一种内外热式中低温粉煤温分干馏系统及干馏方法_3

文档序号:9744429阅读:来源:国知局
产物主要为半焦;第三干馏阶段,属于中温干馏阶段,对应于第三失重峰,结合大量试验验证,第三干馏阶段的温度范围在550°C至700°C之间,优选的在580?700°C之间,更优选的在600?700°C之间,在该阶段,焦油析出极少,主要析出H2,半焦进一步缩化,其中干馏气态产物主要为CO、CO2、H2、气态烃,干馏固态产物主要为进一步浓缩后的半焦。不同干馏阶段的温度范围可能会略有重叠。进一步优选的,尤其是对于神府煤,其中第一干馏阶段的温度范围为20?320°C,脱水峰值温度为59.4°C,热解起始点温度为320.0°C ;第二干馏阶段的温度范围为400?510°C,干馏峰值温度为430.70C ;第三干馏阶段的温度范围为600?700°C,中温热解峰值温度为651.2°C,此温度下的热解产物中,焦油含量极少,主要析出出,半焦进一步缩化。
[0029]本发明提出的煤温分干馏系统通过创新结合螺旋推料外热干馏装置和内热回转窑干馏装置,解决了多段温度同时干馏的技术,申请人经过长期的产业实践经验,总结了传统回转窑和申请人自创的螺旋推料外热干馏装置的工作特性,并充分考虑上述煤热解过程的三阶段特性,首创的将螺旋推料外热干馏装置和内热回转窑干馏装置结合在一起实现了高效率的粉煤温分干馏。基本的技术创新原理为:第一干馏阶段采用低温内加热式回转窑装置、第二干馏阶段采用中低温外加热式螺旋推料干馏装置,通过创新组合内加热式回转窑装置和外加热式螺旋推料干馏装置,实现了原煤高效的中低温热解干馏,原煤送入内加热式回转窑装置,在回转窑中基于内加热方式(热风直接与煤接触的加热方式)能够很快的将原煤从常温预热到第二干馏阶段的起始温度,同时在内热式回转窑中实现了高效的原煤脱水,使得经过第一阶段回转窑低温干馏后的煤样能够很好的适用于第二阶段的中低温干馏,同时原煤中的水蒸气、N2以及粉尘直接从回转窑出气口进行收集,使得进入下阶段的原料为经除尘、脱水、干燥处理后能够很好的用于中低温干馏的受热干馏煤,同时回转窑中的内热热源直接来源于外加热式螺旋推料干馏装置中外排热烟气,不但大大提高了热量循环利用效率,而且外加热式螺旋推料干馏装置外排的热烟气经管路到达内热式回转窑内时,其温度相对于其在螺旋推料干馏装置燃烧室内的温度有所下降,恰好满足回转窑干馏装置作为第一干馏阶段的内热温度需求,该循环烟气温度在回转窑内恰好能够使回转窑内的原煤加热至20?380°C间的第一干馏温度区间,从而在循环利用第二干馏阶段外排热烟气的同时,实现了对回转窑第一阶段的内热干馏,以较高的效率在回转窑内进行原煤脱水、干燥,同时该热烟气在经回转窑筒体中部向回转窑排气出口外排的同时,充分带走了回转窑内原煤中的粉尘,达到了风选除尘的目的,进而使得进入螺旋推料干馏装置中的原煤基本不会在有粉尘析出,从而经螺旋推料干馏装置干馏后产生的荒煤气、焦油中粉尘含量极低、热值较高,保证了大量析出的焦油质量。而其中的外加热式螺旋推料干馏装置也是申请人首创的一种全新结构的外热式干馏装置,通过在煤干馏装置中创新引入螺旋输送装置实现了对原煤的平稳推进,并将燃烧烟气穿过螺旋输送装置大大提高了外加热效率,尤其是通过创新并联多个螺旋推料干馏室保证了干馏效率和产量。申请人通过创新组合这种外加热式螺旋推料干馏装置和内加热式回转窑装置,即充分利用了回转窑预热快、脱水效率高、除尘彻底的独特优点,又循环利用了螺旋推料干馏装置的外排烟气,同时基于创新布置的热烟气在螺旋推料干馏装置中的外排路径,很好的匹配了内加热式回转窑装置原煤低温干馏过程和外加热式螺旋推料干馏装置的原煤中低温干馏过程,大大提高了中低温干馏效率。本发明进一步考虑了更高温度的中温干馏阶段,引入中温内热式回转窑干馏装置进行第三阶段的中温干馏,第二阶段的外加热式螺旋推料干馏装置的固态产物(半焦)输出至中温内热式回转窑干馏装置,然后在中温热解温度区间(优选550°C至700°C)进行中温热解,析出⑶、
