粉煤快速熱解裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提出了粉煤快速熱解裝置。所述粉煤快速熱解裝置包括反應(yīng)器本體，所述反應(yīng)器本體具有進料區(qū)、熱解區(qū)以及出料區(qū)，所述進料區(qū)包括物料入口，所述熱解區(qū)包括多層蓄熱式輻射管，所述出料區(qū)包括半焦出口，抽氣傘，用于排出熱解過程中產(chǎn)生的熱解氣，所述抽氣傘布置在所述出料區(qū)，所述抽氣傘包括傘部和柄部，二者氣體連通連接，所述傘部朝向反應(yīng)器的底部并且傘部表面布置有多個通孔，料位計，所述料位計布置在所述出料區(qū)，用于實時顯示所述出料區(qū)中半焦的所述抽氣傘傘底到上料位所在平面的料位。通過使用本實用新型的粉煤快速熱解裝置，能夠?qū)峤猱a(chǎn)生的油氣資源迅速導出熱解反應(yīng)器，熱解氣通過出料區(qū)內(nèi)的半焦后含塵量降低，有效地提高焦油和熱解氣品質(zhì)。
【專利說明】
粉煤快速熱解裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型屬于粉煤加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粉煤快速熱解裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國的能源結(jié)構(gòu)特點是富煤、貧油、少氣。作為世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費國， 在相當長的一段時期內(nèi)，煤炭資源作為我國主導能源的地位是不可動搖的。據(jù)統(tǒng)計，我國已 探明煤炭儲量為1145億噸，其中中低階煤（褐煤，低變質(zhì)煙煤）又占到全國保有資源量的 55.15 %左右。由于低階煤具有水分含量高、易風化自燃、難以分選、不宜長途運輸和儲存等 特點，使得其綜合利用受到很大限制。其中直接燃燒發(fā)電是其最常見的利用方式之一。據(jù)不 完全統(tǒng)計，我國有90%以上的褐煤用于電站鍋爐和各種工業(yè)鍋爐。低階煤作為動力煤燃料 直接燃燒，不但浪費了煤炭中蘊含的豐富油氣資源，而且效率低。通過煤低溫熱解與半焦燃 燒、氣化解耦，實現(xiàn)低階煤分級高效清潔轉(zhuǎn)化利用，是現(xiàn)在大型煤化工的主要方向。
[0003] 隨著現(xiàn)代化采煤綜合技術(shù)的廣泛使用，使得塊煤產(chǎn)率下降（由目前的40%下降10 ~20%)，粉煤產(chǎn)率升高（由目前的60%上升至80~90%)。粉煤存在易揚塵、易燃、易爆，綜 合利用難度大等問題，煤熱解技術(shù)被認為是煤炭高效清潔利用最為有效途徑。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)一
[0005] 下面簡要介紹現(xiàn)有技術(shù)中的Toscoal固體熱載體干餾工藝。
[0006] 圖4為現(xiàn)有技術(shù)一的工藝流程圖。如圖4所示，該工藝的工藝流程為:原料經(jīng)破碎至 12.7_以下，進煤干燥和預(yù)熱器2,在干燥和預(yù)熱器中，煤與熱煙氣接觸傳質(zhì)換熱。干燥預(yù)熱 后的粉煤，被熱煙氣攜帶至旋風分離器3。在旋風分離器3內(nèi)，煤和廢煙氣分離，干燥預(yù)熱后 的煤進熱解反應(yīng)器6,與來自陶瓷球預(yù)熱器4中的熾熱瓷器混合熱解。煤熱解產(chǎn)物和瓷球在 篩分器7中分離，熱解半焦經(jīng)冷卻后排出，熱解油氣在分餾塔中分餾，熱解煤氣和空氣在陶 瓷球熱解器中燃燒給來自提升管8的冷瓷球供熱，實現(xiàn)冷熱瓷球的循環(huán)利用。
[0007] Toscoal固體熱載體干餾工藝采用部分熱解煤氣燃燒，將冷瓷球加熱。加熱后的瓷 球與干燥后的煤在熱解反應(yīng)器中混合熱解，產(chǎn)生熱解油氣和半焦。半焦和瓷球經(jīng)篩分分離 后，半焦冷卻，瓷球經(jīng)提升管提升至陶瓷球預(yù)熱器余熱，完成一次循環(huán)。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)一具有如下缺點：
[0009] 陶瓷球在循環(huán)過程中，存在機械磨損，且氣力提升輸送陶瓷球的過程中，對管道和 設(shè)備內(nèi)壁有一定程度的磨損。
[0010] 此外，熱解反應(yīng)器采用旋轉(zhuǎn)窯，熱解產(chǎn)生的油氣停留時間長，油氣二次反應(yīng)劇烈， 焦油品質(zhì)下降。
[0011]而且，熱解后半焦和陶瓷球徹底分離困難。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)二
