专利名称：一种低变质烟煤的加煤装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加煤装置，特别是一种利于低变质烟煤加煤预热过程中水汽散发的加煤装置。
背景技术：
研究表明，我国的煤从形成年代看，以侏罗纪煤储量最大，约占我国已探明的煤储存量的45%，由于这ー时代形成的煤除了极少数无烟煤之外，其余大多数是褐煤、长焰煤、不黏煤、弱黏煤等低变质烟煤，低变质烟煤的物理特性是含水量高、挥发成分高，特别是褐煤，一种介于泥炭与浙青煤之间的棕黒色、无光泽的低级煤，含水量更是高达到40%以上，并含游离腐植酸，化学反应性强，在空气中容易风化，不易储存和远运，即时储存也不能超过两个月，否则就易发火自燃，堆放高度也不应超过两米，占地面积大，这些煤开采率往往很低。 然而低变质烟煤、褐煤又广泛用于炼焦、炼油、气化、液化、动カ和化工等方面，为了更好利用低变质烟煤、褐煤，行业内对低变质烟煤、褐煤的煤化工艺普遍采取先对低变质烟煤、褐煤进行脱水干燥，再低温热解干馏方法，由于对变质烟煤、褐煤进行脱水干燥需要消耗大量的能源，生产成本高，而且低温热解干馏获得的煤化附产品如荒煤气、焦油也相对较低，现阶段人们逐步研究对低变质烟煤、褐煤进行高温热解エ艺。本发明人长期对低变质烟煤、褐煤的物理特性和高温煤热解エ艺的研究，创新ー套全新的对低变质烟煤、褐煤进行脱水干燥和高温热解エ艺及装置。
发明内容
本发明提供了一种低变质烟煤的加煤装置，该加煤装置能够利用低变质烟煤自身高温热解燃烧后的热废气对即将进入高温煤热解炉炭化前的低变质烟煤进入预热，同时又能够排放低变质烟煤预热过程中产生的水汽。实现上述目的所采取的技术方案是—种低变质烟煤的加煤装置，设置在低变质烟煤的煤热解炉顶部，包括炉体、加煤仓、水汽排出装置、预热装置；所述的炉体的上部内部形成加煤仓；所述的水汽排出装置包括水汽排出孔、水汽孔串通管道、水汽收集管道、冷凝水聚集管道，所述的水汽排出孔设置在加煤仓的四周的炉体壁上，水汽孔串通管道在纵向将水汽排出孔成列串接在一起，水汽收集管道设置在水汽孔串通管道的上部，将数列的水汽孔串通管道上部汇集在一起利于水汽排放，冷凝水聚集管道设置在水汽孔串通管道的下部，将数列的水汽孔串通管道下部汇集在一起利于冷凝水排放；所述的预热装置设于加煤仓下方，预热装置包括炉体、废气室、至少一条以上废气预热通道、至少ー个以上预热器，至少ー个以上预热室、废气聚集环道，所述的炉体处分为内、中、外三层墙体，内层墙体形成废气室，废气室的底部设有热废气进入通道，中层墙体与外层墙体之间形成废气聚集环道，在废气聚集环道上设有废气主出口，废气预热通道穿过内、中层墙体将废气室与废气聚集环道连通，并将内层墙体与中层墙体之间分隔成若干个预热室，所述的预热器分别置于两个相邻预热室中，预热器中间形成过煤预热通道，过煤预热通道上部与加煤仓底部相通。优选的，所述的废气预热通道的入口位于废气室的底部与预热室的底部连通，而废气预热通道的出口位于预热室的上部与置于该处废气聚集环道相通。优选的，所述的炉体外形呈圆形，炉体上部形成的是圆形加煤仓，水汽排出装置的水汽排出孔设置在加煤仓的环形四周的炉体壁上，水汽收集管道和冷凝水聚集管道亦成相应的环形管道。优选的，所述的预热器的过煤预热通道下部的炉体上设有中间调节煤仓，过煤预热通道下部与中间调节煤仓相通，中间调节煤仓通过下料煤道与煤热解炉的炭化室相通。优选的，所述的预热器包括预热外层、预热内层、预热外层采用耐火导热材料，预热内层采用导热蓄热性能较佳的碳化硅材制成，过煤预热通道位于预热内层中。