0)2和大量的H2、气态烃,并将半焦进行进一步的浓缩。第三阶段的中温干馏属于在本发明创新构思基础上的优选过程,当需要对中低温干馏后的半焦进行进一步的浓缩处理时,可选择在螺旋推料干馏装置的输出端连接所述中温内热式回转窑干馏装置。
[0030]任何基于本发明提出的上述温分干馏思维实现的干馏技术都属于本发明的保护范畴,实现本发明上述温分干馏过程具有多种优选的实施方案,下面给出几个作为优选实施方式本发明所述中低温煤温分干馏装置的具体组成结构、物料传递过程以及工作过程,但本发明并不局限于此,本领域技术人员可以在本发明的创新构思基础上设置更多不同温度段的干馏装置以及其他设备的组合,这些都属于本发明的保护范畴之内。
[0031 ]第一优选实施方式如附图2所示的,本发明的所述的内外热式中低温粉煤温分干馏系统包括中低温外热式螺旋推料干馏装置100和低温内热式回转窑干馏装置200,所述低温内热式回转窑干馏装置200包括回转窑筒体201、回转支撑座202、回转窑驱动装置205、烟气风机208和内热烟气供应管209,所述的回转窑筒体201具有圆筒状结构,圆筒内部作为内热干馏的空间,在回转窑筒体201的后端面形成有回转窑烟气进口 207,如附图8所示,所述回转窑筒体201通过回转支撑座202滚动支撑,如附图9和10所示,所述回转窑驱动装置205驱动回转窑筒体201在回转支撑座202上进行转动,从而在回转窑筒体转动的过程是实现内部煤料的搅拌推进。所述回转窑筒体201的前端开设有回转窑排气出口 204,用于将回转窑筒体内的热烟气以及干馏气体产物、粉尘排出,回转窑进料口 203设置于回转窑筒体的前端,原煤通过回转窑进料口 203进入回转窑筒体内,在回转窑筒体的后端底部开设有回转窑出料口 206,经回转窑预热和干馏后的固态产物经回转窑出料口206排出。所述回转窑干馏装置采用现有技术中的回转窑,其他具体结构特征不作为本发明的重点。为保证经回转窑前端的回转窑进料口203输入的原煤在回转窑筒体转动过程中能够顺利推行到回转窑筒体的后端,本发明创新的将回转窑筒体的前端略微向上倾斜(倾斜角度处于0-20°间),热烟气自回转窑后端进入筒体内,与原煤推进方向相反以提高内热效率,经回转窑筒体预热干馏后的固态产物经其回转窑出料口 206向下排出至低温外热式螺旋推料干馏装置100。
[0032]所述的低温外热式螺旋推料干馏装置100包括燃烧室101、螺旋推料干馏室102、螺旋输送装置112、螺旋推料驱动装置106、轴承支撑座、裂解气收集室109、裂解气收集管111、进料仓114、出料仓115、点火器116以及燃料供应装置,所述螺旋推料干馏室102作为煤进行中低温外热干馏的反应空间,所述螺旋推料干馏室102完全设置于所述燃烧室101内部,且螺旋推料干馏室102的外壁和燃烧室1I的内壁之间形成密封的换热空间,所述燃烧室1I通过绝热壁14形成封闭结构,在燃烧室的后端面以及顶面、底面上开设有供转动轴及相关管路穿过的开口,但燃烧室的绝热壁与转动轴以及相关管路之间形成密封连接结构,保证整个燃烧室101的绝热密封性能。所述螺旋推料干馏室102固定设置于燃烧室101内,所述螺旋推料干馏室102优选为圆筒结构,圆筒的后端部密封固定于燃烧室101的后端面,在圆筒的外侧壁和燃烧室的内壁面之间形成封闭的热交换空间。螺旋推料干馏室102靠近后端的侧壁上向上形成有进料口,在所述进料口上密封连接有进料仓114,所述燃烧室的顶面开设有供进料仓114穿过的开口,且所述燃烧室的顶面与所述进料仓之间密封连接,从而通过所述进料仓能够将煤料从燃烧室外提供至螺旋推料干馏室102内。在所述螺旋推料干馏室102靠近前端的侧壁上向下形成有出料口,在所述出料口上密封连接有出料仓115,所述燃烧室的底面开设有供出料仓115穿过的开口,且所述燃烧室的底面与所述出料仓之间密封连接,从而通过所述出料仓能够将干馏室内的干馏产物送出至燃烧室外。