[0013] 圖5為現(xiàn)有技術(shù)三的工藝流程圖。如圖5所示，神府SH內(nèi)熱式直立炭化爐工藝流程 為:原煤經(jīng)破碎篩分(20~150_)后，輸送至爐頂?shù)拿核?，?jīng)膠帶機、煤閥和輔助煤箱進直立 爐內(nèi)。直立爐內(nèi)的塊煤自上而下移動，與高溫氣體逆流接觸。直立爐上部為塊煤預(yù)熱段，預(yù) 熱段將塊煤預(yù)熱至360~400 °C;預(yù)熱后的塊煤進入直立爐中部的干餾段，干餾段塊煤被加 熱至680~720°C，產(chǎn)生半焦和熱解氣，半焦通過炭化室下部的冷卻段后冷卻排出，熱解氣經(jīng) 上升管、橋管進入集氣槽。在集氣槽內(nèi)，高溫熱解氣被循環(huán)氨水噴淋冷卻至80°C左右，得粗 煤氣和焦油，粗煤氣經(jīng)凈化后作為直立爐的加熱燃料。
[0014] 現(xiàn)有技術(shù)二具有如下缺點：
[0015] SH型內(nèi)熱式直立炭化爐工藝處理塊煤，不適合粉煤熱解。
[0016] SH型內(nèi)熱式直立炭化爐工藝采用氣體熱載體，熱解后產(chǎn)生的熱解油氣資源被氣體 熱載體稀釋，熱值低。
[0017] 熱解油氣資源冷凝量大。
[0018] 塊煤體積大，傳熱系數(shù)低，傳熱效率不高，熱解時間長，油氣二次反應(yīng)劇烈，焦油品 質(zhì)不高。
[0019] 設(shè)備龐大，不易操作。 【實用新型內(nèi)容】
[0020] 針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提出一種粉煤快速熱解裝置，能夠?qū)?熱解產(chǎn)生的油氣資源迅速導出熱解反應(yīng)器，二次反應(yīng)少，有效的提高焦油和熱解氣品質(zhì)。 [0021 ]本實用新型提出粉煤快速熱解裝置，其包括：
[0022] 反應(yīng)器本體，所述反應(yīng)器本體限定出反應(yīng)空間，所述反應(yīng)空間至上而下可分為進 料區(qū)、熱解區(qū)以及出料區(qū)；
[0023] 所述進料區(qū)包括:物料入口，所述物料入口位于所述反應(yīng)器本體的頂端；
[0024] 所述熱解區(qū)包括:多層蓄熱式輻射管，所述多層蓄熱式輻射管在所述熱解區(qū)中沿 所述反應(yīng)器本體高度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式輻射管包括多個沿水平方向間隔 分布的蓄熱式福射管；
[0025] 所述出料區(qū)包括:半焦出口，所述半焦出口位于所述反應(yīng)器本體的底部，用于將熱 解后的半焦排出所述反應(yīng)器本體；
[0026] 抽氣傘，用于排出熱解過程中產(chǎn)生的熱解氣，所述抽氣傘布置在所述出料區(qū)，所述 抽氣傘包括傘部和柄部，所述傘部和所述柄部二者氣體連通連接，所述柄部從反應(yīng)器的外 部穿過反應(yīng)器的側(cè)壁并延伸至反應(yīng)器內(nèi)部的中間位置；
[0027] 料位計，所述料位計布置在所述出料區(qū)，用于實時顯示所述出料區(qū)中半焦的所述 抽氣傘傘底到上料位所在平面的料位。
[0028] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述傘部為錐形結(jié)構(gòu)，所述傘部朝向反應(yīng)器 的底部并且傘部表面布置有多個通孔。
[0029] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述抽氣傘傘底半徑為所述反應(yīng)器本體寬 度的1/8~1/4,傾角為45°~60°。
[0030] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，每層所述蓄熱式輻射管包括多個平行并且 均勻分布的蓄熱式輻射管，且每層所述蓄熱式輻射管與上下兩層蓄熱式輻射管平行，并且 沿所述反應(yīng)器本體高度方向交錯分布。
[0031 ]如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述抽氣傘的傘部頂端設(shè)置有抽氣口。
[0032]如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述抽氣傘的柄部內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，用于排 出所述反應(yīng)器本體內(nèi)部的熱解氣。
[0033] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述蓄熱式輻射管的外徑為200~300mm。
