专利名称：一种褐煤干馏装置及方法
技术领域：
本发明属于煤化工技术领域，特别涉及一种褐煤干馏装置及方法。
背景技术：
根据国家地质学家的预测，褐煤在煤炭总储量中约为40%左右。到1995年底，我 国已探明的褐煤保存储量为1303亿吨，占全国煤炭总储量的13%左右。褐煤不仅是世界上最重要能源之一，而且也是最重要的化工原料的来源，我国内 蒙古蒙东地区存储有丰富的褐煤，由于这种煤的水分较多、灰分也高、燃烧值低、燃点也低， 不适于远距离运输，目前只能作为坑口发电的燃料使用。这些褐煤也含有较高的挥发份，如 果将这些褐煤进行低温干馏后，不仅能得到一些油类产品，而且能得到半焦和煤气，半焦再 进行气化生产合成气、生产煤化工产品。目前国内外实施褐煤干馏的方法很多，基本上可以分为三种一种是以固体为热 载体的内加热褐煤干馏方法，一种是以气体为热载体的褐煤干馏方法，还有一种是以气体 为热载体和外加热相结合使褐煤加热进行干馏的方法；上述三种方法中，后两种方法都需 要处理干馏产生的油气与气体热载体的分离问题，能耗大，且对褐煤的粒度以及煤的温度 都有严格要求；前一种以固体为热载体的方法中，固体热载体的褐煤必须在干馏后进行磨 细，能耗大，从理论上讲等于是气体热载体的褐煤干馏工艺。
发明内容
针对现有褐煤干馏技术存在的问题，本发明提供一种褐煤干馏装置及方法，在不 对褐煤进行加工的情况下，不使用气体热载体，也不使用固体热载体，对褐煤直接进行脱水 和低温干馏，获得煤焦油和半焦。本发明的褐煤干馏装置包括隧道式窑体、窑体保温层、进料室、出料室、进料室门、 出料室门、轨道、换热管、冷却水管、耐火保温材料、窑体进口闸门和窑体出口闸门；窑体进 口闸门和窑体出口闸门分别位于窑体的两端，进料室设在窑体进口闸门外，出料室设在窑 体出口闸门外，轨道铺设在进料室、窑体和出料室底部，窑体外部覆盖有窑体保温层，冷却 水管焊接在窑体底部两个轨道之间和窑体侧下部的内壁上，窑体顶部开设有排气孔，窑体 内从窑体进口闸门到窑体出口闸门依次分为预热区、加热区和冷却区，加热区的内壁设有 30 50cm厚度的耐火保温材料；换热管焊接在预热区、加热区和冷却区的侧壁上；加热区 内设置有加热器；出料室设有出料室门，进料室设有进料室门；所述的轨道上装备有窑车。上述的褐煤干馏装置建筑在水泥地面上。上述的轨道从进料室的部分到出料室的部分有一个向下的坡度，该坡度与水平面 的角度为1° 10°。上述的排气孔设置在加热区和预热区的顶部。上述的加热器设置在加热区的两侧。上述的窑体、进料室、出料室、进料室门、出料室门、窑体进口闸门和窑体出口闸门均由钢板制成；上述的换热管由钢管制成，上述的窑车轨道为钢制。上述的窑体进口闸门和窑体出口闸门均包括闸板、闸板移动槽和闸板定位槽，闸 板移动槽和闸板定位槽分别位于窑体的两侧，闸板在闸板移动槽内运动，闸门封闭时通过 闸板定位槽将闸板固定。上述的换热管在预热区和冷却区的部分位于窑体内壁上，在加热区的部分位于窑 体外壁上。上述的换热管分成两排分别设置在窑体的两个侧壁上，每排换热管至少由两个换 热管道组成，同一排的换热管道上下排列。上述的窑车包括车箱、车座和车轮，车箱和车座之间设有厚度400 500mm的耐火 保温层，车座下部装配有车轮。上述的窑体保温层由轻质耐火混凝土和保温耐火材料制成，保温耐火材料构成窑 体保温层的内层，轻质耐火混凝土构成窑体保温层的外层。本发明的褐煤干馏方法采用上述装置，在正常生产中按以下步骤进行装出炉操 作1、在正常生产中，窑体内的轨道上部排满了窑车，窑车的车箱内装有褐煤；在冷却 区，窑车车箱的褐煤也干馏完毕处于冷却阶段；在加热区，窑车车箱内的褐煤处于高温干馏 阶段；在预热区，窑车车型内的褐煤处于预热阶段。