一种煤热解的进出料系统的制作方法

本实用新型涉及一种进出料系统及方法，尤其指一种煤热解反应系统的进出料系统。

背景技术：

我国褐煤、长焰煤和不黏煤等中低阶没资源储量巨大，已探明储量5610亿吨以上，其中褐煤资源探明储量为1300多亿吨。利用这些丰富的中低阶煤制取替代燃料的转化技术备受瞩目。煤低温干馏，即没在隔绝空气（或在非氧化气氛）条件下加热升温到500~600℃，受热分解成煤气、煤焦油和半焦的热加工过程，是中低阶煤化学加工的一个重要技术途径。

近年来，随着能源与资源的短缺和环境污染的日益严重，寻找可替代能源和资源已成为世界各国亟待解决的问题。CN102295114A公开了一种进料罐以及使用该进料罐的干法进料装置，该方法的特点在于在进料罐上设有数个进口以及与罐体流体相同的气体分配器，从这些进口引入固体粉末和载气，且罐体内混合形成固气混合物。使用该方法可以防止固体粉末在罐体内壁附近大量聚集，且在一定程度上避免了鼠洞和架桥现象的出现。但是，仍存在以下缺点：（1）大量外加载气随着固体粉末进入反应器，造成反应产生的气体产物中杂质气体含量或者某一非有效气体成分过多，影响气体品质，造成后期气体产物工序处理复杂，建设成本及运行成本昂贵；（2）仅适用于粒度较小的固体粉末进料，无法满足较大粒径固体颗粒的连续进料要求。因此，如何设计一种高效、气氛稳定和连续运行的煤热解的进出料系统成为本领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种新型的煤热解的进出料系统，该系统能在不引起反应器内气氛波动的情况下实现进出料，尤其是一种不影响煤热解炉内绝氧或贫氧气氛的进出料系统。该系统具有热解效率高、连续进出料以及自动化程度高、操作简便，并且整个系统内的热源、压力、气氛稳定、节能效果显著等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提出了一种煤热解的进出料系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括：进料装置、料仓、中间储罐和反应器，其中，

所述进料装置位于所述料仓的上方，与所述料仓的进料口连接，其中，所述料仓为封闭系统，所述料仓上部设有放空管道，在所述料仓下部锥形部的外围环绕布设多个喷嘴，用于将气体送入所述料仓内，进行气氛置换，所述喷嘴与气源连接；所述中间储罐的入口与所述料仓下部的出料口连接，且所述料仓和所述中间储罐之间设有阀，用于控制煤原料的通断；其中，所述中间储罐为封闭系统，所述中间储罐上部设有放空管道，在所述中间储罐下部锥形部的外围环绕布设多个喷嘴，用于将气体送入所述中间储罐内，进行气氛置换；所述喷嘴与气源连接；所述中间储罐的下部出口与所述反应器上部的进料口连接；所述反应器为密闭反应器，由气体进行吹扫置换。

发明人发现，根据本实用新型提供的煤热解的进出料系统及方法，能在不引起反应器内气氛波动的情况下实现进出料，尤其是在不影响煤热解炉内绝氧或贫氧气氛的情况下完成了热解反应装置的连续运行；同时，可通过调整螺旋进料装置的转速，随时调整进料量，且对反应器内的气氛无影响，尤其适合于热解反应装置的连续运行；通过采用气体对料仓和中间储罐的置换，在反应器入口处形成一段气体封锁，可以防止反应器内产物气体反串，从进料装置处串出。同时也能防止在进料过程中空气进入反应器内，造成反应器内过氧现象的发生，引起危险。该系统具有热解效率高、连续进出料以及自动化程度高、操作简便，并且整个系统内的热源、压力、气氛稳定、节能效果显著等优点。

根据本实用新型的实施例，所述进料装置为进料螺旋，其上方设有料斗，机械装置将煤运送至所述料斗中。

根据本实用新型的实施例，所述阀为第一插板阀；所述气体为二氧化碳、氮气或对热解反应过程无影响的惰性气体。

根据本实用新型的实施例，所述反应器上方设置有分布器，将物料均匀分布在反应器床层内；所述反应器为环形反应器，其炉底为可转动的环形炉底。

根据本实用新型的实施例，所述中间储罐和反应器之间设置有第二插板阀；分别在所述料仓喷嘴和中间储罐喷嘴与气源之间设置阀，以控制气体的通断。

根据本实用新型的实施例，所述料仓和中间储罐的侧壁上均固定安装料位计，并且料仓的所述料位计与第一插板阀联锁，中间储罐的所述料位计与第二插板阀联锁，用于根据料位值来控制插板阀的开关。

