一种气化还原高温油气除尘冷却降焦及精炼分离装置的制作方法

文档序号:16562957发布日期:2019-01-08 22:28
一种气化还原高温油气除尘冷却降焦及精炼分离装置的制作方法

本实用新型属能源开发和环保技术领域,尤其是涉及一种气化还原高温油气除尘冷却降焦及精炼分离装置。



背景技术:

煤干馏(即煤焦化),是指煤(煤炭)在隔绝空气的条件下被加热而产生热解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程。煤焦化技术大规模用于工业生产始于 18世纪,用以生产炼铁所需的焦炭。鉴于煤炭本身的燃烧特性,煤焦化需要在与空气隔绝的条件下完成,以避免空气中的氧气在焦化过程中与炽热的煤炭直接接触产生燃烧或氧化反应,达到将煤炭高效率地转化为焦炭的目的。经过长期不断的改进,现代煤焦化过程中,加热所采用的主要燃料为诸如高炉煤气和转炉煤气等低热值过程气。

现代煤焦化过程大致如下:1)煤干燥:当煤料的温度高于100℃时,煤料中的水分蒸发出;温度升高到200℃以上时,煤料中结晶水释出;2)煤改性:至 350℃以上时,煤料开始出现微观结构和物理特性的改变;粘结性煤开始软化,并进一步形成粘稠的胶质体(泥煤、褐煤等不发生此现象),煤气(主要成分是甲烷)和焦油(煤焦油)开始析出;3)低温煤干馏:至500~600℃时,煤料开始低温干馏,大部分煤气和焦油析出,此即一次热分解产物;残留物逐渐变稠并固化形成半焦;4)中温煤干馏:至700℃~900℃时,半焦继续分解析出余下的挥发物(主要成分是氢气),半焦失重同时进行收缩,形成裂纹;5) 高温煤干馏:至900℃~1100℃时,半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。煤的热解,犹如焦油的常压蒸馏过程,如果不除尘,那很难把油和水,油和油分离开来。这种油气回收方式,把油分成重、中、轻三种油,有利于油品质量提高,也有利于企业经济价值提高,也有利于后续油品加工。如重油提蜡后,加氢形成重柴油组分,或直接作为工业燃料油,或直接作为炭黑原料油等;轻油为经济价值最高的油品,为汽油馏分,通过简单精馏或加氢,可获得溶剂油和优质汽油。油水分离效果,除尘效果直接关系到油品质量,对焦油后续加工十分重要。

专利CN202415436U是一种制备兰炭的外热式回转干馏炉,它采用筒体前端为进料装置,后端为出料箱,出料箱与筒体之间为出料组合密封。专利 CN104017594A是一种煤低温干馏方法,它分为备煤单元,干馏单元,干馏尾气回收单元及干馏热源发生单元。采用蓄热式加热炉将干馏产生的煤气加热作为干馏热源,最大限度的提高了干馏煤气的热值。以上两种都是煤的干馏设备,应该说基本都是外加热干馏,但原料都是煤的干馏,而不是粉尘里面的重质焦油再精炼,重质焦油如果不精炼,那重质焦油的产品质量及价格大打折扣,而且量大,是生存企业比较头疼的问题。

专利CN921000912.7是一种生产干馏煤气的方法和装置,其干馏煤气的除尘装置是旋风分离器或惯性分离器。但实践中发现,生成的重质焦油和粉尘黏附于旋风分离器内壁,不仅造成旋风分离效率下降,而且影响系统的长期运行。专利CN 104226064 A是一种含尘干馏气除尘装置。包括除尘腔体,除尘腔体的顶部设有滤料进口,底部设有滤料出口,除尘腔体侧壁下方设有通气管;该装置热态的干馏气温度由下而上逐渐降低,冷态滤料的温度由上而下逐渐升高,应该说具有一定的温度梯度,有利于除尘的进行。以上几个装置应该说都具有一定的除尘效果,而且也是现在用的比较多的,但单一的装置往往除尘效率不高,带有一定量的含尘颗粒和重质焦油进入后续设备,给后续轻质焦油的质量,焦炉煤气的质量,管道堵塞等带来很大的影响,往往除尘效果好坏,重质焦油去除率的多少直接决定了企业产品的质量和生产效率。

所以说把除尘,降重质焦油的高温油气和把由煤尘及重质焦油组成的油泥再次催化裂化,气化还原等化学方式一起来提高产品的附加值还未见报道。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的不足,使主要由煤尘,重质焦油及少量的轻质焦油组成的油泥能更好的资源化,减量化,无害化和稳定化利用,本实用新型提供了一种高温油气除尘冷却降焦及气化还原精炼分离工艺及装置,主要是将高温油气通过除尘,冷却,加热催化等工艺分离成焦炉煤气,轻质焦油,重质焦油,废水等。

本实用新型所采用的具体技术方案如下:

一种气化还原高温油气除尘冷却降焦及精炼分离装置,其特征在于,包括依次连接的反应釜,第一除尘器、一级过滤器、圆形管、二级过滤器、储料箱、精炼釜和第二除尘器,其中:反应釜,用于煤的干馏及气化还原;内部安装有无线温度传感器,出口处安装有第一螺旋及第一电机;第一除尘器,去除高温油气夹带的大量灰尘;与所述的反应釜通过动静密封装置连接,包括上方安装有第一挡板,下方安装带有搅拌叶的转轴及第二电机,底部设置有用于排出物料的第三螺旋及第三电机。所述的第二电机控制转轴的动作,所述的第三电机控制第三螺旋的动作;一级过滤器,继续去除高温油气里的粉尘并降低重质焦油含量;内部安装有除尘的第一角钢,分离物料的第四螺旋及第四电机。圆形管,起连接,除尘,排物料作用;其分别与第一除尘器、一级过滤器和二级过滤器连接,圆形管与第一除尘器连接处安装有第一阀门,圆形管内安装不易使含尘颗粒积聚的第五螺旋及第五电机;

