一种利用内热式直立炉热解粒煤的装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用内热式直立炉热解粒煤的装置及方法，该装置包括内热式直立炉，其自上而下依次设置有进料斗、干燥段、第一过渡段、热解一段、热解二段、第二过渡段、冷却段、排料阀以及出料斗，干燥段与干燥蒸汽循环风机和高温蒸汽循环风机连通，干燥蒸汽循环风机与冷却段连通，热解一段与煤气换热器以及微旋风除尘器连通，微旋风除尘器与急冷器连通，急冷器与荒煤气换热器连通，荒煤气换热器与煤气换热器、横管冷却器连通，横管冷却器与电补焦油器连通，热解二段与燃烧炉、微旋风除尘器连通，燃烧炉与煤气换热器连通，本发明操作简单、热效率高、环境友好、半焦质量好、煤气可继续利用。
【专利说明】一种利用内热式直立炉热解粒煤的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤化工【技术领域】，具体涉及到粒煤热解制取煤焦油、活性半焦、煤气的一种装置及方法。
【背景技术】
[0002]多年来，国内外对煤热解制半焦、煤焦油和煤气进行了一系列的研究。到目前为止，已进行中试或工业性实验或工业化生产的煤热解炉型主要有:内热式直立炉、转盘炉、回转炉、带式炉、搅拌床炉、流化床炉、气流床炉等。由于以块煤(块径20~80mm)为原料的内热式直立炉具有结构简单、投资低、易操作等特点，现已在我国煤热解制半焦、煤焦油和煤气的生产中得到广泛的应用。但由于内热式直立炉所用原料为块煤，并用50%的自产煤气与助燃空气燃烧作为热载体，送入炉内对煤进行热解，致使所产煤气中氮气含量高达47%左右，其热值仅为7100~8300kJ/m3，使其利用受到限制。而煤炭机采过程中，块煤(块径20~80mm)占20%~30%，粒煤(粒径6~20mm)占20%，因块煤市场供应不足、且价高，提高了企业的生产成本。专利CN 101724416 B提供的倒阶梯型直立内热空腹炭化炉，是采用粒煤(粒径6~20mm)为原料进行热解生产半焦、煤焦油和煤气，并实现了工业化生产。由于粒煤(粒径6~20mm)来源充足、且价低，不仅提高了企业的经济效益，重要的是扩大了煤热解原料煤的来源。但在该专利中，仍然采用50%的自产煤气与助燃空气燃烧作为热载体，同样所产煤气中因氮气含量高达47%左右，使其利用受到限制。专利CN 101691493 B提供的一种外燃内热式煤干馏炉，也是采用50%的自产煤气与助燃空气燃烧作为热载体，送入炉内对煤进行热解，所生产煤气中氮气含量仍高达47%左右。
[0003]为了解决内热式直立炉所产煤气中氮气含量高、热值低的不足，急需提供一种既能显著降低煤气中氮气含量，又能生产高热值煤气的新炉型。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一是提供一种热效率高、环境友好、半焦质量好、能显著降低煤气中氮气含量、生产出热值高煤气、装置可大型化的利用内热式直立炉热解粒煤的装置。
[0005]本发明的目的之二是提供一种以大量的粉煤中含有的粒径3~30mm的粒煤为原料，热效率高、环境友好、半焦质量好，能显著降低煤气中氮气含量且生产的煤气热值高、可回收利用的利用内热式直立炉热解粒煤的方法。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:该装置包括内热式直立炉，该内热式直立炉自上而下依次设置有进料斗、干燥段、第一过渡段、热解一段、热解二段、第二过渡段、冷却段、排料阀以及出料斗；
[0007]所述干燥段通过管道分别与干燥蒸汽循环风机和高温蒸汽循环风机连通，干燥蒸汽循环风机的出口通过管道与冷却段连通，热解一段通过管道分别与煤气换热器的煤气出口以及微旋风除尘器的进气口连通，微旋风除尘器的出气口通过管道与急冷器的进气口连通，急冷器的出气口通过管道与荒煤气换热器的进气口连通，荒煤气换热器的煤气出口通过管道与煤气换热器的煤气入口连通、荒煤气出口通过管道与横管冷却器的进气口连通，横管冷却器的出气口与电补焦油器的入口连通，热解二段烟气入口通过管道分别与燃烧炉的烟气出口连通以及热解二段煤气出口与微旋风除尘器的进气口连通，燃烧炉的另一个烟气出口与煤气换热器的烟气入口连通。