本实用新型的有益效果如下：

（1）可通过调整螺旋进料装置和螺旋推进反应器的电机转速，随时调整进料量和出料速度，连续进出料的同时对反应器内的气氛无影响。尤其适合于热解反应装置的连续运行。

（2）整个系统自动化程度高，操作简便。

（3）通过采用气体对料仓和中间储罐的置换，在反应器入口处形成一段气体封锁，可以防止反应器内产物气体反串，从进料装置处串出。同时也能防止在进料过程中空气进入反应器内，造成反应器内过氧现象的发生，引起危险。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的煤热解的进出料系统的结构示意图。

图2是根据本实用新型实施例的反应器的俯视图。

其中，1、机械装置，2、料斗，3、进料螺旋，4、料仓，41、料仓的放空管道，42、料仓的料位计，43、料仓的出料控制阀，5、中间储罐，51、中间储罐的放空管道，52、中间储罐的料位计，53、中间储罐的出料控制阀，6、气源，61、料仓通气管道的控制阀，62、中间储罐通气管道的控制阀，7、反应器，71、分布器，72、进料区，73、加热区，74、出料区。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提出了一种煤热解的进出料系统。根据本实用新型的实施例，图1是根据本实用新型实施例的煤热解的进出料系统的结构示意图，参照图1所示，该系统包括：进料装置3、料仓4、中间储罐5和反应器7，其中，所述进料装置位于所述料仓的上方，与所述料仓的进料口连接，其中，所述料仓为封闭系统，所述料仓上部设有放空管道，在所述料仓下部锥形部的外围环绕布设多个喷嘴，用于将气体送入所述料仓内，进行气氛置换，所述喷嘴与气源6连接；所述中间储罐的入口与所述料仓下部的出料口连接，且所述料仓和所述中间储罐之间设有阀，用于控制煤原料的通断；其中，所述中间储罐为封闭系统，所述中间储罐上部设有放空管道，在所述中间储罐下部锥形部的外围环绕布设多个喷嘴，用于将气体送入所述中间储罐内，进行气氛置换；所述喷嘴与气源连接；所述中间储罐的下部出口与所述反应器上部的进料口连接；所述反应器为密闭反应器，由气体进行吹扫置换。

发明人发现，根据本实用新型提供的煤热解的进出料系统及方法，能在不引起反应器内气氛波动的情况下实现进出料，尤其是在不影响煤热解炉内绝氧或贫氧气氛的情况下完成了热解反应装置的连续运行；同时，可通过调整螺旋进料装置的转速，随时调整进料量，且对反应器内的气氛无影响，尤其适合于热解反应装置的连续运行；通过采用气体对料仓和中间储罐的置换，在反应器入口处形成一段气体封锁，可以防止反应器内产物气体反串，从进料装置处串出。同时也能防止在进料过程中空气进入反应器内，造成反应器内过氧现象的发生，引起危险。该系统具有热解效率高、连续进出料以及自动化程度高、操作简便，并且整个系统内的热源、压力、气氛稳定、节能效果显著等优点。

根据本实用新型的实施例，该煤热解的进出料系统包括进料装置3，位于所述料仓的上方，与所述料仓的进料口连接，用于将煤物料输送到料仓中。根据本实用新型的具体实施例，所述进料装置3为进料螺旋3。进一步的，所述进料装置还可以在其上方设置料斗2，通过机械装置1将煤运送至所述料斗中，煤再通过料斗进入到所述进料装置中。

根据本实用新型的实施例，该煤热解的进出料系统包括料仓4，所述料仓为封闭系统，由气体对该系统进行气氛置换，主要起到存储物料、隔绝反应系统与外界的作用。根据本实用新型的具体实施例，所述料仓为封闭系统，所述料仓上部设有放空管道41，在所述料仓下部锥形部的外围设有喷嘴，所述喷嘴与气源6连接。所述放空管道，用于排放废气；所述喷嘴，用于引入气体。优选的，所述喷嘴的设置方式为在料仓下部锥形部的外围环绕布设，设置数量为多个喷嘴，用于将气体送入所述料仓内，进行气氛置换；进一步的，所述气体为二氧化碳、氮气或对热解反应过程无影响的惰性气体。由此，料仓通过放空管道排放废气，并且通过设置在料仓上的喷嘴将气源中的气体送入，实现了将料仓内的气氛置换为惰性气氛，主要起到存储物料、隔绝反应系统与外界的作用；同时，气体在料仓的罐体内壁形成一层气膜，防止物料在罐体内壁积聚，另外，罐体内气体的波动，可以防止罐内物料堆积，形成不利于物料顺利下落的鼠洞和架桥现象，保证进料系统的顺利运行。此外，所述料仓下部的出料口与所述中间储罐的入口连接，且所述料仓和所述中间储罐之间设有阀43，即所述阀为第一插板阀43，用于控制煤的通断；当打开第一插板阀时，开始将煤从料仓下部的出料口输送到所述中间储罐；关闭第一插板阀时，停止将煤从料仓下部的出料口输送到所述中间储罐。进一步的，所述料仓的侧壁上固定安装料位计42，用于观察料仓内部的料位高度；优选的，料仓的所述料位计与第一插板阀联锁，用于根据料位值来控制第一插板阀的开关。

