一种内外热式中低温粉煤温分干馏系统及干馏方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤热解干馏技术领域，具体涉及一种内外热式中低温粉煤温分干馏系统及干馏方法。
【背景技术】
[0002]粉煤干馏技术，也称为煤的干馏或煤的热解，是指煤在隔绝空气的条件下进行加热，把煤里面的焦油和煤气蒸发出来，得到焦油、煤气、兰炭的过程。该技术最早产生于19世纪，起源于德国，发明之初主要用于制取煤焦油，也用于生产炼铁用焦炭和燃料气，由于该技术的能源转化率很高，一直被国内外认为是与煤气化、煤液化并列的第三种煤炭转化技术，也是煤炭清洁利用的发展方向，符合国家能源政策。
[0003]在我国的内蒙古、新疆等地连续发现了大规模的煤田。这些煤田主要以高挥发性的低阶煤为主，约占我国煤炭资源储量50%以上。其中的褐煤和长焰煤的挥发性组分约占原煤干重的37%以上，不粘煤和弱粘煤中挥发性组分约占原煤干重的20%?37%。这些煤种在我国煤炭资源中的储量较大，具有水分大、发热量低、化学反应性好、易燃易碎等特点，不利于直接燃烧和运输，而且直接燃烧的热效率较低，温室气体排放量大，而干馏热解是对这些低质量煤进行提质的好办法。
[0004]近些年国内煤热解新工艺的开发也很活跃，也给煤热解的规模化、多联产提供了技术上的条件。比如浙江大学早在1987年就提出了热电气多联产工艺的设想，并申请了国家发明专利(专利号92100505.2，循环流化床热电气焦油多联产装置开发》，大连理工大学近年一直在开发固体热载体干馏新技术，已完成多种油页岩、褐煤的试验室实验。
[0005]但是就目前现状总体而言，国内煤的干馏工业化还处于起步阶段，大多采用直立方型块煤热解炉，干馏过程中存在着较为严重的问题，例如干馏时产生的荒煤气热值低、常压或微正压是存在普遍问题。当前的煤干馏产业技术普遍存在的问题是没有充分考虑和利用煤热解过程中的分温度失重特性，也就是没有将煤不同温度阶段的热解特性有机结合起来，即使布置有不同阶段的热解装置，但是基本都是彼此独立工作，并没有实现热量、原料以及产物的有机结合，同时无法做到将各阶段热解产物分别进行收集，更无法获得热值较高的焦油和荒煤气，因此设计一种能够实现原煤从室温到中温加热过程中的高效干馏系统，对于促进原煤的干馏产业化意义重大。同时当前国内煤干馏具有工业化优势的是基于外热式的煤干馏技术，而影响外热式煤干馏效率的主要问题是其中煤的推进方式和加热效率，当前外热式煤干馏设备中原煤推进方式采用较多的是基于直立炉的重力推进、履带输送推进、炉身滚动推进等等，这些原煤推进方式在实际使用中具有较大的工业化缺陷，同时外热加热效率一直难以获得提高，这些在一定程度上限制了原煤的干馏产业化应用。
【发明内容】
[0006]本发明基于上述现有技术问题，首次创新提出一种按温度分段进行煤干馏(简称“煤温分干馈”)的温分干馏技术，具体涉及一种内外热式中低温粉煤温分干馏系统及干馏方法，首次创新的将煤干馏按温度分为两段或多段并利用不同设备有机结合来实现干馏，首次创新的将内热式回转窑与外热式螺旋推料干馏装置有机结合，利用回转窑对原煤进行风选除尘、预热干燥和脱水处理，并利用外热式螺旋推料干馏装置实现高效率的中低温干馏过程和其高热值荒煤气与焦油产物的析出，首次创新的将燃烧烟气引入螺旋输送装置内和回转窑中实现热能的高效循环利用，首次创新的按不同温度收集荒煤气，首次以一整套系统实现了原煤从室温到中温加热过程中的温度分割干馏技术，同时很好的解决了现有煤干馏技术中的原煤推进问题，并以全新加热方式大大提高了干馏加热效率和热利用效率，整个干馏过程具有煤受热均匀、干馏时间短、加热效率高、焦油收率高、荒煤气分段收集利用、螺旋推进装置煤气含尘量低、经济收益好等独特优点，同时整个温分干馏系统容易实现、操作简单，市场推广前景广阔。
