碎烟煤秸秆制备颗粒无氮热气干馏设备及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及采用碎烟煤、秸杆制备颗粒无氮热气干馏、冷却兰炭设备及方法属洁 净煤、节能、环保领域，是一种碎烟煤秸杆制备颗粒无氮热气干馏设备及方法。
【背景技术】
[0002] 兰炭炉主要分为外热式、内热式两种。外热式产量低，间歇的工作方式致使耗能 高。内热式通过燃气与空气产生热风干馏，热风中氮气含量高与半焦释放煤气质量下降利 用价值低，另外半焦(兰炭）用水、蒸汽急冷却(熄焦)、再烘干损耗能量太大，污水治理也需 要成本，造成兰炭生产成本高。
[0003] 为了使碎烟煤燃烧达到环保要求，做成各种加由无烟煤、褐煤、粘合剂的型煤 或干馏提取焦油、脱硫成为洁净炭，生产工艺、技术正在发展中，本发明人发明了专利： ZL201210082054. 8《一种制备柱体颗粒燃料的滚轮挤压机》、ZL201210082056. 7《一种 制备燃气的方法及设备》、ZL201210082057. 1《一种柱体颗粒燃料及其制备方法和设 备》、ZL201010572913. 2《一种煤炭、木枝、植物杆茎与氧制造无氮煤燃气的反应装置》、 ZL201210215367. 6《一种褐煤制备燃气的方法及其设备》、ZL201210082055. 2《一种制备燃 气轮--蒸汽轮联合循环发电用的燃气的设备》、ZL201210215366. 1《一种秸杆制备燃气 的方法及设备》，以上多项发明专利技术设备碾压、糅合、挤压成柱体颗粒替代块煤投入煤 气发生炉既产煤气，又回收焦油、硫、苯、酚等，取得经济、社会、环保、节能甚佳效益，不足之 处；做成柱体颗粒储存、运输、防水效果不佳，在煤气发生炉中净化焦油代价高、复杂，限制 了其使用范围。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种碎烟煤秸杆制备颗粒无氮热气干馏设备及方法，它采用 碎煤、污泥、粉碎秸杆、垃圾经掺入15-30%的水分，再碾压、糅合、挤出各种形状柱体颗粒输 入和直接投入干馏炉，经干馏后成为含焦油、挥发分极低兰炭，在生产流程使煤炭中硫含量 下降30-60%而成为洁净的无烟、无焦油、低硫兰炭的块煤，替代资源极少的块煤和昂贵的 焦炭。
[0005] 本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：碎烟煤秸杆制备颗粒无氮热气 干馏设备及方法，将碎煤、秸杆、垃圾或污泥原料加水渗透达到15-30%水分，初步碾压、糅 合、挤出基本成型粉泥颗粒，输入成型柱体颗粒机再次碾压、糅合、挤出O15-30mm、长度 30-200mm柱体或菱形颗粒，用机械密闭方式输入导料筒，或将颗粒机设置在兰炭炉盖上 端，挤出的颗粒经导料筒直接落入炉中干馏膛，干馏膛下端链接无氮热气室，热气室将无氮 燃气与氧气经燃烧机产生稳定550-1150°C热气，用热气导管口在热气室均布几十个热气导 孔，或直接用十几个烧嘴布置在热气导孔原有位置喷射和吹入兰炭干馏膛，干馏膛始终充 满待焦化颗粒，热气导孔或烧嘴吹入550-1150°C热无氮热气贯穿干馏膛内的待干馏焦化颗 粒，干馏膛内0. 3-1. 5m厚待焦化颗粒作为干馏层，干馏层往上为预热层、厚度保持0. 3-3m， 干馏层、预热层内颗粒为碎烟煤或秸杆、垃圾、污泥碾压、糅合挤出的柱体、菱形颗粒，在干 馏膛、热气室下部为待冷却膛，待冷却膛是将干馏膛连续平稳下沉的焦化颗粒兰炭进入冷 却交接段，该段厚度为0. 3-1.Om，往下为较厚层1. 0-4.Om无氮煤气冷却带，由煤气吸热而 升温使兰炭降温，同时防止过多煤气进入上层干馏膛，设置热气排放室、热气排放导管、热 气排放孔，将下层上升煤气作为冷却介质已增温到550-850°C，用引风机按上升气量控制在 50-90%引出热气排放室再输入冷却介质煤气泄气管，使用阀门控制。剩余10-50%可进入干 馏膛与热气室550-1150°C无氮热气混合用于干馏颗粒，限制冷却介质煤气进入干馏膛，冷 煤气室、输冷管、通过冷煤气孔或冷却罐体开通炉箅通气，将温度S40(TC无氮煤气或燃烧 后无氮冷气掺入适量二氧化碳或蒸汽作为惰性介质吹入冷却膛，从冷却膛开始往上吹入冷 却介质至到高温干馏层、兰炭高温滞留膛，这时冷煤气介质吸热上升温度达到550-1150°C， 而冷却膛开始段兰炭温度降至f300-400°C;由冷却介质泄出管、引风机作用，控制50-90% 冷变热的介质被引走，只剩余10-50%进入干馏膛。