粉煤快速热解装置的制造方法

文档序号:11014491阅读:604来源:国知局
粉煤快速热解装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出了粉煤快速热解装置。所述粉煤快速热解装置包括反应器本体,所述反应器本体具有进料区、热解区以及出料区,所述进料区包括物料入口,所述热解区包括多层蓄热式辐射管,所述出料区包括半焦出口,抽气伞,用于排出热解过程中产生的热解气,所述抽气伞布置在所述出料区,所述抽气伞包括伞部和柄部,二者气体连通连接,所述伞部朝向反应器的底部并且伞部表面布置有多个通孔,料位计,所述料位计布置在所述出料区,用于实时显示所述出料区中半焦的所述抽气伞伞底到上料位所在平面的料位。通过使用本实用新型的粉煤快速热解装置,能够将热解产生的油气资源迅速导出热解反应器,热解气通过出料区内的半焦后含尘量降低,有效地提高焦油和热解气品质。
【专利说明】
粉煤快速热解装置
技术领域
[0001 ]本实用新型属于粉煤加工技术领域,具体涉及一种粉煤快速热解装置。
【背景技术】
[0002] 我国的能源结构特点是富煤、贫油、少气。作为世界上最大的煤炭生产和消费国, 在相当长的一段时期内,煤炭资源作为我国主导能源的地位是不可动摇的。据统计,我国已 探明煤炭储量为1145亿吨,其中中低阶煤(褐煤,低变质烟煤)又占到全国保有资源量的 55.15 %左右。由于低阶煤具有水分含量高、易风化自燃、难以分选、不宜长途运输和储存等 特点,使得其综合利用受到很大限制。其中直接燃烧发电是其最常见的利用方式之一。据不 完全统计,我国有90%以上的褐煤用于电站锅炉和各种工业锅炉。低阶煤作为动力煤燃料 直接燃烧,不但浪费了煤炭中蕴含的丰富油气资源,而且效率低。通过煤低温热解与半焦燃 烧、气化解耦,实现低阶煤分级高效清洁转化利用,是现在大型煤化工的主要方向。
[0003] 随着现代化采煤综合技术的广泛使用,使得块煤产率下降(由目前的40%下降10 ~20%),粉煤产率升高(由目前的60%上升至80~90%)。粉煤存在易扬尘、易燃、易爆,综 合利用难度大等问题,煤热解技术被认为是煤炭高效清洁利用最为有效途径。
[0004] 现有技术一
[0005] 下面简要介绍现有技术中的Toscoal固体热载体干馏工艺。
[0006] 图4为现有技术一的工艺流程图。如图4所示,该工艺的工艺流程为:原料经破碎至 12.7_以下,进煤干燥和预热器2,在干燥和预热器中,煤与热烟气接触传质换热。干燥预热 后的粉煤,被热烟气携带至旋风分离器3。在旋风分离器3内,煤和废烟气分离,干燥预热后 的煤进热解反应器6,与来自陶瓷球预热器4中的炽热瓷器混合热解。煤热解产物和瓷球在 筛分器7中分离,热解半焦经冷却后排出,热解油气在分馏塔中分馏,热解煤气和空气在陶 瓷球热解器中燃烧给来自提升管8的冷瓷球供热,实现冷热瓷球的循环利用。
[0007] Toscoal固体热载体干馏工艺采用部分热解煤气燃烧,将冷瓷球加热。加热后的瓷 球与干燥后的煤在热解反应器中混合热解,产生热解油气和半焦。半焦和瓷球经筛分分离 后,半焦冷却,瓷球经提升管提升至陶瓷球预热器余热,完成一次循环。
[0008] 现有技术一具有如下缺点:
[0009] 陶瓷球在循环过程中,存在机械磨损,且气力提升输送陶瓷球的过程中,对管道和 设备内壁有一定程度的磨损。
[0010] 此外,热解反应器采用旋转窑,热解产生的油气停留时间长,油气二次反应剧烈, 焦油品质下降。
[0011]而且,热解后半焦和陶瓷球彻底分离困难。
[0012] 现有技术二
