本發(fā)明提供一種針對(duì)細(xì)顆粒物料的大型熱解裝置，具體可用于粉煤的低溫?zé)峤庵泼簹狻⒔褂?、半焦的煤化工領(lǐng)域，也可用于生物質(zhì)熱解等其它低溫?zé)峤忸I(lǐng)域。

背景技術(shù)：

煤的低溫?zé)峤馐菍?shí)現(xiàn)煤炭綜合高效利用的重要途徑，通過(guò)熱解煤炭可制取高附加值的煤氣、焦油以及高熱值的半焦，尤其是針對(duì)低階煤的低溫?zé)峤?，更可以解決其水分含量高、易粉化等不能直接利用的缺點(diǎn)。

現(xiàn)有的低階煤熱解設(shè)備主要有立式爐、流化床熱解裝置、氣體直接換熱回轉(zhuǎn)窯等。

立爐熱解工藝成熟，設(shè)備成本低，但要求物料為塊料，原料中的細(xì)顆粒、粉料不能利用，且處理量較??；流化床熱解反應(yīng)迅速，但對(duì)物料粒度要求高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)；氣體熱載體直接換熱回轉(zhuǎn)窯處理量大，但工藝參數(shù)控制較難，易發(fā)生爆炸，安全性差。

現(xiàn)在的粉煤熱解方法中，也有類似的多管加熱回轉(zhuǎn)式熱解窯，物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)完成從干燥到熱解的過(guò)程，但該技術(shù)存在諸多缺陷，如：煤在低溫時(shí)發(fā)生脫水反應(yīng)，到中高溫時(shí)發(fā)生熱解反應(yīng)，在此過(guò)程中煤的體積在逐漸變化、縮?。煌瑫r(shí)在不同溫度下，煤安息角不同，流動(dòng)性不同，由于傳統(tǒng)熱解回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部換熱管平行布置，物料由入料到出料過(guò)程中，前段物料粒度大，后端物料粒度小，會(huì)導(dǎo)致要么前段換熱管之間物料卡料現(xiàn)象，要么后端換熱管之間間隙過(guò)大而影響換熱現(xiàn)象；同時(shí)，由于不同溫度下物料的流動(dòng)性、安息角不同，會(huì)出現(xiàn)前熱解窯內(nèi)的部分位置揚(yáng)料效果差、換熱不足、熱損失大等一系列問(wèn)題。

由于顆粒物料在高溫狀態(tài)的安息角比低溫狀態(tài)安息角要小，物料隨著溫度升高，發(fā)生脫水和熱解反應(yīng)，物料在高溫狀態(tài)的流動(dòng)性要優(yōu)于低溫狀態(tài)。平行換熱管等間距布置方式的熱解窯，由于物料在低溫狀態(tài)和高溫狀態(tài)的流動(dòng)性差異，造成物料在低溫段和高溫端的翻轉(zhuǎn)、提升、揚(yáng)起、下落過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡差異較大，從而導(dǎo)致在低溫段和高溫段的換熱效率差異較大，因此造成熱量的損失和整體熱效率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，根據(jù)煤在低溫時(shí)發(fā)生脫水反應(yīng)，到中高溫時(shí)發(fā)生熱解反應(yīng)，在此過(guò)程中煤的體積在逐漸變化、縮小的過(guò)程，并解決其水分含量高的問(wèn)題，提供一種處理量大，可靠性高，安全連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，熱解效率高的大型熱解裝置。

所述的大型熱解裝置，包括筒體、換熱管、送料裝置、進(jìn)料端煙氣罩、出料端煙氣罩和出料罩，最內(nèi)側(cè)的換熱管形成物料通道， 相鄰換熱管的間距從進(jìn)料端到出料端逐漸變小，以形成從進(jìn)料端到出料端孔徑逐漸變大的錐形的物料通道；送料裝置為帶有空心軸的套筒式螺旋進(jìn)料裝置，該空心軸與筒體的內(nèi)腔聯(lián)通。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明由于換熱管間距根據(jù)據(jù)物料在熱解窯內(nèi)不同階段的體積變化、流動(dòng)性變化來(lái)確定，物料在熱解窯內(nèi)各個(gè)部分均可形成高效換熱料幕，所以熱解窯內(nèi)空間利用率高、換熱效率高、能量利用率高。由于本發(fā)明的出料端也是高溫端，縮小出料端的直徑，從而使出料罩處筒體回轉(zhuǎn)直徑小，便于制作可靠性高、泄漏量小的耐高溫密封裝置，同時(shí)設(shè)置空心軸可以根據(jù)工藝需要，將筒體內(nèi)的水蒸氣抽出或添加凈化煤氣，以滿足工藝需求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為送料裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為出料端煙氣罩結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為出料罩結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為換熱管在筒體內(nèi)排布示意圖。