二级过滤器,继续冷却重质焦油和去除油气里面的煤尘,包括卧室筒体,卧室筒体的上部设置两个并列的第一筒体和第二筒体,所述的第一筒体连接圆形管,所述的第二筒体上部设置第一出气口,第一筒体内安装第二挡板,卧室筒体的底部设置输送油泥的第六螺旋及第六电机;

储料箱,缓冲油泥的输入;通过第七螺旋及第七电机输送,与二级过滤器连接处安装有第二阀门。精炼釜,通过加热催化使油泥进一步气化还原;通过油气两用燃烧器和驱动装置来加热和驱动,内部安装有带有套环的第八螺旋及第八电机,出料口安装由耐高温防火布连接的第九螺旋及第九电机。和第二除尘器,自其上端的第二出气口排出;第二除尘器包括上方安装的第二角钢,第二除尘器的下方设置有回料的第十螺旋及第十电机。

所述的第一除尘器侧壁安装有探测粉尘累积量的第一料位感应器和1~2只仓壁振动器;所述的二级过滤器的侧壁安装有第二料位感应器。

所述第一挡板的层数为4~8层,与筒体侧壁的角度为30°~60°;所述第二挡板的层数为3~6层,与筒体侧壁的角度为45°~70°。

所述一级过滤器底部两内侧安装有第一钢板;所述第二除尘器底部安装有第二钢板。

所述角钢、角钢的层数为5~20层,每层根数为6~20根。

所述的分离装置内分别安装有温度计和压力表,所有分离装置的压力控制在0~1000Kpa;反应釜出口温度450~800℃,第一除尘器出口温度360℃~500℃,一级过滤器(3)出口温度300℃~360℃,二级过滤器出口温度250℃~320℃,精炼釜出口温度330~400℃。

所述反应釜的出料口,精炼釜前后两端分别安装有金属补偿器。

所述的一级过滤器安装有检修口,内径在DN300~800之间。

所述的螺旋结构安装支撑架,支撑架的个数为1~5个。

本实用新型的其工艺流程步骤如下:

1)煤在反应釜气化还原产生高温油气后至第一除尘器,达到产品质量的半焦在第一螺旋及第一电机作用下至第一除尘器底部,气流在挡板作用下,走Z字型路线,从顶部到达一级过滤器,第一除尘器挡住了大多数的粉尘,积聚随重力自由落体,累积到一定厚度,第一料位感应器发出信号,启动带搅拌叶的转轴和第二电机,第三螺旋和第三电机,物料随即排出、至一定厚度时,料位感应器发出信号停止第二电机和第三电机,第一过滤器底部物料必须保有一定量,否则高温油气易从第一过滤器底部溢出,也就达到了自动锁气的目的。

2)高温油气进入一级过滤器后,90°转弯垂直下流,经过充分的碰壁和湍流,部分粉尘沿壁积聚随重力掉落。高温油气在一级过滤器底部缓冲区充分缓冲后,180°转弯逆流而上,在多层错开排列的第一角钢的拦截下,曲线迂回上升,至圆形管,大量粉尘在第一角钢底部及两侧积聚,当积聚的灰尘重力大于粘附力和气流上升的浮力之和时,既掉入一级过滤器底部,在呈倒八字型长方形第一钢板作用下,落入螺旋输送装置内,粉尘通过螺旋结构即第四螺旋及第四电机排出。

3)高温油气在圆形管内流动,碰到无轴螺旋输送装置即第五螺旋及第五电机,又有部分粉尘阻挡,定期打开第一阀门通过输送装置,煤尘落入一级过滤器;

4)高温油气进入二级过滤器的第一筒体,不断的与筒体内的挡板碰壁,部分高温油气内的含尘颗粒粘附在挡板上,同时也有大量的重质焦油,少量的轻质焦油遇挡板变冷凝结成液态,一起粘附在挡板上,缓慢滑落,最后至卧式筒体;因卧式筒体体积增大,流速急速下降,充分缓冲后,缓慢不断的与卧式筒体碰壁及与底部液体物料液面接触,部分高温油气内的含尘颗粒下沉,大量重质焦油遇冷变液态油。再在第二筒体内气流缓慢上升,在挡板的作用下,气流走Z字型路线,高温油气内的含尘颗粒继续碰壁下沉,重质焦油遇冷凝结,焦炉煤气、汽油和轻柴油通过第一出气口进入下一循环设备,彻底解决了高温油气的含尘量和重质焦油含量,提高了产品质量;积聚下来的油泥在第二料位感应器的控制下,通过螺旋输送来进行排料,即第六螺旋及第六电机。

5)打开第二阀门,流态油泥排至储料箱,再通过第七螺旋以及第七电机排至精炼釜精炼,精炼釜在油气两用燃烧器加热下,卧式旋转,油泥在催化剂作用下,催化裂解气化还原等复杂的化学反应进一步变成轻质焦油和煤气,进入第二除尘器,高温油气在多层错开排列的第二L型钢的拦截下,曲线迂回上升,从第二出气口出,夹带的少量粉尘在L型钢底部及两侧积聚,当积聚的灰尘重力大于粘附力和气流上升的浮力之和时,掉入第二除尘器底部,在呈倒八字型第二钢板作用下,落入螺旋输送装置内即第十螺旋及第十电机,粉尘通过螺旋输送再次进入精炼釜,待精炼釜煤粉尘的量达到负荷时,停精炼釜驱动和加热,通过耐高温防火布对接,开启第八螺旋及第八电机,第九螺旋及第九电机,排出物料,这样一个过程实现了反应釜出来的含尘高温油气除尘、除重质焦油,重质焦油裂解气化还原的再利用,实现了连续化生产,提高了产品质量。