[0013] 图5为现有技术三的工艺流程图。如图5所示,神府SH内热式直立炭化炉工艺流程 为:原煤经破碎筛分(20~150_)后,输送至炉顶的煤塔,经胶带机、煤阀和辅助煤箱进直立 炉内。直立炉内的块煤自上而下移动,与高温气体逆流接触。直立炉上部为块煤预热段,预 热段将块煤预热至360~400 °C;预热后的块煤进入直立炉中部的干馏段,干馏段块煤被加 热至680~720°C,产生半焦和热解气,半焦通过炭化室下部的冷却段后冷却排出,热解气经 上升管、桥管进入集气槽。在集气槽内,高温热解气被循环氨水喷淋冷却至80°C左右,得粗 煤气和焦油,粗煤气经净化后作为直立炉的加热燃料。
[0014] 现有技术二具有如下缺点:
[0015] SH型内热式直立炭化炉工艺处理块煤,不适合粉煤热解。
[0016] SH型内热式直立炭化炉工艺采用气体热载体,热解后产生的热解油气资源被气体 热载体稀释,热值低。
[0017] 热解油气资源冷凝量大。
[0018] 块煤体积大,传热系数低,传热效率不高,热解时间长,油气二次反应剧烈,焦油品 质不高。
[0019] 设备庞大,不易操作。 【实用新型内容】
[0020] 针对以上现有技术存在的问题,本实用新型提出一种粉煤快速热解装置,能够将 热解产生的油气资源迅速导出热解反应器,二次反应少,有效的提高焦油和热解气品质。 [0021 ]本实用新型提出粉煤快速热解装置,其包括:
[0022] 反应器本体,所述反应器本体限定出反应空间,所述反应空间至上而下可分为进 料区、热解区以及出料区;
[0023] 所述进料区包括:物料入口,所述物料入口位于所述反应器本体的顶端;
[0024] 所述热解区包括:多层蓄热式辐射管,所述多层蓄热式辐射管在所述热解区中沿 所述反应器本体高度方向间隔分布,并且每层所述蓄热式辐射管包括多个沿水平方向间隔 分布的蓄热式福射管;
[0025] 所述出料区包括:半焦出口,所述半焦出口位于所述反应器本体的底部,用于将热 解后的半焦排出所述反应器本体;
[0026] 抽气伞,用于排出热解过程中产生的热解气,所述抽气伞布置在所述出料区,所述 抽气伞包括伞部和柄部,所述伞部和所述柄部二者气体连通连接,所述柄部从反应器的外 部穿过反应器的侧壁并延伸至反应器内部的中间位置;
[0027] 料位计,所述料位计布置在所述出料区,用于实时显示所述出料区中半焦的所述 抽气伞伞底到上料位所在平面的料位。
[0028] 如上所述的粉煤快速热解装置,其中,所述伞部为锥形结构,所述伞部朝向反应器 的底部并且伞部表面布置有多个通孔。
[0029] 如上所述的粉煤快速热解装置,其中,所述抽气伞伞底半径为所述反应器本体宽 度的1/8~1/4,倾角为45°~60°。
[0030] 如上所述的粉煤快速热解装置,其中,每层所述蓄热式辐射管包括多个平行并且 均匀分布的蓄热式辐射管,且每层所述蓄热式辐射管与上下两层蓄热式辐射管平行,并且 沿所述反应器本体高度方向交错分布。
[0031 ]如上所述的粉煤快速热解装置,其中,所述抽气伞的伞部顶端设置有抽气口。
[0032]如上所述的粉煤快速热解装置,其中,所述抽气伞的柄部内部为中空结构,用于排 出所述反应器本体内部的热解气。
[0033] 如上所述的粉煤快速热解装置,其中,所述蓄热式辐射管的外径为200~300mm。
[0034] 如上所述的粉煤快速热解装置,其中,所述相邻蓄热式辐射管外壁间的水平距离 为200~500mm。
[0035] 如上所述的粉煤快速热解装置,其中,所述相邻蓄热式辐射管外壁间的竖直距离 为200~700mm。
[0036] 如上所述的粉煤快速热解装置,其中,所述蓄热式辐射管的层数为10~25层。
