一种耦合多段减尘的小粒径低阶煤热解工艺及设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及是小粒径低阶煤热解技术领域，尤其涉及一种耦合多段减尘的小粒径低阶煤热解工艺及相应设备。
【背景技术】
[0002]煤炭是中国最主要的化石能源之一，我国以煤为主的能源消费结构在未来较长的一段时期内不会改变。低阶煤包括褐煤和低变质程度的烟煤(长焰煤、不粘煤和弱粘煤)，其探明储量约占全国煤炭资源储量的57%左右，已经成为了能源生产和供应的重要组成部分。近年来，随着综采技术的不断提高及采煤设备的大型化发展，碎煤率较高，而且由于低阶煤本身的机械强度较低，稳定性较差，在生产及运输过程中亦会不断破碎，因此目前煤炭生产中20mm以上的块煤仅占3成左右，产生了数量巨大的小粒径低阶碎煤和粉煤。从化学角度分析，低阶煤中蕴含较多的高挥发性成分，可以通过热转化的途径提取出清洁的油、气等产品，并获取高品质的固体半焦，但是大部分的低阶煤尤其是小粒径煤多直接用于燃烧发电，未能实现资源的高效利用。将小粒径低阶煤进行热解获取清洁燃料进而实现低阶煤资源的分级高效清洁利用对于降低我国油气能源对外依存度，减少煤炭利用环境污染，提高煤炭资源经济和社会价值，推动煤炭行业技术进步具有重要的意义。
[0003]低阶煤热解技术从原理上，按加热方式分为外热式(热载体和煤间接换热)和内热式(热载体和煤直接接触换热)，按热载体的类型分为固体热载体(热半焦、热灰、热瓷球等)和气体热载体(热烟气、热煤气等)。目前工业上普遍应用的为内热式直立炉热解技术，采用30-80_块煤，燃烧的热烟气在炉内与煤直接接触换热，但是热烟气在煤块之间流通需要通道，因此只能利用较大的块煤，不能利用小粒径的碎煤和粉煤，否则会造成气路堵塞。
[0004]近年来，小粒径低阶煤热解技术开发速度较快，但是基本都处于实验室研发和中试放大试验阶段，尚未实现真正意义的工业化运行。经过实验室研发和中试放大等阶段已经验证实现小粒径低阶煤的热解不存在技术性难题，但是目前没有可工业化运行的热解技术其关键问题在于:热解过程产生大量的微细粉尘，并由热解产生的荒煤气夹带出反应器，同时高粘度的焦油与热解油气夹带的粉尘难以有效分离，不仅极大增加了后续的煤气净化负荷，而且极易发生焦油冷凝沉积，造成后续净化系统工艺管路堵塞，从而影响整体连续稳定运行。
[0005]西北化工研究院提出了《一种低煤化度热解方法及采用该方法所得到的产品》发明专利，专利申请公布号CN 101880540 A，其工艺流程如图1所示，其工艺流程分为干燥、热解、熄焦三段。原料煤经过干燥炉干燥后，进入外热式热解炉，热解后的半焦进入外部冷却熄焦炉。高温荒煤气首先经过单个或多个间接冷却器，进行初冷，分离出部分焦油和水，然后通过氨水喷淋直接冷却，进一步深冷将焦油回收到氨水焦油澄清分离槽，喷淋除油后的煤气，通过电捕焦油器将其中的焦油雾回收，最终获得净煤气。该方法的核心是一种内部设有蛟龙的外热式热解反应器，这种外热式反应器同时可作为干燥炉、熄焦炉使用，为套筒式结构，其核心反应器图2所示，外筒54和内筒53之间通入冷热介质(冷水、冷空气或热烟气)，从而起到加热和冷却的作用，内部设有螺旋蛟龙52，由电机驱动，推动物料前进。进煤口 55设置在反应器一端的上方，热烟气自热烟气入口 56进入，自热烟气出口 58排出，反应器内部产生的荒煤气自荒煤气出口 57排出，热解后的半焦自出焦口 59排出。