本发明的利用低变质烟煤自身高温热解产生的净煤气燃烧后的热废气进行对即将进入高温煤热解炉炭化前的低变质烟煤进入预热干燥，保证入前炉的低变质烟煤温度保持在200°C至300°C之间，利于高温煤热解，同时又能够排放低变质烟煤预热过程中产生的水汽。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进ー步详细说明。图I是本发明所涉及的热废气脱水装置剖视示意图ー；图2是本发明所涉及的热废气脱水装置剖视示意图ニ ；图3是图I中k_k处截面示意图；图4是图I中p-p处截面示意图；图5是图I中j_j处截面示意图；图6是本发明的加煤装置的剖视图；图7是图6中a-a处截面示意图；图8是图6中b_b处截面图；图9是图6中d-d处截面图；图10是本发明的加煤装置与热废气脱水装置组成示意图。
具体实施例方式本发明ー种低变质烟煤的加煤装置的具体实施例主要在以下予以详细介绍。第一部份低变质烟煤的粒度控制在低变质烟煤、褐煤脱水干燥之前可以通过粒度控制器选取O 60_之间的混合煤料，研究表明，在这个粒度范围内对低变质烟煤、褐煤进行脱水干燥，干燥充分，脱水效率高，但这不构成对本发明对所需要的低变质烟煤、褐煤的限制，本发明对粒度大于60mm的低变质烟煤、褐煤同样适用。第二部分低变质烟煤脱水如图I、图2所示低变质烟煤的热废气脱水装置1，包括壳体11、水汽蒸发排出装置12，废气换热脱水器13、下煤仓14 ;壳体11内形成用于煤干燥的空腔111，空腔111顶部相对封闭只设有进煤ロ 112，下煤仓14设置在壳体11底部与空腔112相通。如图I、图2、图3所示水汽蒸发排出装置12包括水蒸汽排出孔121、水蒸汽孔串通管道122、水蒸汽收集管道123、冷凝水收集管道124，数个水蒸汽排出孔121按规则纵横设置设置在壳体11上部的壁面上，其中水蒸汽孔串通管道122在纵向将水蒸汽排出孔121成列串接在一起，水蒸汽收集管道123设置在水蒸汽孔串通管道122的上部，将数列的水蒸汽孔串通管道122上部汇集在一起利于水蒸汽排放，冷凝水收集管道124设置在水蒸汽孔串通管道122的下部，将数列的水蒸汽孔串通管道122下部汇集在一起利于冷凝水排放。如图I、图2、图4所示，废气换热脱水器13包括热废气进入通道131、热废气缓冲室132、散热管133、散热管串接通道134、废气过渡通道135、低温废气排出通道136 ;热废气进入通道131设置在壳体11的中上部壁面上，以便在壳体11的空腔111上部留出低变质烟煤的进煤和水蒸汽释放空间，热废气缓冲室132亦设置在热废气进入通道131的入口处壁面上,主要来避免高温热废气直接进来冲击散热管133和散热管串接通道134，同时也可让热废气均匀进入散热管串接通道134和散热管133中，散热管串接通道134采用金属材 料制成横穿过壳体11的内部空腔111，将热废气缓冲室132与废气过渡通道135连通在一起，数条散热管133亦采用金属材料制成间隔连接在散热管串接通道134上并与散热管串接通道134贯通，低温废气排出通道136设置在壳体11的下部壁面上与废气过渡通道135相通。如图I、图2、图3、图4所示，壳体11成方形，水汽蒸发排出装置12还包括水蒸汽连接管道125和冷凝水连接管道126，水蒸汽排出孔121成列设置在壳体11上部的两个相对的壁面内，如前壁面113，后壁面114，水蒸汽连接管道125将前壁面113，后壁面114中的水蒸汽收集管道125串接在一起，以利于水蒸汽的集中排放，冷凝水连接管道126将前壁面113，后壁面114中的冷凝水收集管道124串接在一起，以利于冷凝水的集中排放。