一种热半焦和煤的多腔回转式间壁换热装置的制作方法

本发明属于煤化技术领域，具体涉及一种热半焦和煤的多腔回转式间壁换热装置。

背景技术：

在许多的现代煤热解工艺系统中，由热解设备排出的半焦温度可在400~600℃，为安全存放半焦，同时高效回收或利用半焦所含显热，多年来人们进行了多种方法的探索和研究，如采用流化床的回收热风法、采用立式结构的水冷却法及半焦和煤直接混合法等。其中回收热风法和水冷却法均存在回收效率不高，回收热能品位低而不便利用，以及冷却和热回收系统过于庞大、复杂等问题。利用热半焦直接和煤混合，先提升煤的温度，然后再进入热解设备进行煤的热解。该方法虽然直接利用半焦余热，热利用效率高，但同时总有一部分半焦与热解煤一起参与工艺循环，因而加大了热解窑炉的负担，影响了热解设备的处理量。综上述，为降低煤热解过程中的综合能耗，提升煤热解工艺系统的能效，应寻求更为经济、高效利用热半焦余热的新方法。

技术实现要素：

为了克服为降低煤热解过程中的综合能耗，提升煤热解工艺系统的能效，本发明提出了一种热半焦和煤的多腔回转式间壁换热装置，采用多腔回转式结构，热半焦和煤分别由不同通道通过，实现间壁换热。经过该设备后，半焦得到了冷却并降温，煤则脱除了一部分水分，实现了部分干燥，同时温度也会有一定的升高。

本发明采用的技术方案为：

一种热半焦和煤的多腔回转式间壁换热装置，包括回转筒体，所述回转筒体倾斜放置，所述回转筒体的进料端高于其出料端；

所述回转筒体的进料端依次连接有半焦布料箱、窑头箱和进料螺旋器，所述进料螺旋器穿过窑头箱与半焦布料箱相联，所述半焦布料箱位于回转筒体内，所述窑头箱上设置有下料溜槽；

所述回转筒体的出料端依次连接有窑尾箱和半焦集料箱，所述半焦集料箱位于回转筒体内穿过窑尾箱且向外延伸，所述半焦集料箱伸出回转筒体的部位连接有半焦出料箱；所述回转筒体上还设置有传动器。

所述回转筒体包括筒体本体、换热管、分腔板和支撑管；所述支撑管横穿过筒体本体，且位于筒体本体正中间，所述分腔板为多个，且均匀位于筒体本体内表面与支撑管之间；所述的换热管为多个，且位于筒体本体内，所述换热管的两端分别与半焦集料箱和半焦布料箱相联。

所述的分腔板为四个，分腔板沿筒体本体长度方向设置，且互相呈90°位于筒体本体内表面与支撑管之间。

所述换热管为20个且均匀分布在筒体本体内。

所述换热管为20个且沿筒体本体内腔壁周边分层布置。

所述的换热管壁厚为2～5mm。

所述半焦进料螺旋器与回转筒体的中心线一致。

所述煤下料溜槽位于窑头箱的上部，所述下料溜槽穿过窑头箱延伸至回转筒体，并与回转筒体连通。

所述回转筒体的进料端与出料端的水平夹角为1～8°

所述回转筒体的进料端及出料端还分别设有载气的进口和出口，所述的载气为氮气或贫氧烟气。

本发明的有益效果是：

（1）利用热半焦的显热，直接进行煤的干燥，热利用率高，不仅实现了煤的干燥，也实现了对半焦的冷却降温。

（2）半焦和煤走不同通道，避免了两者的直接混合，降低了着火的危险，同时也无需考虑两者的分离和对热解窑处理量的影响。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为I-I结构示意图。

图3为Ⅱ-Ⅱ结构示意图。

图中，附图标记：1—进料螺旋器；2—窑头箱；3—下料溜槽；4—半焦布料箱；5—支承装置；6—传动器；7—回转筒体；701—筒体本体；8—窑尾箱；9—半焦出料箱；10—半焦集料箱；11换热管；12—分腔板；13—支撑管。