本实用新型中,高温油气一般来自于煤的干馏气化还原设备,例如本领域已知的反应釜。取决于反应釜的操作条件,离开反应釜出口的干馏煤气的温度一般为400~850℃,其中含有大量夹带的粉尘例如煤粉、灰分等以及在反应釜出口处的高温下呈气态的焦油。根据沸点的不同,这些焦油可粗略地分为重质焦油和轻质焦油,其中重质焦油是指在煤焦油中沸点高于360℃的物质,轻质焦油是指煤焦油中沸点低于360℃的物质。

所述反应釜为可旋转机构,可使反应釜内的物料受热均匀;反应釜外设有加热箱,并设有贯穿所述反应釜的导热管,该导热管与所述加热箱连通;所述导热管垂直反应釜轴线布置,且相邻两导热管垂直交错。反应釜内设有倾斜布置且呈螺旋结构的导流板,导流板分为导流钢板和导流不锈钢板,可采用单螺旋结构或双螺旋结构,也可单、双结合的螺旋导流结构;在反应釜旋转的过程中,倾斜布置的导流板对反应釜内的物料具有导流作用,反应釜内的物料在导流板的作用下向出料口移动,加快反应釜内物料的排出。

所述的动静密封装置包括穿套于转轴上并与接头密封连接的填料箱,填料箱内壁与转轴之间设有填料腔,填料腔内设有两个与转轴和填料箱内壁密封配合的石墨盘根,两个石墨盘根之间的填料腔内填充有填料,相应的填料腔侧壁上设有填料注入孔;密封装置还包括穿套于转轴上的压盖,压盖正对填料箱一侧中心设有伸入填料箱的环形凸块。

本实用新型中的反应釜为渐进循环式连续化生产反应装置,内置6~15个无线温度传感器,用于监测区间的温度,当设备出料口温度还没达到指定温度时 (500℃~800℃),具体的温度由不同的产品决定,温度传感器通过信号输送传送给电脑及警报装置,提醒工作人员,这是说明产品还没达到合格要求,这时候采取措施主要如下,反应釜可以反转,使快到出口的物料再次进入反应釜充分反应,延长停留时间,同时继续加热,反应釜反转时间为30min-120min不等,然后反应釜正转,待料进入出料口时,看温度传感器是否报警,如果报警,反应釜再反转,如此重复,保证产品合格下线。如果温度传感器显示温度达标,物料进入反应釜出口,在第一螺旋及第一电机的输送进入第一除尘器,待料位满时,第一料位指示装置启动输送装置卸料。

作为优先的,螺旋可采用无轴螺旋既第一无轴螺旋,抗变形能力,有一定的除尘能力等有优势。

所述的第一除尘器进口的温度控制在450℃~800℃,出口的温度控制在 360℃~500℃,主要作用是除尘。第一除尘器的侧壁还安装有1~2只仓壁振动器,所述第一料位感应器还发出控制所述仓壁振动器的信号。安装搅拌叶和仓壁振动器的目的就是防止含尘颗粒因自身重力粘附在一起而产生“架桥”现象,否则“架桥”引起的空洞无法使煤灰顺利落入第二螺旋。仓壁振动器的信号可由料位指示装置远程电脑自动控制,也可切换成人为控制,具体视现场作业情况而定。所述第一料位感应器发出控制第二转轴及第二电机,第三无轴螺旋及其第三电机的信号。

第一除尘器的大小具体可视反应釜的生产能力而定,第一除尘器的形状可分为圆柱形和长方体形状,圆柱形除尘器在高温下膨胀系数一致,不易变形;矩形除尘器空间利用率高,但需四周的连接处及角上安装加强型钢板,这样不易高温膨胀受热不均而产生变形,具体可视外观的美观度,现场的摆放位置而定。

所述第一除尘器第一挡板的层数为4~8层,与筒体侧壁的角度为30°~60°;具体视气流量大小,第一过滤器体积及直径而定。

当第一除尘器内的物料累积到一定量时,触动第一料位感应器,料位感应器控制物料转轴及第二电机,第三螺旋及第三电机启动,将第一除尘器内的物料排出;该转轴,第三螺旋能在连续化大生产中运行,也就是一边生产,一边分离第一除尘器的物料能连续输送,所以该输送装置必须在无氧密封的条件下,否则氧气遇到粉煤尘会自燃,甚至引起爆炸,同时必须耐高温,输送装置耐温一般为450~700℃。第一料位感应器显示物料低于设定值时,关闭输送装置,这样物料一直在设定区间上下浮动,并没有完全排尽粉煤尘,同时高温油气就无法从第一除尘器的底部出,也就达到了自动锁气的目的。

所述的第一除尘器底端安装有螺旋结构,此结构包括无轴螺旋和有轴螺旋等,为了使产生的炭黑颗粒不易形成死角及便于及时清理,在螺旋输送末端适当外延一定距离,外延距离的长短可根据一级过滤器的尺寸及物料产生量等实际效果而定。底部出料螺旋输送可采用平行输送或一定倾斜角度输送,倾斜角度输送可使物料更易集中于一个点,产生的死角只在输送末端,现场人员只要定期打开末端盲板清理就可解决堵塞或死角积存的炭黑颗粒等杂质。螺旋输送装置外套可采用冷却水循环或空气循环冷却。

