一種煤快速熱解反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種煤快速熱解反應(yīng)器，包括：反應(yīng)器本體；顆粒移動(dòng)床，所述顆粒移動(dòng)床包括：側(cè)面板、固定在所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上的兩個(gè)壁板，由此所述側(cè)面板、所述兩個(gè)壁板和所述側(cè)壁限定所述顆粒移動(dòng)床的腔體。本實(shí)用新型通過在反應(yīng)器本體上部設(shè)置顆粒移動(dòng)床，降低了熱解油氣的溫度，從而將熱解油氣中的重質(zhì)焦油組分冷凝，由此，不僅降低了熱解油氣中的塵含量，還增加了焦油中的輕質(zhì)組分，從而提高焦油的品質(zhì)。
【專利說明】
一種煤快速熱解反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及煤熱解技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種煤快速熱解反應(yīng)器。【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時(shí)期。在這一過程中，公眾對(duì)生活質(zhì)量、居住環(huán)境、城市狀況等提出越來越高的標(biāo)準(zhǔn)，生活方式和消費(fèi)方式發(fā)生了越來越顯著的變化。住房面積的擴(kuò)大、汽車保有量的持續(xù)增長(zhǎng)，以及在此基礎(chǔ)上形成的衍生需求將成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)持續(xù)發(fā)展的最主要?jiǎng)恿?。這將導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的一系列變化，也將帶來能源消費(fèi)總量的持續(xù)增長(zhǎng)，特別是對(duì)石油和天然氣消費(fèi)的增長(zhǎng)。中國(guó)能源問題的實(shí)質(zhì)是油氣資源短缺，關(guān)鍵問題是對(duì)石油天然氣的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)內(nèi)資源可以承擔(dān)的程度。煤化工產(chǎn)業(yè)是將煤炭轉(zhuǎn)換為液體燃料、氣體燃料和化工原料的基本途徑，可在關(guān)鍵的能源領(lǐng)域中保障自給率。煤的熱解過程通常可以生成可燃?xì)?、焦油和半?或焦炭)等三類產(chǎn)出物，熱解工藝的不同，三類產(chǎn)品的比例有著較大差別，并影響到最終的產(chǎn)品價(jià)值和對(duì)能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)的影響。
[0003]現(xiàn)代煤化工為實(shí)現(xiàn)低階煤等含碳燃料的高效清潔轉(zhuǎn)化利用，已開發(fā)出多種綜合煤化工技術(shù)，如熱解-燃燒解耦、熱解-化學(xué)品解耦、熱解-氣化解耦等，但真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的卻不多，工業(yè)化的過程中遇到了各式技術(shù)難題。其中尤以熱解反應(yīng)器設(shè)計(jì)、后續(xù)凈化處理工藝尤為突出。
[0004]目前，含碳燃料(煤、油頁巖、生物質(zhì)等)熱解的主要爐型有撫順爐、三江方爐、大連理工的固體熱載體干餾爐、愛沙利亞的Galoter爐和澳大利亞的ATP爐等。
[0005]使用上述熱解爐熱解粉煤的過程中產(chǎn)生的熱解油氣，成分復(fù)雜、重質(zhì)焦油組分多， 粉塵含量大、粉塵形狀不規(guī)則，氣體溫度高，造成熱解粉焦和熱解油氣在線分離效果不理想，導(dǎo)致熱解系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、焦油中灰分含量高，阻礙了粉煤熱解技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程。因此，熱解工藝中除塵技術(shù)的發(fā)展成為低階煤熱解工業(yè)化過程中關(guān)鍵問題之一?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提出一種煤快速熱解反應(yīng)器，該反應(yīng)器降低反應(yīng)器產(chǎn)生的熱解油氣中的塵含量，降低后續(xù)高溫煤熱解油氣激冷焦油中的塵含量，使物料受熱更均勻。
[0007]本實(shí)用新型提供了一種煤快速熱解反應(yīng)器。一般而言，本實(shí)用新型的煤快速熱解反應(yīng)器為蓄熱式下行床反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括:
[0008]反應(yīng)器本體；
[0009]顆粒移動(dòng)床，所述顆粒移動(dòng)床包括:[〇〇1〇]側(cè)面板、固定在所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上的兩個(gè)壁板，由此所述側(cè)面板、所述兩個(gè)壁板和所述側(cè)壁限定所述顆粒移動(dòng)床的腔體，所述顆粒移動(dòng)床的頂部是開放的，所述側(cè)面板為多孔板，以及可伸縮的閥門，布置在所述顆粒移動(dòng)床的底部，作為所述顆粒移動(dòng)床的底；
