一种气固混合热载体快速粉煤热解装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于粉煤(油页岩)热解领域，具体涉及一种气固混合热载体快速粉煤热解装置。
【背景技术】
[0002]我国煤多油少，虽然煤炭资源相对丰富，但是褐煤、长焰煤等低阶煤占据了我国煤炭总量的53%左右，目前该类煤种大多直接作为发电燃料；于是开发一种粉煤热解工艺，在煤燃烧之前拔出富氢组分的煤焦油并对其进行深加工，提高粉煤的附加值，减少燃烧过程中硫化物和氮氧化物排放，保护大气环境具有十分重要的意义。
[0003]我国长期以块煤在直立碳化炉内进行热解生产半焦的工艺为代表，利用自身产生的煤气进行直接或间接加热，加热温度均在800°C左右，产出固体半焦，煤气和中低温煤焦油。但该工艺存在煤气热值低，焦油产率低，环境污染大的缺点。并且近年来我国综采采煤技术得到了迅速发展，煤炭开采过程中块煤的产率降至了 36%以下，市场块煤的价格持续走高，对块煤为原料的热解工艺技术产生了严重的不利影响。在粉煤热煤领域国内的众多企业、高校和科研院所对粉煤热解做了广泛的研究，并获得了大量的基础数据。但是我国在粉煤热解领域起步较晚，没有成熟、可靠、稳定的工艺技术，长期处于产品结构简单，处理规模小的落后阶段。同时已经建成的粉煤热解工业示范装置均不同程度的出现了以下不足:
(1)热解油气含尘较大，产生的煤焦油难以回收利用；(2)工艺不稳定，运行周期短、操作难度大；(3)工艺复杂、流程较长、投资较高、不利于推广应用。
【实用新型内容】
[0004]为了解决现有技术存在的问题和不足，本实用新型提供了一种气固混合热载体快速粉煤热解装置。
[0005]本实用新型是通过以下技术方案来实现:
[0006]—种气固混合热载体快速粉煤热解装置，包括干燥原料煤仓和变径的热解反应器，所述的热解反应器的顶部出口安装有热解油气收集器，中部内藏有旋流混合器，下部设置有透气蓄热层，底部设置有两个热半焦出口，一个出口将热半焦排出，另一个出口通过管道连接烟斗型返料器的入口，烟斗型返料器的出口连接垂直设置的燃烧提升管，燃烧提升管的顶端水平方向弯曲90度后接至简单分离器的进口，简单分离器的底部出口设置有L型高温半焦控制阀，干燥原料煤仓底部设置有L型干燥原料煤控制阀，L型高温半焦控制阀的出口与L型干燥原料煤控制阀的出口分别从热解反应器的筒体侧壁进入与旋流混合器的两个入口相连接，简单分呙器的出口与旋风分呙器的入口相连接，旋风分呙器的出口与箱式多管旋风除尘器的保温层的入口相连接，热解反应器顶部设置的热解油气收集器与箱式多管旋风除尘器的油气入口集合管箱相连接，箱式多管旋风除尘器的出口与高温离心风机相连接，高温离心风机出口分别与L型干燥原料煤控制阀和L型高温半焦控制阀相连接。
[0007]该装置还包括多管螺旋给料机和导热管半焦冷却器，热解反应器底部的一个热半焦出口与多管螺旋给料机连接，多管螺旋给料机与导热管半焦冷却器相连。
[0008]所述的变径的热解反应器上段为扩大段，下段为反应段，扩大段直径为反应段直径的1.1?1.8倍，变径的热解反应器扩大段高度为反应段高度的0.75?1.12倍；所述的热解油气收集器包括圆柱外形的底板和安装在底板上的百叶，百叶片与热解油气收集器的底板外圆的切线夹角呈30?65度。
[0009]所述的变径的热解反应器扩大段直径为反应段直径的1.2?1.6倍，扩大段高度为反应段高度的0.8?1.0倍；百叶片与热解油气收集器的底板外圆的切线夹角呈35?45度。
[0010]所述的旋流混合器包括圆柱型的筒体和锥体，圆柱型的筒体下方连接有锥体，筒体上部的切向处分别对置设有两个倾斜向下的进料管，筒体顶部设置有排气管，排气管出口对应设有分布帽，锥体下部设置有下料管，下料管的筒体外侧设置有两组共8个相同倾角不同长度的排料管，排料管的末端安装有翼阀，锥体高度是筒体高度的1.2?2.7倍。
[0011]所述的烟斗型返料器包括圆柱型的外筒体，外筒体内部设置有圆柱形的导流筒，导流筒的高度低于外筒体高度，导流筒底部接返料空气管，返料空气管底部设置有气孔，导流筒与外筒体之间设置有用于进行密封的底板，外筒体侧部上倾斜设置有固体物料进料管，外筒体的上端设置有一个锥形封头，锥形封头顶部连接燃烧提升管。