[0037] 通过使用本实用新型所述的粉煤快速热解装置,采用蓄热式辐射管式下行床处理 粉煤,能够有效的热解粒径小于3mm的粉煤;通过采用抽气伞结构,将热解产生的油气迅速 导出反应器本体,二次反应少,热解油气通过出料区内的热解半焦后含尘量下降,有效降低 了热解油气中的含尘量,降低了焦油后续精制处理的预处理成本,有效的提高焦油及热解 油气的品质。
【附图说明】

[0038] 通过结合以下附图所作的详细描述,本实用新型的上述或其他方面的内容将变得 更清楚和更容易理解,其中:
[0039] 图1为本实用新型粉煤快速热解装置的结构示意图;
[0040] 图2为本实用新型粉煤快速热解装置的抽气伞主视图;
[0041 ]图3为本实用新型粉煤快速热解装置的抽气伞伞部俯视图;
[0042]图4为现有技术一的工艺流程图;
[0043]图5为现有技术二的工艺流程图。
[0044]附图中各标号表示如下:
[0045] 1:反应器本体、11:进料区、12:热解区、13:出料区;
[0046] 2:蓄热式辐射管;
[0047] 3:抽气伞、31:伞部、32:柄部、33:抽气口、34:伞底;
[0048] 4:热解半焦;
[0049] 5:料位计;
[0050] 6:物料入口;
[0051] 7:半焦出口。
【具体实施方式】
[0052]下面结合附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0053] 在此记载的【具体实施方式】/实施例为本实用新型的特定的【具体实施方式】,用于说 明本实用新型的构思,均是解释性和示例性的,不应解释为对本实用新型实施方式及本实 用新型范围的限制。除在此记载的实施例外,本领域技术人员还能够基于本申请权利要求 书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案,这些技术方案包括采用对在此记 载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案,都在本实用新型的保护范围之 内。
[0054] 图1为本实用新型粉煤快速热解装置的结构示意图。如图1所示,本实用新型提出 的粉煤快速热解装置包括反应器本体1。
[0055] 所述反应器本体1限定出反应空间,所述反应空间至上而下可分为进料区11、热解 区12以及出料区13。
[0056] 所述进料区11包括物料入口 6。所述物料入口 6位于所述反应器本体1的顶端。
[0057] 具体的,所述物料入口6可尽可能布置在所述反应器本体1顶端的中心位置,便于 从所述物料口 6进入到反应器内的物料能够均匀的散落在所述热解区12内部。
[0058]进一步的,进入到所述热解区12内的物料粒径应小于3mm。
[0059] 所述热解区12中包括多层蓄热式辐射管2。所述多层蓄热式辐射管2在所述热解区 12中沿所述反应器本体1高度方向间隔分布,并且每层所述蓄热式辐射管2包括多个沿水平 方向间隔分布的蓄热式辐射管2。
[0060] 进一步的,每层所述蓄热式辐射管2包括多个平行并且均匀分布的蓄热式辐射管 2,且每层蓄热式辐射管2与上下两层蓄热式辐射管2平行,并且沿反应器本体1高度方向交 错分布。
[0061] 具体的,如图1所示,所述蓄热式辐射管2的外径为200~300mm。相邻所述蓄热式辐 射管2外壁间的水平距离为200~500mm,竖直距离200~700mm。所述多层蓄热式福射管2的 层数可以为10~25层。经实用新型人发现,该种结构布置可以使得热解区中温度场分布均 勾,从而可以显者提尚物料的快速热解效率,进而提尚焦油的广率。
