一种褐煤高温热解半焦专用输送设备的制作方法

本实用新型涉及褐煤应用领域，尤其是一种褐煤高温热解半焦专用输送设备。

背景技术：

褐煤高温热解后的产物高温半焦应用于硫化床锅炉发电，该工艺目前在国内属于首次应用，过程中高温半焦含少量煤焦油、煤气和一氧化碳气体，温度最高达900℃，与空气接触即燃。在散料输送设备行业目前没有输送如此高温、高密封要求的输送设备应用先例。

半焦又称兰炭、焦粉，结构为块状，粒度一般在3mm以上，颜色呈浅黑色。半焦具有固定炭高，比电阻高，化学活性高，含灰份低，铝低，硫低，磷低的特性。可代替冶金焦、无烟块煤和木炭而广泛运用于电石、金属硅、铁合金、硅铁、铬铁、硅锰、碳化硅、化肥等产品的生产中。

由于国家优质煤炭资源的供给形势越来越严峻，优质煤的储量越来越少。褐煤是一种介于泥炭和沥青煤之间的煤炭资源，其品阶相对较低，所以很少直接燃烧。那么褐煤热解就成了一种经济、环保的处理褐煤的方式。

褐煤热解分为三个阶段

褐煤干燥脱气阶段（常温～约300℃）

褐煤中含湿气分受热蒸发，褐煤得到干燥，同时有吸附在煤孔隙中的气体脱出。大约在200℃以上发生脱羧基反应，析出的气体中有大量的CO2。该阶段可完成褐煤干燥和部分脱氧。有的褐煤干燥过程由于脱水引起崩裂，煤颗粒分布小颗粒增多，甚至产生较多的细微煤粉尘。

第一热分解阶段（约300℃～约600℃）

该阶段为活泼分解阶段，以褐煤大分子的解聚和分解为主要反应，生成并逸出大量挥发物质。焦油在该阶段生成；煤气中可燃成分（CH4、H2、CO、C2～C3）随温度升高而增多；固体颗粒有可能进一步变小。该阶段以得到焦油和发热量显著提高的半焦为主要产品。

第二热分解阶段（约600℃～约900℃）

以聚合反应和芳香烃边缘联结的小分子侧链（-CH3）或氢的脱落为主要反应。煤气产量有大幅度提高，煤气中H2含量增加较快，其他组分体积含量相对较低。在等温热解条件下，由于焦油蒸气在高温下的二次热解作用，油产率随温度提高而减少。半焦挥发分随温度提高逐渐降低，固体碳含量增加。该阶段以获得较高产量的煤气和低挥发分、高固定碳含量的半焦为主。

为了解决第二热分解阶段（约600℃～约900℃）产物半焦的输送，由于褐煤高温热解所产生的物质是高温、易燃、易爆的气、固混合物。输送设备若要保证输送的安全性，则首先对输送设备提出的要求就是要耐高温，包括壳体、输料槽、连接件、密封垫、密封胶、刮板链条、轴承座，轴承等等；其次是要保证输送设备的密封性能，包括静密封和动密封，静密封包括壳体与壳体之间的连接处及其需要用螺栓连接的地方，动密封包括头、尾轴伸出壳体部分的密封。现有的设备无法满足此项要求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种褐煤高温热解半焦专用输送设备，能够对褐煤分解后产生的高温、易燃、易爆的气、固混合物进行稳定输送，且保证设备的整体性能良好。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种褐煤高温热解半焦专用输送设备，包括箱体密封式尾部、中间段、气密性头部、支腿及输送链条；

气密性头部包括刮板机壳体、头轴，刮板机壳体与填料函之间通过耐高温密封胶密封连接；头轴与填料函之间空腔内两侧设有石墨碳纤维填料环、中间注入泥状软填料、耐高温黄油，填料函一侧通过压料盖密封；