[0008]上述系统还包括布袋除尘器，布袋除尘器的进气口分别与煤气换热器的烟气出口以及干燥蒸汽循环风机的出口连通。
[0009]上述进料斗为两端对称的拉瓦尔管形状。
[0010]上述干燥段是在干燥腔室的外围设置有干燥蒸汽进气室和干燥蒸汽出气室，在干燥腔室内设置有4~7排干燥蒸汽导出槽和3~6排干燥蒸汽导入槽，干燥蒸汽导出槽与干燥蒸汽导入槽上下交错排布，干燥腔室通过干燥蒸汽导入槽与干燥蒸汽进气室连通、通过干燥蒸汽导出槽与干燥蒸汽出气室连通，在干燥蒸汽进气室的外壁上加工有干燥蒸汽入口，在干燥蒸汽出气室的外壁上加工有干燥蒸汽出口 ；
[0011]所述热解一段是在热解腔一室的外围设置有热解煤气进气室以及热解荒煤气出气一室，在热解腔一室内设置有5~9排热解煤气导出槽和4~8排热解煤气导入槽，热解煤气导出槽与热解煤气导入槽上下交错排布，热解腔一室通过热解煤气导入槽与热解煤气进气室连通、通过热解煤气导出槽与热解荒煤气出气一室连通，在热解煤气进气室的外壁上加工有热解煤气入口，热解荒煤气出气一室的外壁上加工有热解荒煤气出口 ；
[0012]所述热解二段是在热解腔二室的外围设置有高温烟气进气室和高温烟气出气室，在高温烟气出气室外侧设置有热解荒煤气出气二室，热解荒煤气出气二室与热解一段的热解荒煤气出气一室上下连通，在热解腔二室内设置有3~6排荒煤气导出槽和2~5组高温烟气加热管组，荒煤气导出槽与高温烟气加热管组上下交错排布，每组高温烟气加热管组是由纵向并联排布的3~4排高温烟气加热管组成，高温烟气进气室与高温烟气出气室通过高温烟气加热管连通，热解 腔二室通过荒煤气导出槽与热解荒煤气出气二室连通，在高温烟气进气室的外壁上加工有高温烟气入口，高温烟气出气室的外壁上加工有穿过热解荒煤气出气二室延伸向外的高温烟气出口。
[0013]所述冷却段是在冷却腔室的外围设置有冷却蒸汽进气室和高温蒸汽出气室，在冷却腔室内自上而下依次设置有4~7排高温蒸汽导出槽与3~6排冷却蒸汽导入槽，高温蒸汽导出槽与冷却蒸汽导入槽上下交错排布，冷却腔室通过冷却蒸汽导入槽与冷却蒸汽进气室连通、通过高温蒸汽导出槽与高温蒸汽出气室连通，在冷却蒸汽进气室的外壁上加工有冷却蒸汽入口，在高温蒸汽出气室的外壁上加工有冷却蒸汽出口。
[0014]上述干燥蒸汽导出槽、干燥蒸汽导入槽、热解煤气导出槽、热解煤气导入槽、荒煤气导出槽、高温蒸汽导出槽、冷却蒸汽导入槽的纵向截面均为两边纵向延伸的倒V形槽，倒V形槽的顶角为55~65°C。
[0015]上述干燥蒸汽导出槽、干燥蒸汽导入槽、热解煤气导出槽、热解煤气导入槽、高温蒸汽导出槽以及冷却蒸汽导入槽在水平方向上槽与槽间距为400~800mm，在竖直方向槽与槽间距为800~1200mm。
[0016]上述荒煤气导出槽在水平方向上槽与槽间距为400~800mm,荒煤气导出槽与相邻一组高温烟气加热管组的纵向间距为800~1200mm ;每组高温烟气加热管组的高温烟气加热管5-5-4水平间距为400~800mm，纵向间距为500~800mm，且每3个相邻的高温烟气加热管的纵向截面中心点构成一个等边三角形。
[0017]上述第一过渡段与第二过渡段的高度均为1500~2500mm。
[0018]一种利用内热式直立炉热解粒煤的方法，由以下步骤组成:
[0019](I)将粒径为3~30mm的粒煤送入内热式直立炉的进料斗中，在重力作用下进入内热式直立炉的干燥段，由高温蒸汽循环风机将温度为300~350°C压力为-5~5KPa的高温蒸汽送入干燥段，穿过煤层对粒煤进行干燥，蒸汽温度降低至120~150°C，经干燥蒸汽循环风机抽出；
[0020](2)干燥后的粒煤经第一过渡段后进入热解一段，燃烧炉产生的温度为850~900°C的高温烟气一部分直接进入煤气换热器中与煤气换热，将煤气加热到600~650°C，加热的煤气经管道进入到热解一段中对干燥后的粒煤进行加热并初步热解，产生荒煤气；
[0021](3)燃烧炉产生的另一部分高温烟气通过高温烟气加热管进入热解二段中对初步热解的粒煤福射间接加热至750~800°C,进一步热解形成高温半焦,热解过程中产生的荒煤气与热解一段产生的荒煤气混合，经过旋风除尘后进入急冷器中急速降温到350~400°C，再通过荒煤气换热器与循环煤气进行热交换，循环煤气通过管道输送至煤气换热器中循环利用，换热后的荒煤气经横管冷却器冷却后用电补焦油器回收其中的煤焦油；