作为优先的,第三螺旋可用无轴螺旋;第一挡板的层数为5~6层,与筒体侧壁的角度为45°~60°。

所述的一级过滤器能将360℃~500℃的含尘高温油气降低到360℃以下的除尘、除重质焦油的高温油气,除尘器出来的油气灰尘颗粒去除率90%以上,重质焦油去除率80%以上,具体与进气口的流量,流速,筒体的体积等有关。该装置结构简单、牢固、磨损小、寿命长、整体安装方便。

一级过滤器一般为长方体结构,也包括圆柱形结构,长方体结构的优点是安装方便,作为内部除尘的第一角钢(即L型角钢)大小,尺寸都可一样,易于统一制作,安装;同时,呈倒八字型的长方形钢板制作安装也方便;圆柱形结构在热胀冷缩方面有优势,不会产生裂缝;

一级过滤器的一侧起缓冲过滤作用;另一侧为加宽的无任何阻挡的长方体箱体,之所以没有用其他管道,主要是安装在一个整体式的箱体有以下优点:一是在同样等温的条件下,膨胀系数一样,不会产生不等比例的压缩变形;二是一体式箱体整体制作简单,节约材料及成本,安装方便,同时大大节省了空间;三是有利于外部保温等优点。

作为优选的,所述一级过滤器进气口含尘高温油气温度控制在360℃~500℃,除尘除焦效果最佳,出气口出来的温度为300℃~360℃,可以保证轻质焦油量的同时,把重质焦油降到最低。

作为优选的,进气口可在一级过滤器一侧的上方,出气口可在一级过滤器对侧的上方,充分利用一级过滤器的空间,尽量减少死角。

所述的第四螺旋由支撑架支撑与固定,支撑架可设置1~5个。

所述的第一钢板,长方形,呈倒八字型,由两块耐高温,耐腐蚀的钢板组成,作用是落下的粉尘颗粒自动积聚在一起,易于螺旋结构输送,不易产生死角,桥架等现象。

作为优选的,螺旋结构可选用有轴螺旋,此结构具有易于固定,不易变形等优点,支撑架可设1~2个。

所述的第一角钢(即L型角钢),是由耐高温、耐腐蚀材料拼接成倒角结构,呈倒V字型,且张角的范围在45°~150°,具体的角度由物料高温油气的成分,气化还原产生的混合物粘性,灰的比例而定。L型角钢的层数为5~20层,每层L 型钢的根数为6~20根,具体由处理量、气流速度和含灰量的多少,一级过滤器的体积,高度而定。层与层之间的L型钢互相错开,目的使气流能充分地与L型钢接触,做迂回路线,而不是一条直线上升,L型角钢不断阻击含灰的高温油气使高温油气中的灰尘碰撞而粘附在L型角钢上,积聚到一定程度时,随自身重力下沉至一级过滤器的底部,再通过底部有轴螺旋输送至第一除尘器底部内,夹带灰尘的高温油气通过与L型钢不断的碰壁,实现高温油气和固体颗粒分离。

作为优先的,L型角钢的层数为10~15层,根数为8~15根。

所述的第四螺旋输送出去的料主要指流动性差,含有一定量的重质焦油,含尘量多的粉煤灰尘,可进反应釜继续干馏催化裂化等。

所述的圆形管主要起管路连接作用,分别连接第一除尘器,一级过滤器,二级过滤器。圆形管可由DN300~DN800的成型钢管制成,圆形管的大小,长短具体视高温油气的处理量及配套的过滤器而定;底部设置螺旋结构及电机,主要是考虑随着生产的进行,这里会慢慢的积聚灰尘,含重质焦油的灰尘很难靠气流把它吹走,随着时间的积累,含油灰尘会越积越多,使管道利用空间很少,甚至在停机开机的时候完全把管道堵死,这样的后果非常严重。所以定期要打开阀门,开启第五螺旋及第五电机,把积聚的灰尘输送落入第一除尘器;

作为优先的,第五螺旋为无轴螺旋,之所以选择无轴螺旋,是因为无轴螺旋中心是一同心圆,可以使高温气体从这里经过,不断碰壁螺旋结构使粉煤尘积聚;二来无轴螺旋的使用,在单位面积下,一定流速下,比有轴螺旋输送的气流量多,从而节省外部圆形管的材料。

所述的二级过滤器由卧式筒体和垂直安装于卧式筒体上方对称的第一筒体和第二筒体组成,能将300℃~360℃的含尘高温油气降低到250℃~320℃以下的除尘、除重质焦油高温油气,灰尘颗粒去除率85%以上,焦油去除率90%以上,具体与进气口的流量,流速,筒体的体积等有关。卧式筒体的体积是第一筒体或第二筒体体积的5~12倍;该二级过滤器结构简单、牢固、磨损小、寿命长、整体安装方便。

作为优选的,所述二级过滤器进气口含尘高温油气温度控制在300℃~330℃,除尘除重质焦油效果最佳,二级过滤器出气口温度为250℃~280℃。

作为优选的,进气口可在第一筒体的正上方,出气口可在第二筒体的正上方。

作为优选的,第一筒体和第二筒体体积及大小完全一样,卧式筒体是第一筒体体积的6~8倍。

所述的卧式筒体底端安装有螺旋结构,螺旋结构可选用无轴螺旋和有轴螺旋,用于输送物料油泥,螺旋结构由支撑架支撑与固定,支撑架可设置1~5个。作为优选的,螺旋结构可选用有轴螺旋,即第六有轴螺旋及第六电机,支撑架可设2~3个。

所述的第二挡板,其作用是:一是挡住高温油气里面的尘埃颗粒,二是使重质焦油和少量的、高沸点的轻质焦油碰壁遇冷液化,三是改变气流的走向,走Z字型,相当于气流路径加长,除尘除焦效果更好。挡板的层数为3~6层,与筒体侧壁的角度为45°~70°。