该输送设备的壳体连接处采用一体成型的法兰进行连接，且法兰与法兰之间采用耐高温石墨密封垫和耐高温密封胶进行密封。

所述中间段内与物料直接接触部分成“凹”字型，且为一体成型结构。

该输送设备的壳体底板和侧板选用耐高温材料，盖板采用保温材料。

该输送设备的壳体的底板和侧板选用310S，而盖板选用15CrMo。

所述该输送设备与热解炉之间设置一个耐高温膨胀节，对应的中间段处的支腿采用压块结构，气密性头部的支腿采用独立外置式轴承座支撑。

所述输送链条材料选用的是JHY-6。

该输送设备上设有安全监测装置，安全监测装置包括密封型观察盖、气体成分抽检口、温度压力检测口、事故氮气入口、断链检测装置。

所述断链检测装置包括设置在尾轴上的磁性花盘，对应的密封箱体外侧固定磁性传感器，磁性传感器对磁性花盘的转速做出反馈。

所述头轴与填料函之间空腔与金属软管连接，金属软管与外界供料装置连接。

本实用新型一种褐煤高温热解半焦专用输送设备，具有以下技术效果：

1）、通过将存受高温物料的输料槽采用“凹”字形设计折板成形，避免高温影响焊缝强度，避免输送链条直接与物料接触降低强度，同时也避免了刮板链条直接与高温物料接触。

2）、通过在壳体连接处的法兰之间采用耐高温石墨密封垫和耐高温密封胶进行静密封，在端头的动密封处用石墨碳纤维填料环、泥状软填料及耐高温黄油既能润滑促进旋转、避免磨损，同时也可保证良好的密封性。

3）、通过设置各种安检口，定期人工进行观察或检测，另外在箱体密封式尾部设置断链检测装置，一旦断掉，控制器可控制报警器报警，避免设备空转损耗能量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的示意图。

图2为本实用新型中中间段的剖视图。

图3为本实用新型中气密性头部的示意图。

图4为本实用新型中花盘处的示意图。

图中：箱体密封式尾部1，中间段2，气密性头部3，支腿4，刮板机壳体5，头轴6，填料函7，石墨碳纤维填料环8，泥状软填料9，耐高温黄油10，压料盖11，花盘12，磁性传感器13，金属软管14，驱动装置15，独立外置式轴承座支撑16，加料口17，耐高温密封胶18，膨胀节19，输料槽20。

具体实施方式

如图1所示，一种褐煤高温热解半焦专用输送设备，包括箱体密封式尾部1、中间段2、气密性头部3、支腿4、刮板链条、驱动装置15、独立外置式轴承座支撑16，加料口17。

由于褐煤高温热解的温度高达约600℃～约900℃，热解后的半焦温度一般为800℃，最高850℃，埋刮板输送机的输料槽长期与高温物料接触，那么就需要考虑到所选材质的高温膨胀系数和高温机械强度及不同材质之间焊接后的高温焊缝强度。

如图1～2所示，为解决埋刮板输送机高温膨胀问题，首先在热解炉与输送机之间设置一个耐高温膨胀节19，由此实现高温条件下的进料处的弹性补偿。另外将气密性头部3处的支腿4，这里的支腿4即为独立外置式轴承座支撑16进行固定，而中间段2的支腿4采用压块结构。通过将头部的独立外置式轴承座支撑16固定，从而确定膨胀零点，让整机向尾部线性膨胀，对于壳体垂直于机体轴线的膨胀，只需将压块与中间段2的壳体的间隙设计合理即可。

为解决埋刮板输送机高温机械强度问题，该输送设备的壳体的底板和侧板选用310S，而盖板选用15CrMo。因310S有优越的高温性能，能长期在1150℃的条件下运行，在1200℃的条件下也能运行一段时间，对于本专利来说选择310S材质已经足够。由于长期与高温半焦接触的部分是输料槽，再考虑到钢材及空气的热传递及热损失，所以仅输送机底板和侧板选用310S而盖板选用15CrMo就行了。

如图2所示，为了解决不同材质高温下的焊缝焊接强度问题，将与物料直接接触的输料槽20设计成“凹”字形，物料在槽内运行，该“凹”字形输料槽采用一体冲压成型，没有焊缝避免高温对焊缝的影响导致泄露。输料槽其他焊接部位采用专用的不锈钢耐高温焊条将两块钢板对角内外焊接。

