利用多层焙烧炉进行煤炭提质的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用多层焙烧炉进行煤炭提质的方法，属于煤焦化技术领域。
【背景技术】
[0002] 煤炭提质是指通过物理或化学的方法脱除煤炭中的水分，并伴随着煤的组成和结 构发生变化的过程。目前国内外传统的煤炭提质方法是采用直立方炉进行内热式热解提质 方法。内热式是借助热载体把热量传给煤料，气体热载体直接进入干馏室，穿过块状干馏料 层，把热量传给料层。内热式提质工艺根据供热介质的不同分为气体热载体提质工艺和固 体热载体提质工艺。气体热载体一般是燃料煤气燃烧的产生的烟气，利用烟气把煤料加热 进行干馏。热载体也可以是固体的，例如用热半焦或燃烧的灰渣或其他物料，与煤料在干馏 系统相混合，热载体把煤料加热，进行干馏。
[0003] 热载体内热式热解过程由于引入空气进行燃烧，因此热解所产生的煤气中含有大 量的惰性氮气（38~50% )，造成煤气有效组份含量低、热值低（1800~2000Kcal/m3)。传 统直立方炉及内热式热解方法由于其加热需要与空气充分接触因此其仅能使用块煤（粒 径> 20mm)，这对煤炭资源是一种极大的浪费。同时传统的直立方内热式热解方法工艺时间 很长，完成一次干馏需6~7小时。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的一个技术问题是：提供一种利用多层焙烧炉进行煤炭提质的方 法，产出的煤气纯净、热值高，兰炭品质好，而且生产效率更高。
[0005] 为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：利用多层焙烧炉进行煤炭提 质的方法，采用多层焙烧炉，多层焙烧炉包括具有加热装置的外炉体，外炉体内设置有加热 炉，加热炉顶部设有进料口、煤气收集口，加热炉底部设有出料口，加热炉内沿高度方向间 隔设置有至少3层炉盘，第N层炉盘具有中部下料孔，第N+1层炉盘具有端部下料孔，形成 S形的下料通道；对煤炭提质时，利用加热装置先将加热炉预热，然后从加热炉顶部的进料 口加入煤炭原料，煤炭原料经S形下料通道逐渐下落，煤炭原料在下落过程中与被加热后 的炉盘接触实现对煤炭原料的加热从而完成煤炭提质，最终从加热炉顶部的煤气收集口得 到荒煤气和焦油，从加热炉底部的出料口得到兰炭。
[0006] 进一步的是：加热装置为，在外炉体底部设有热风进口，在外炉体顶部设有热风出 口，并在外炉体内壁与加热炉外壁之间形成热风通道；对加热炉预热的方法为，从热风进口 通入600°C~1100°C的热风，预热时间为0. 5小时~3小时；煤炭提质过程中，持续从热风 进口通入600 °C~1100 °C的热风，对加热炉进行加热。
[0007] 进一步的是：从加热炉顶部的进料口加入煤炭原料时，下料速度为0. 5吨/小时~ 20吨/小时；从加热炉底部的出料口得到兰炭时，出料速度为0. 3吨/小时~12吨/小时。
[0008] 进一步的是：加热炉内的中部设置有耙动装置，耙动装置具有与每一层炉盘相配 合的耙臂；在煤炭提质过程中，利用耙动装置带动煤炭原料在加热炉内行走，耙动装置的中 心轴转速为CL3转/min~3转/min。
[0009] 进一步的是：位于最低处的层炉盘与出料口之间还设有冷却段，兰炭从出料口出 料之前，先对兰炭进行冷却。
[0010] 进一步的是：炉盘数量为3层~30层。
[0011] 进一步的是：炉盘数量为12层~24层。