从冷却膛下沉的兰炭温度逐步降到 300-400°C后进入冷却兰炭下料层，冷却兰炭下料层有炉箅，冷却罐体旋转控制兰炭下沉速 度，冷却炉体夹套、冷却介质、冷却罐体内冷却介质水或气通过输冷介质管、排热气介质管 实现第二次冷却将兰炭温度降至f300°C，经排兰炭器、排兰炭通用设备、在驱动齿轮、驱 动机连续转动拨料盘将兰炭拨进兰炭出口进入排兰炭器，兰炭泄出与上端投料匹配保持同 步。无氮煤气或燃烧后的无氮冷气、适量掺入二氧化碳作为惰性冷却介质，从冷煤气室进入 后吸热到排放室后50-90%被吸出输入冷却介质气泄出管、经引风机一部分送入颗粒预热 层；对导料筒内颗粒预热、将待热颗粒内水分蒸发带入冷却煤气回收管，其中用一部分经热 气管加温颗粒机内腔用，而颗粒水分蒸发后构成蜂窝，冷却煤气回收管是冷却膛排出的气 体控制在50-90%被吸出进入待料筒将颗粒预热蒸发水分，同时再次通过微压控制额定气 量，使干馏膛产生的煤焦气从煤气出口输出，通过引风机吸引气时造成的微压比炉膛压力 差50-400mm水柱即可正常运行，排出煤气经冷却、除水、除尘、除焦油后继续作为煤气和化 工原料使用。
[0006] 本发明在兰炭炉中设置热气室、热气排放室、冷煤气室分段结构组合，分为干馏 膛、干馏膛有高温干馏层，热气排放室有兰炭高温滞留膛，冷却膛有炉箅，冷却兰炭下料层、 冷却罐、冷却介质，其步骤如下： ① 热气室：用无氮燃气与氧气在燃烧机产生550-1150°C温度热气输入经热气导管进 入热气室，热气室几十个热气导孔或十几个烧嘴直接将热气吹入干馏膛，运行中产生热 气温度850-1150°C是无氮燃气与氧气燃烧产生的蒸汽和二氧化碳，与干馏膛的已经达到 750-1150°C兰炭对流产生二氧化碳转一氧化碳、蒸汽与热碳再中和分解释放氢气和一氧化 碳，等于干馏消耗用的燃气利用热能850-1150°C温度又还原回来，与干馏兰炭释放的焦煤 气混合是无氮燃气，热值3 2400kcal/m3;关键是：解决并能用于化工原料、推动燃气机的气 体燃料； ② 步骤所述干馏过程进入热气室的消耗燃气，消耗无氮燃气量控制在120-300m3/吨 煤和相应蒸汽，而干馏成兰炭产出率在850-1150 °C时，低于64-74%，干馏过程颗粒释放出 无氮兰炭焦煤燃气300-700m3/吨煤； ③ 热气排放室：将用无氮煤气、燃烧后无氮气作为惰性气体由下而上冷却，吸热形成的 热气应与热气室出入的热气截流，截流方式通过引风机或用多个吸嘴替代热气排放室将冷 却煤气50-90%经热气排放室、热气排放导管、热气排放导孔、或多个吸嘴吸出送入冷却气 泄出管，而剩余10-50%冷煤气进入兰炭滞留膛，冷却煤气中的氢和二氧化碳在850-1150°C 温度的兰炭中反应产生甲烷、还原一氧化碳、少量硫化氢； ④冷煤气室将f400°C无氮煤气、少量二氧化碳、蒸汽经输冷煤气管、冷煤气孔或开通 冷却罐体上部炉箅进行通气替代冷煤气室往上流动直接吹入冷却膛，由下而上以3 600m3/ 吨煤冷煤气量在冷却膛吸入兰炭热量而逐步升温到兰炭高温滞留膛，10-50%冷却煤气进 入高温干馏层，剩余50-90%冷却煤气被引风机截流吸走，而兰炭温度下沉底部再经冷却罐 体、冷却介质已经降到300°C内，成为低温兰炭产品连续不断泄出，输入冷煤气只有10-50% 进入干馏膛，使这部分煤气中的氢、二氧化碳在高温滞留膛就与热碳中和、还原甲烷、一氧 化碳、硫化氢进入高温干馏层。无氮煤气与氧气匹配蒸汽混合燃烧出高温热气和一部分无 氮冷煤气进入干馏膛内850-1150 °C温度与热碳中和、还原甲烷、一氧化碳、硫化氢借以交换 吸收大量热能量，在净化系统再分离3-10%焦油、硫、苯、酚、萘后，煤气净化程度达到焦油 刍 50mg/m3，硫刍 20mg/m3，主要组分H23 35%，CO会 30%，CH43 3-13%，C02^ 25%。
[0007] 所述的碎烟煤秸杆制备颗粒无氮热气干馏方法，产出的兰炭：硫在750-1000°C挥 发性硫不再释出，煤挥发分5 3%，热值保留原煤95%以上，硬度高于所用原料块煤，投入煤 气发生炉时可提高气化温度，使煤气出口温度在400-500°C，借助将气化剂经各种废热交 换产生高温蒸汽、高温气化用空气或氧气进入气化炉膛更利于发生反应，产出氢气、一氧化