在所述燃烧室101内,于螺旋推料干馏室102外壁表面固定设置有裂解气收集室109,所述裂解气收集室109优选的密封焊接于所述螺旋推料干馏室102的圆柱外壁表面,并处于圆柱面的顶部,优选的为在干馏室顶部沿干馏室轴向方向延伸的长方体腔室结构或圆环形腔室结构。所述裂解气收集室与螺旋推料干馏室连通,裂解气收集室密封连接有裂解气收集管111,所述裂解气收集管111向上伸出于燃烧室101之外,且所述裂解气收集管111与燃烧室之间形成密封连接结构,从而螺旋推料干馏室内部干馏产生的油气(焦油、热解气等)经裂解气收集室收集,并进一步经裂解气收集管输出至燃烧室之外,实现干馏油气的提取。所述的裂解气收集室一体形成或密封焊接于螺旋推料干馏室上,保证了与干馏室间的高密封连接,杜绝了裂解气漏出至燃烧室内的可能性,同时裂解气收集室与干馏室同处于燃烧室内保证了干馏产生的油气能够以气态形式顺利导出。所述螺旋输送装置112设置于所述螺旋推料干馏室102内,并包括转动轴103和固定设置于转动轴103上的螺旋叶片104,所述螺旋叶片104沿所述转动轴103的长度形成螺旋通道,优选的所述螺旋叶片可采用实体螺旋面、带式螺旋面、叶片螺旋面或齿形螺旋面结构。所述螺旋叶片104的外边缘与螺旋推料干馏室的内壁之间留有2-5毫米的间隙,该间隙是申请人将螺旋推料机理应用于煤热解领域时经过长期的试验总结出来的既能够保证实现干馏室的煤料稳定推进、又能够防止螺旋叶片卡死的创新间隙尺寸。所述螺旋叶片104仅在所述螺旋推料干馏室内部设置于所述转动轴103上,所述转动轴103的两端伸出于所述螺旋推料干馏室之外。具体的所述转动轴103的前端伸出于螺旋推料干馏室102之外,但处于燃烧室101之内,转动轴103的前端在燃烧室内部的干馏室前方滚动支撑于前轴承支撑座107上,所述前轴承支撑座107设置于燃烧室内。所述转动轴103的后端伸出于所述螺旋推料干馏室和燃烧室之外,并在燃烧室后方滚动支撑于后轴承支撑座108上,所述后轴承支撑座108处于燃烧室之外,所述前轴承支撑座107和后轴承支撑座108为转动轴的转动提供轴承支撑。所述转动轴103与螺旋推料干馏室的前后两端之间形成转动密封结构,具体的螺旋推料干馏室的前后两端端口和穿过其间的转动轴之间分别设置转动密封结构,所述转动密封结构在保证转动轴能够自由转动的同时对干馏室内部形成高密封结构,优选的所述转动密封结构可采用耐高温的密封刷或者其他不停机密封更换机构。所述转动轴103的后端连接于螺旋推料驱动装置106,优选的转动轴后端通过传送皮带传动连接于螺旋推料驱动装置106的输出转轴,从而通过螺旋推料驱动装置106带动转动轴在螺旋推料干馏室内转动,进而带动转动轴上的螺旋叶片转动,而螺旋叶片的转动则推动干馏室内的煤料沿螺旋路径进行推进。所述的燃烧室101通过燃料燃烧的方式为内部的螺旋推料干馏室进行外加热,所述燃烧室的底面通过管路连接于燃料供应装置,燃料供应装置向所述燃烧室内提供燃料,且所述燃烧室内部在连接燃料供应装置的位置设置有点火器116,这样燃料供应装置将燃料提供至燃烧室内时,在点火器的点火作用下将在燃烧室内进行燃烧,从而为螺旋推料干馏室提供热源。所述螺旋推料干馏室内的螺旋输送装置112的转动轴103上设置有排烟通道105,优选的沿转动轴的中心轴线形成前后通透的中空通道作为排烟通道105,这样转动轴内排烟通道的前端开口作为烟气进口 117直接连通于燃烧室内部,转动轴内排烟通道的后端开口作为烟气出口 118,在燃烧室外连接于所述低温内热式回转窑干馏装置中的内热烟气供应管209的烟气输入端,借助转动轴的后轴端盖113保证排烟通道和内热烟气供应管209的连通密封性(后述),内热烟气供应管209的烟气输出端连接于低温内热式回转窑干馏装置的回转
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