[0022](4)热解产生的高温半焦进入冷却段中与步骤(I)干燥蒸汽循环风机输送的干燥蒸汽发生冷热交换，将干燥蒸汽加热至300~350°C，形成高温蒸汽，由高温蒸汽循环风机输送至步骤(I)的干燥段进 行循环利用，高温半焦冷却钝化后，通过排料阀控制从出料斗排出。
[0023]上述步骤(2)中的煤气换热器产生的烟气与步骤(I)中的干燥蒸汽循环风机抽出的多余干燥蒸汽混合，经布袋除尘器除尘后排空；
[0024]所述步骤(3)电补焦油器中产生的煤气经煤气循环风机输送至荒煤气换热器中部分循环，另一部分排出。
[0025]本发明的利用内热式直立炉热解粒煤的装置是利用大量的粉煤中含有的粒径3~30mm的粒煤为原料，采用控制过渡段上下导出气体的压力平衡将干燥段、热解段、冷却段相互隔离，避免干燥气与热解气、余热回收气与煤气互串，用燃烧煤产热烟气加热循环煤气作为气体热载体，便于后续利用，用蒸汽冷却半焦，可对半焦钝化，并利用加热后的蒸汽对煤进行干燥，利用高温烟气的辐射热进行二段热解可提高煤气的产率同时减少半焦的挥发份含量保证产品质量，显著降低煤气中氮气含量、生产出热值高煤气，采用微旋风对荒煤气除尘后焦油喷淋急速降温到350~420°C的荒煤气采用间接换热加热循环煤气，再经横管冷却、电补回收焦油，在避免焦油二次裂解，余热回收利用，装置可大型化，本发明的方法操作简单、热效率高、环境友好、半焦质量好、煤气可继续利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例1的工艺流程图。
[0027]图2为图1中的内热式直立炉5的结构示意图。
[0028]图3为图2的A向视图。
【具体实施方式】[0029]现结合附图与实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施情形。
[0030]实施例1
[0031]由图1~3可知，本实施例的利用内热式直立炉热解粒煤的装置是由布袋除尘器1、煤气换热器2、燃烧炉3、高温蒸汽循环风机4、内热式直立炉5、干燥蒸汽循环风机6、微旋风除尘器7、急冷器8、荒煤气换热器9、横管冷却器10、电补焦油器11以及煤气循环风机12连接构成。
[0032]本实施例的内热式直立炉5是采用方形炉，炉壁采用保温耐火材料加耐磨耐火材料浇筑而成，参见图2，该内热式直立炉5自上而下分为进料斗5-1、干燥段5-2、第一过渡段5-3、热解一段5-4、热解二段5-5、第二过渡段5-6、冷却段5_7、排料阀5_8以及出料斗5_9。进料斗5-1在炉顶部，并列安装有两个进料斗5-1，每个进料斗5-1均为两端对称的拉瓦尔管形状，进料斗5-1的出料口与干燥段5-2连通。
[0033]本实施例的干燥段5-2是在干燥腔室5-2-5的左右两侧分别设置有干燥蒸汽进气室5-2-4和干燥蒸汽出气室5-2-3，在干燥腔室5-2-5内安装有5排干燥蒸汽导出槽5_2_1和4排干燥蒸汽导入槽5-2-2，干燥蒸汽导出槽5-2-1与干燥蒸汽导入槽5-2-2上下交错排布，即干燥蒸汽导出槽5-2-1比干燥蒸汽导入槽5-2-2多I排，在干燥腔室5-2-5的顶部与底部是干燥蒸汽导出槽5-2-1，中间段是干燥蒸汽导入槽5-2-2与干燥蒸汽导出槽5-2-1交错排布，在水平方向上，每一排布置有12个干燥蒸汽导出槽5-2-1或干燥蒸汽导入槽5-2-2，槽间距是600mm，在竖直方向上，一排干燥蒸汽导出槽5_2_1与相邻一排干燥蒸汽导入槽5-2-2的间距为1000mm,本实施例的干燥蒸汽导出槽5_2_1与干燥蒸汽导入槽5_2_2的纵向截面均为两边纵向延伸的倒V形槽，倒V形槽的顶角为60°C，侧斜边长为350mm，延伸的竖直边长度350_。