根据本实用新型的实施例，该煤热解的进出料系统包括中间储罐5，所述中间储罐为封闭系统，由气体对该系统进行气氛置换，主要起到存储物料、隔绝反应系统与外界的作用。根据本实用新型的具体实施例，所述中间储罐为封闭系统，所述中间储罐上部设有放空管道51，在所述中间储罐下部锥形部的外围设有喷嘴，所述喷嘴与气源连接。所述放空管道，用于排放废气；所述喷嘴，用于引入气体。优选的，所述喷嘴的设置方式为在中间储罐下部锥形部的外围环绕布设，设置数量为多个喷嘴，用于将气体送入所述中间储罐内，进行气氛置换；进一步的，所述气体为二氧化碳、氮气或对热解反应过程无影响的惰性气体。由此，中间储罐通过放空管道排放废气，并且通过喷嘴将气源中的气体送入，实现了将中间储罐内部的气氛置换为惰性气氛，主要起到存储物料、隔绝反应系统与外界的作用；同时，气体在中间储罐的罐体内壁形成一层气膜，防止物料在罐体内壁积聚，另外，罐体内气体的波动，可以防止罐内物料堆积，形成不利于物料顺利下落的鼠洞和架桥现象，保证进料系统的顺利运行。此外，所述中间储罐的下部出口与所述反应器上部的进料口连接，并且所述中间储罐和反应器之间设置有第二插板阀53，用于控制煤的通断。当打开第二插板阀时，开始将煤从所述中间储罐输送到反应器；关闭第二插板阀时，停止将煤从所述中间储罐输送到反应器。进一步的，所述中间储罐的侧壁上固定安装料位计52，用于观察料仓内部的料位高度；优选的，所述中间储罐的料位计与第二插板阀联锁，用于根据料位值来控制第二插板阀的开关。

根据本实用新型的实施例，该煤热解的进出料系统包括反应器，如图2所示，所述反应器7为密闭反应器，用于对煤进行热解处理，所述反应器上方设置有分布器71，将物料均匀分布在反应器床层内；所述反应器为环形反应器，其炉底为可转动的环形炉底。根据本实用新型的具体实施例，所述反应器上方设置有分布器，将物料均匀分布在反应器床层内，使得所述固体物料平铺在反应器内，有利于固体物料的受热均匀，从而促使其在反应器内进行充分的热解反应。根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，所述反应器可以划分为三个区，依次为进料区72、加热区73和出料区74，三个区的依次设定方向可为逆时针方向或顺时针方向，优选的，为逆时针方向；进一步的，所述反应器的炉底的旋转方向与三个区的依次设定方向相同，可为逆时针方向或顺时针方向，优选的，为逆时针方向。当物料经由分布器从进料区进入到反应器内，随着炉底在反应器内转动，进入反应器的加热区，进行热解反应，随后，热解后的固体物料随着炉底的转动运送到出料区，从而，该反应器实现了可在发生热解反应的同时运动至出料口出料。根据本实用新型的具体实施例，该反应器为密闭贫氧反应器，即反应器内要求绝氧或贫氧氛围，该反应器内气氛由气体进行吹扫置换，优选的，该反应器内气氛由气体进行置换为惰性气氛。由于在料仓和中间储罐处分别设置与气源连接的喷嘴（即气源的气体入口），分别送入气体对料仓、中间储罐和反应器进行置换，同时隔绝反应器与外部空气的联系，以确保反应器内为绝氧或贫氧氛围。进一步的，所述气体为二氧化碳、氮气或对热解反应过程无影响的惰性气体。

当固体物料顺着中间储罐与反应器之间设置的连接管道进入密闭反应器时，由设置于其内的分布器将该物料均匀分布于反应器内，使得所述固体物料平铺在反应器内。然后，所述固体物料进入该反应器后发生热解反应，并随着反应器的炉底在反应器内部转动，具体为，物料经由分布器从进料区进入到反应器内，随着炉底在反应器内转动，进入反应器的加热区，进行热解反应，随后，热解后的固体物料随着炉底的转动运送到出料区，从而，该反应器实现了可在发生热解反应的同时运动至出料口出料。进一步的，煤在绝氧或贫氧氛围中完成热解反应，得到的高附加值的焦油、半焦以及荒煤气。