具体实施方式

实施例1：

为了克服为降低煤热解过程中的综合能耗，提升煤热解工艺系统的能效，本发明提供了如图1所示的一种热半焦和煤的多腔回转式间壁换热装置，本装置采用多腔回转式结构，热半焦和煤分别由不同通道通过，实现间壁换热。经过该设备后，半焦得到了冷却并降温，煤则脱除了一部分水分，实现了部分干燥，同时温度也会有一定的升高。

一种热半焦和煤的多腔回转式间壁换热装置，包括回转筒体7，所述回转筒体7倾斜放置，所述回转筒体7的进料端高于其出料端；

所述回转筒体7的进料端依次连接有半焦布料箱4、窑头箱2和进料螺旋器1，所述进料螺旋器1穿过窑头箱2与半焦布料箱4相联，所述半焦布料箱4位于回转筒体7内，所述窑头箱2上设置有下料溜槽3；

所述回转筒体7的出料端依次连接有窑尾箱8和半焦集料箱10，所述半焦集料箱10位于回转筒体7内穿过窑尾箱8且向外延伸，所述半焦集料箱10伸出回转筒体7的部位连接有半焦出料箱9；所述回转筒体7上还设置有传动器6。

本实施例中，回转筒体7的回转是由传动器6实现的。回转筒体7的进料端连接有半焦布料箱4、窑头箱2和下料溜槽3。下料溜槽3穿过窑头箱2延伸至回转筒体7，将粉煤送入回转筒体7内的各个腔。进料螺旋器1穿过窑头箱2与半焦布料箱4相联。

回转筒体7的出料端还联接有窑尾箱8、半焦出料箱9及半焦集料箱10。半焦集料箱10伸出回转筒体7与半焦出料箱9相联。

本装置的工作原理如下：

工作时，来自热解窑的热态半焦，由进料螺旋器1送至回转筒体7头部的半焦布料箱4内，然后再分别进入各换热管11内。待干燥的煤则经由窑头箱2上部的下料溜槽3，送至回转筒体7的各个分割区域中。

在传动器6的驱动下回转筒体7旋转。由于回转筒体7的进料端高于出料端，在其旋转过程中，半焦和煤在各自的通道中逐步向出料端移动。同时，在此过程中，热半焦通过换热管11表面将热量传导至待干燥的煤，使其受热升温，并使其所含水分蒸发脱除。

脱除的水蒸汽通过由进料端A端口进入的载气由出料端C端口，即窑尾箱8的上出口排出带走。到达出料端的半焦先汇集于半焦集料箱10，然后经由半焦出料箱9的下部出口排出至堆场。到达出料端的干燥煤则由窑尾箱8下部的出料口导出，并送至下步工序。

通过上述装置，可使热解工艺系统中的半焦显热得以直接利用，不仅实现了半焦的冷却降温，也实现了对煤的干燥脱水，可有效提高工艺系统的能效。

本发明提出了一种热半焦和煤的多腔回转式间壁换热装置，采用多腔回转式结构，热半焦和煤分别由不同通道通过，实现间壁换热。经过该设备后，半焦得到了冷却并降温，煤则脱除了一部分水分，实现了部分干燥，同时温度也会有一定的升高。

实施例2：

基于实施例1的基础上，如图2所示，本实施例中，所述回转筒体7包括筒体本体701、换热管11、分腔板12和支撑管13；所述支撑管13横穿过筒体本体701，且位于筒体本体701正中间，所述分腔板12为多个，且均匀位于筒体本体701内表面与支撑管13之间；所述的换热管11为多个，且位于筒体本体701内，所述换热管11的两端分别与半焦集料箱10和半焦布料箱4相联。

本实施例中采用所述的分腔板12为四个，分腔板12沿筒体本体701长度方向设置，且互相呈90°位于筒体本体701内表面与支撑管13之间。

本实施例中采用的所述换热管11为20个且均匀分布在筒体本体701内。

所述的换热管11壁厚为2～5mm。本实施例中采用的换热管11的壁厚为4mm。

本发明提供的一种热半焦和煤的多腔回转式间壁换热装置，采用多腔回转式结构，热半焦和煤分别由不同通道通过，实现间壁换热。经过该设备后，半焦得到了冷却并降温，煤则脱除了一部分水分，实现了部分干燥，同时温度也会有一定的升高。