圖6冷卻風(fēng)管結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖6的A-A視圖。

其中， 1.進(jìn)料裝置；2.進(jìn)料端密封裝置；3.進(jìn)料端煙氣罩；4.換熱管；5.筒體；6.支承裝置；7.傳動(dòng)裝置； 8.冷卻風(fēng)管 ；9.出料端密封裝置； 10.出料端煙氣罩 ；11.出料罩；12.物料通道。

其中，101.驅(qū)動(dòng)裝置；102.齒輪傳動(dòng)；103.支承軸承；104.機(jī)架；105.出料筒；106.螺旋葉片；107.空心軸；110.煤氣出口；111.半焦出口；301.低溫?zé)煔獬隹冢?02.收灰口；801.孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1~7所示，所述的大型熱解裝置，包括筒體5、換熱管4、送料裝置1、進(jìn)料端煙氣罩3、出料端煙氣罩10和出料罩11，最內(nèi)側(cè)的換熱管4形成物料通道12， 相鄰換熱管4的間距從進(jìn)料端到出料端逐漸變小，以形成從進(jìn)料端到出料端孔徑逐漸變大的錐形的物料通道12；送料裝置1為帶有空心軸107的套筒式螺旋進(jìn)料裝置，該空心軸107與筒體5的內(nèi)腔聯(lián)通。

進(jìn)料端煙氣罩3通過(guò)連接換熱管4后再連接出料端煙氣罩10，形成加熱氣流通道。具體的，進(jìn)料端煙氣罩3的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置若干孔，孔的大小與換熱管4對(duì)應(yīng)，出料端煙氣罩10的外側(cè)壁設(shè)置對(duì)應(yīng)數(shù)量、大小的孔，用于安裝換熱管4；最內(nèi)側(cè)的換熱管4形成的空間為物料通道12；送料裝置1聯(lián)通物料通道12與出料罩11形成出料通道。

所述的進(jìn)料端為送料裝置1所在端，所述的出料端為出料罩11的所在端。

在物料通道12與筒體5的環(huán)形空間內(nèi)，換熱管4以筒體5的軸為中心輻射式多層分布。設(shè)置3~7層，20~60根均布，以換熱管4的間距均勻并能使物料具有合適的運(yùn)動(dòng)軌跡為宜；換熱管4之間的間距，在進(jìn)料端取45~150mm，出料端取25~120mm。換熱管4間距根據(jù)據(jù)物料在筒體4內(nèi)不同階段的體積變化、流動(dòng)性變化來(lái)確定。

送料裝置1為帶有空心軸107的套筒式螺旋進(jìn)料裝置，該空心軸107與筒體5的內(nèi)腔聯(lián)通。該空心軸107可根據(jù)工藝需要將筒體5物料干燥出的水分抽出，以減少干餾氣的處理難度，也可以將外部的凈化煤氣通入筒體5以調(diào)節(jié)干餾氣氛提高煤氣和焦油的產(chǎn)率。

筒體5呈進(jìn)料端大、出料端小的錐形，錐度為1：150~1:2。

筒體5內(nèi)壁設(shè)置有保溫材料，減少內(nèi)部溫度散失到環(huán)境中。

進(jìn)料端煙氣罩3上端設(shè)置低溫?zé)煔獬隹?01，下端設(shè)置收灰口302。進(jìn)料端煙氣罩3用于收集換熱管4內(nèi)的低溫?zé)煔獠⑴懦龅酵搀w5外的管道，煙氣中含有少量灰塵從進(jìn)料端煙氣罩3底部的收灰口302排出。

出料端煙氣罩10為徑向螺旋結(jié)構(gòu)，能使熱量均勻分布在各個(gè)換熱管4內(nèi)。

出料罩11上端設(shè)置有煤氣出口110，下端設(shè)置有半焦出口111。

如圖2所示的送料裝置1，其構(gòu)成結(jié)構(gòu)是：驅(qū)動(dòng)裝置101設(shè)置在機(jī)架104上，空心軸107通過(guò)支撐軸承103連接出料筒105內(nèi)部的螺旋葉片106；驅(qū)動(dòng)裝置101通過(guò)齒輪傳動(dòng)102驅(qū)動(dòng)空心軸107；出料筒105與物料通道12聯(lián)通。