根据本实用新型的实施例，该煤热解的进出料系统包括气源6，用于为所述料仓和所述中间储罐提供气体。所述气源分别与所述料仓喷嘴和中间储罐喷嘴连接，用于为所述料仓喷嘴和中间储罐喷嘴提供气体。根据本实用新型的具体实施例，当系统初次启动时，将气体通入到所述料仓、中间储罐与反应器中，将料仓、中间储罐与反应器中的气氛进行置换。通过在料仓和中间储罐处分别设置与气源连接的喷嘴（即气源的气体入口），分别送入气体对料仓、中间储罐和反应器进行置换，同时隔绝反应器与外部空气的联系，以确保反应器内为绝氧或贫氧氛围，以此达到整个系统处于绝氧或贫氧氛围的状态。优选的，分别在所述料仓喷嘴和中间储罐喷嘴与所述气源之间设置阀，以控制气体的通断；在所述料仓喷嘴和与所述气源之间设置阀61，以控制气源通向料仓的气体通断；中间储罐喷嘴与所述气源之间设置阀62，以控制气源通向中间储罐的气体通断。进一步的，所述气体为二氧化碳、氮气或对热解反应过程无影响的惰性气体。

在本实用新型的另一个方面，本实用新型提供了一种利用前面所述的系统进行煤热解的进出料方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）首先，引入气体对料仓、中间储罐与反应器进行置换，使整个系统处于惰性氛围。

根据本实用新型的具体实施例，当系统初次启动时，将气体通入到所述料仓、中间储罐与反应器中，将料仓、中间储罐与反应器中的气氛进行置换。根据本实用新型的具体实施例，通过在料仓和中间储罐处分别设置与气源连接的喷嘴（即气源的气体入口），分别送入气体对料仓、中间储罐和反应器进行置换，同时隔绝反应器与外部空气的联系，以确保反应器内为绝氧或贫氧氛围，以此达到整个系统处于绝氧或贫氧氛围的状态。进一步的，所述气体为二氧化碳、氮气或对热解反应过程无影响的惰性气体，将所述料仓、中间储罐与反应器置换为惰性气氛，使整个系统处于惰性氛围。

2）通过机械装置，将煤运送至位于螺旋进料装置上方的料斗中；启动所述螺旋进料装置，将所述料斗中的煤输送至料仓。根据本实用新型的具体实施例，所述煤的粒径范围为3-30mm的颗粒；所述煤指中低阶煤，包括褐煤、长焰煤、烟煤等。

根据本实用新型的实施例，当系统正常运行时，根据料仓和中间储罐的料位情况，调节所述螺旋进料装置的转速，避免料仓中的煤过满或过少，保证整个系统的连续运行。

3）开启气体管道上的阀，将气源中的气体引入所述料仓中，对所述料仓中的空气进行置换，将随煤进来的空气吹净，废气从所述料仓上的放空管道排出，将所述料仓中的气氛置换为惰性气氛后，关闭所述料仓放空管道的阀门。

4）开启气体管道上的阀，将气源中的气体引入中间储罐中，对所述中间储罐中的空气进行置换，废气从所述中间储罐上的放空管道排出，将所述中间储罐中的气氛置换为惰性气氛后，关闭放空管道上的阀门。

5）开启所述料仓与所述中间储罐之间的第一插板阀，煤沿着连接管道下落至所述中间储罐，关闭所述第一插板阀，并延时一段时间后，打开所述中间储罐与反应器之间的第二插板阀，煤沿着中间储罐与反应器之间设置的连接管道进入密闭反应器中。

根据本实用新型的具体实施例，当系统初次启动时，所述料仓中的料位达到一设定高度时，开启所述料仓与所述中间储罐之间的第一插板阀，待料位降低到一设定高度时，关闭所述第一插板阀，开启气体管道上的阀门，将气源中的气体引入所述中间储罐中，将随煤进入的空气置换，废气从所述中间储罐上的放空管道排出。中间储罐置换完毕后，关闭放空管道上的阀门，随后开启中间储罐与反应器之间的第二插板阀，通过设置在反应器内部的分布器将煤分布在反应器内进行热解反应。