[0062]本实用新型中,蓄热式辐射管2为蓄热式燃气辐射管,即通过辐射管管体将燃烧燃 气产生的热量以辐射的方式进行供热。由此,可以通过调整通入蓄热式辐射管2内的燃气的 流量来实现对热解过程的温度控制,从而可以显著提高物料的快速热解效率,进而提高焦 油的产率。
[0063] 本实用新型中,所述蓄热式辐射管2还可以由燃烧器或其他供热装置代替,其技术 方案不仅仅局限于此。
[0064] 如图1所示,所述出料区13包括半焦出口 7。所述半焦出口 7位于所述反应器本体1 的底部,用于将热解后的半焦4排出所述反应器本体1。
[0065] 具体的,所述出料区13可以呈倒锥形。由此,可以使得热解生成的半焦4顺利排出 出料区13。所述半焦出口 7应尽可能布置在所述反应器本体1底端的中心位置,便于出料区 13内的半焦4顺利的排出反应器外。
[0066] 抽气伞3用于排出热解过程中产生的热解气。所述抽气伞3布置在所述出料区13。 图2为本实用新型粉煤快速热解装置的抽气伞主视图。如图2所示,所述抽气伞3包括伞部31 和柄部32,二者气体连通连接。所述柄部32从反应器的外部穿过反应器的侧壁并延伸至反 应器内部的中间位置。所述伞部31为锥形结构,所述伞部31朝向反应器的底部并且伞部31 表面布置有多个通孔。
[0067] 图3为本实用新型粉煤快速热解装置的抽气伞伞部俯视图。如图3所示,抽气伞3的 顶部具有抽气口 33。所述抽气口 33顶端与抽气伞3的柄部32相连。所述抽气伞柄部32为中空 结构,用于将半焦4产生的热解气及时地排出所述反应器本体1外。排出反应器外的热解气 进一步进行油气分离,得到焦油和热解气。
[0068] 通过在出料区13内设置抽气伞3,将粉煤热解后产生的热解气通过热解半焦后由 抽气伞3导出反应器本体1外部。经过半焦4的过滤作用,可以降低热解气的温度,同时降低 热解气中的尘含量,降低后续高温煤热解气激冷焦油中的含尘量,降低焦油的预处理成本。
[0069] 进一步的,为更好实现热解气的抽离过程,可以将所述抽气伞3的伞底半径设定为 所述反应器本体1宽度的1/8~1/4,倾角为45°~60°。
[0070] 如图1所示,料位计5布置在所述出料区13内,所述料位计5的末端与所述抽气伞伞 底34处于同一平面,用于实时显示所述出料区13中半焦4的所述抽气伞3伞底34到上料位所 在平面的料位。
[0071 ]具体的,如图1所示,所述料位计5的一端伸入反应器本体1内的出料区13,与所述 半焦4相连;其另一端位于所述反应器本体1的外部,并配有显示装置,便于观察反应器内抽 气伞3伞底34到上料位所在平面的距离H。抽气伞3的抽气孔33到上料位的距离为h。可见,h = H-b*tanA,b为所述抽气伞3伞底34的半径,A为抽气伞3伞底34的倾角。h的高度宜为30~ 60mm。此结构能够更好的完成热解气的分离过程,减少热解气被稀释,提高热解气品质。 [0072] 实施例
[0073]本实施例利用如图1所示的粉煤快速热解装置对褐煤进行热解。待热解原料褐煤 的粒径小于3mm,其褐煤分析数据见表1。
[0074]表1:褐煤分析数据。
[0075]
[0076]粉煤快速热解装置的主要尺寸如下:蓄热式辐射管采用管径为245mm的圆形管,水 平上每层相邻辐射管的外壁距离为200mm,上下每层相邻辐射管的外壁距离为300mm,蓄热 式辐射管层数为15。抽气伞伞底半径为900mm,抽气伞倾角45°。调节热解区辐射管的温度及 形成的反应区各区域温度如图表2所示。其中,物料在反应器中的停留时间为6.5s。粉煤经 热解后的产物为焦油17.4%、热解气12.8%、半焦69.8%。热解气含尘量为0.8%。
