体外侧；
第二螺杆，所述第二螺杆可转动地安装在第二主体内部，所述第二螺杆的外径与第二主体的内径相适配。
7.如权利要求6所述的一种热裂解反应处理装置，其特征在于所述第二反应釜还包括一储炭罐及排料管，所述储炭罐的输入端与第二主体的输出端连接，所述储炭罐的输出端与所述排料管的一端连接，所述固体输出端位于排料管的另一端，所述气体输出端设置在排料管的外侧壁上，所述排料管内可转动地设置有第三螺杆。
8.如权利要求7所述的一种热裂解反应处理装置，其特征在于所述可燃气体净化机构包括塔体，所述塔体包括进气段、扩张段及出气段，所述扩张段的两端分别与所述进气段和所述出气段连接，所述扩张段的横截面面积大于所述进气段横截面面积，所述塔体竖直或者倾斜放置，所述进气段位于扩张段下端，所述进气段下端与气体输出端连接。
9.如权利要求8所述的一种热裂解反应处理装置，其特征在于所述可燃气体净化机构还包括一气液分离器，所述气液分离器包括呈U型的第三主体，所述第三主体一端设置有进气口，所述第三主体的另一端设置有出气口，所述第三主体的底部设置有一开关阀，所述第三主体内填充有密度低于木醋液且不和木醋液互溶的液体，所述进气口与所述出气段连接；所述出气口连接有一抽气压缩机。
10.如权利要求10所述的一种热裂解反应处理装置，其特征在于所述第三主体设置有所述出气口的端部高于设置有所述进气口的端部。
技术总结
本发明公开了一种热裂解反应处理装置，包括：送料机构，内部具有用于储放物料的储料仓，所述储料仓具有进料口和出料口，所述进料口可启闭；第一反应釜，所述第一反应釜的输入端与所述出料口连接，所述第一反应釜采用远红外线对内部物料进行加热；第二反应釜，所述第二反应釜的输入端与所述第一反应釜的输出端连接，所述第二反应釜通过电热丝对内部物料加热，所述第二反应釜具有固体输出端和气体输出端；可燃气体净化机构，与所述第二反应釜的气体输出端连接，用于将可燃气体中的杂质分离。上述实施方式可以实现生物质的自动化热裂解，自动化程度高，且整个过程只需要使用电能，相对传统的焚烧处理更为环保，且电能利用率高，节能环保。
技术研发人员：曹晓斌;刘艺林;叶遵发
受保护的技术使用者：中山市至善生物科技有限公司
技术研发日：.07.16
技术公布日：.10.25
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