[0012] 进一步的是：炉盘采用的材料为合金钢，按照重量百分比，合金钢的组分和含 量为：C含量为0 %~0. 6 %，Si含量为0. 5 %~2. 0 %，Mn含量为3 %~10 %，P含量为 彡0. 035%，S含量为彡0. 035% ,Cr含量为16%~25%，Ni含量为1%~5%，Mo含量为 0.5%~3%，W含量为0.3%~1%，V含量为0.3%~1%，稀土含量为0.03%~0.06%， 余量为铁和不可避免的杂质。
[0013] 本发明的有益效果是：实施时，从加热炉顶部的煤气收集口得到荒煤气和焦油，后 续可采用煤气净化系统实现净化和分离。
[0014] 本发明对煤炭采取外热式加热的热解方式，外热式提质工艺的加热介质与原料煤 不直接接触，经多层焙烧炉的外壁及炉盘来实现热量的传递。由于采用外热式热载体提质 工艺，得到的副产品煤气没有经过燃烧，其中的CH4、H2、CO有效成分达到80%以上。
[0015] 本发明采用折返式的S形下料通道，可保证热载体与煤炭的充分接触，使得煤炭 干馏不同阶段加热均匀，消除了部分煤料过热的现象，保证了干馏后的煤炭在一定时间内 挥发充分，达到预期的指标而形成兰炭。采用本发明产出的兰炭品质好，而且生产效率更 尚。
[0016] 对本发明进一步改进，设置耙动装置，采用多层中心轴串联技术，中心轴由传动装 置带动，用于带动耙臂旋转，使连接在耙臂上的耙齿带动煤炭在多层焙烧炉内行走，使得煤 炭不易在炉内堵塞。因此在传统直立方炉及其内热式热解方法不能应用的原料煤（粒径 Omm~20_的煤炭）也可在本发明中使用，对原料煤的工艺要求更低，实现了资源利用的最 大化。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明中多层焙烧炉的结构示意图；
[0018] 图中零部件、部位及编号：1-外炉体、11-热风进口、12-热风出口、13-保温隔热 层、2-加热炉、21-进料口、22-煤气收集口、23-出料口、24-炉盘、241-中部下料孔、242-端 部下料孔、3-耙动装置。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明的优选实施例作进一步说明。
[0020] 如图1所示，本发明采用多层焙烧炉，多层焙烧炉包括具有加热装置的外炉体1， 外炉体1内设置有加热炉2,加热炉2顶部设有进料口 21、煤气收集口 22,加热炉2底部设 有出料口 23,加热炉2内沿高度方向间隔设置有至少3层炉盘24,第N层炉盘24具有中部 下料孔241，第N+1层炉盘24具有端部下料孔242,形成S形的下料通道。为方便装配成型， 炉盘24与加热炉2的侧壁通常铸造为一体结构，S卩加热炉2由多个炉盘24组装而成。
[0021] 对煤炭提质时，利用加热装置先将加热炉2预热，然后从加热炉2顶部的进料口 21 加入煤炭原料，煤炭原料经S形下料通道逐渐下落，煤炭原料在下落过程中与被加热后的 炉盘24接触实现对煤炭原料的加热从而完成煤炭提质，最终从加热炉2顶部的煤气收集口 22得到荒煤气和焦油，从加热炉2底部的出料口 23得到兰炭。
[0022] 荒煤气和焦油后续可采用煤气净化系统实现净化和分离。
[0023] 本发明对煤炭采取外热式加热的热解方式，外热式提质工艺的加热介质与原料煤 不直接接触，经多层焙烧炉的外壁及炉盘来实现热量的传递。由于采用外热式热载体提质 工艺，得到的副产品煤气没有经过燃烧，其中的CH4、H2、CO有效成分达到80%以上。
[0024] 本发明采用折返式的S形下料通道，可保证热载体与煤炭的充分接触，使得煤炭 干馏不同阶段加热均匀，消除了部分煤料过热的现象，保证了干馏后的煤炭在一定时间内 挥发充分，达到预期的指标而形成兰炭。采用本发明产出的兰炭品质好，而且生产效率更 尚。