[0012]所述的简单分离器包括圆柱形筒体、顶部平板形封头和底部锥形封头，所述的圆柱形筒体、顶部平板形封头和底部锥形封头密封而成，圆柱形筒体的切向水平连接有旋流混合器的进料管，在顶部平板形封头的中间设置有气相出口，该气相出口与旋风分离器相连，底部锥形封头连接L型高温半焦控制阀。
[0013]所述的箱式多管旋风除尘器为方箱型结构，包括箱体，箱体内部错层错位排列有多个旋风分离器，每个旋风分离器的出口均安装有切断阀，箱体内部倾斜设置有隔板，该隔板将箱体分为两部分，一部分为箱式多管旋风除尘器的热解油气入口集合管箱，一部分为箱式多管旋风除尘器的保温层，优选的旋风分离器个数为20?1000个。
[0014]所述的透气蓄热层包括多层布置的厚壁同心大小头，同心大小头优选的规格有 100X80、125X80、150X 100、200 X 150，250X200、300X200、300X250、350X200、350X250透气蓄热层为多层布置，优选的为6?25层。
[0015]所述的燃烧提升管由外层的不锈钢基层和内部的陶瓷耐磨层组成。
[0016]所述的导热管半焦冷却器包括箱体，所述的箱体的顶部设置有长条型进料口，底部为排料口，该进料口与具有多个出口的多管螺旋给料机相接，箱体内部设S型布置的多个导热管，导热管的底端为上水口，顶部为回水口，导热管穿过对应布置的箱体，使导热管部分置于箱体外部，外部的导热管表面设置散热翅片，置于外部的导热管总长度为内部导热管的0.6?1.5倍，优选的为0.8?1.2倍。
[0017]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果:
[0018](1)采用了气固混合热载体，气相热载体是由热解自身产生的热解高温油气，经高温离心风机加压后，由L型阀进气管进入，在控制进料量的同时，兼有气体加热的功能；一部分基于完成热解反应后产生的热半焦，经烟斗型返料器控制流量，在燃烧提升管内进行燃烧升温和半焦颗粒的重力提升，产生的高温半焦作为固体热载体。气体热载体(热解油气)、固体热载体(高温半焦)，在旋流混合器中，分别与原料煤相接触混合，发生热解反应。
[0019](2)热解反应器顶部设置热解油气收集器，在热解油气收集器百叶的约束作用下，使在热解反应器内上升的气流逆时针(自上而下观察)自旋呈螺旋上升状态，可防止上升气流瑞流夹带粉尘颗粒。
[0020](3)由于干燥原料煤的温度约为130?150°C，与气固混合热载体接触后，能够快速受热发生热分解反应，可有效的推动煤分子中有机化合键的断裂，提高了油气的产率。
[0021](4)采用无机械转动部件的旋流混合器，可以使固体热载体与原料煤充分混合。
[0022](5)反应器底部设置有透气蓄热层，由于采用了钢制厚壁大小头组合而成，可以有效的解决反应器底部料位发生变化时，反应器内部热容量波动，可稳定热解反应温度和热解油气温度，保证工艺平稳运行；同时透气蓄热层使向下移动中的半焦颗粒产生或夹带的气体充分释放。
[0023](6)采用了简单分离器与高效的旋风分离器依次相连的配置方法，利用简单分离器分离效果差，将加热后的高温半焦中的粉尘颗粒被气流带进旋风分离器中捕集，减少固体热载体中的粉尘颗粒和细小颗粒的数量，进而有效的减少热解油气中的粉尘含量。
[0024](7)箱式多管旋风除尘器，采用了多个小旋风分离器并联组合而成，小旋风呈多排错层，错位布置，有利于热解油气均匀进气，提高除尘效率。同时在每个旋风分离器出口，每排旋风分离器总出口设置切断阀，可实时控制投入运行的旋风分离器的数量，使正在运行的旋风分离器的运行负荷达到100%，始终处于最佳运行状态。
[0025](8)采用了多个并联设置的螺旋管给料机，螺旋给料机同时设置多个进口和出口，增加了给料机的横向给料范围，实现了给料分料双作用，其次采用渐进的螺距设置，防止出现卡料、堵料，提尚了设备的可靠性。
[0026](9)采了导热管半焦冷却器，将热半焦自上而下移动通过水平设置的导热管间隙，导热管穿过箱体壁，延伸至外部，并对外部的导热管表面设置翅片，增加散热效果。在导热管内部使用流动的水作为热量移除媒介。有效的提高了半焦的冷却速度和效率，而且不会产生扬尘。
[0027](10)由于本装置反应物料采用的热解反应器属于快速移动床型式