一种球磨式热解活化炉的制作方法

本实用新型涉及热解活化炉技术领域，尤其涉及一种球磨式热解活化炉。

背景技术：

在核电厂、乏燃料后处理、医院、解剖室、垃圾场等地，在生产工作过程中会产生大量对人体有害的放射性有机溶剂物质，在处理这些放射性物质时通常采用高温燃烧裂解，产生无放射性物质后再经处理排放。

目前，对于一些含有放射性物质的有机溶剂处理时，多采用流化床进行燃烧处理，流化床是目前应用最多的热解工艺方法，根据其反应器数目，可以划分单床、双床以及多床。其中，单床热解工艺由于空间较小，往往需要通过提高反应器温度和压力等参数实现较高的热解效率，双床热解工艺中，通常将热解过程与热量产生的过程分开，因此需要较大的空间，相应的工艺复杂性也会增加。

现有技术中有发明对燃烧热解放射性有机溶剂的设备改进提供启示，如中国发明专利申请公开号为cn111117672a公开的一种立式搅拌研磨热解装置，在热解反应器中设置搅拌轴和研磨介质，在高温状态下通过二者配合对生物质进行热解反应，实现大颗粒生物质的直接快速热解液化，降低生物质破碎预处理的成本。

但是该装置在进行热解处理时，没有对热解反应器进行分温区控制，生物质在反应器内热解效果不理想，如果生物质在同一个温度下燃烧不充分将会粘附在研磨介质表面，无法除去，随着时间增加会有大量物质继续粘附在研磨介质表面影响热解。此外，热解挥发性气体、热解焦通过反应器顶部排出，影响该反应器的处理量；该反应器内的搅拌轴在高温状态下连续转动，轴承存在烧结卡死的风险，导致搅拌轴失效。

有鉴于此，有必要对现有技术中的热解装置予以改进，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于公开一种球磨式热解活化炉，通过在高温状态下，利用搅拌桨和不锈钢球的配合对含有反射性的有机溶剂进行热解活化处理；通过特有的喷嘴可实现有机溶剂快速进入炉体内，在三个不同温区下进行反应，热解效果更好；通过中空结构的搅拌轴可以通过冷却液，防止搅拌轴轴承烧结卡死，影响搅拌。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种球磨式热解活化炉，包括炉体，位于炉体上方的驱动装置，与驱动装置连接的搅拌轴，一端插入炉体顶部的喷嘴，缠绕在炉体外侧的伴热带，若干个填充在炉体内的不锈钢球；所述搅拌轴一端和驱动装置转动连接，所述搅拌轴另一端延伸至炉体内，所述搅拌轴上设有搅拌桨，所述搅拌桨置于炉体内随搅拌轴一起转动。

在一些实施方式中，所述搅拌轴为中空结构且内部形成有密闭腔体，所述驱动装置上设有补液管口，所述补液管口与搅拌轴的密闭腔体连通。

在一些实施方式中，所述搅拌桨上布置有4～6根呈60°均布相连的叶片，所述叶片厚度为10～30mm，所述叶片宽度为20～60mm。

在一些实施方式中，所述喷嘴数量为两个并呈倾斜布置在炉体顶部，所述喷嘴与搅拌轴成10～30°的夹角相向插入炉体顶部。

在一些实施方式中，所述喷嘴上设有进液口、出液口以及与进液口和出液口连通的第一密闭空间。

在一些实施方式中，所述不锈钢球的直径为10～50mm。

在一些实施方式中，所述伴热带缠绕在炉体外壁并从上至下依次分为有第一温区伴热带，第二温区伴热带和第三温区伴热带。

在一些实施方式中，所述第一温区伴热带加热温度为550～650℃，所述第二温区伴热带加热温度为600～700℃，所述第三温区伴热带加热温度为650～750℃。

在一些实施方式中，所述炉体底部设有筛分板，所述筛分板上设有刮板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：(1)不锈钢球在热解活化炉内共有三种运动模式：a)底层钢球在搅拌桨驱动下的强制托举、b)上层钢球“塌陷”下落、c)挤压自转滚动，不锈钢球对放射性有机溶剂能够进行充分研磨，热解效果更好；(2)设置三个不同温区，实现放射性有机溶剂快速反应、研磨、分解；(3)多个喷嘴持续进料，分解后的物质通过炉体底部筛分板进入后段处理，可以实现连续工作；(4)中空结构的搅拌轴，通过冷却液防止搅拌轴上轴承烧结卡死。

附图说明

图1为本实用新型所示球磨式热解活化炉的结构示意图；

图2为本实用新型所示球磨式热解活化炉的俯视图；

图3为本实用新型所示喷嘴结构示意图；

图4为本实用新型实施例2所示的热解活化净化一体式装置。

附图标记说明：1、驱动装置；2、喷嘴；3、搅拌轴；4、炉体；5、不锈钢球；6、搅拌桨；7、筛分板；8、伴热带；81、第一温区伴热带；82、第二温区伴热带；83、第三温区伴热带；9、补液管口；10、观察孔；11、进气口；12、进液口；13、出液口；14、第一密闭空间；15、仪表接口；16、第二密闭空间；17、进料通道；18、热解活化炉；19、集尘仓；20、除尘装置。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