2、在正常生产中，窑体进口闸门和窑体出口闸门处于关闭状态，当装出炉时，其操 作步骤如下在窑体进口闸门和窑体出口闸门关闭的情况下，打开进料室门，将装有褐煤的 窑车推入进料室内，关闭进料室门和出料室门，打开窑体进口闸门和窑体出口闸门，然后使 进料室内的窑车在轨道上行驶进入窑体；在窑车进入窑体的同时将一个已经冷却并已干馏 完的窑车从窑体中推出进入出料室；关闭窑体进口闸门和窑体出口闸门，打开出料室门，将 进入出料室的窑车从出料室拉出，然后关闭出料室门。3、打开进料室门，将下一个装有褐煤的窑车推入进料室内，按照步骤2的方式重 复下一个装出炉的过程。4、在正常生产过程中预热区温度为200 250°C，进入窑体内的窑车在预热区被 加热脱除水分，然后进入加热区，在加热区褐煤被加热器加热至600 700°C，褐煤在被加 热过程中分解析出挥发份，通过排气孔将挥发份排出，以焦油的形式被收集；窑车内的褐煤 析出挥发份后生成半焦；然后窑车进入冷却区，通过换热管内通入的冷空气使褐煤降温至 200°C以下，同时换热管内的空气在冷却区被加热，将热量带到预热区，使预热区内窑车中 的褐煤被预热。上述方法在正常生产过程中在冷却水管通入冷却水，控制车座温度< 80°C。上述方法中，褐煤在预热区内脱出水分，水分从排气孔排出后被收集。本发明的装置和方法能够有效利用热能，在褐煤不经过任何加工的条件下，被分 解成煤气和半焦，本发明的方法不使用气体或固体做热载体，在同一装置中对褐煤进行脱 水和低温干馏，与其他技术相比操作简单，成本低且效果好，整个过程可以连续进行，本发 明的方法具有良好的应用前景。
图1为本发明实施例中的褐煤干馏装置俯视剖面图；图2为图1的A处局部放大图；图3为图1的俯视图；图4为本发明实施例中的褐煤干馏装置的横截面剖图；图中1、窑体，2、保温耐火材料，3、轻质耐火混凝土，4、窑体，5、窑车，6、车轮，7、轨 道，8、冷却水管，9、进料室，10、进料室门，11、窑体进口闸门，12进口闸板、13、加热器孔，14、 出料室，15、出料室门，16、窑体出口闸门，17、出口闸板，18、换热管，19、排气孔，20、轻质耐 火水泥，21、水泥地面，22、侧部保温层，23、保温砖，24、车箱，25、车座。
具体实施例方式本发明实施例中的加热器为电阻式加热器，电阻式加热器通过加热区顶部插入窑 体内。实施例1褐煤干馏装置结构如图1所示，侧视结构如图2所示，横截面结构如图3所示；该 装置包括窑体1、窑体保温层、窑车5、进料室9、出料室14、轨道7、换热管18、冷却水管8、侧 部保温层22、窑体进口闸门11和窑体出口闸门16。窑体进口闸门11和窑体出口闸门16分别位于窑体的两端，进料室9设在窑体进 口闸门11外，出料室14设在窑体出口闸门16外，轨道7铺设在进料室9、窑体1和出料室 14的底部；窑体1外部覆盖有窑体保温层，窑体保温层由轻质耐火混凝土 3和保温耐火材料 2制成，保温耐火材料2构成窑体保温层的内层，轻质耐火混凝土 3构成窑体保温层的外层。窑体1底部设有冷却水管8，窑体1顶部开设有排气孔19，窑体1内从窑体进口闸 门11到窑体出口闸门16依次分为预热区、加热区和冷却区，加热区的内壁设有侧部保温层 22，厚度为30cm;其中加热区侧壁宽度大于预热区以及冷却区的侧壁宽度，两者的宽度差 与侧部保温层22的厚度相同。换热管18焊接在预热区、加热区和冷却区的侧壁上；加热区内设置有加热器孔 13，在工作时将电阻式加热器插入加热器孔13中；出料室14设有出料室门15，进料室9设 有进料室门10。褐煤干馏装置建筑在水泥地面21上。轨道7从进料室9的部分到出料室14的部分有一个向下的坡度，该坡度与水平面 的角度为1°。排气孔19设置在加热区和预热区的顶部。加热器孔13共有32个，分布在加热区顶部的两侧。窑体进口闸门11和窑体出口闸门16均包括闸板、闸板移动槽和闸板定位槽，闸板 移动槽和闸板定位槽分别位于窑体的两侧，闸板在闸板移动槽内运动，闸门封闭时通过闸 板定位槽将闸板固定。换热管18在预热区和冷却区的部分位于窑体1内壁上，在加热区的部分位于窑体 1外壁上；其中在窑体1外壁的部分的换热管18位于窑体保温层与窑体1之间。换热管18分成两排分别设置在窑体1的两个侧壁上，每排换热管由6个换热管道