如图I、图2、图4、图5所示，为了让低变质烟煤在壳体11的空腔111中充分脱水干燥，特别是对于含水量大的褐煤，需要让褐煤对壳体11的空腔111停留较长时间，才能充分脱水，所以壳体的高度设计很高，这就要对低变质烟煤进行多组多级长时间脱水，故废气过渡通道135至少ー个以上，散热管串接通道134亦至少一条以上，热废气缓冲室132与第一个废气过渡通道1351分别设置在壳体两个相对的壁面上，如图I、图4所示，热废气缓冲室132设置在左壁面115上，第一个废气过渡通道1351设置在右壁面116上，多条散热管串接通道134将热废气缓冲室132与第一个废气过渡通道1351连通在一起，如图I、图5所示，第二废气过渡通道1352设置在与热废气缓冲室132同侧下方的左壁面115上与第一个废气过渡通道1351相对，多条散热管串接通道134将第一个废气过渡通道1351与第二个废气过渡通道1352连通在一起，第三废气过渡通道设置1353在第一个废气过渡通道1351同侧下方的右壁面116上与第二个废气过渡通道1352相対，多条散热管串接通道134将第ニ个废气过渡通道1352与第三个废气过渡通道1353连通在一起，依此类推，低温废气排出通道136与最后ー个废气过渡通道1354相通。如图I、图2、图3、图4、图5所示，散热管133呈“U”型，散热管串接通道134至少一条以上，数条U型散热管133其中的一端与上一条散热管串接通道134相贯通，U型散热管133的另一端与相邻的下一条散热管串接通道134贯通，上一条散热管串接通道134的一端1341与热废气缓冲室132相通而另一端1342封闭，下一条散热管串接通道134的一端1341封闭而另一端1342与第一废气过渡通道1351相通，同理，在第一废气过渡通道1351与第二废气过渡通道1352之间，亦是上一条散热管串接通道134的一端1342与第一废气过渡通道1351相通而另一端1341封闭，下一条散热管串接通道134的一端1342封闭而另一端1341与第二废气过渡通道1352相通，依此类推。如图I、图2所示，U型散热管133之呈上下两排排列，上ー排U型散热管133呈倒U型，上ー排U型散热管133的U型ロ与下ー排U型散热管133的U型ロ相対，为了利于低变质烟煤落煤，所述的上ー排U型散热管133呈倒U型的顶部呈锲形1331，上ー排U型散热管133与散热管串接通道134连接处的外侧亦设置成斜面1333，与下ー排U型散热管133连接的散热管串接通道134上表面亦设置成斜面1334，下ー排U型散热管133的U型的内湾处呈锲形1332。本低变质烟煤的热废气脱水装置的脱水方法是(I)、使用一个封闭皮带输送机10(是指用一个两端开ロ其四面封闭的桶形壳体将皮带罩住的输送机，防止低变质烟煤散落，保持工作环境干净整洁)将低变质烟煤从进 煤ロ 112中进入到壳体11的空腔111中；(2)、同时从将低变质烟煤高温热解后的荒煤气化产回收净化后的净煤气燃烧干熄再燃烧后产生的热废气从热废气进入通道131通入热废气缓冲室132中，再通过散热管串接通道134流入散热管133中对含水量大的低变质烟煤进行脱水烘干，同时热废气经过换热温度降低，最后低温热废气通过废气过渡通道135从低温废气排出通道136排出；(3)、低变质烟煤在壳体11的空腔中经过散热管133加热烘烤时，低变质烟煤中的水就会大量蒸发，水蒸汽就会从壳体11的空腔111的上部进入水蒸汽排出孔121中，再流入水蒸汽孔串通管道122中，高温的水蒸汽从水蒸汽孔串通管道122向上串入水蒸汽收集管道123中汇集在一起排放，一部份被冷却降温的水蒸汽变成冷凝水后从水蒸汽孔串通管道122向下流入冷凝水收集管道124中汇集在一起排放。