由于输送链条长期处于高温场合，为了使输送链条在高温下拥有良好的机械性能，输送链条材料选用的是JHY-6#，JHY-6#材料采用先进的空壳无模、负压磁旋、震动顶注工艺制成。该材料由山东金海洋重工科技有限公司送至国家钢铁材料测试中心检测合格。生产出的产品组织非常致密，另外，该工艺还可以细化晶粒，减少铸件疏松，减少气孔缺陷，提高铸件致密度，全面优化和强化铸件的力学性能；采用此工艺生产的工件比普通工艺的重5%。其材料特点是：在870℃高温下的强度可达到490MPa，耐磨性能优越，高温下韧性良好。

另外，由于上述“凹”字形输料槽结构，这样避免输送链条直接与物料接触，这样能大大提高输送链条的使用寿命。

由于褐煤高温热解所生成的物质中含有煤气，因此需要形成良好的密封（密封又分为静密封和动密封）。

对于静密封，可在埋刮板输送机壳体与壳体之间的连接处及其需要用螺栓连接的地方，对于该处的连接法兰，采用一体下料、整体制作、模具冲孔的方式以保证其平面度及精度。法兰与法兰之间装上耐高温石墨密封垫后再涂上耐高温密封胶使其密封可靠性更高，密封更严密。

而动密封是指的头、尾轴伸出壳体部分的密封。

如图3 所示，气密性头部3包括刮板机壳体5、头轴6，其中刮板机壳体5与填料函7之间连接处装配有耐高温密封胶18，能够保证里面的气体不逸出，外面的气体不进入。头轴6与填料函7之间空腔内两端设有石墨碳纤维填料环8，石墨碳纤维填料环8，两端石墨碳纤维填料环8之间填充有泥状软填料9、耐高温黄油10，填料函7另一侧与压料盖11螺栓连接，对中间密封空腔进行封口。石墨碳纤维填料环8有很好的耐高温、耐磨性能，可以挡住泥状软填料9，使之不能进入壳体内部；而泥状软填料在轴转动时，分为三层，沿轴径向从内到外分别是：转动层、摩擦层、静止层。由于刮板机的转速不高，所以摩擦层的消耗量不大。通过在密封空腔外连接一根金属软管，只要定期用专用的注入工具通过金属软管14往填料函里面加入泥状软填料9和耐高温黄油10即可。

而在箱体密封式尾部1，主要在刮板机尾部轴承座外设置密封箱体，并在箱体上开惰性气体充气口。设备运行时在箱体里面充入惰性气体，从而隔绝机体内部与外界的气体。这样保证箱体密封式尾部1的密封。

另外，由于输送物为高温、易燃、易爆的气、固混合物，为了保证输送的安全性。在该设备的相应位置设置有相应的密封型观察盖、气体成分抽检口、温度压力检测口、事故氮气入口。

如图4 所示，方便人工定期进行检验观察。另外在箱体密封式尾部1的尾轴上固定一带磁性的花盘12，然后在密封箱体外侧固定一磁性传感器13，通过磁性传感器可测得花盘的转速从而判断链条是否断裂，若链条断裂，则尾轴转速为0，通过磁性传感器的反馈型号传到总控室让设备停机，保证设备运行的有效性。

一种褐煤高温热解半焦专用输送方法，在传统埋刮板输送机的箱体密封式尾部、中间段及气密性头部的连接处和转动处分别实现静密封和动密封，以保证整体的气密性，防止气体泄漏；将物料输送的输送槽设计成“凹”字形，且压制一体成型，既减少在高温下产生焊接强度问题，同时也使链条远离高温物料；通过设置安全监测装置，可定期进行观察检测并智能测试断链情况，保证安全有效运行。

静密封采用一体下料、整体制作、模具冲孔的方式制作的连接法兰，在壳体与壳体之间的连接处及其需要用螺栓连接的地方的连接法兰与连接法兰之间采用耐高温石墨密封垫和耐高温密封胶进行密封，对于尾轴伸出壳体部分的动密封即在轴与壳体连接部位的空腔中定期注入泥状软填料和耐高温黄油，填充物两侧用石墨碳纤维填料环阻挡。