[0006]该发明的实质可以认为是外部夹套带有加热或者制冷功能的螺旋输送器，该技术方案的主要缺点是:①热烟气在内外筒之间运行，容易发生短路，从入口到出口只流过最短捷径，造成内筒桶壁各部位加热不均匀；②螺旋绞龙只能推动物料向前平行移动，靠近桶壁的物料温度高，远离桶壁的物料温度低，物料之间的传热速率低，造成热解过程物料热解程度不一，同时降低了传热效率；③进出料落差较大，没有解决热解反应器内细微颗粒扬尘的问题，极容易造成荒煤气中粉尘含量高。
【发明内容】
[0007]本发明目的在于提供一种小粒径低阶煤热解的工艺技术，可以实现较高的传热效率、极小的粉尘夹带和良好的除尘效果，获得高品质的半焦、煤气、焦油产品。
[0008]首先本发明提供一种热解炉，包含热解室，热解室设置有进煤口、出焦口及传动轴，其重点改进在于:所述热解炉包含有为热解室供热的燃烧室；所述传动轴上设置有将煤料自进煤口输送至出焦口的旋转内构件。所述旋转内构件为成对依次设置在传动轴上的刮板，每个刮板自传动轴向轴外延伸设置；每一对刮板相对设置在传动轴的同一平面，相邻的两对刮板的设置平面互相垂直；每一对刮板中的一个刮板与传动轴相交面的倾斜的方向是自进煤口向出焦口呈锐角倾斜，与之相对设置的另一个刮板绕轴旋转180度后与之情况相同。其中，所述刮板与传动轴之间倾斜锐角的范围为30度至60度。
[0009]本发明中采用外热式加热，同时配合旋转内构件对物料进行翻转扰动，较大幅度提高传热效率的同时抑制粉尘产生，铲式推进方式，更利于煤料的均匀受热，反应效率高。热解室内设置除尘内构件，通过旋转内构件耦合碰撞惯性除尘的热解反应器结构设计，最小化荒煤气粉尘夹带，降低后续净化难度。
[0010]其中，所述燃烧室内设置有燃烧器，所述燃烧器位于热解室前端进煤口下方，所述燃烧室与热烟气通道连接；所述热烟气通道自热解室底部前端延伸至底部后端，并从底部后端延伸至热解室侧面，且自热解室侧面后端迂回延伸至热解室侧面前端，并自热解室侧面前端延伸出热解室。如此设置，通过热烟气通道迂回怀抱热解炉的各个部分，可达到提高热解效率，降低成本投入的效果。
[0011]此外，为了进一步的降低荒煤气中粉尘，所述热解室顶部设置有粉尘预沉降气室；其中，所述粉尘预沉降气室内设置有除尘内构件；所述除尘内构件为单层或多层的格栅或之形碰撞隔板、大孔径金属格网。
[0012]本发明中在热解室内平缓化物料运动抑制粉尘产生并耦合带有除尘内构件的除尘气室，进一步的抑制扬尘，降低后续反应粉尘的夹带。
[0013]另外，本发明还提供一种耦合多段减尘的小粒径低阶煤热解设备，包含偏心螺旋干燥器、热解炉、熄焦器，所述热解炉，包含热解室，热解室设置有进煤口、出焦口及传动轴，其重点改进在于:所述热解炉包含有为热解室供热的燃烧室；所述传动轴上设置有将煤料自进煤口输送至出焦口的旋转内构件；所述旋转内构件为成对依次设置在传动轴上的刮板，每个刮板自传动轴向轴外延伸设置；每一对刮板相对设置在传动轴的同一平面，每一对刮板中的一个刮板与传动轴相交面的倾斜的方向是自进煤口向出焦口呈锐角倾斜，与之相对设置的另一个刮板绕轴旋转180度后与之情况相同。其中，所述刮板与传动轴之间倾斜锐角的范围为30度至60度。
[0014]本方案中，所述燃烧室内设置有燃烧器，所述燃烧器位于热解室前端进煤口下方，所述燃烧室与热烟气通道连接；所述热烟气通道自热解室底部前端延伸至底部后端，并从底部后端延伸至热解室侧面，且自热解室侧面后端迂回延伸至热解室侧面前端，并自热解室侧面前端延伸出热