在進(jìn)料裝置1與進(jìn)料端煙氣罩3的連接處設(shè)置有進(jìn)料端密封裝置2，用以避免裝置及加熱氣流通道中的煙氣泄漏到環(huán)境中，處密封裝置采用碳纖維盤根式密封結(jié)構(gòu)。

出料端密封裝置9設(shè)置在出料端煙氣罩10的兩側(cè)和出料罩11內(nèi)側(cè)，用以密封煙氣罩內(nèi)的高溫?zé)煔夂透绅s出的荒煤氣，并采用碳纖維盤根式密封和帶唇邊的橡膠密封環(huán)組成的復(fù)合式密封結(jié)構(gòu)。

出料端煙氣罩9兩側(cè)緊貼盤旋設(shè)置有橫截面為矩形的冷卻風(fēng)管8，且冷卻風(fēng)管8的單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置有若干孔801，用以風(fēng)冷出料端煙氣罩9。

所述的出料罩11的結(jié)構(gòu)為上下兩部分組成，方便維修。

所述的出料端煙氣罩10的結(jié)構(gòu)為上下兩部分組成，方便維修。

所述的筒體5由支承裝置6托起，支承裝置6可根據(jù)筒體5的長(zhǎng)度設(shè)置2~4套，不同位置的支撐裝置6根據(jù)筒體5外徑的變化而有所差異，筒體5外圓上設(shè)置有大齒圈裝置，由傳動(dòng)裝置7驅(qū)動(dòng)，用以帶動(dòng)筒體5沿中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

支承裝置6主要包括托輪、托輪軸、托輪軸承組、底座等組件，用以支承錐形筒體裝置5。其中一檔支承上另設(shè)液壓擋輪裝置，用以將筒體5按一定的速度上下串動(dòng)，減少輪帶在托輪上、大齒圈在小齒輪上的集中磨損。此技術(shù)方案為回轉(zhuǎn)窯中常見的結(jié)構(gòu)。

傳動(dòng)裝置7主要包括大齒圈，小齒輪裝置，主減速器，主電機(jī)，輔助傳動(dòng)減速器，輔助傳動(dòng)電機(jī)，制動(dòng)器，離合器，聯(lián)軸器等。此技術(shù)方案為回轉(zhuǎn)窯中常見的結(jié)構(gòu)。

筒體5內(nèi)部的物料通道12的位置關(guān)系是：進(jìn)料端一側(cè)高、出料端一側(cè)低；筒體5通過(guò)傳動(dòng)裝置7帶動(dòng)，沿軸向做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。筒體5內(nèi)的換熱管4，換熱管4之間的間隙從進(jìn)料端至出料端由大變小呈逐漸分布；高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)出料端煙氣罩10進(jìn)入加熱氣流通道，并通過(guò)加熱氣流通道進(jìn)入換熱管4內(nèi)，通過(guò)換熱管4向低溫?zé)煔獬隹?01移動(dòng)；物料通過(guò)進(jìn)料裝置1送入筒體5內(nèi)，并與換熱管4直接接觸，并隨著筒體5的旋轉(zhuǎn)向出料端移動(dòng)；物料在移動(dòng)過(guò)程中，換熱管4相互逐漸變化的間隙，最終保證物料在換熱管4的不同位置均不會(huì)存在卡料現(xiàn)象，從而提高物料在筒體5內(nèi)運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)在不同位置均可形成很好的料幕，從而提高物料在筒體5的換熱效率、提高熱解效率；物料通過(guò)換熱管4接觸換熱后移動(dòng)至出料罩11，固體半焦則在出料罩11的半焦出口111出料，高溫氣態(tài)的煤氣、焦油蒸汽則從出料罩11的上端的煤氣出口110排出并被后續(xù)收集；高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)換熱管4與物料換熱后溫度得到降低，在進(jìn)料端煙氣罩3上端的低溫?zé)煔獬隹?01排出。

采用本發(fā)明將粒度小于30mm的粉煤進(jìn)行熱解處理，處理量大，小時(shí)處理物料量可達(dá)200t以上；采用列管式間接換熱方式，熱煙氣從換熱管4流動(dòng)，進(jìn)而給物料加熱，換熱管4分布密度大，熱效率高；由于高溫?zé)煔馀c煤粉、煤氣、焦油蒸汽等易燃易爆物質(zhì)隔絕，且裝置采用全密封結(jié)構(gòu)，整機(jī)安全性較好，從而實(shí)現(xiàn)資源的綜合高效利用。