作为优先的,挡板的层数为4~5块,与筒体侧壁的角度为45°~60°。

当卧式筒体的油泥累积至一定的量时,第二料位感应器发出警报的同时,可自动也可人工控制开启第六电机;当卧式筒体的油泥少于一定量时,第二料位感应器发出信号控制第六有轴螺旋和第六电机停止工作。

所述的第六螺旋出料口出的料主要指流动性较好,含油多,含尘量相对少的油泥,进入精炼釜进行精炼,通过控制第六有轴螺旋及第六电机来实现物料输出。

所述的储料箱主要用于后续设备精炼釜进料的缓冲储存,起到连接卧式筒体和精炼釜的作用,储料箱的进料主要靠第七螺旋及第七电机来实现,可现场控制也可人口操作,螺旋结构可选用无轴螺旋和有轴螺旋,螺旋结构由支撑架支撑与固定,支撑架可设置1~5个。

作为优选的,螺旋结构可选用有轴螺旋,即第七有轴螺旋及第七电机,支撑架可设1~2个。精炼釜是一个具有较高温度的设备,选用有轴螺旋和支撑架固定,不易变形,同时更易输送物料。

所述的储料箱除了来自于除尘冷却器的油泥外,还可来自于其他设备的油泥,通过管道连接由泵打入,储存备用。

储料箱上端进料口处安装有阀门即第二阀门,当物料输送时,开启阀门,当物料排尽或者储料箱装满时,关闭阀门。阀门可选用球型阀和闸阀,气动球阀结构紧凑,密封可靠,结构简单,维修方便,密封面与球面常在闭合状态,不易被介质冲蚀,易于操作和维修,适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质,主要用于截断或接通管路中的介质,亦可用用于流体的调节与控制。闸阀的优点是介质可向两侧任意方向流动,易于安装;形体简单,结构长度短,制造工艺性好,适用范围广;结构紧凑,阀门刚性好,通道流畅,流阻数小,密封面采用不锈钢和硬质合金,使用寿命长。

作为优先的,第二阀门可用气动闸阀。圆形管出料口的第一阀门也可用气动闸阀。

所述的精炼釜为可旋转机构,可使精炼釜内的物料受热均匀,驱动精炼釜转动的装置一般包括至少两个固定在外周面的外环和齿环,与齿环相啮合的齿轮以及驱动齿轮的第四电机,外轮由托轮托住,为防止精炼釜位移,可在托轮上设置限位装置,例如可在托轮外周面设置与外环相配合的限位槽,或者在外环上设置凹槽,在托轮外周面设置与凹槽啮合的限位凸起等。

所述的油气两用燃烧器,指即可以用燃气,也可以用燃油来点火加热精炼釜;燃气主要指设备自产的焦炉煤气,又称焦炉气,英文名为Coke Oven Gas(COG),由于可燃成分多,属于高热值煤气,粗煤气或荒煤气。焦炉气属于中热值气,其热值为每标准立方米17~19MJ,适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气,焦炉气含氢气量高,焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成,分别占56%和27%,并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类;其低发热值为 18250kJ/Nm3,密度为0.4~0.5kg/Nm3,运动粘度为25×10-6m2/s,所以说是很好的一种供热燃料。燃油可用自产的轻质焦油,一般泛指沸点范围约50~350℃的烃类混合物,是一种浅黄或无色透明的可燃性液体。不用市售的柴油或天然气,大大节省了成本。燃烧器,是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称,厂家根据自身汽、油的特点,针对性的组装而成的油气两用燃烧器。

所述的催化剂主要通过催化裂解,气化还原等化学反应,把重质焦油变成短链的轻质焦油或芳烃化合物。催化剂为市售产品,主要包括镍基催化剂,石灰石催化剂,石英砂催化剂,白云石催化剂等。

所述的耐高温防火布是一种耐高温无机纤维,其二氧化硅(SiO2)含量高于 96%,软化点接近1700℃,可在900℃下长期使用,能在1450℃条件下工作10分钟,在1600℃条件下工作15秒仍保持完好状态。由于具有耐高温(550~1100度)、耐烧蚀、导热系数低,良好的电绝缘性能,热收缩率低,良好的化学稳定性,可加工性能好等特点,产品广泛应用于航空航天、冶金、化工、建材、消防等工业领域。之所以选择耐高温防火布,而不是金属补偿器连接是因为,每次精炼釜排煤尘时,需要和第三螺旋对接密封,软性对接密封可允许一定的误差,利于操作工人操作。

所述的精炼釜内部和外出口处安装有螺旋结构,螺旋结构可选用无轴螺旋和有轴螺旋,用于输送物料油泥精炼后留下的固体煤尘,精炼釜内部的螺旋可用套环套住固定,套环可设置1~3个,过多的套环不利于物料的输送。

作为优选的,精炼釜内部和外出口处都可选用无轴螺旋,即第八无轴螺旋及第八电机,第九无轴螺旋及第九电机,套环可设置1~2个。

所述的第二除尘器能将330℃~400℃的来自精炼釜的少量含尘高温油气降低到360℃以下的除尘、除重质焦油的高温油气,灰尘颗粒去除率90%以上,重质焦油去除率80%以上,具体与进气流量,流速,筒体的体积等有关。该除尘器结构简单、牢固、磨损小、寿命长、整体安装方便。

所述的第二除尘器分为圆柱体结构和长方形结构,长方体结构的优点是安装方便,作为内部除尘的第二角钢(即L型角钢)大小,尺寸都可一样,制作方便,便于集成化;同时,呈倒八字型的长方形第二钢板(即挡板)制作安装方便;圆柱形结构在热胀冷缩方面有优势,不会产生裂缝;