实施例3：

基于上述实施例的基础上，本实施例中，所述换热管11为20个且沿筒体本体701内腔壁周边分层布置。与实施例2不同的是其换热管11的分布情况不同，这两种分布方法均能满足本发明中的换热需要。多个换热管11在回转筒体7的旋转中一起旋转，这样就形成了多腔回转式结构，能很好且有效的对煤进行干燥。

所述半焦进料螺旋器1与回转筒体7的中心线一致。

所述煤下料溜槽3位于窑头箱2的上部，所述下料溜槽3穿过窑头箱2延伸至回转筒体7，并与回转筒体7连通。

所述回转筒体7的进料端及出料端还分别设有载气的进口和出口，所述的载气为氮气或贫氧烟气。

回转筒体7通过2组支承装置5作为支撑，回转筒体7內安装有多组换热管11，换热管11的两端分别与半焦集料箱10和半焦布料箱4相联。

本装置的工作原理如下：

工作时，来自热解窑的热态半焦，由进料螺旋器1送至回转筒体7头部的半焦布料箱4内，然后再分别进入各换热管11内。待干燥的煤则经由窑头箱2上部的下料溜槽3，送至回转筒体7的各个分割区域中。放置于支承装置5上的回转筒体7，在传动器6的驱动下旋转。由于筒体7的进料端高于出料端，在其旋转过程中，半焦和煤在各自的通道中逐步向出料端移动。同时，在此过程中，热半焦通过换热管11表面将热量传导至待干燥的煤，使其受热升温，并使其所含水分蒸发脱除。脱除的水蒸汽通过由进料端A端口进入的载气由出料端C端口，即窑尾箱8的上出口排出带走。到达出料端的半焦先汇集于半焦集料箱10，然后经由半焦出料箱9的下部出口排出至堆场。到达出料端的干燥煤则由窑尾箱8下部的出料口导出，并送至下步工序。

本发明提供的这种装置，可使热解工艺系统中的半焦显热得以直接利用，不仅实现了半焦的冷却降温，也实现了对煤的干燥脱水，可有效提高工艺系统的能效。

实施例4：

基于上述实施例的基础上，本实施例中，所述回转筒体7的断面形状如图3所示，它包括了筒体本体701、换热管11、支撑管13及相应的分腔板12部件。在筒体本体701和支撑管13之间，由沿长度方向贯通的分腔板12将该区域分成4～10个小区域。在每一个区域内，均匀或沿腔壁周边分层布置有5～20个换热管，其壁厚可在2～5mm,长度为20～40m。根据需要，可在长度方向设置径向支板，以增强换热管的支撑刚性。

所述半焦进料螺旋器和半焦布料箱连接，半焦布料箱上分布有各个换热管的入口。热半焦先由螺旋送入半焦布料箱，之后再分别进入各个换热管。

所述回转筒体放置于支承装置上，且由传动器驱动旋转，回转筒体沿半焦和煤的运行方向分为进料端和出料端，其中进料端高于出料端，回转筒体和水平面的倾角为1～8°。本实施例中选取其倾斜的角度为5°。

所述换热管11内为半焦的通道，筒体本体701和支撑管13之间分割的区域，且在换热管11外部分则为煤的通道。在筒体本体701回转过程中，由于回转筒体7的倾斜和旋转作用，半焦和煤分别在各自的通道内均由进料端向出料端移动。

所述进料端包括了进料螺旋器1和下料溜槽3，其中进料螺旋器1与回转筒体7的中心线一致，下料溜槽3则位于窑头箱2的上部。

所述出料端连接有半焦出料装置和煤出料装置，其中半焦出料装置沿中心线外延，半焦出料装置包括了半焦集料箱10和半焦出料箱9。煤出料装置则位于出口端窑尾箱8的下部，利用端部回转筒体7沿周向上间隔设置且位于窑尾箱8内的开孔向外排料。

所述进料端及出料端还设有载气的进口和出口，载气由进料端的A端口进入煤的干燥通道，并由出料端C端口，即窑尾箱8的上出口排出，以此实现对干燥水分的带出。载气可为氮气或贫氧烟气。

所述回转筒体7进、出料端的各个连接处设置有密封装置，以防止系统漏风、漏料。密封装置为现有技术，这里不再详细叙述。

上述实施例中没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构，这里不再一一叙述。

以上实施例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。