[0007]本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下:
一种内外热式中低温粉煤温分干馏系统，包括:螺旋推料中低温外热干馏装置100和低温内热回转窑干馏装置200，所述低温内热回转窑干馏装置200包括回转窑筒体201、回转支撑座202和回转窑驱动装置205，所述回转窑驱动装置205驱动所述回转窑筒体201在所述回转支撑座202上进行转动，所述回转窑筒体201上形成有回转窑进料口 203、回转窑排气出口204、回转窑出料口 206和回转窑烟气进口 207，所述螺旋推料中低温外热干馏装置100包括:燃烧室101、螺旋推料干馏室102、螺旋输送装置、裂解气收集装置和螺旋推料驱动装置106，所述裂解气收集装置与所述螺旋推料干馏室102相连通，所述螺旋推料干馏室102设置于所述燃烧室101内，所述螺旋输送装置设置于所述螺旋推料干馏室102内，所述螺旋推料驱动装置驱动所述螺旋输送装置在所述螺旋推料干馏室102内进行转动，所述螺旋输送装置112中设置有排烟通道105，所述排烟通道105的烟气进口处于所述燃烧室内，所述排烟通道105的烟气出口与所述回转窑筒体201相连通，所述螺旋推料干馏室102上形成有进料口和出料口，所述回转窑筒体201的回转窑出料口206连接于所述螺旋推料干馏室102的进料口。
[0008]进一步根据本发明所述的内外热式中低温粉煤温分干馏系统，其中所述低温内热回转窑干馏装置200还包括有内热烟气供应管209，所述内热烟气供应管209的一端连接于所述回转窑烟气进口 207，所述内热烟气供应管209的另一端连接于所述排烟通道105的烟气出口，所述燃烧室101内的燃烧烟气经所述排烟通道105和内热烟气供应管209排出至所述回转窑筒体201内；所述回转窑进料口 203和回转窑排气出口 204形成于所述回转窑筒体201的一端，所述回转窑出料口 206和回转窑烟气进口 207形成于所述回转窑筒体201的另一端。
[0009]进一步根据本发明所述的内外热式中低温粉煤温分干馏系统，其中所述裂解气收集装置包括裂解气收集室109和裂解气收集管111，所述裂解气收集室109形成于所述螺旋推料干馏室102的外壁面上，并与所述螺旋推料干馏室连通，所述裂解气收集室109和所述螺旋推料干馏室102同处于所述燃烧室101内，所述燃烧室101形成为密封的加热空间，所述裂解气收集管111的一端连通于所述裂解气收集室109，所述裂解气收集管111的另一端伸出于所述燃烧室101之外并与所述燃烧室的绝热壁密封连接。
[0010]进一步根据本发明所述的内外热式中低温粉煤温分干馏系统，其中所述螺旋推料中低温外热干馏装置100还包括有轴承支撑座，所述螺旋推料干馏室102的后端固定于所述燃烧室的后端面，且螺旋推料干馏室102与燃烧室的连接处形成密封结构，所述螺旋推料干馏室102的前端处于所述燃烧室内，所述螺旋推料干馏室102的外壁与燃烧室的内壁之间形成密封的加热空间，所述螺旋输送装置包括转动轴103和螺旋叶片104，所述螺旋叶片104在螺旋推料干馏室102内部设置于所述转动轴103上，并沿转动轴103轴向在螺旋推料干馏室102内形成螺旋通道，所述转动轴103的两端伸出于所述螺旋推料干馏室102之外，所述螺旋推料干馏室102的两端端口与所述转动轴之间形成转动密封结构，所述转动轴103的两端支撑于所述轴承支撑座上，所述螺旋推料驱动装置传动连接于所述转动轴的端部，所述排烟通道105设置于所述转动轴内并与所述螺旋推料干馏室102相隔绝，所述燃烧室101与所述排烟通道105直接连通。