6组成，同一排的换热管道上下排列。冷却水管8焊接在窑体1底部两个轨道7之间和窑体1侧下部的内壁上。窑车5包括车箱24、车座25和车轮6，车箱24和车座25之间设有厚度400mm的 保温砖作为耐火保温层，保温砖被封闭固定在一个箱体内，车座25下部装配有车轮6，窑车 5装配在轨道7上。褐煤干馏方法采用上述装置，在正常生产中按以下步骤进行装出炉操作在正常生产中，窑体内的轨道上部排满了窑车，窑车的车箱内装有褐煤；在冷却 区，窑车车箱的褐煤也干馏完毕处于冷却阶段；在加热区，窑车车箱内的褐煤处于高温干馏 阶段；在预热区，窑车车型内的褐煤处于预热阶段。在正常生产中，窑体进口闸门和窑体出口闸门处于关闭状态，当装出炉时，其操作 步骤如下在窑体进口闸门和窑体出口闸门关闭的情况下，打开进料室门，将装有褐煤的窑 车推入进料室内，关闭进料室门和出料室门，打开窑体进口闸门和窑体出口闸门，然后使进 料室内的窑车在轨道上行驶进入窑体；在窑车进入窑体的同时将一个已经冷却并已干馏完 的窑车从窑体中推出进入出料室；关闭窑体进口闸门和窑体出口闸门，打开出料室门，将进 入出料室的窑车从出料室拉出，然后关闭出料室门。打开进料室门，将下一个装有褐煤的窑车推入进料室内，按照上述步骤重复下一 个装出炉的过程。在正常生产过程中预热区温度为200 250°C，进入窑体内的窑车在预热区被加 热脱除水分，然后进入加热区，在加热区褐煤被加热器加热至600 700°C，褐煤在被加热 过程中分解析出挥发份，通过排气孔将挥发份排出，以焦油的形式被收集；窑车内的褐煤 析出挥发份后生成半焦；然后窑车进入冷却区，通过换热管内通入的冷空气使褐煤降温至 200°C以下，同时换热管内的空气在冷却区被加热，将热量带到预热区，使预热区内窑车中 的褐煤被预热。上述方法在正常生产过程中在冷却水管通入冷却水，控制车座温度< 80°C。上述方法中，褐煤在预热区内脱出水分，水分从排气孔排出后被收集。实施例2褐煤干馏装置同实施例1，不同点在于加热区的侧部保温层厚度为50cm ；车箱和 车座之间保温砖的厚度为500mm，轨道的坡度与水平面的角度为5°。褐煤干馏方法同实施例1。实施例3褐煤干馏装置同实施例1，不同点在于加热区的侧部保温层厚度为40cm ；车箱和 车座之间保温砖的厚度为440mm，轨道的坡度与水平面的角度为10°。褐煤干馏方法同实施例1。
权利要求
一种褐煤干馏装置，其特征在于该装置包括隧道式窑体、窑体保温层、进料室、出料室、进料室门、出料室门、轨道、换热管、冷却水管、耐火保温材料、窑体进口闸门和窑体出口闸门；窑体进口闸门和窑体出口闸门分别位于窑体的两端，进料室设在窑体进口闸门外，出料室设在窑体出口闸门外，轨道铺设在进料室、窑体和出料室底部，窑体外部覆盖有窑体保温层，冷却水管焊接在窑体底部两个轨道之间和窑体侧下部的内壁上，窑体顶部开设有排气孔，窑体内从窑体进口闸门到窑体出口闸门依次分为预热区、加热区和冷却区，加热区的内壁设有30～50cm厚度的耐火保温材料；换热管焊接在预热区、加热区和冷却区的侧壁上；加热区内设置有加热器；出料室设有出料室门，进料室设有进料室门；所述的轨道上装配有窑车。