[0034] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述相鄰蓄熱式輻射管外壁間的水平距離 為200~500mm。
[0035] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述相鄰蓄熱式輻射管外壁間的豎直距離 為200~700mm。
[0036] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述蓄熱式輻射管的層數(shù)為10~25層。
[0037] 通過使用本實用新型所述的粉煤快速熱解裝置，采用蓄熱式輻射管式下行床處理 粉煤，能夠有效的熱解粒徑小于3mm的粉煤;通過采用抽氣傘結(jié)構(gòu)，將熱解產(chǎn)生的油氣迅速 導出反應(yīng)器本體，二次反應(yīng)少，熱解油氣通過出料區(qū)內(nèi)的熱解半焦后含塵量下降，有效降低 了熱解油氣中的含塵量，降低了焦油后續(xù)精制處理的預(yù)處理成本，有效的提高焦油及熱解 油氣的品質(zhì)。
【附圖說明】

[0038] 通過結(jié)合以下附圖所作的詳細描述，本實用新型的上述或其他方面的內(nèi)容將變得 更清楚和更容易理解，其中：
[0039] 圖1為本實用新型粉煤快速熱解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖2為本實用新型粉煤快速熱解裝置的抽氣傘主視圖；
[0041 ]圖3為本實用新型粉煤快速熱解裝置的抽氣傘傘部俯視圖；
[0042]圖4為現(xiàn)有技術(shù)一的工藝流程圖；
[0043]圖5為現(xiàn)有技術(shù)二的工藝流程圖。
[0044]附圖中各標號表示如下：
[0045] 1:反應(yīng)器本體、11:進料區(qū)、12:熱解區(qū)、13:出料區(qū)；
[0046] 2:蓄熱式輻射管；
[0047] 3:抽氣傘、31:傘部、32:柄部、33:抽氣口、34:傘底；
[0048] 4:熱解半焦；
[0049] 5:料位計；
[0050] 6:物料入口；
[0051] 7:半焦出口。
【具體實施方式】
[0052]下面結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0053] 在此記載的【具體實施方式】/實施例為本實用新型的特定的【具體實施方式】，用于說 明本實用新型的構(gòu)思，均是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對本實用新型實施方式及本實 用新型范圍的限制。除在此記載的實施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請權(quán)利要求 書和說明書所公開的內(nèi)容采用顯而易見的其它技術(shù)方案，這些技術(shù)方案包括采用對在此記 載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術(shù)方案，都在本實用新型的保護范圍之 內(nèi)。
[0054] 圖1為本實用新型粉煤快速熱解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實用新型提出 的粉煤快速熱解裝置包括反應(yīng)器本體1。
[0055] 所述反應(yīng)器本體1限定出反應(yīng)空間，所述反應(yīng)空間至上而下可分為進料區(qū)11、熱解 區(qū)12以及出料區(qū)13。
[0056] 所述進料區(qū)11包括物料入口 6。所述物料入口 6位于所述反應(yīng)器本體1的頂端。
[0057] 具體的，所述物料入口6可盡可能布置在所述反應(yīng)器本體1頂端的中心位置，便于 從所述物料口 6進入到反應(yīng)器內(nèi)的物料能夠均勻的散落在所述熱解區(qū)12內(nèi)部。
[0058]進一步的，進入到所述熱解區(qū)12內(nèi)的物料粒徑應(yīng)小于3mm。
[0059] 所述熱解區(qū)12中包括多層蓄熱式輻射管2。所述多層蓄熱式輻射管2在所述熱解區(qū) 12中沿所述反應(yīng)器本體1高度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式輻射管2包括多個沿水平 方向間隔分布的蓄熱式輻射管2。
[0060] 進一步的，每層所述蓄熱式輻射管2包括多個平行并且均勻分布的蓄熱式輻射管 2,且每層蓄熱式輻射管2與上下兩層蓄熱式輻射管2平行，并且沿反應(yīng)器本體1高度方向交 錯分布。