干燥蒸汽导出槽5-2-1与干燥蒸汽导入槽5-2-2的两端分别焊接在干燥蒸汽进气室5-2-4与干燥蒸汽出气室5-2-3的侧壁上，干燥蒸汽导入槽5-2-2与干燥蒸汽进气室5-2-4连通,使干燥腔室5-2-5通过干燥蒸汽导入槽5-2-2与干燥蒸汽进气室5-2-4连通，干燥蒸汽导出槽5-2-1与干燥蒸汽出气室5-2-3相连通，使干燥腔室5_2_5通过干燥蒸汽导出槽5-2-1与干燥蒸汽出气室5-2-3连通，在干燥蒸汽进气室5-2-4的外壁上加工有干燥蒸汽入口 a，干燥蒸汽入口 a通过管道与高温蒸汽循环风机4的出口连通，在干燥蒸汽出气室5-2-3的外壁上加工有干燥蒸汽出口 b，干燥蒸汽出口 b通过管道与干燥蒸汽循环风机6的入口连通。从进料斗5-1送进来的粒煤，在重力作用下进入干燥腔室5-2-5，干燥蒸汽分别从干燥蒸汽导入槽5-2-2导入干燥腔室5-2-5内穿过上下煤层加热干燥原煤，降温后经干燥蒸汽导出槽5-2-1导出，在干燥蒸汽出气室5-2-3中汇集后通过干燥蒸汽循环风机6抽出。
[0034]在干燥段5-2的下方是第一过渡段5-3，本实施例的第一过渡段5-3的高度为2000mm,在干燥腔室5_2_5干燥后的粒煤在第一过渡段5_3中过渡后进入热解一段5_4中。
[0035]本实施例的热解一段5-4是在热解腔一室5-4-5的左右两侧分别设置有热解煤气进气室5-4-4以及热解荒煤气出气一室5-4-3，在热解腔一室5-4-5内安装有7排热解煤气导出槽5-4-1和6排热解煤气导入槽5-4-2,热解煤气导出槽5-4-1与热解煤气导入槽5-4-2上下交错排布，且热解煤气导出槽5-4-1比热解煤气导入槽5-4-2多I排，即热解腔一室5-4-5的顶部与底部是热解煤气导出槽5-4-1,中间段是热解煤气导出槽5-4-1与热解煤气导入槽5-4-2交错排布。在水平方向上,每一排布置有12个热解煤气导出槽5-4-1或热解煤气导入槽5-4-2,槽与槽间距是600mm,在竖直方向上,一排热解煤气导出槽5_4_1与相邻一排热解煤气导入槽5-4-2的间距为1000mm。本实施例的热解煤气导出槽5_4_1和热解煤气导入槽5-4-2的纵向截面均为两边纵向延伸的倒V形槽，倒V形槽的顶角为60°C，侧斜边长为350mm，延伸的竖直边长度350mm。热解煤气导出槽5_4_1与热解煤气导入槽5-4-2的两端分别焊接在热解煤气进气室5-4-4和热解荒煤气出气一室5-4-3的侧壁上，且热解煤气导入槽5-4-2与热解煤气进气室5-4-4相连通，热解煤气导出槽5-4-1与热解荒煤气出气一室5-4-3相连通，使热解腔一室5-4-5通过热解煤气导入槽5-4-2与热解煤气进气室5-4-4连通、通过热解煤气导出槽5-4-1与热解荒煤气出气一室5-4-3连通，在热解煤气进气室5-4-4的外壁上加工有热解煤气入口 C，热解煤气入口 c通过管道与煤气换热器2的煤气出口连通，热解荒煤气出气一室5-4-3的外壁上加工有热解荒煤气出口 d，热解荒煤气出口 d通过管道与微旋风除尘器7的进气口连通。经煤气换热器2换热后的高温煤气通过热解煤气入口 c进入热解煤气进气室5-4-4分布后通过热解煤气导入槽5-4-2进入热解腔一室5-4-5内，穿越上下煤层对粒煤加热并进行热解，热解后的荒煤气经热解煤气导出槽5-4-1在热解荒煤气出气一室5-4-3中汇集，最后通过热解荒煤气出口 d进入微旋风除尘器7中进行旋风除尘处理，而热解后的粒煤进入热解二段5-5中。
[0036]本实施例的热解二段5-5是在热解腔二室5-5-6的左右两侧分别设置有高温烟气进气室5-5-5和高温烟气出气室5-5-2，在高温烟气出气室5-5-2外侧设置有热解荒煤气出气二室5-5-3，热解荒煤气出气二室5-5-3与热解一段5-4的热解荒煤气出气一室5_4_3上下连通，通过同一个热解荒煤气出口 d将荒煤气排出，在热解腔二室5-5-6内安装有4排荒煤气导出槽5-5-1和3组高温烟气加热管组,荒煤气导出槽5-5-1与高温烟气加热管组上下交错排布，水平方向上每排荒煤气导出槽5-5-1是12个,一个荒煤气导出槽5-5-1与相邻一个荒煤气导出槽5-5-1的间距是600mm,竖直方向上,一个荒煤气导出槽5_5_1与相邻一组高温烟气加热管组的间距是1000mm。