作为优选的,所述第二除尘器含尘高温油气温度进气控制在340℃~360℃,除尘除重质焦油效果最佳,第二出气口出来的温度为300℃~360℃;第二除尘器可选用圆柱体结构。

所述的第二除尘器底端安装有螺旋结构,此结构包括无轴螺旋和有轴螺旋等,无轴螺旋的优势在于中间有一同心圆,可以使高温气体从这里经过,不断碰壁螺旋结构使粉煤尘积聚;二来无轴螺旋的使用,在单位面积下,一定流速下,比有轴螺旋输送的气流量多,从而节省圆形管的材料;为了使产生的煤尘不易形成死角及便于及时输送至精炼釜内,安装有一钢板,呈倒八字型,由两块耐高温,耐腐蚀的钢板组成,作用是落下的粉尘颗粒自动积聚在一起,易于螺旋结构输送,不易产生死角,桥架等现象。

作为优选的,螺旋结构可选用无轴螺旋,即第十螺旋,支撑架可设1~2个。

所述的第二除尘器内安装有第二角钢(即L型钢),是由耐高温、耐腐蚀材料拼接成倒角结构,呈倒V字型,且张角的范围在45°~150°,具体的角度由物料高温油气的成分,气化还原产生的混合物粘性,灰的比例而定。L型钢的层数为 5~20层,每层L型钢的根数为6~20根,具体由处理量、气流速度和含灰量的多少,除尘器的体积,高度而定。层与层之间的L型钢互相错开,目的使气流能充分地与L型钢接触,做迂回路线,而不是一条直线上升,L型角钢不断阻击含灰的高温油气使高温油气中的灰尘碰撞而粘附在L型钢上,积聚到一定程度时,随自身重力下沉至除尘器的底部,再通过底部螺旋输送至精炼釜内,夹带灰尘的高温油气通过与L型钢不断的碰壁,实现高温油气和固体颗粒分离。

作为优先的,L型角钢的层数为9~14层,根数为6~10根。

所述的所有螺旋出口处分别安装有金属补偿器。金属波纹管补偿器作为一种柔性耐压管件,利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形,以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化,或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移,吸收振动能量,能够起到减振、消音等作用,具有柔性好、质量轻、耐腐蚀、抗疲劳、耐高低温等多项特点。

为检修方便,可在所有设备的侧壁(即反应釜,第一除尘器,第二除尘器,一级过滤器,二级过滤器等)可分别设有检修口,检修口的个数,尺寸,具体位置可视设备装置及现场空间而定;每个设备检修口的数量为1~5个,内径在 DN300~800之间。当装置出现故障时,现场操作人员可通过检修孔对装置内的部件进行维修,维修完成后将检修门关闭,检修孔设置的位置可根据实际场合确定。

作为优先的,每个设备检修口的个数为1~2个,内径在DN300~DN500之间。

作为优选的,设备的进气口,出气口顶端分别安装有远程控制和现场监测的温度传感器和压力传感器。所有设备压力控制在1000Kpa以内,是一个微正压环境,非常利于安全操作;温度视不同设备的要求而定。

为防止人工作业烫伤,并且充分的热量利用和热交换,可在需要保温的设备外侧用保温棉保温,保温棉的厚度及保温效果取决于设备内部的温度及设备的要求。

作为优选的,保温层的厚度为100mm~200mm。

本实用新型的有益效果体现在:

(1)本实用新型的反应釜前端可连续进料,后端采用无线温控技术连续出气和出料,可实现连续化大生产,极大的提高了生产效率。

(2)本实用新型的第一除尘器可自动锁气,连续排料,同时选择以搅拌叶和仓壁振动器两者结合来解决煤粉架桥现象,再利用无轴螺旋输送结构,有效解决了煤干馏气化还原产生的高温半焦架桥现象,极大的提高了生产的连续性。

(3)本实用新型在一级过滤器采用一体式箱体,充分提供了缓冲区,解决了高温对金属材料膨胀的不一致带来的损害;L型角钢的设置,大大提高了除尘,降低重质焦油的效率;底端螺旋结构的输送,使得一级过滤器能连续运行,不会积累而停产。

(4)本实用新型采用直型圆形管,弯头的减少,大大降低了不确定因素;无轴螺旋的选用,节省了圆形管的材料。

(5)本实用新型二级过滤器挡板的设置,气流走Z字型路线,进一步降低了油气的灰尘量及重质焦油含量;底部结构的设置充分提供了缓冲空间,气流与油泥对冲,部分灰尘被油泥吸收,高温油气完全被净化。

(6)本实用新型储料箱的设置,即缓冲了精炼釜的进料效率,同时可使其他地方的油泥物料打入储料箱储存,再进入精炼釜,提高了产品再利用的质量和产量。

(7)本实用新型精炼釜的使用,降低了前端干馏炉的负荷,同时使油泥里面的重质焦油通过催化裂化,气化还原等化学反应生成附加值更高的轻质焦油和焦炉煤气,供给了自身热源,也提高了产品质量。

(4)本实用新型第二除尘器的设置,内部采用L型角钢,使高温油气含尘率大幅下降,为后续继续除尘降低了负荷;呈倒八字型钢板的使用易使煤尘聚集于一条线上,回收的含少量的重质焦油的物料可继续回精炼釜气化还原。

附图说明

图1为本实用新型中除尘冷却降焦及精炼分离装置的结构示意图。

图2为本实用新型中装置的A-A剖面图

图3为本实用新型中装置的B-B剖面图

图4为本实用新型中装置的C-C剖面图

具体实施方式

如图1-图4所示的一种气化还原高温油气除尘冷却降焦及精炼分离装置,包括依次连接的反应釜1,第一除尘器2、一级过滤器3、圆形管4、二级过滤器5、储料箱6、精炼釜7和第二除尘器8,其中:

反应釜1,用于煤的干馏及气化还原;内部安装有无线温度传感器16,出口处安装有第一螺旋13及第一电机14;第一除尘器2,去除高温油气夹带的大量灰尘;与所述的反应釜1通过动静密封装置11连接,包括上方安装有第一挡板21,下方安装带有搅拌叶24的转轴25及第二电机26,底部设置有用于排出物料的第三螺旋27及第三电机28。一级过滤器3,继续去除高温油气里的粉尘并降低重质焦油含量;内部安装有除尘的第一角钢34,分离物料的第四螺旋31及第四电机 32。圆形管4,起连接,除尘,排物料作用;其分别与第一除尘器2、一级过滤器3和二级过滤器5连接,包括与第一除尘器2连接处安装有第一阀门41,不易使含尘颗粒积聚的第五螺旋42及第五电机43。二级过滤器5,继续冷却重质焦油和去除油气里面的煤尘,从第一出气口58出;包括卧室筒体51和安装有第二挡板 54的第一筒体52和第二筒体53,底部用于输送油泥的第六螺旋55及第六电机 56。储料箱6,缓冲油泥的输入;通过第七螺旋61及第七电机输送,与二级过滤器5连接处安装有第二阀门63。精炼釜7,通过加热催化使油泥进一步气化还原;通过油气两用燃烧器76和驱动装置77来加热和驱动,内部安装有带有套环的第八螺旋71及第八电机72,出料口安装由耐高温防火布73连接的第九螺旋74及第九电机75。和第二除尘器8,加热催化并气化还原产生的油气进一步除尘,从第二出气口85出;包括上方安装有第二角钢84,下方设置有回料的第十螺旋82及第十电机83。

本实用新型中,反应釜1为可旋转机构,外设有加热箱,并设有贯穿反应釜的导热管,该导热管与所述加热箱连通,且相邻两导热管垂直交错。反应釜内设有倾斜布置且呈螺旋结构的导流板,通过无线温度传感器16来实现物料的控制,导流板可采用导流钢板和单螺旋结构物料在导流板的作用下向出料口移动。动静密封装置11包括穿套于转轴上并与接头密封连接的填料箱,填料箱内壁密封配合的石墨盘根,主要起到密封和动静结合的作用。

第一除尘器2进口的温度控制在450℃~800℃,出口的温度控制在360℃~500℃。

第一除尘器2侧壁安装有仓壁振动器23和搅拌叶24,防止含尘颗粒产生架桥,信号可由第一料位感应器22自动控制,也可人为控制,具体视现场作业情况而定。第一料位感应器22发出控制转轴25及其第二电机26,第三无轴螺旋27及其第三电机28的信号。使物料始终保持一定量,这样物料一直在设定区间上下浮动,并没有完全排尽粉煤尘,高温油气也就无法从第一除尘器的底部出,达到了自动锁气的目的。

第一除尘器2一般采用圆柱形结构,圆形除尘器在高温下膨胀系数一致,不易变形;第一挡板21的层数可采用5~6层,与筒体侧壁的角度为可采用45℃;具体视气流量大小,第一除尘器2体积及直径而定。

一级过滤器3一般为长方体结构,优点是安装方便,作为内部除尘的第一角钢34大小,尺寸都可一样;呈倒八字型的长方形第一钢板35由两块耐高温,耐腐蚀的钢板组成,制作方便,易于安装;一级过滤器3一侧为缓冲过滤为主,另一侧为加宽的无任何阻挡的长方体箱体,作为一个整体式箱体。一级过滤器3进气口温度控制在360℃~500℃,出气口温度为300℃~360℃。

一级过滤器3底端安装有轴螺旋结构,此结构具有易于固定,不易变形等优点,支撑架可设1~2个。在螺旋输送末端适当外延一定距离,外延距离的长短可根据第二过滤器的尺寸及物料产生量等实际效果而定。

一级过滤器3内安装有L型角钢(即第一角钢),由耐高温、耐腐蚀材料拼接成倒角结构,呈倒V字型,且张角的范围在45°~150°,具体的角度由物料高温油气的成分,气化还原产生的混合物粘性,灰的比例而定。作为优先的,L型角钢的层数为10~15层,根数为8~15根。

圆形管4可由DN300~DN800的成型钢管制成,底部设置螺旋结构及电机,可选择无轴螺旋42,除尘效果更好,同时节省材料。

二级过滤器5由卧式筒体51、第一筒体52和第二筒体53组成,能将300℃~360℃的含尘高温油气降低到250℃~320℃以下的除尘、除重质焦油高温油气。

作为8优选的,所述二级过滤器5进气口温度控制在300℃~330℃,除尘除重质焦油效果最佳,第一出气口52出来的温度为250℃~280℃。

作为优选的,第一筒体52和第二筒体53体积及大小完全一样,卧式筒体51 是第一筒体体积的6~8倍。

螺旋结构可选用有轴螺旋,即第六有轴螺旋55及第六电机56,支撑架可设 2~3个。

二级过滤器5内安装有第二挡板54,挡板的作用是挡住高温油气里面的尘埃颗粒,使其碰壁降低速度,同时改变气流的走向,走Z字型,长度加长,除尘效果更好。作为优先的,挡板的层数为4~6块,与筒体侧壁的角度为45°~60°。第六螺旋55主要输送流动性较好,含油多,含尘量相对少的油泥,最后进入精炼釜进行精炼。