[0025] 具体地，加热装置可采用电热管、电炉丝、电阻带等方式加热，本发明优选采用热 风源加热，【具体实施方式】为在外炉体1底部设有热风进口 11，在外炉体1顶部设有热风出口 12,并在外炉体1内壁与加热炉2外壁之间形成热风通道。实施时，对加热炉2预热的方法 为，从热风进口 11通入600°C~1100°C的热风，预热时间为0. 5小时~3小时；煤炭提质过 程中，持续从热风进口 11通入600°C~IlOOcC的热风，对加热炉2进行加热。
[0026] 本发明优选采用热风源的方式，利用热风通道对加热炉2外壁加热，进而加热炉 盘24,而热风出口 12出去的热风可循环利用，采用热风源的加热方式更经济合理。热风源 一般为热风炉。
[0027] 具体地，为保证煤炭提质的产品质量，进料速度与出料速度需相匹配，根据多层焙 烧炉的规格不同而设置，从加热炉2顶部的进料口 21加入煤炭原料时，下料速度为0. 5吨/ 小时~20吨/小时；从加热炉2底部的出料口 23得到兰炭时，出料速度为0. 3吨/小时~ 12吨/小时。
[0028] 进料速度与出料速度的控制可通过在进料口 21、出料口 23设置星形下料器，控制 星形下料器的下料阀门来实现。
[0029] 优选地，端部下料孔242为沿炉盘24外圆周方向设置的环形孔，更方便下料。而 中部下料孔241通常设于炉盘24正中心位置。
[0030] 作为对本发明的进一步改进，加热炉2内的中部设置有耙动装置3,耙动装置3具 有与每一层炉盘24相配合的耙臂。在煤炭提质过程中，利用耙动装置3带动煤炭原料在加 热炉2内行走，耙动装置3的中心轴转速为0. 3转/min~3转/min。耙动装置3的中心 轴由传动装置带动，进而带动耙臂旋转，使连接在耙臂上的耙齿带动煤炭在多层焙烧炉内 行走，使得煤炭不易在炉内堵塞。因此在传统直立方炉及其内热式热解方法不能应用的原 料煤（粒径〇_~20mm的煤炭）也可在本发明中使用，对原料煤的工艺要求更低，实现了 资源利用的最大化。设置耙动装置3后，多层炉盘24均平行于水平面设置，方便耙动装置 3的工作。
[0031] 优选地，位于最低处的1层炉盘24与出料口23之间还设有冷却段25,兰炭从出料 口23出料之前，先对兰炭进行冷却，使得出料口23得到的兰炭温度较低，方便下一工序。
[0032] 优选地，外炉体1的内壁设有保温隔热层13,可提高热效率。
[0033] 优选地，炉盘24数量为3层~30层，炉盘24数量进一步优选为12层~24层。本 发明中，多层焙烧炉的炉盘24达到3层时具备了炉子的基本功能，能对加入炉内的煤炭起 到干燥、提质和冷却的基本作用；30层是该炉子应用的较高炉子，超过该层数后炉子对煤 炭的干燥、提质及冷却的作用已没有较大变化，且增加了煤炭的运输时间和炉子的制作成 本，同时由于煤炭长时间运行产生的灰分也会相应增加。经多次试验表明，本发明的最佳方 案为12层~24层，采用本发明进行煤炭提质时，炉盘24为12层~24层，煤炭在多层焙烧 炉运行产生的提质效果较好，也较经济合理。
[0034] 优选地，炉盘24采用的材料为合金钢，按照重量百分比，合金钢的组分和含量 为：C含量为0%~0.6%，Si含量为0.5%~2.0%，Mn含量为3%~10%，P含量为 彡0. 035%，S含量为彡0. 035% ,Cr含量为16%~25%，Ni含量为1%~5%，Mo含量为 0.5%~3%，W含量为0.3%~1%，V含量为0.3%~1%，稀土含量为0.03%~0.06%， 余量为铁和不可避免的杂质。炉盘24是对煤炭加热并与煤炭接触的主要部件，需具备较好 的耐热、耐磨、耐蚀性能，采用该合金钢材料能很好的满足利用本发明进行煤炭提质的工况 要求，本发明的其它主要部件，例如外炉体1、耙动装置3也可采用该合金钢材料。采用该合 金材料的部件为铸造成型，然后