实施例1

如图1-3所示，一种球磨式热解活化炉，包括炉体4，固定在炉体4上方的驱动装置1，与驱动装置1连接的搅拌轴3，一端插入炉体4顶部的喷嘴2，缠绕在炉体4外侧的伴热带8，若干个填充在炉体4内的不锈钢球5；所述搅拌轴3的一端和驱动装置1转动连接，所述搅拌轴3的另一端延伸至炉体4内，所述搅拌轴3上设有搅拌桨6，所述搅拌桨6置于炉体4内随搅拌轴3一起转动。炉体4、搅拌轴3、搅拌桨6以及驱动装置1都由耐热合金制成，可以在高温状态下连续工作。

驱动装置1和搅拌轴3通过轴系轴承进行连接，在炉体4的顶部和底部均设有轴承座与轴承配合使用，便于搅拌轴3自由转动并保持良好密封性。搅拌轴3是中空结构，内部形成有密闭空腔，在驱动装置1上设有补液管口9，补液管口9和搅拌轴3的密闭空腔连通，可以向密闭空腔内添加冷却液，以保持搅拌轴3在转动时，避免轴承处因温度过高导致轴承卡式，搅拌轴3失效。

所述搅拌桨6上布置有4～6根呈60°均匀布置且相连的叶片，所述叶片厚度为10～30mm，所述叶片宽度为20～60mm，叶片的外沿与炉体4的内壁之间间隙不大于30mm，其间隙可以允许不锈钢球5沿着炉体4的内壁上下运动。

本实施例中喷嘴2的数量为两个并呈倾斜布置在炉体4顶部，所述喷嘴2与搅拌轴3成10～30°的夹角相向插入炉体4顶部并固定在炉体4的顶部法兰上，喷嘴2可以在高压气体辅助下送入待热解的物质进入炉体4内部。喷嘴2上还设有进液口12、出液口13以及与进液口12和出液口13连通的第一密闭空间14，利用冷却循环水由进液口12进入第一密闭空间14内再从出液口13排出，可以始终保持进料通道17内的物料在较低温度下通入炉体4内部，防止因高温在进料通道17内热解成黏着物附着在进料通道17内壁上而导致喷嘴2堵塞。

本实施例中，喷嘴2上还设有仪表接口15，与仪表接口15连通的第二密闭空间16，在第二密闭空间16内可设有温度传感器，并将与之配合使用的温度计接入仪表接口15上，方便检测喷嘴2内的温度，通过调节冷却循环水的温度来防止进料通道17堵塞。

炉体4内填充有研磨介质，研磨介质的种类可以是不锈钢球、陶瓷球、硅胶球或者树脂球，本实施例优选不锈钢球，不锈钢球5可以作为蓄热载体，提供热解效率。所述不锈钢球5的直径为10～50mm，不锈钢球5与搅拌桨6配和对进入炉体4内的物料进行热解、研磨。

所述伴热带8缠绕在炉体4外壁并从上至下依次分为有第一温区伴热带81，第二温区伴热带82和第三温区伴热带83，所述第一温区伴热带81加热温度为550～650℃，所述第二温区伴热带82加热温度为600～700℃，所述第三温区伴热带83加热温度为650～750℃。

在炉体4的顶部法兰上还设有观察孔10和进气口11，进气口11为了通入氮气、氧气使用。

本实施例所示的球磨式热解活化炉工作原理：在炉体4的外壁上缠绕有伴热带8进行电加热，在伴热带8的外侧在设置一层保温层进行保温处理。伴热带8从上至下分为第一温区伴热带81，第二温区伴热带82和第三温区伴热带83，进而控制不同温度场。

启动驱动装置1带动搅拌轴3转动，搅拌轴3的转速为1～500rpm，本实施例搅拌轴3的转速设置为100rpm。物料通过喷嘴2以一定的压力流速进入炉体4内，物料在喷嘴2内形成含有固体颗粒的射流，固体表面温度很高，液体瞬间气化，随着氮气、氧气进入高温炉体4内，固体颗粒瞬间热解成粉尘，物料粘附带不锈钢球5表面，不锈钢球5在搅拌桨6的带动下，上下运动并且自转，物料在不锈钢球5的表面，经过不锈钢球5的碰撞、剪切作用下被研磨后迅速剥离，不锈钢球5表面温度随之恢复，物料则继续进行热解、再粘附、再被研磨，循环反应直至物料被完全热解粉碎，落入炉体4底部的筛分板7上，粉尘从筛分板7中通过排出，粘性物质在通过筛分板7上的刮板刮除，完成物料的热解活化。

实施例2

如图1-4所示，本实施例提供了一种热解活化净化一体式装置，该装置是通过改进实施例1中的球磨式热解活化炉而成的。本实施的热解活化炉18下方可以设置集尘仓19，在集尘仓19上再布置除尘装置20。经过热解活化炉18处理后的粉尘落入集尘仓19内。

除尘装置20内设有高温烟气滤芯，经过高温烟气滤芯过滤后洁净气体排出。在除尘装置20上还设有反冲装置，定期对滤芯进行反吹，以保持滤芯的洁净度，集尘仓19底部设有排污口，定期排污处理。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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