煤热解装置的制作方法

本实用新型涉及煤化工技术领域，尤其是涉及一种煤热解装置。

背景技术：

煤热解是煤炭清洁高效利用的有效途径，通过热解提取煤中的挥发分，获得焦油、热解气和半焦，实现了煤分级、分质利用。低阶煤含水量大，热解之前需要进行干燥处理，干燥过程中产生的干燥尾气中含有大量水蒸汽(约占原煤质量的15-30％)，通常将产生的尾气直接排放或冷凝回收蒸汽凝液,直接排放造成了资源浪费，采用回收方式需要庞大的换热设备，增加了设备和运行成本。热解产生的半焦排出热解炉后需要冷却降温，以满足后续输送要求。半焦冷却常采用干熄焦、湿熄焦及间接换热等方式将半焦中的热量移走。

目前，大多数热解工艺煤干燥、热解及半焦冷却是相互独立的系统。原煤干燥需要加热，而半焦冷却为放热工段，可回收大量热能，将两工艺段的热能进行交换利用，能够大大降低系统能耗，提高工艺经济性。

但是，现有技术煤的干燥、热解及半焦冷却分别在三个系统中进行，每个系统都设置有辅助设备，工艺设备复杂，系统运行稳定性差。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种煤热解装置，该煤热解装置结构简单，工艺流程简单。

根据本实用新型的煤热解装置，包括：原料煤仓；干燥机，所述干燥机与所述原料煤仓相连；余热回收热解反应器，所述余热回收热解反应器内部包括热解反应区和半焦冷却区，所述热解反应区与所述干燥机相连，所述半焦冷却区位于所述热解反应区的下方，所述半焦冷却区连接有半焦出口。

由此，本实用新型的余热回收热解反应器采取一体化的多区域结构，将热解与冷却集中到一个设备中，省去了冷焦设备，这样简化了工艺流程，提高了装置运行稳定性。

在本实用新型的一些示例中，所述余热回收热解反应器包括炉顶料仓，所述炉顶料仓连接在所述干燥机和所述热解反应区之间。

在本实用新型的一些示例中，所述炉顶料仓处设置有给料器。

在本实用新型的一些示例中，所述半焦冷却区包括：第一冷却区和第二冷却区，所述第一冷却区位于所述热解反应区和所述第二冷却区之间，所述第二冷却区与所述半焦出口相连，所述第一冷却区和所述第二冷却区均分布有冷却管。

在本实用新型的一些示例中，所述第一冷却区的冷却管与所述干燥机相连且形成循环回路。

在本实用新型的一些示例中，所述第二冷却区的冷却管内流动有冷却水。

在本实用新型的一些示例中，所述热解反应区的容积大于所述半焦冷却区的容积。

在本实用新型的一些示例中，所述半焦出口处设置有半焦出料阀。

在本实用新型的一些示例中，所述煤热解装置还包括：粉尘过滤器、风机和加热器，所述粉尘过滤器、所述风机、所述加热器和所述干燥机形成循环回路。

在本实用新型的一些示例中，所述原料煤仓和所述干燥机之间设置有螺旋给料器。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的煤热解装置的结构示意图。

附图标记：

煤热解装置100；

炉顶料仓1；给料器2；余热回收热解反应器3；辐射管4；半焦出料阀5；风机6；

原料煤仓7；螺旋给料器8；粉尘过滤器9；加热器10；干燥机11；第一冷却区12；第二冷却区13；热解反应区14。

具体实施方式

下面参考图1描述根据本实用新型实施例的煤热解装置100。

如图1所示，根据本实用新型实施例的煤热解装置100可以包括：原料煤仓7、干燥机11和余热回收热解反应器3，干燥机11与原料煤仓7相连，具体地，原料煤仓7和干燥机11之间设置有螺旋给料器8。原料煤仓7用来储存待干燥的煤粉，螺旋给料器8可以有效输送原料煤仓7内的煤粉，干燥机11可以干燥煤粉。

余热回收热解反应器3内部包括热解反应区14和半焦冷却区，热解反应区14与干燥机11相连，半焦冷却区位于热解反应区14的下方，半焦冷却区连接有半焦出口。可以理解的是，经过干燥机11干燥的煤粉可以送入余热回收热解反应器3的热解反应区14，并在热解反应区14进行热解反应，这样可以使得煤粉形成高温半焦和热解油气，然后半焦可以在半焦冷却区内进行冷却，冷却之后的半焦可以直接从半焦出口排出。热解反应区14设置有蓄热式辐射管4。