本实施例每组高温烟气加热管组是由纵向排布的3排高温烟气加热管组成，每 排高温烟气加热管5-5-4中有12个，水平方向一个高温烟气加热管5-5-4与相邻一个高温烟气加热管5-5-4间距是600mm，竖直方向上，一个高温烟气加热管5-5-4与相邻一个高温烟气加热管5-5-4的间距是600mm，每3个相邻的高温烟气加热管5-5-4的纵向截面中心点构成一个等边三角形，高温烟气加热管5-5-4是外径为120mm的圆管，每个高温烟气加热管5_5_4的两端焊接在高温烟气进气室5_5_5和高温烟气出气室5-5-2的侧壁上，且分别与高温烟气进气室5-5-5和高温烟气出气室5-5-2相连通。本实施例荒煤气导出槽5-5-1的纵向截面均为两边纵向延伸的倒V形槽，倒V形槽的顶角为60°C，侧斜边长为350mm，延伸的竖直边长度350mm。每个荒煤气导出槽5_5_1的两端分别焊接在高温烟气进气室5-5-5与热解荒煤气出气二室5-5-3的侧壁上，荒煤气导出槽5-5-1与热解荒煤气出气二室5-5-3连通。本实施例在高温烟气进气室5-5-5的外壁上加工有高温烟气入口 e，高温烟气入口 e通过管道与燃烧炉3的其中一个烟气出口连通，燃烧炉3的另一个烟气出口通过管道与煤气换热器2的烟气入口连通。高温烟气出气室5-5-2的外壁上加工有穿过热解荒煤气出气二室5-5-3延伸向外的高温烟气出口 f，高温烟气出口 f通过管道与煤气换热器2的另一个烟气入口连通。从燃烧炉3出来的高温烟气通过高温烟气加热管5-5-4辐射间接加热热解腔二室5-5-6中的热解后的粒煤，形成高温半焦，热解产生的荒煤气通过荒煤气导出槽5-5-1进入热解荒煤气出气二室5-5-3，在热解荒煤气出气一室5-4-3中汇集，最后通过热解荒煤气出口 d进入微旋风除尘器7中进行旋风除尘处理。
[0037]在热解二段5-5的下方是第二过渡段5-6，本实施例的第二过渡段5_6的高度为2000_，热解二段5-5中热解产生的高温半焦在第二过渡段5-6过渡后进入冷却段5-7冷却处理。
[0038]本实施例的冷却段5-7是在冷却腔室5-7-5的左右两侧分别设置有冷却蒸汽进气室5-7-3和高温蒸汽出气室5-7-4，在冷却腔室5-7-5内安装有5排高温蒸汽导出槽5_7_1和4排冷却蒸汽导入槽5-7-2，高温蒸汽导出槽5-7-1与冷却蒸汽导入槽5-7-2交错排布，在水平方向上，每一排布置有12个高温蒸汽导出槽5-7-1或冷却蒸汽导入槽5-7-2，槽与槽间距是600mm，在竖直方向上，一个高温蒸汽导出槽5-7-1与相邻一个冷却蒸汽导入槽5-7-2之间的距离是1000mm。本实施例的高温蒸汽导出槽5_7_1和冷却蒸汽导入槽5_7_2的纵向截面均为两边纵向延伸的倒V形槽，倒V形槽的顶角为60°C，侧斜边长为350mm，延伸的竖直边长度350_。高温蒸汽导出槽5-7-1与冷却蒸汽导入槽5-7-2的两端分别焊接在冷却蒸汽进气室5-7-3和高温蒸汽出气室5-7-4的侧壁上，冷却蒸汽导入槽5-7-2与冷却蒸汽进气室5-7-3连通，高温蒸汽导出槽5-7-1与高温蒸汽出气室5-7-4连通，在冷却蒸汽进气室5-7-3的外壁上加工有冷却蒸汽入口 h，冷却蒸汽入口 h通过管道与干燥蒸汽循环风机6的出口连通，在高温蒸汽出气室5-7-4的外壁上加工有冷却蒸汽出口 g，冷却蒸汽出口 g通过管道与高温蒸汽循环风机4的入口连通。经干燥蒸汽循环风机6从干燥段5-2抽出的低温干燥蒸汽从冷却蒸汽入口 h进入在冷却蒸汽进气室5-7-3汇集后通过冷却蒸汽导入槽5-7-2进入冷却腔室5-7-5，与冷却腔室5-7-5内的高温半焦进行热交换，半焦冷却发生钝化，而干燥蒸汽加热后变为高温蒸汽，通过高温蒸汽导出槽5-7-1在高温蒸汽出气室5-7-4汇集后从冷却蒸汽出口 g排出，经高温蒸汽循环风机4循环进入干燥段5-2。
[0039]在冷却段5-7的出口处安装有排料阀5-8，通过排料阀5_8与出料斗5_9连通，钝化后的半焦经过排料阀5-8从出料`斗5-9排出，整个内热式直立炉5内粒煤的移动速度通过控制排料阀5-8的往复移动的频率大小来进行调整。
[0040]上述的煤气换热器2的烟气出口与干燥蒸汽循环风机6的出口通过管道连通并与布袋除尘器I的进气口连通，从煤气换热器2出来的烟气以及干燥蒸汽循环风机6抽出的多余干燥蒸汽经过布袋除尘器I除尘后排入大气中。