[0061] 具體的，如圖1所示，所述蓄熱式輻射管2的外徑為200~300mm。相鄰所述蓄熱式輻 射管2外壁間的水平距離為200~500mm，豎直距離200~700mm。所述多層蓄熱式福射管2的 層數(shù)可以為10~25層。經(jīng)實用新型人發(fā)現(xiàn)，該種結(jié)構(gòu)布置可以使得熱解區(qū)中溫度場分布均 勾，從而可以顯者提尚物料的快速熱解效率，進而提尚焦油的廣率。
[0062]本實用新型中，蓄熱式輻射管2為蓄熱式燃氣輻射管，即通過輻射管管體將燃燒燃 氣產(chǎn)生的熱量以輻射的方式進行供熱。由此，可以通過調(diào)整通入蓄熱式輻射管2內(nèi)的燃氣的 流量來實現(xiàn)對熱解過程的溫度控制，從而可以顯著提高物料的快速熱解效率，進而提高焦 油的產(chǎn)率。
[0063] 本實用新型中，所述蓄熱式輻射管2還可以由燃燒器或其他供熱裝置代替，其技術(shù) 方案不僅僅局限于此。
[0064] 如圖1所示，所述出料區(qū)13包括半焦出口 7。所述半焦出口 7位于所述反應(yīng)器本體1 的底部，用于將熱解后的半焦4排出所述反應(yīng)器本體1。
[0065] 具體的，所述出料區(qū)13可以呈倒錐形。由此，可以使得熱解生成的半焦4順利排出 出料區(qū)13。所述半焦出口 7應(yīng)盡可能布置在所述反應(yīng)器本體1底端的中心位置，便于出料區(qū) 13內(nèi)的半焦4順利的排出反應(yīng)器外。
[0066] 抽氣傘3用于排出熱解過程中產(chǎn)生的熱解氣。所述抽氣傘3布置在所述出料區(qū)13。 圖2為本實用新型粉煤快速熱解裝置的抽氣傘主視圖。如圖2所示，所述抽氣傘3包括傘部31 和柄部32,二者氣體連通連接。所述柄部32從反應(yīng)器的外部穿過反應(yīng)器的側(cè)壁并延伸至反 應(yīng)器內(nèi)部的中間位置。所述傘部31為錐形結(jié)構(gòu)，所述傘部31朝向反應(yīng)器的底部并且傘部31 表面布置有多個通孔。
[0067] 圖3為本實用新型粉煤快速熱解裝置的抽氣傘傘部俯視圖。如圖3所示，抽氣傘3的 頂部具有抽氣口 33。所述抽氣口 33頂端與抽氣傘3的柄部32相連。所述抽氣傘柄部32為中空 結(jié)構(gòu)，用于將半焦4產(chǎn)生的熱解氣及時地排出所述反應(yīng)器本體1外。排出反應(yīng)器外的熱解氣 進一步進行油氣分離，得到焦油和熱解氣。
[0068] 通過在出料區(qū)13內(nèi)設(shè)置抽氣傘3,將粉煤熱解后產(chǎn)生的熱解氣通過熱解半焦后由 抽氣傘3導出反應(yīng)器本體1外部。經(jīng)過半焦4的過濾作用，可以降低熱解氣的溫度，同時降低 熱解氣中的塵含量，降低后續(xù)高溫煤熱解氣激冷焦油中的含塵量，降低焦油的預(yù)處理成本。
[0069] 進一步的，為更好實現(xiàn)熱解氣的抽離過程，可以將所述抽氣傘3的傘底半徑設(shè)定為 所述反應(yīng)器本體1寬度的1/8~1/4,傾角為45°~60°。
[0070] 如圖1所示，料位計5布置在所述出料區(qū)13內(nèi)，所述料位計5的末端與所述抽氣傘傘 底34處于同一平面，用于實時顯示所述出料區(qū)13中半焦4的所述抽氣傘3傘底34到上料位所 在平面的料位。
[0071 ]具體的，如圖1所示，所述料位計5的一端伸入反應(yīng)器本體1內(nèi)的出料區(qū)13，與所述 半焦4相連;其另一端位于所述反應(yīng)器本體1的外部，并配有顯示裝置，便于觀察反應(yīng)器內(nèi)抽 氣傘3傘底34到上料位所在平面的距離H。抽氣傘3的抽氣孔33到上料位的距離為h?？梢?，h = H-b*tanA，b為所述抽氣傘3傘底34的半徑，A為抽氣傘3傘底34的傾角。h的高度宜為30~ 60mm。此結(jié)構(gòu)能夠更好的完成熱解氣的分離過程，減少熱解氣被稀釋，提高熱解氣品質(zhì)。 [0072] 實施例
[0073]本實施例利用如圖1所示的粉煤快速熱解裝置對褐煤進行熱解。待熱解原料褐煤 的粒徑小于3mm，其褐煤分析數(shù)據(jù)見表1。
[0074]表1:褐煤分析數(shù)據(jù)。
[0075]
[0076]粉煤快速熱解裝置的主要尺寸如下：蓄熱式輻射管采用管徑為245mm的圓形管，水 平上每層相鄰輻射管的外壁距離為200mm，上下每層相鄰輻射管的外壁距離為300mm，蓄熱 式輻射管層數(shù)為15。抽氣傘傘底半徑為900mm，抽氣傘傾角45°。調(diào)節(jié)熱解區(qū)輻射管的溫度及 形成的反應(yīng)區(qū)各區(qū)域溫度如圖表2所示。其中，物料在反應(yīng)器中的停留時間為6.5s。粉煤經(jīng) 熱解后的產(chǎn)物為焦油17.4%、熱解氣12.8%、半焦69.8%。熱解氣含塵量為0.8%。