储料箱6主要用于后续设备精炼釜7进料的缓冲储存,起到连接二级过滤器5 和精炼釜7的作用,还可来自于其他设备的油泥,通过管道连接由泵打入,储存备用。储料箱6的进料主要靠第七螺旋61以及第二电机62来实现,可现场控制也可人口操作,作为优选的,螺旋结构可选用有轴螺旋,支撑架可设1~2个。储料箱6上端进料口处安装有第二阀门63,当物料输送时,开启阀门,当物料排尽或者储料箱装满时,关闭阀门。作为优先的,阀门可用气动闸阀63。

精炼釜7为可旋转机构,这样可使精炼釜7内的物料受热均匀,包括驱动精炼釜7转动的驱动装置77,油气两用燃烧器76指即可以用燃气,也可以用燃油来点火加热精炼釜7;耐高温防火布73是一种耐高温无机纤维,绝缘性能好,易于误差较大的管道口高温对接。精炼釜7内部安装有第八无轴螺旋71及第八电机 72,套环可设置1~2个,与耐高温防火布73对接的是第九无轴螺旋74及第九电机 75,实现了物料煤尘的输送。

第二除尘器8能将330℃~400℃的来自精炼釜7的少量含尘高温油气降低到 360℃以下的除尘、除重质焦油的高温油气。第二除尘器8分为圆柱体体结构和长方形结构;作为优选的,除尘器8进气温度控制在340℃~360℃,第二出气口 85出来的温度为300℃~360℃,本实用新型选用圆柱形结构;

第二除尘器8底端安装有螺旋结构,此结构包括无轴螺旋和有轴螺旋等,本实用新型可选用无轴螺旋,即第十螺旋82及第十电机83,支撑架81可设1~2个。第二除尘器8内安装有第二角钢(即L型钢)84,由耐高温、耐腐蚀材料拼接成倒角结构,呈倒V字型,且张角的范围在45°~150°,L型钢84的层数为5~20层,每层L型钢的根数为6~20根,作为优选的的,第二角钢84的层数为9~14层,根数为6~10根。

各装置可在合适的位置安装金属补偿器12和检修口33,温度计15和压力表 86具体由现场操作而定。

上述装置的具体操作过程如下:

从反应釜1出来的含尘高温油气从第一螺旋13出,进入第一除尘器2,成品半焦在反应釜1内导流板的作用下,通过动静密封装置11和金属补偿器12 连接,由第一无轴螺旋13及第一电机14驱动落入第一除尘器2的底部。

高温油气在第一挡板21的阻挡下,走Z字型路线后从顶部出,待第一挡板 21截获了部分煤粉尘达到一定厚度时自动掉入,当高温物料积聚一定量时,第一料位感应器22启动,控制启动仓壁振动器23,同时启动带搅拌叶24的转轴 25及第二电机26,第三无轴螺旋27及第三电机28;当物料下降到一定厚度时,关闭仓壁振动器23、第二电机26和第三电机28,从而实现自动锁气,自动排料的连续式运行。

高温油气由一级过滤器3顶端一侧进入,沿一级过滤器3一侧的,由挡板阻隔成一条长方体通道缓慢顺势而下至一级过滤器3底部,与底部接触或一级过滤器3壁接触,接着再缓慢而上至第一L型角钢34,在第一L型角钢34作用下,高温油气走迂回路线,除尘、除重质焦油的高温油气再从出气口顶端出;第一L型角钢34积聚的煤灰尘积聚到一定量时,自身的重力大于灰尘的粘附力和气流浮力时,自由落体至一级过滤器3底部,在呈倒八字型结构、长方形第一钢板35的作用下,自由集中成一条线,再由一直处于工作状态的第四螺旋31 及第四电机32输出,至第一除尘器2。

高温油气进入圆形管4,积聚下来的煤粉尘定时打开第一阀门41,启动第五有轴螺旋42及第五电机43,启动一定时间后,关闭第一阀门41,停止第五电机43。

二级过滤器5的高温油气,沿第一筒体52缓慢顺势而下至卧式筒体51,与底部物料接触或筒体壁接触,接着再缓慢而上至第二筒体53,在第一筒体52、第二筒体53内的第二挡板54作用下,走Z字型流向,除尘、除焦油、冷却至一定温度的高温油气再从第一出气口58出进入一下工序。当卧式筒体51底部的油泥积聚一定量时,触动第二料位感应器57,该料位感应器57发送信号,可人为操作也可自动控制,打开第二阀门63,开启第六有轴螺旋55及第六电机 56,输送至储料箱6,直至排尽。

储料箱6的物料可来自于二级过滤器5的油泥,也可来自其他设备的油泥,开启第七螺旋61及第七电机62,通过动静密封装置11和金属补偿器12连接,输送至精炼釜7。

精炼釜7由驱动装置驱动77,卧式旋转,开启油气两用燃烧器76加热,观察温度计15的温度变化及负重电流的大小来实现物料的进料量。当精炼釜7内的煤尘积聚一定量时,停止精炼釜7转动和加热,通过耐高温防火布73与第九螺旋74出口对接,开启第八电机72和第九电机75,排出煤尘物料,待排尽时,拆除耐高温防火布73的对接口,再次启动精炼釜7,从而实现连续运行。

来自精炼釜37气化还原的高温油气进入第二除尘器8,也是通过动静密封装置11和金属补偿器12连接,缓慢而上至第二L型角钢84,第二在L型角钢 84作用下,高温油气走迂回路线,除尘、除重质焦油的高温油气再从第二出气口85出;第二L型角钢84积聚的煤灰尘积聚到一定量时,自身的重力大于灰尘的粘附力和气流浮力时,自由落体至第二除尘器8底部,在呈倒八字型结构、第二钢板87的作用下,自由集中成一条线,再由一直处于工作状态的第十螺旋 82及第十电机83输出至精炼釜7,从而实现了一个连续化运行的过程。

以上仅为本实用新型的较佳实施举例,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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