由此，本实用新型的余热回收热解反应器3采取一体化的多区域结构，将热解与冷却集中到一个设备中，省去了冷焦设备，这样简化了工艺流程，提高了装置运行稳定性。

其中，如图1所示，余热回收热解反应器3包括炉顶料仓1，炉顶料仓1连接在干燥机11和热解反应区14之间。也就是说，干燥机11先将煤粉送到炉顶料仓1之后，再由炉顶料仓1送到余热回收热解反应器3的热解反应区14内进行热解反应。通过设置炉顶料仓1，可以有计划地进行热解反应，可以提高煤热解装置100的可控性。具体地，如图1所示炉顶料仓1可以为多个。干燥机11和炉顶料仓1可以通过皮带输送煤粉。

进一步地，如图1所示，炉顶料仓1处设置有给料器2。给料器2可以起到定量输送来自炉顶料仓1的煤粉的作用，这样可以进一步地使得煤热解装置100操作可控，煤热解过程更加完善，效率高。

具体地，如图1所示，半焦冷却区包括：第一冷却区12和第二冷却区13，第一冷却区12位于热解反应区14和第二冷却区13之间，第二冷却区13与半焦出口相连，第一冷却区12和第二冷却区13均分布有冷却管。也就是说，在热解反应区14的下方设置有两个冷却区，这样可以分段地降低半焦的温度，从而可以使得从半焦出口送出的半焦温度符合预期，进而可以使得煤热解装置100运行更加稳定。

其中，第一冷却区12的冷却管与干燥机11相连且形成循环回路。由此，冷却管可以在第一冷却区12内与半焦进行热交换来降低半焦的温度，而冷却管内的蒸汽可以吸收热量后再回到干燥机11，从而可以更好地干燥煤粉，可以提高干燥煤粉的效率。同时，干燥尾气得到了有效利用，省去了干燥尾气冷凝回收装置，节省了设备投资。

还有，第二冷却区13的冷却管内流动有冷却水。第二冷却区13内的冷却水可以进一步地降低半焦的温度，这样可以促使半焦的温度达到预期，然后从半焦出口送出。

具体地，如图1所示，热解反应区14的容积大于半焦冷却区的容积。这样可以留有足够的热解反应区14的空间，可以保证煤粉在热解反应区14有足够的反应时间，从而可以保证煤热解装置100的运行稳定。

其中，如图1所示，半焦出口处设置有半焦出料阀5。半焦出料阀5可以控制半焦出口是否出料，以及出料的多少，如此可以更好地控制半焦的产出，从而可以提升煤热解装置100的运行稳定性。

可选地，如图1所示，煤热解装置100还包括：粉尘过滤器9、风机6和加热器10，粉尘过滤器9、风机6、加热器10和干燥机11形成循环回路。循环回路的设置可以有效干燥煤粉，干燥后80-110℃的煤由安装在干燥机11尾部出口的干煤出料阀排出。干燥过程中析出的水分及部分细煤粉，由过热蒸汽携带排出干燥机11，经粉尘过滤器9过滤后，细煤粉落入过滤器中。脱除粉尘的100-110℃蒸汽一部分经加热器10加热后作为载气进入到干燥机11中，风机6起到引导作用。

下面详细描述一下根据本实用新型实施例的煤热解装置100的工作流程。

煤的干燥采用回转干燥机11，回转干燥机11为管壳式结构，干燥热源为160-300℃的过热蒸汽，蒸汽走管程，煤走壳程。位于原料煤仓7中的湿煤通过螺旋给料器8输送到回转干燥机11中，在干燥机11中湿煤与过热蒸汽间接换热，将煤中的水分蒸发。干燥后80-110℃的煤由安装在干燥机11尾部出口的干煤出料阀排出。干燥过程中析出的水分及部分细煤粉，由过热蒸汽携带排出干燥机11，经粉尘过滤器9过滤后，细煤粉落入粉尘过滤器9中。脱除粉尘的100-110℃蒸汽一部分经加热器10加热后作为载气进入到干燥机11中，另一部分进入到余热回收热解反应器3的第一冷却区12，与400-900℃的热半焦换热后得到160-300℃的过热蒸汽，循环到干燥机11管程中，为煤的干燥提供热源。