[0011]进一步根据本发明所述的内外热式中低温粉煤温分干馏系统，其中所述轴承支撑座包括前轴承支撑座107和后轴承支撑座108，所述转动轴103的后端自所述螺旋推料干馏室102的后端端口伸出于所述燃烧室之外，且所述转动轴103的后端在燃烧室的后方滚动支撑于所述后轴承支撑座108上，所述转动轴的前端和所述前轴承支撑座107均处于所述燃烧室101之内，所述转动轴103的前端在燃烧室内滚动支撑于所述前轴承支撑座107上，所述螺旋推料驱动装置106传动连接于所述转动轴103的后端，所述排烟通道105为沿所述转动轴中心轴线形成的前后通透的中空通道，所述排烟通道105的烟气进口在转动轴的前端直接连通所述燃烧室，所述排烟通道105的烟气出口在转动轴的后端与所述内热烟气供应管209相连通。
[0012]进一步根据本发明所述的内外热式中低温粉煤温分干馏系统，其中所述螺旋推料中低温外热干馏装置100还包括有燃料供应室、燃料供应管道、进料仓114和出料仓115，所述燃料供应室通过所述燃料供应管道连接于所述燃烧室101，且所述燃烧室在连接燃料供应管道的位置设置有点火器116;所述螺旋推料干馏室的顶部开设所述进料口，所述进料仓114的一端连接于所述进料口，所述进料仓114的另一端伸出于所述燃烧室101之外并连接于所述低温内热回转窑干馏装置200中的回转窑出料口 206，所述螺旋推料干馏室的底部开设所述出料口，所述出料仓115的一端连接于所述出料口，所述出料仓115的另一端伸出于所述燃烧室101之外。
[0013]进一步根据本发明所述的内外热式中低温粉煤温分干馏系统，其中所述螺旋推料中低温外热干馏装置100中的螺旋推料干馏室102包括螺旋推料上干馏室4和螺旋推料下干馏室5，所述螺旋推料上干馏室4和螺旋推料下干馏室5在所述燃烧室内并排设置，所述螺旋推料上干馏室4和螺旋推料下干馏室5之间通过物料连管13相互连通，在螺旋推料上干馏室4和螺旋推料下干馏室5内均设置有所述螺旋输送装置，在螺旋推料上干馏室4和螺旋推料下干馏室5外均设置有所述裂解气收集装置。
[0014]进一步根据本发明所述的内外热式中低温粉煤温分干馏系统，其中所述螺旋推料上干馏室4和螺旋推料下干馏室5在所述燃烧室内相互平行的并排设置，且螺旋推料上干馏室4相对于螺旋推料下干馏室5更加靠近燃烧室的顶面，所述螺旋推料上干馏室4和螺旋推料下干馏室5均具有圆筒状结构，所述螺旋推料上干馏室4前端的圆筒侧壁顶部向上开设有进料口，所述螺旋推料下干馏室4前端的圆筒侧壁底部向下开设有出料口，所述螺旋推料上干馏室4和螺旋推料下干馏室5后端的圆筒侧壁上开设有连通口，所述物料连管13的前后端口分别连接于螺旋推料上干馏室4和螺旋推料下干馏室5的连通口，且物料连管13的底面同时与螺旋推料上干馏室4和螺旋推料下干馏室5的圆筒底面相切，所述螺旋推料上干馏室4和螺旋推料下干馏室5内的螺旋输送装置9的煤料螺旋推进方向相反。
[0015]进一步根据本发明所述的内外热式中低温粉煤温分干馏系统，其中还包括有中温内热回转窑干馏装置300，所述中温内热回转窑干馏装置300包括回转窑筒体301、回转支撑座302和回转窑驱动装置305，所述回转窑驱动装置305驱动所述回转窑筒体301在所述回转支撑座302上进行转动，所述回转窑筒体301上形成有回转窑进料口 303、回转窑排气出口304、回转窑出料口 306和回转窑烟气进口 307，所述回转窑进料口 303连接于所述螺旋推料中低温外热干馏装置100中螺旋推料干馏室的出料口，所述回转窑烟气进口 307连接于独立热源或者通过管路连接于螺旋推料中低温外热干馏装置100中的燃烧室。
[0016]—种基于本发明所述内外热式中低温粉煤温分干馏系统进行的中低温粉煤温分干馏方法，包括以下步骤:
1)、粉煤经低温内热回转窑干馏装置200中的回转窑进料口203进入回转窑筒体201内；
2)、来自螺旋推料中低温外热干馏装置100中的燃烧烟气将回转窑筒体201内的粉煤从室温加热至380°C，并使粉煤在该温度范围内进行内热