[0011]所述壁板的固定部位之間的側(cè)壁上設(shè)置有熱解油氣出口。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案，所述顆粒移動(dòng)床進(jìn)一步包括濾板，所述濾板布置所述兩個(gè)壁板之間并且與所述熱解油氣出口相對(duì)，由此在所述濾板、所述兩個(gè)壁板和所述壁板的固定部位之間的側(cè)壁之間限定出氣室，所述濾板為多孔板。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案，所述顆粒移動(dòng)床進(jìn)一步包括濾板，所述濾板設(shè)置在所述熱解油氣出口處，將所述熱解油氣出口與所述顆粒移動(dòng)床隔離，所述濾板為多孔板。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案，所述濾板的孔徑為0?0.1mm，孔的密度為面積孔數(shù)不少于50?5000個(gè)/cm2。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案，所述側(cè)面板孔徑為〇?〇.〇5_，孔的密度為面積孔數(shù)不少于500?5000個(gè)/cm2。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案，所述閥門為板狀體，在所述壁板的固定部位之間的側(cè)壁之下設(shè)有長(zhǎng)孔，所述閥門可伸縮的安裝于所述長(zhǎng)孔。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案，所述閥門是插板閥，其中所述插板閥的手輪由所述反應(yīng)器本體外部穿過內(nèi)壁，由此使所述插板閥的閘板作為所述顆粒移動(dòng)床的底部。
[0018]本實(shí)用新型在反應(yīng)器本體上部設(shè)置顆粒移動(dòng)床，獲得了多種益處。
[0019]例如，在高溫煤熱解油氣出熱解爐前，將熱解油氣中的細(xì)塵截留在熱解爐內(nèi)，從而有效降低了熱解氣的含塵量。將顆粒移動(dòng)床置于熱解油氣出口，在原料進(jìn)入反應(yīng)器本體的過程中，部分原料進(jìn)入顆粒移動(dòng)床并在顆粒移動(dòng)床內(nèi)下降?？梢酝ㄟ^冷煤和高溫煤熱解油氣接觸，降低熱解油氣中的塵含量，降低高溫煤熱解油氣溫度，吸附部分冷凝焦油，特別是， 部分(40?60%)重質(zhì)焦油冷凝隨熱解原料返回?zé)峤鉅t，從而增加焦油中的輕質(zhì)組分，由此提尚了焦油的品質(zhì)。
[0020]為了便于描述，在本文中，術(shù)語“煤快速熱解反應(yīng)器”、“蓄熱式下行床反應(yīng)器”、“熱解爐”可互換使用?！靖綀D說明】
[0021 ]圖1是本實(shí)用新型煤快速熱解反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型中的顆粒移動(dòng)床一實(shí)施例俯視圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本實(shí)用新型的方案及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的【具體實(shí)施方式】和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型煤快速熱解反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖，該反應(yīng)器包括:反應(yīng)器本體1、蓄熱式輻射管2、顆粒移動(dòng)床3。
[0025]本實(shí)用新型所述的煤快速熱解反應(yīng)器為蓄熱式下行床反應(yīng)器，反應(yīng)器本體1為熱解反應(yīng)容器。熱解反應(yīng)容器的頂部開設(shè)原料入口，在側(cè)壁上設(shè)置有熱解油氣出口。
[0026]蓄熱式輻射管2設(shè)置在反應(yīng)器本體1內(nèi)，蓄熱式輻射管2沿反應(yīng)器本體1的高度方向多層布置，每層布置多根在水平方向彼此平行的蓄熱式輻射管2。由于采用多層蓄熱式輻射管2供熱，反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，加熱效果好，溫度分布均勻。每層蓄熱式輻射管與相鄰上下兩層的蓄熱式輻射管2互相平行且沿反應(yīng)器本體1的高度方向交錯(cuò)分布。由此，可顯者提尚反應(yīng)器的熱解效率，從而提尚廣品的廣出率。[〇〇27]蓄熱式輻射管2可采用單向蓄熱式燃?xì)廨椛涔?，即通過輻射管管體將燃?xì)馊紵a(chǎn)生的熱能以輻射的方式散發(fā)出來進(jìn)行供熱。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，蓄熱式輻射管2 上可以設(shè)置有燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥(未示出)。