[0041]上述的微旋风除尘器7的出气口通过管道与急冷器8的进气口连通，急冷器8的出气口通过管道与荒煤气换热器9的进气口连通，荒煤气换热器9的煤气出口通过管道与上述的煤气换热器2的煤气入口连通，荒煤气换热器9的荒煤气出口通过管道与横管冷却器10的进气口连通，横管冷却器10的出气口与电补焦油器11的入口连通，电补焦油器11的出气口通过管道与煤气循环风机12的进气口连通，煤气循环风机12的出气口与荒煤气换热器9连通，将电补焦油器11中产生的多余煤气进行循环利用。
[0042]用上述的热解粒煤系统热解粒煤的方法由以下步骤组成:
[0043](I)将粒径为3~30mm的粒煤送入内热式直立炉5的进料斗5_1中，在重力作用下进入内热式直立炉5的干燥段5-2，由高温蒸汽循环风机4将温度为320°C压力为2KPa的高温蒸汽通过干燥蒸汽入口 a进入干燥蒸汽进气室5-2-4，通过干燥蒸汽导入槽5-2-2进入干燥腔室5-2-5内，在干燥腔室5-2-5内穿过煤层对粒煤进行干燥，蒸汽温度降低至130°C，通过干燥蒸汽导出槽5-2-1在干燥蒸汽出气室5-2-3中汇集，通过干燥蒸汽循环风机6抽出至冷却段5-7。原料粒煤的主要指标如下表1。 [0044](2)干燥后的粒煤经第一过渡段5-3后进入热解一段5-4，由燃烧炉3产生的温度为880°C的高温烟气一部分直接进入煤气换热器2中与煤气换热，将煤气加热到630°C，加热后的煤气通过热解煤气入口 c进入热解煤气进气室5-4-4汇集后通过热解煤气导入槽5-4-2进入热解腔一室5-4-5内对干燥后的粒煤进行加热并初步热解，产生的荒煤气经热解煤气导出槽5-4-1进入热解荒煤气出气一室5-4-3中汇集，最后通过热解荒煤气出口 d进入微旋风除尘器7中进行旋风除尘处理，初步热解后的粒煤进入热解二段5-5中，同时，煤气换热器2产生的烟气与步骤(I)中的干燥蒸汽循环风机6抽出的多余干燥蒸汽混合，经布袋除尘器I除尘后排空。
[0045](3)燃烧炉3产生的另一部分高温烟气通过高温烟气入口 e在高温烟气进气室5-5-5内分布，通过高温烟气加热管5-5-4对热解腔二室5-5-6中的初步热解的粒煤进行辐射间接加热至780°C，使其进一步热解形成高温半焦，之后高温烟气加热管5-5-4的高温烟气在高温烟气出气室5-5-2中汇集后通过高温烟气出口 f排出进入煤气换热器2中。而热解过程中所产生的荒煤气通过热解腔二室5-5-6上的荒煤气导出槽5-5-1在热解荒煤气出气二室5-5-3中汇集进入热解荒煤气出气一室5-4-3，与热解一段5-4产生的荒煤气混合，通过热解荒煤气出口 d进入微旋风除尘器7中进行旋风除尘处理，经过旋风除尘后的荒煤气进入急冷器8中用焦油进行急速降温至380°C，之后进入荒煤气换热器9中与循环煤气进行热交换，循环煤气通过管道输送至煤气换热器2中循环利用，换热后的荒煤气经横管冷却器10冷却后用电补焦油器11回收煤焦油，在此过程中的煤气一部分作为产品输出，另一部分再经煤气循环风机12输送至荒煤气换热器9中循环利用。
[0046](4)热解产生的高温半焦在重力作用下进入冷却段5-7的冷却腔室5-7-5内，步骤(O的干燥蒸汽循环风机6输送的干燥蒸汽通过冷却蒸汽入口 h在冷却蒸汽进气室5-7-3内分布，通过冷却蒸汽导入槽5-7-2进入冷却腔室5-7-5内，与高温半焦发生冷热交换，半焦冷却钝化，干燥蒸汽被加热至330°C，形成高温蒸汽，通过高温蒸汽导出槽5-7-1在高温蒸汽出气室5-7-4内汇集后经冷却蒸汽出口 g被高温蒸汽循环风机4抽出后输送至步骤(O的干燥段5-2进行循环利用，钝化后的半焦通过排料阀5-8控制从出料斗5-9排出。
[0047]表1粒煤的主要指标
[0048]
w w 工业分析(空气干燥基，质量分数)％元素分析(干ΚΛ?质量5)数)权粒度 煤件,
-1-1--1-1- /mm
____灰分挥发分__C__H__N__
红柳林 9.56.1637.4074.844 99 1.38 3-30
[0049]上述实施例1所得产物的质量指标分别如下表2、表3、表4。
[0050]表2半焦的主要指标
[0051]
【权利要求】