(4)、脱水干燥后的低变质烟煤最后落入壳体11下部的下煤仓14中，通过输送机不断地将下煤仓14中脱水干燥的低变质烟煤送至下ー个高温热解エ序，从而又通过封闭皮带输送机不断向壳体11的空腔中加煤，实现连续对低变质烟煤的连续脱水干燥。其中，第(2)步更细化为，同时从将低变质烟煤高温热解后的荒煤气化产回收净化后的净煤气燃烧干熄再燃烧后产生的热废气从热废气进入通道131通入热废气缓冲室132中，再从与热废气缓冲室132接通的散热管串接通道134流入U型散热管133中对含水量大的低变质烟煤进行脱水烘干，同时热废气经过换热温度降低，再从与U型散热管133接通的另一条散热管串接通道134流入第一个废气过渡通道1351中，依此再从第一个废气过渡通道1351进入第二个废气过渡通道1352中、第三个废气过渡通道1353中，从与最后一个废气过渡通道1354接通低温废气排出通道136中排出。为了保持环境的干净整洁从低温废气排出通道136排出的尾气通过现有的尾气排放装置16 (如“水烟袋”及“水雾”)处理后达标排放。其中第(3)更细化为，低变质烟煤在壳体11的空腔中经过散热管133加热烘烤时，低变质烟煤中的水就会大量蒸发，水蒸汽就会从壳体11的空腔111的上部进入水蒸汽排出孔121中，再流入水蒸汽孔串通管道122中，高温的水蒸汽从水蒸汽孔串通管道122向上串入水蒸汽收集管道123中，水蒸汽收集管道125将两条水蒸汽收集管道123中的水蒸汽汇集统一起排放，一部份被冷却降温的水蒸汽变成冷凝水后从水蒸汽孔串通管道122向下流入冷凝水收集管道124中，冷凝水连接管道126将两条冷凝水收集管道124中的冷凝水汇集统一起排放。本低变质烟煤的热废气脱水装置的原理是利用低变质烟煤高温热解产生的荒煤气，该荒煤气经过化产回收浄化回收后成净煤气，先对净煤气燃烧，再利用净煤气燃烧后的废气对低变质烟煤高温热解后形成的无烟炭进行干熄降温，再对干熄降温后的高温热废气再进ー步补气燃烧，再利用补气燃烧后的热废气对脱水后、入炉进行高温热解前的低变质烟煤进行预热后，利用于预热后的热废气来对含水量大的低变质烟煤进行初脱水干燥，所以不需要增加额外的能耗，达到节能降耗，节省成本的目的，而脱水效果又好，能够使脱水后的低变质烟煤的含水量控制在5%左右。第三部分脱水后的低变质烟煤加煤脱水后的低变质烟煤经过输送后温度一般会降至常温，特别是冬季温度较低，温度可能会更低，但是高温热解炼焦时却又希望入炉的低变质烟煤温度保持在200°C至 300°C之间比较适宜，所以需要对入炉的低变质烟煤在进入煤热解炉的炭化室之前进行预热。如图6、图9、图10所示，低变质烟煤的加煤装置3，设置在低变质烟煤的煤热解炉9顶部，包括炉体91、加煤仓31、水汽排出装置32、预热装置39 ;所述的炉体91的上部内部形成加煤仓31 ;所述的水汽排出装置32包括水汽排出孔321、水汽孔串通管道322、水汽收集管道323、冷凝水聚集管道324，所述的水汽排出孔321设置在加煤仓31的四周的炉体91上，水汽孔串通管道322在纵向将水汽排出孔321成列串接在一起，水汽收集管道323设置在水汽孔串通管道322的上部，将数列的水汽孔串通管道322上部汇集在一起利于水汽排放，冷凝水聚集管道324设置在水汽孔串通管道322的下部，将数列的水汽孔串通管道322下部汇集在一起利于冷凝水排放。如图6、图10所示预热装置39置于进煤装置3的加煤仓31下方，预热装置39位于煤热解炉9的顶部。如图6、图7、图8所示，预热装置39主要包括有炉体91、废气室391、至少一条以上废气预热通道392、至少ー个以上预热器393，至少ー个以上预热室394、废气聚集环道395。