[0077] 从以上热解产物的数据可以看出,本实用新型的装置有效降低了后续焦油冷凝后 焦油的含尘量,降低了后续焦油精制的预处理成本10%,大大提高了热解的效益。
[0078] 经热解反应产生的热解气通过抽气伞3及时排出反应器本体1外部,降低了热解气 被稀释的程度,有效的提高了焦油和热解气的品质。
[0079] 热解后产生的半焦4通过反应器本体1底端的出料口 7排出反应器外部,以便进行 下一次热解反应。
[0080] 表2:工艺操作参数。
[0082]上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其他特征的组合,本领域技术人员还 可根据实用新型目的进行各技术特征之间的其他组合,以实现本实用新型之目的为准。
【主权项】
1. 粉煤快速热解装置,其特征在于,包括: 反应器本体,所述反应器本体限定出反应空间,所述反应空间至上而下可分为进料区、 热解区以及出料区; 所述进料区包括:物料入口,所述物料入口位于所述反应器本体的顶端; 所述热解区包括:多层蓄热式辐射管,所述多层蓄热式辐射管在所述热解区中沿所述 反应器本体高度方向间隔分布,并且每层所述蓄热式辐射管包括多个沿水平方向间隔分布 的蓄热式辐射管; 所述出料区包括:半焦出口,所述半焦出口位于所述反应器本体的底部,用于将热解后 的半焦排出所述反应器本体; 抽气伞,用于排出热解过程中产生的热解气,所述抽气伞布置在所述出料区,所述抽气 伞包括伞部和柄部,所述伞部和所述柄部二者气体连通连接,所述柄部从反应器的外部穿 过反应器的侧壁并延伸至反应器内部的中间位置; 料位计,所述料位计布置在所述出料区,用于实时显示所述出料区中半焦的所述抽气 伞伞底到上料位所在平面的料位。2. 根据权利要求1所述的粉煤快速热解装置,其特征在于,所述伞部为锥形结构,所述 伞部朝向反应器的底部并且伞部表面布置有多个通孔。3. 根据权利要求1所述的粉煤快速热解装置,其特征在于,所述抽气伞伞底半径为所述 反应器本体宽度的1/8~1/4,倾角为45°~60°。4. 根据权利要求1所述的粉煤快速热解装置,其特征在于,每层所述蓄热式辐射管包括 多个平行并且均匀分布的蓄热式辐射管,且每层所述蓄热式辐射管与上下两层蓄热式辐射 管平行,并且沿所述反应器本体高度方向交错分布。5. 根据权利要求1所述的粉煤快速热解装置,其特征在于,所述抽气伞的伞部顶端设置 有抽气口。6. 根据权利要求1所述的粉煤快速热解装置,其特征在于,所述抽气伞的柄部内部为中 空结构,用于排出所述反应器本体内部的热解气。7. 根据权利要求1所述的粉煤快速热解装置,其特征在于,所述蓄热式辐射管的外径为 200~300mm〇8. 根据权利要求1所述的粉煤快速热解装置,其特征在于,所述相邻蓄热式辐射管外壁 间的水平距离为200~500mm。9. 根据权利要求1所述的粉煤快速热解装置,其特征在于,所述相邻蓄热式辐射管外壁 间的竖直距离为200~700mm。10. 根据权利要求1所述的粉煤快速热解装置,其特征在于,所述蓄热式辐射管的层数 为10~25层。
【文档编号】C10K1/02GK205710591SQ201620590386
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】梅磊, 陈水渺, 肖磊, 薛逊, 姜朝兴, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司
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