1.一种利用内热式直立炉热解粒煤的装置，其特征在于:包括内热式直立炉(5)，该内热式直立炉(5)自上而下依次设置有进料斗(5-1)、干燥段(5-2)、第一过渡段(5-3)、热解一段(5-4)、热解二段(5-5)、第二过渡段(5-6)、冷却段(5-7)、排料阀(5-8)以及出料斗(5-9)； 所述干燥段(5-2)通过管道分别与干燥蒸汽循环风机(6)和高温蒸汽循环风机(4)连通，干燥蒸汽循环风机(6 )的出口通过管道与冷却段(5-7 )连通，热解一段(5-4 )通过管道分别与煤气换热器(2)的煤气出口以及微旋风除尘器(7)的进气口连通，微旋风除尘器(7)的出气口通过管道与急冷器(8)的进气口连通，急冷器(8)的出气口通过管道与荒煤气换热器(9 )的进气口连通，荒煤气换热器(9 )的煤气出口通过管道与煤气换热器(2 )的煤气入口连通、荒煤气出口通过管道与横管冷却器(10)的进气口连通，横管冷却器(10)的出气口与电补焦油器(11)的入口连通，热解二段(5-5)烟气入口通过管道分别与燃烧炉(3)的烟气出口连通以及热解二段(5-5 )煤气出口与微旋风除尘器(7 )的进气口连通，燃烧炉(3 )的另一个烟气出口与煤气换热器(2)的烟气入口连通。
2.根据权利要求1所述的利用内热式直立炉热解粒煤的装置，其特征在于:所述系统还包括布袋除尘器(1)，布袋除尘器(I)的进气口分别与煤气换热器(2)的烟气出口以及干燥蒸汽循环风机(6)的出口连通。
3.根据权利要求1所述的利用内热式直立炉热解粒煤的装置，其特征在于:所述进料斗(5-1)为两端对称的拉瓦尔管形状。
4.根据权利要求1所述的利用内热式直立炉热解粒煤的装置，其特征在于:所述干燥段(5-2)是在干燥腔室(5-2-5)的外围设置有干燥蒸汽进气室(5-2-4)和干燥蒸汽出气室(5-2-3)，在干燥腔室(5-2-5)内设置有4~7排干燥蒸汽导出槽(5_2_1)和3~6排干燥蒸汽导入槽(5-2-2)，干燥蒸汽导出槽(5-2-1)与干燥蒸汽导入槽(5-2-2)上下交错排布，干燥腔室(5-2-5)通过干燥蒸汽导 入槽(5-2-2)与干燥蒸汽进气室(5-2-4)连通、通过干燥蒸汽导出槽(5-2-1)与干燥蒸汽出气室(5-2-3)连通，在干燥蒸汽进气室(5-2-4)的外壁上加工有干燥蒸汽入口，在干燥蒸汽出气室(5-2-3)的外壁上加工有干燥蒸汽出口 ； 所述热解一段(5-4)是在热解腔一室(5-4-5)的外围设置有热解煤气进气室(5-4-4)以及热解荒煤气出气一室(5-4-3)，在热解腔一室(5-4-5)内设置有5~9排热解煤气导出槽(5-4-1)和4~8排热解煤气导入槽(5-4-2),热解煤气导出槽(5-4-1)与热解煤气导入槽(5-4-2 )上下交错排布，热解腔一室(5-4-5 )通过热解煤气导入槽(5-4-2 )与热解煤气进气室(5-4-4 )连通、通过热解煤气导出槽(5-4-1)与热解荒煤气出气一室(5-4-3 )连通，在热解煤气进气室(5-4-4)的外壁上加工有热解煤气入口，热解荒煤气出气一室(5-4-3)的外壁上加工有热解荒煤气出口； 所述热解二段(5-5)是在热解腔二室(5-5-6)的外围设置有高温烟气进气室(5-5-5)和高温烟气出气室(5-5-2),在高温烟气出气室(5-5-2)外侧设置有热解荒煤气出气二室(5-5-3)，热解荒煤气出气二室(5-5-3)与热解一段(5-4)的热解荒煤气出气一室(5_4_3)上下连通，在热解腔二室(5-5-6)内设置有3~6排荒煤气导出槽(5-5-1)和2~5组高温烟气加热管组，荒煤气导出槽(5-5-1)与高温烟气加热管组上下交错排布，每组高温烟气加热管组是由纵向并联排布的3~4排高温烟气加热管(5-5-4)组成，高温烟气进气室(5-5-5)与高温烟气出气室(5-5-2)通过高温烟气加热管(5-5-4)连通，热解腔二室(5-5-6)通过荒煤气导出槽(5-5-1)与热解荒煤气出气二室(5-5-3)连通，在高温烟气进气室(5-5-5)的外壁上加工有高温烟气入口，高温烟气出气室(5-5-2)的外壁上加工有穿过热解荒煤气出气二室(5-5-3)延伸向外的高温烟气出口。 所述冷却段(5-7)是在冷却腔室(5-7-5)的外围设置有冷却蒸汽进气室(5-7-3)和高温蒸汽出气室(5-7-4)，在冷却腔室(5-7-5)内自上而下依次设置有4~7排高温蒸汽导出槽(5-7-1)与3~6排冷却蒸汽导入槽(5-7-2),高温蒸汽导出槽(5-7-1)与冷却蒸汽导入槽(5-7-2 )上下交错排布，冷却腔室(5-7-5 )通过冷却蒸汽导入槽(5-7-2 )与冷却蒸汽进气室(5-7-3)连通、通过高温蒸汽导出槽(5-7-1)与高温蒸汽出气室(5-7-4)连通，在冷却蒸汽进气室(5-7-3)的外壁上加工有冷却蒸汽入口，在高温蒸汽出气室(5-7-4)的外壁上加工有冷却蒸汽出口。