如图6、图7、图8所示，炉体91采用耐火材料砌成，其外形呈圆形利于空间优先化，炉体91的上部形成一个圆形的加煤仓31，水汽排出装置32的水汽排出孔321设置在加煤仓31的环形四周的炉体91壁上，水汽收集管道323和冷凝水聚集管道324亦成相应的环形管道。炉体91在预热装置39处分为内、中、外三层墙体913、912、911(如图7、图8所示)，内层墙体913形成废气室391，废气室391的底部设有热废气进入通道3911，中层墙体912与外层墙体之911间形成废气聚集环道395，在废气聚集环道395上设有废气主出口 3951，废气预热通道392穿过内、中层墙体913、912将废气室391与废气聚集环道395连通，并将内层墙体913与中层墙体912之间分隔成若干个预热室394(如图7、图8所示，本例有8条废气预热通道392将分隔出8个预热室394)，预热器393分别置于两个相邻预热室394中；如图6、图7所示，废气预热通道392的入口 3921位于废气室391的底部将废气室391底部与预热室394的底部连通，而废气预热通道392的出ロ 3922位于预热室394的上部将预热室394的上部与置于该处废气聚集环道395相通，这样热废气就从废气室391底部进入预热室394的底部，再在预热室394中向上串到预热室394上部进入废气聚集环道395中，可以更有效地向预热器393传递热量。如图6、图7、图8、图10所示预热器393呈柱形，包括预热外层3933、预热内层3932、过煤预热通道3931，预热内层3932中间形成过煤预热通道3931，过煤预热通道3931上部与加煤仓31底部相通，过煤预热通道3931下部的炉体91上设有中间调节煤仓33，过煤预热通道3931下部与中间调节煤仓33相通，中间调节煤仓33通过下料煤道34与煤热解炉9的炭化室61相通，这样脱水后的低变质烟煤从加煤仓31中落入过煤预热通道3931中再次被加热预热，达到一定的温度后进入煤热解炉9的炭化室61中进行高温热解炭化，而过煤预热通道3931中被加热预热的低变质烟煤会产少量的水汽，水汽向上进入加煤仓31中，再从加煤仓31四周的水汽排出孔321中排出；另外在中间调节煤仓33中也可能会存在少量的水汽散出，在中间调节煤仓33的炉体91壁上亦开设有调节煤仓水汽出孔331用于排放中间调节煤仓33中的少量水汽。如图6、图7、图8、图10所示预热外层3933采用耐火导热材料，预热内层3932采 用导热蓄热性能较佳的碳化硅材制成，过煤预热通道3931位于预热内层3932中，这样预热外层3933采用耐火材料利于通过废气室394的高温热废气向预热内层3932传递热量，预热内层3932采用导热蓄热性能较佳的碳化硅材料制成可以将从预热外层3933传来的热量进行蓄热储存，以此达到对过煤预热通道3931中的低变质烟煤进行均匀预热。如图6、图10所示，另外，在废气室391的顶部设置上观察孔3912，在废气室391的底部设置下观察孔3913以便于技术人员观察废气室391、煤热解炉9下部的工作情況。本低变质烟煤的加煤装置3的工作原理是(I)、将热废气脱水装置I的煤仓14中的脱水后的低变质烟煤通过现有的输送机15 (封闭皮带输送机或斗提输送机)加入到加煤装置3的加煤仓31中；(2)、将燃烧后的热废气从热废气进入通道3911进入，通过废气预热通道392进入废气聚集环道395中，会对两预热室394之间的预热装置39的外层进行热传递，从而对落入过煤预热通道3931中的低变质烟煤加热预热，加热预热的低变质烟煤散发出的水汽向上进入加煤仓31中，再从加煤仓31四周的水汽排出孔321中排出，同时对低变质烟煤加热预热、水汽蒸发又能对从废气室391中排出燃烧后的热废气进行降温，最后从废气聚集环道395的废气主出ロ 3951排出；(3)、第(2)中经加热预热的低变质烟煤作为入炉煤，通过中间仓调节煤仓33和下料道34进入煤热解炉9的炭化室61中进行高温热解炭化；第(2)中从废气主出ロ 3951排出热废气通过相应的热废气连接管道17与热废气脱水装置I的热废气进入通道131相通，给热废气脱水装置I的提供工作的所需的热废气。