由此，通過控制進(jìn)入輻射管的空氣、燃?xì)饬考捌渑浔龋?來控制輻射管表面溫度，控制反應(yīng)所需溫度場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣化過程的精確控溫，從而可以顯著提高物料的熱解效率。在輻射管內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，?jīng)與入輻射管低溫控制換熱，降低排煙溫度，提高燃燒效率。蓄熱式輻射管的燃料氣入口也可夠接收來自熱解氣處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的可燃?xì)?，?shí)現(xiàn)自熱，提高了產(chǎn)品的利用率。
[0028]顆粒移動(dòng)床3固定熱解反應(yīng)容器本體1的側(cè)壁上，并將熱解油氣出口罩住，本實(shí)用新型所述的罩住，是指顆粒移動(dòng)床將熱解油氣出口與反應(yīng)器內(nèi)腔隔離。熱解油氣經(jīng)顆粒移動(dòng)床除塵后，由熱解油氣出口排出反應(yīng)容器本體1外。
[0029]圖2是本實(shí)用新型中的顆粒移動(dòng)床一實(shí)施例的俯視圖。如圖2所示，顆粒移動(dòng)床3設(shè)置在反應(yīng)器本體1的側(cè)壁上。在本實(shí)施例中，顆粒移動(dòng)床3包括壁板301，側(cè)面板302，濾板303 和閥門304。
[0030]兩個(gè)壁板301分別固定在反應(yīng)器本體1的側(cè)壁上。為了方便說明，特指位于兩個(gè)壁板的在側(cè)壁的固定位置之間的側(cè)壁稱之為“部分側(cè)壁”。熱解油氣出口4設(shè)置在該“部分側(cè)壁”上，即于壁板的固定部位之間的側(cè)壁上設(shè)置有熱解油氣出口 4。
[0031]側(cè)面板302固定在兩個(gè)壁板301中間。兩個(gè)壁板301、側(cè)面板302和反應(yīng)器本體1的部分側(cè)壁呈兩端開口的筒狀體，圍繞形成了顆粒移動(dòng)床的腔體。該腔體上下開放，形成原料下落的通道。換句話說，顆粒移動(dòng)床3的頂部是開放的上開口，作為顆粒入口。在顆粒移動(dòng)床3 的底部設(shè)置有可伸縮的閥門304,通過控制閥門304的開度，來控制出料速度。[〇〇32]閥門304為一板狀體，在前述反應(yīng)器本體1的“部分側(cè)壁”下的合適位置設(shè)置長(zhǎng)孔， 閥門304可伸縮的安裝于長(zhǎng)孔內(nèi)。向反應(yīng)器本體外的方向拉閥門304,可加快顆粒移動(dòng)床腔體內(nèi)的原料下落速度；向反應(yīng)器本體內(nèi)的方向推閥門304,可減緩顆粒移動(dòng)床腔體內(nèi)的原料下落速度。操作人員可依據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行自主操作。[0〇33]側(cè)面板302為多孔板，側(cè)面板302孔徑為0?0.05mm，孔的密度為面積孔數(shù)不少于 500?5000個(gè)/cm2。熱解油氣經(jīng)側(cè)面板302進(jìn)入顆粒移動(dòng)床3的腔體內(nèi)，經(jīng)其內(nèi)的原料過濾后由熱解油氣出口 4排出反應(yīng)器本體1外。[〇〇34] 顆粒移動(dòng)床3進(jìn)一步包括濾板304,濾板304布置兩個(gè)壁板301之間并且與熱解油氣出口 4相對(duì)，濾板304將熱解油氣出口 4與顆粒移動(dòng)床3的腔體隔離。濾板304為多孔板，濾板 304的孔徑為0?0.1mm，孔的密度為面積孔數(shù)不少于50?5000個(gè)/cm2。熱解油氣通過濾板 304，由熱解油氣出口排出反應(yīng)器本體1體外。
[0035]濾板304和反應(yīng)器本體1的側(cè)壁間隔設(shè)置，由濾板304、兩個(gè)壁板301和側(cè)壁圍成氣室305。這樣，熱解油氣由顆粒移動(dòng)床的腔體進(jìn)入氣室305時(shí)，濾板304的全部都參與工作，避免濾板因僅對(duì)應(yīng)熱解油氣出口 4的部分通氣，使用頻率過大造成該部分分布的氣孔過早被焦油堵塞而報(bào)廢，延長(zhǎng)了濾板的使用壽命，減小了停工更換濾板的頻率，提高了生產(chǎn)效率。
[0036]濾板還有另外一種設(shè)置方式:濾板設(shè)置在熱解油氣出口 4處，將熱解油氣出口 4與顆粒移動(dòng)床3隔離。一般來說，反應(yīng)器的熱解油氣出口帶有一段管接頭，方便與傳輸氣體的管道連接，本實(shí)用新型的濾板設(shè)置在熱解油氣出口的管接頭內(nèi)，可以減少濾板、隔板的材料消耗。
[0037]本實(shí)用新型反應(yīng)器的原料入口設(shè)置在反應(yīng)器本體1上部中心位置，方便物料進(jìn)入并自由下落。原料入口可連接進(jìn)料斗和螺旋進(jìn)料器。半焦出口設(shè)置在反應(yīng)器本體1下部中心位置，便于半焦快速移出反應(yīng)器本體1。
[0038]使用本實(shí)用新型煤快速熱解反應(yīng)器進(jìn)行低階煤熱解的工作過程如下:
[0039]將原料(低階煤顆粒)由反應(yīng)器本體上部中心位置的原料入口加入，在原料下落的過程中，部分低階煤顆粒由顆粒入口進(jìn)入顆粒移動(dòng)床的空腔內(nèi)，在可伸縮的閥門的調(diào)節(jié)下， 按照設(shè)定的速度下落。低階煤顆粒在反應(yīng)器本體內(nèi)被熱解，產(chǎn)生帶有雜質(zhì)的熱解油氣，熱解油氣經(jīng)過顆粒移動(dòng)床內(nèi)，通過下降的低階煤顆粒過濾后，排出反應(yīng)器本體外。
[0040]本實(shí)用新型公開的一種煤快速熱解反應(yīng)器，反應(yīng)器本體上部?jī)?nèi)置顆粒移動(dòng)床除塵，入爐原料部分進(jìn)入顆粒移動(dòng)床，熱解油氣穿過顆粒移動(dòng)床有效降低了熱解氣中的含塵量，降低了后續(xù)焦油預(yù)處理成本，同時(shí)降低了煤熱解油氣溫度，使部分重質(zhì)焦油冷凝，降低重質(zhì)焦油收率。[〇〇41 ] 實(shí)施例
[0042]原料煤從原料入口進(jìn)入反應(yīng)器，部分原料煤進(jìn)入顆粒移動(dòng)床，通過控制顆粒移動(dòng)床底部的閥門控制原料煤在顆粒床內(nèi)部的移動(dòng)速度，顆粒移動(dòng)速度宜小于lm/s。高溫?zé)峤庥蜌獯┻^顆粒移動(dòng)床，降溫至300?400°C，部分重質(zhì)焦油冷凝隨熱解原料返回?zé)峤鉅t。熱解油氣含塵量降低至0.23g/Nm3，沒有顆粒移動(dòng)床含塵量5.5g/Nm3。
[0043]需要說明的是，以上參照附圖所描述的實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型而非限制本實(shí)用新型的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的前提下對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煤快速熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器包括:反應(yīng)器本體；顆粒移動(dòng)床，所述顆粒移動(dòng)床包括:側(cè)面板、固定在所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上的兩個(gè)壁板，由此所述側(cè)面板、所述兩個(gè)壁板 和所述側(cè)壁限定所述顆粒移動(dòng)床的腔體，所述顆粒移動(dòng)床的頂部是開放的，所述側(cè)面板為多孔板，以及可伸縮的閥門，布置在所述顆粒移動(dòng)床的底部；所述壁板的固定部位之間的側(cè)壁上設(shè)置有熱解油氣出口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤快速熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述顆粒移動(dòng)床進(jìn)一步包括 濾板，所述濾板布置所述兩個(gè)壁板之間并且與所述熱解油氣出口相對(duì)，由此在所述濾板、所 述兩個(gè)壁板和所述壁板的固定部位之間的側(cè)壁之間限定出氣室，所述濾板為多孔板。3.如權(quán)利要求1所述的煤快速熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述顆粒移動(dòng)床進(jìn)一步包括濾 板，所述濾板設(shè)置在所述熱解油氣出口處，所述濾板為多孔板。4.如權(quán)利要求2或3任一所述的煤快速熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述濾板的孔徑為0? 0.1mm，孔的密度為面積孔數(shù)不少于50?5000個(gè)/cm2。5.如權(quán)利要求1所述的煤快速熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述側(cè)面板孔徑為0?0.05mm， 孔的密度為面積孔數(shù)不少于500?5000個(gè)/cm2。6.如權(quán)利要求1所述的煤快速熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述閥門為板狀體，在所述壁 板的固定部位之間的側(cè)壁之下設(shè)有長(zhǎng)孔，所述閥門可伸縮的安裝于所述長(zhǎng)孔。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的煤快速熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述閥門是插板 閥，其中所述插板閥的手輪由所述反應(yīng)器本體外部穿過內(nèi)壁，由此使所述插板閥的閘板作 為所述顆粒移動(dòng)床的底部。
【文檔編號(hào)】C10B53/04GK205710595SQ201620591180
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)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(qǐng)人】北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司