5.根据权利要求4所述的利用内热式直立炉热解粒煤的装置，其特征在于:所述干燥蒸汽导出槽(5-2-1)、干燥蒸汽导入槽(5-2-2)、热解煤气导出槽(5-4-1)、热解煤气导入槽(5-4-2)、荒煤气导出槽(5-5-1)、高温蒸汽导出槽(5-7-1)、冷却蒸汽导入槽(5-7-2)的纵向截面均为两边纵向延伸的倒V形槽,倒V形槽的顶角为55~65°C。
6.根据权利要求4或5所述的利用内热式直立炉热解粒煤的装置，其特征在于:所述干燥蒸汽导出槽(5-2-1)、干燥蒸汽导入槽(5-2-2)、热解煤气导出槽(5-4-1)、热解煤气导入槽(5-4-2)、高温蒸汽导出槽(5-7-1)以及冷却蒸汽导入槽(5-7-2)在水平方向上槽与槽间距为400~800mm,在竖直方向槽与槽间距为800~1200mm。
7.根据权利要求4所述的利用内热式直立炉热解粒煤的装置，其特征在于:所述荒煤气导出槽(5-5-1)在水平方向上槽与槽间距为400~800mm，荒煤气导出槽(5-5-1)与相邻一组高温烟气加热管组的纵向间距为800~1200mm ;每组高温烟气加热管组的高温烟气加热管(5-5-4)水平间距为400~800mm，纵向间距为500~800mm，且每3个相邻的高温烟气加热管(5-5-4)的纵向截面中心.点构成一个等边三角形。
8.根据权利要求1所述的利用内热式直立炉热解粒煤的装置，其特征在于:所述第一过渡段(5-3)与第二过渡段(5-6)的高度均为1500~2500mm。
9.一种利用内热式直立炉热解粒煤的方法，其特征在于由以下步骤组成: (1)将粒径为3~30mm的粒煤送入内热式直立炉(5)的进料斗(5_1)中，进入内热式直立炉(5)的干燥段(5-2)，由高温蒸汽循环风机(4)将温度为300~350°C压力为_5~5KPa的高温蒸汽送入干燥段(5-2)，穿过煤层对粒煤进行干燥，蒸汽温度降低至120~150°C，经干燥蒸汽循环风机(6)抽出； (2)干燥后的粒煤经第一过渡段(5-3)后进入热解一段(5-4)，燃烧炉(3)产生的温度为850~900°C的高温烟气一部分直接进入煤气换热器(2)中与煤气换热，将煤气加热到600~650°C，加热的煤气经管道进入到热解一段(5-4)中对干燥后的粒煤进行加热并初步热解，产生荒煤气； (3)燃烧炉(3)产生的另一部分高温烟气通过高温烟气加热管(5-5-4)进入热解二段(5-5)中对初步热解的粒煤辐射间接加热至750~800°C，进一步热解形成高温半焦，热解过程中产生的荒煤气与热解一段(5-4)产生的荒煤气混合，经过旋风除尘后进入急冷器(8)中急速降温到350~400°C，再通过荒煤气换热器(9)与循环煤气进行热交换，循环煤气通过管道输送至煤气换热器(2)中循环利用，换热后的荒煤气经横管冷却器(10)冷却后用电补焦油器(11)回收其中的煤焦油; (4)热解产生的高温半焦进入冷却段(5-7)中与步骤(I)干燥蒸汽循环风机(6)输送的干燥蒸汽发生冷热交换，将干燥蒸汽加热至300~350°C，形成高温蒸汽，由高温蒸汽循环风机(4 )输送至步骤(I)的干燥段(5-2 )进行循环利用，高温半焦冷却钝化后，通过排料阀(5-8 )控制从出料斗(5-9 )排出。
10.根据权利要求9所述的利用内热式直立炉热解粒煤的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的煤气换热器(2)产生的烟气与步骤(I)中的干燥蒸汽循环风机(6)抽出的多余干燥蒸汽混合，经布袋除尘器(I)除尘后排空; 所述步骤(3)电补焦油器(11)中产生的煤气经煤气循环风机(12)输送至荒煤气换热器(9)中部分循环，另一部分排出。
【文档编号】C10B51/00GK103468292SQ201310435916
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】王树宽, 杨占彪 申请人:王树宽