根据本实用新型的实施例，当系统正常运行时，根据料仓和中间储罐的料位情况，交替开关第一插板阀和第二插板阀。根据本实用新型的优选实施例，第一插板阀与所述料仓的料位计联锁，并且设定联锁值，第一插板阀的开启或关闭具体根据联锁值进行调节。优选的，所述联锁值为料仓高度的1/3-3/4。当第一插板阀与所述料仓的料位计的联锁值小于1/3时，关闭第一插板阀；当第一插板阀与所述料仓的料位计的联锁值处于1/3-3/4时，开启第一插板阀。根据本实用新型的优选实施例，第二插板阀与所述中间储罐的料位计联锁，并且设定联锁值，第二插板阀的开启或关闭具体根据联锁值进行调节。优选的，所述联锁值为中间储罐高度的1/4-3/4。当第二插板阀与所述中间储罐的料位计的联锁值小于1/4时，关闭第二插板阀；当第二插板阀与所述中间储罐的料位计的联锁值位于1/4-3/4之间时，开启第二插板阀。

6）煤进入该反应器后发生热解反应，所述固体物料平铺在反应器内，并随着反应器的炉底在反应器内部转动，在发生热解反应的同时运动至出料口出料。

根据本实用新型的具体实施例，该煤热解的进出料系统包括反应器，如图2所示，所述反应器为密闭反应器，用于对煤进行热解处理，所述反应器上方设置有分布器，将物料均匀分布在反应器床层内；所述反应器为环形反应器，其炉底为可转动的环形炉底。根据本实用新型的具体实施例，所述反应器上方设置有分布器，将物料均匀分布在反应器床层内，使得所述固体物料平铺在反应器内，有利于固体物料的受热均匀，从而促使其在反应器内进行充分的热解反应。根据本实用新型的具体实施例，所述反应器可以划分为三个区，依次为进料区、加热区和出料区，所述反应器的炉底的旋转方向与三个区的依次设定方向相同。当物料经由分布器从进料区进入到反应器内，随着炉底在反应器内转动，进入反应器的加热区，进行热解反应，随后，热解后的固体物料随着炉底的转动运送到出料区，从而，该反应器实现了可在发生热解反应的同时运动至出料口出料。根据本实用新型的具体实施例，该反应器为密闭贫氧反应器，即反应器内要求绝氧或贫氧氛围，该反应器内气氛由气体进行吹扫置换，优选的，该反应器内气氛由气体进行置换为惰性气氛。由于在料仓和中间储罐处分别设置与气源连接的喷嘴（即气源的气体入口），分别送入气体对料仓、中间储罐和反应器进行置换，同时隔绝反应器与外部空气的联系，以确保反应器内为绝氧或贫氧氛围。进一步的，所述气体为二氧化碳、氮气或对热解反应过程无影响的惰性气体。

当固体物料顺着中间储罐与反应器之间设置的连接管道进入密闭反应器时，由设置于其内的分布器将该物料均匀分布于反应器内，使得所述固体物料平铺在反应器内。然后，所述固体物料进入该反应器后发生热解反应，并随着反应器的炉底在反应器内部转动，具体为，物料经由分布器从进料区进入到反应器内，随着炉底在反应器内转动，进入反应器的加热区，进行热解反应，随后，热解后的固体物料随着炉底的转动运送到出料区，从而，该反应器实现了可在发生热解反应的同时运动至出料口出料。进一步的，煤在绝氧或贫氧氛围中完成热解反应，得到的高附加值的焦油、半焦以及荒煤气。

实施例1

系统正常运行时，粒径范围3-6mm的固体颗粒物料通过机械装置运送至螺旋进料装置上方设置的料斗，然后通过螺旋进料装置，将料斗中的物料输送至料仓中。同时，将管道上的切断阀门开启，引气体入料仓进行置换，将随物料进来的空气吹净，废气从料仓上的放空管道处排出。然后，通过连接管道及其上的切断阀，引气体入中间储罐中，置换中间储罐。置换完毕后，待料仓中的料位至料仓的1/2，也就是料位计的1/2处时，料仓与中间储罐之间的切断阀开启，待料位降低至料位计的1/4时，切断阀关闭。此处切断阀的开关与料仓料位计的料位联锁，根据料仓的具体料位高度来开关切断阀。

中间储罐存料之后，重新对中间储罐以及其内的物料进行置换，置换时间，然后打开中间储罐与反应器之间的气动阀，物料顺着中间储罐与反应器之间设置的连接管道进入密闭反应器中，由设置于其内的分布器将该物料均匀分布于反应器内，在绝氧的气氛中完成热解反应，得到的高附加值的焦油、半焦以及荒煤气。

系统正常运行时，根据料仓和中间储罐的料位情况，交替开关切断阀和切断阀，切断阀与料位计、切断阀与料位计分别设定联锁值，根据联锁值进行调节。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。