干燥后的煤粉通过输煤皮带输送到炉顶料仓1，由给料器2送入到余热回收热解反应器3内。煤在余热回收热解反应器3内自由下落，依次经过热解反应区14、第一冷却区12和第二冷却区13。在此过程中煤在热解反应区14内发生热解反应，产生高温半焦和热解油气。高温半焦经第一冷却区12后冷却到160-250℃，经第二冷却区13后冷却到50-90℃后，由位于炉底的半焦出料阀5排出余热回收热解反应器3。产生的高温热解油气，通过设置在热解反应区14内的油气导出管导出，进入后续系统进行除尘和净化。

热解反应区14的热源由位于反应器内的辐射管4提供，可燃气体在辐射管4内部加热，产生的热量通过辐射传热的方式传递给原料煤，根据工艺条件不同，热解反应区14的温度可以在450-950℃范围内调节。通过两级冷却最终将400-900℃的高温半焦冷却到50-90℃，达到半焦输送的温度要求。

下面给出几个具体实施例。

根据本实用新型的第一实施例，将储存在原料煤仓7含水33％，粒径为≤5mm的原料煤通过螺旋给料器8送入回转干燥机11中进行干燥，干燥机11过热蒸汽温度180℃，干燥后产生100℃的尾气温和90℃的干煤。干煤通过皮带输送到炉顶料仓1，经过给料器2送入余热回收热解反应器3。煤在余热回收热解反应器3内通过自重力下落，依次经过热解反应区14，第一冷却区12和第二冷却区13。热解反应区14温度控制在500～600℃，煤在该区发生热解反应后，产生500℃的热解气和480℃的半焦。热解气由位于热解反应区14的导气管导出，半焦落入到第一冷却区12与来自干燥机11的尾气进行换热，换热后干燥尾气温度为200℃，返回到干燥机11中，为煤粉干燥提供热量。半焦由480℃降为220℃，220℃的热半焦继续下落到第二冷却区13，与循环冷却水进一步换热后将为60℃后，通过半焦出料阀5排出反应器。

根据本实用新型的第二实施例，将储存在原料煤仓7含水35％，粒径为0-6mm的原料煤通过螺旋给料器8送入回转干燥机11中进行干燥，干燥机11过热蒸汽温度180℃，干燥后产生110℃的尾气温和105℃的干煤。干煤通过皮带输送到炉顶料仓1，经过给料器2送入余热回收热解反应器3。煤在反应器内通过自重力下落，依次经过热解反应区14，第一冷却区12和第二冷却区13。热解反应区14温度控制在700℃，煤在该区发生热解反应后，产生650℃的热解气和680℃的半焦。热解气由位于热解反应区14的导气管导出，半焦落入到第一冷却区12与来自干燥机11的尾气进行换热，换热后干燥尾气温度为180℃，返回到干燥机11中，为煤粉干燥提供热量。半焦由680℃降为200℃，200℃的热半焦继续下落到第二冷却区13，与循环冷却水进一步换热后将为75℃后，通过半焦出料阀5排出余热回收热解反应器3。

根据本实用新型的第三实施例，将储存在原料煤仓7含水35％，粒径为0-6mm的原料煤通过螺旋给料器8送入回转干燥机11中进行干燥，干燥机11过热蒸汽温度230℃，干燥后产生120℃的尾气温和115℃的干煤。干煤通过皮带输送到炉顶料仓1，经过给料器2送入余热回收热解反应器3。煤在反应器内通过自重力下落，依次经过热解反应区14，第一冷却区12和第二冷却区13。热解反应区14温度控制在900℃，煤在该区发生热解反应后，产生850℃的热解气和880℃的半焦。热解气由位于热解反应区14的导气管导出，半焦落入到第一冷却区12与来自干燥机11的尾气进行换热，换热后干燥尾气温度为230℃，返回到干燥机11中，为煤粉干燥提供热量。半焦由880℃降为230℃，230℃的热半焦继续下落到第二冷却区13，与循环冷却水进一步换热后将为80℃后，通过半焦出料阀5排出余热回收热解反应器3。

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。

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。