[0077] 從以上熱解產(chǎn)物的數(shù)據(jù)可以看出，本實用新型的裝置有效降低了后續(xù)焦油冷凝后 焦油的含塵量，降低了后續(xù)焦油精制的預(yù)處理成本10%，大大提高了熱解的效益。
[0078] 經(jīng)熱解反應(yīng)產(chǎn)生的熱解氣通過抽氣傘3及時排出反應(yīng)器本體1外部，降低了熱解氣 被稀釋的程度，有效的提高了焦油和熱解氣的品質(zhì)。
[0079] 熱解后產(chǎn)生的半焦4通過反應(yīng)器本體1底端的出料口 7排出反應(yīng)器外部，以便進行 下一次熱解反應(yīng)。
[0080] 表2:工藝操作參數(shù)。
[0082]上述披露的各技術(shù)特征并不限于已披露的與其他特征的組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員還 可根據(jù)實用新型目的進行各技術(shù)特征之間的其他組合，以實現(xiàn)本實用新型之目的為準。
【主權(quán)項】
1. 粉煤快速熱解裝置，其特征在于，包括： 反應(yīng)器本體，所述反應(yīng)器本體限定出反應(yīng)空間，所述反應(yīng)空間至上而下可分為進料區(qū)、 熱解區(qū)以及出料區(qū)； 所述進料區(qū)包括:物料入口，所述物料入口位于所述反應(yīng)器本體的頂端； 所述熱解區(qū)包括：多層蓄熱式輻射管，所述多層蓄熱式輻射管在所述熱解區(qū)中沿所述 反應(yīng)器本體高度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式輻射管包括多個沿水平方向間隔分布 的蓄熱式輻射管； 所述出料區(qū)包括:半焦出口，所述半焦出口位于所述反應(yīng)器本體的底部，用于將熱解后 的半焦排出所述反應(yīng)器本體； 抽氣傘，用于排出熱解過程中產(chǎn)生的熱解氣，所述抽氣傘布置在所述出料區(qū)，所述抽氣 傘包括傘部和柄部，所述傘部和所述柄部二者氣體連通連接，所述柄部從反應(yīng)器的外部穿 過反應(yīng)器的側(cè)壁并延伸至反應(yīng)器內(nèi)部的中間位置； 料位計，所述料位計布置在所述出料區(qū)，用于實時顯示所述出料區(qū)中半焦的所述抽氣 傘傘底到上料位所在平面的料位。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述傘部為錐形結(jié)構(gòu)，所述 傘部朝向反應(yīng)器的底部并且傘部表面布置有多個通孔。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述抽氣傘傘底半徑為所述 反應(yīng)器本體寬度的1/8~1/4,傾角為45°~60°。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，每層所述蓄熱式輻射管包括 多個平行并且均勻分布的蓄熱式輻射管，且每層所述蓄熱式輻射管與上下兩層蓄熱式輻射 管平行，并且沿所述反應(yīng)器本體高度方向交錯分布。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述抽氣傘的傘部頂端設(shè)置 有抽氣口。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述抽氣傘的柄部內(nèi)部為中 空結(jié)構(gòu)，用于排出所述反應(yīng)器本體內(nèi)部的熱解氣。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述蓄熱式輻射管的外徑為 200~300mm〇8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述相鄰蓄熱式輻射管外壁 間的水平距離為200~500mm。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述相鄰蓄熱式輻射管外壁 間的豎直距離為200~700mm。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述蓄熱式輻射管的層數(shù) 為10~25層。
【文檔編號】C10K1/02GK205710591SQ201620590386
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】梅磊, 陳水渺, 肖磊, 薛遜, 姜朝興, 吳道洪
【申請人】北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司