2.根据权利要求1所述的一种褐煤干馏装置，其特征在于所述的轨道从进料室的部分 到出料室的部分有一个向下的坡度，该坡度与水平面的角度为1° 10°。
3.根据权利要求1所述的一种褐煤干馏装置，其特征在于所述的排气孔设置在加热区 和预热区的顶部。
4.根据权利要求1所述的一种褐煤干馏装置，其特征在于所述的窑体进口闸门和窑体 出口闸门均包括闸板、闸板移动槽和闸板定位槽，闸板移动槽和闸板定位槽分别位于窑体 的两侧，闸板在闸板移动槽内运动，闸门封闭时通过闸板定位槽将闸板固定。
5.根据权利要求1所述的一种褐煤干馏装置，其特征在于所述窑车包括车箱、车座和 车轮，车箱和车座之间设有厚度400 500mm的耐火保温层，车座下部装配有车轮。
6.根据权利要求1所述的一种褐煤干馏装置，其特征在于所述的加热器设置在加热区 的两侧。
7.根据权利要求1所述的一种褐煤干馏装置，其特征在于所述的换热管在预热区和冷 却区的部分位于窑体内壁上，在加热区的部分位于窑体外壁上。
8.一种采用权利要求1所述的装置进行褐煤干馏方法，其特征在于在正常生产过程中 按以下步骤进行操作(1)在正常生产中，窑体内的轨道上部排满了窑车，窑车的车箱内装有褐煤；在冷却 区，窑车车箱的褐煤也干馏完毕处于冷却阶段；在加热区，窑车车箱内的褐煤处于高温干馏 阶段；在预热区，窑车车型内的褐煤处于预热阶段；(2)在正常生产中，窑体进口闸门和窑体出口闸门处于关闭状态，当装出炉时，其操作 步骤如下在窑体进口闸门和窑体出口闸门关闭的情况下，打开进料室门，将装有褐煤的窑 车推入进料室内，关闭进料室门和出料室门，打开窑体进口闸门和窑体出口闸门，然后使进 料室内的窑车在轨道上行驶进入窑体；在窑车进入窑体的同时将一个已经冷却并已干馏完 的窑车从窑体中推出进入出料室；关闭窑体进口闸门和窑体出口闸门，打开出料室门，将进 入出料室的窑车从出料室拉出，然后关闭出料室；(3)打开进料室门，将下一个装有褐煤的窑车推入进料室内，按照步骤2的方式重复下 一个装出炉的过程；(4)在正常生产过程中预热区温度为200 250°C，进入窑体内的窑车在预热区被加 热脱除水分，然后进入加热区，在加热区褐煤被加热器加热至600 700°C，褐煤在被加热 过程中分解析出挥发份，通过排气孔将挥发份排出，以焦油的形式被收集；窑车内的褐煤 析出挥发份后生成半焦；然后窑车进入冷却区，通过换热管内通入的冷空气使褐煤降温至2200°C以下，同时换热管内的空气在冷却区被加热，将热量带到预热区，使预热区内窑车中 的褐煤被预热。
9.根据权利要求8所述的褐煤干馏方法，其特征在于所述的步骤(2)中褐煤在预热区 被加热脱除水分，水分从排气孔排出后被收集。
10.根据权利要求8所述的褐煤干馏方法，其特征在于在正常生产过程中在冷却水管 通入冷却水，控制车座温度< 80°C。
全文摘要
一种褐煤干馏装置及方法，包括隧道式窑体、窑体保温层、进料室、出料室、进料室门、出料室门、轨道、换热管、冷却水管、耐火保温材料、窑体进口闸门和窑体出口闸门；褐煤干馏方法为在装出炉过程中，将装有褐煤的窑车推入进料室内，在轨道上行驶进入窑体；将一个已经冷却的窑车从窑体中推出进入出料室；关闭窑体进口闸门和窑体出口闸门，打开出料室门，将进入出料室的窑车从出料室拉出，然后关闭出料室；打开进料室门，将下一个装有褐煤的窑车推入进料室内，按照上述方式重复下一个装出炉的过程；窑车在预热区脱除水分，在加热区褐煤被加热，然后进入冷却区降温。本发明的装置和方法能够有效利用热能，成本低且效果好。
文档编号C10B7/14GK101880535SQ20101022097
公开日2010年11月10日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者冯乃祥 申请人:沈阳北冶冶金科技有限公司