其中更优化一歩，第(2)中从废气主出ロ 3951排出热废气先通过现有的管式换热器4换热后降温再通过相应的热废气连接管道17与热废气脱水装置I的热废气进入通道131相通，给热废气脱水装置I的提供工作的所需的热废气。
权利要求
1.一种低变质烟煤的加煤装置，设置在低变质烟煤的煤热解炉顶部，其特征在于包括炉体、加煤仓、水汽排出装置、预热装置；所述的炉体的上部内部形成加煤仓；所述的水汽排出装置包括水汽排出孔、水汽孔串通管道、水汽收集管道、冷凝水聚集管道，所述的水汽排出孔设置在加煤仓的四周的炉体壁上，水汽孔串通管道在纵向将水汽排出孔成列串接在一起，水汽收集管道设置在水汽孔串通管道的上部，将数列的水汽孔串通管道上部汇集在一起利于水汽排放，冷凝水聚集管道设置在水汽孔串通管道的下部，将数列的水汽孔串通管道下部汇集在一起利于冷凝水排放；所述的预热装置设于加煤仓下方，预热装置包括炉体、废气室、至少一条以上废气预热通道、至少ー个以上预热器，至少ー个以上预热室、废气聚集环道，所述的炉体处分为内、中、外三层墙体，内层墙体形成废气室，废气室的底部设有热废气进入通道，中层墙体与外层墙体之间形成废气聚集环道，在废气聚集环道上设有废气主出ロ，废气预热通道穿过内、中层墙体将废气室与废气聚集环道连通，并将内层墙体与中层墙体之间分隔成若干个预热室，所述的预热器分别置于两个相邻预热室中，预热器中间形成过煤预热通道，过煤预热通道上部与加煤仓底部相通。
2.如权利要求I所述的ー种低变质烟煤的加煤装置，其特征在于所述的废气预热通 道的入口位于废气室的底部与预热室的底部连通，而废气预热通道的出口位于预热室的上部与置于该处废气聚集环道相通。
3.如权利要求I所述的ー种低变质烟煤的加煤装置，其特征在于所述的炉体外形呈圆形，炉体上部形成的是圆形加煤仓，水汽排出装置的水汽排出孔设置在加煤仓的环形四周的炉体壁上，水汽收集管道和冷凝水聚集管道亦成相应的环形管道。
4.如权利要求I所述的ー种低变质烟煤的加煤装置，其特征在于所述的预热器的过煤预热通道下部的炉体上设有中间调节煤仓，过煤预热通道下部与中间调节煤仓相通，中间调节煤仓通过下料煤道与煤热解炉的炭化室相通。
5.如权利要求I所述的ー种低变质烟煤的加煤装置，其特征在于所述的预热器包括预热外层、预热内层、预热外层采用耐火导热材料，预热内层采用导热蓄热性能较佳的碳化硅材制成，过煤预热通道位于预热内层中。
全文摘要
本发明公开一种低变质烟煤的加煤装置，设置在低变质烟煤的煤热解炉顶部，包括炉体、加煤仓、水汽排出装置、预热装置；所述的炉体的上部内部形成加煤仓；所述的水汽排出装置包括水汽排出孔、水汽孔串通管道、水汽收集管道、冷凝水聚集管；所述的预热装置设于加煤仓下方，预热装置包括炉体、废气室、至少一条以上废气预热通道、至少一个以上预热器，至少一个以上预热室、废气聚集环道。本发明的预热装置能够利用低变质烟煤自身高温热解燃烧后的热废气对即将进入高温煤热解炉炭化前的低变质烟煤进入预热干燥，同时水汽排出装置又能够排放低变质烟煤预热过程中产生的水汽。
文档编号C10B31/00GK102827617SQ20121035158
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者王新民, 王鹏 申请人:山西鑫立能源科技有限公司