专利名称：一种用于粉煤干馏的炭化室的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种粉煤干馏的炭化室，具体地说是一种采用能够导出荒煤气的气体导向砖和标砖砌筑而构成的用于粉煤干馏的多段导出荒煤气的炭化室。
背景技术：
煤的热解，亦称为干馏，即煤在隔绝空气的条件下受热分解生成煤气、煤焦油、焦炭(或半焦)等产物的过程。按加热终温的不同分为低温干馏、中温干馏和高温干馏。适于低温干馏的煤一般为低阶煤，而低阶煤的储量较大，约占煤 炭储量的42%以上，因此，低温干馏技术能够有效地利用低阶煤资源。煤干馏生成焦油的产率受很多因素的影响，其主要影响因素有煤的种类、加热温度和荒煤气停留时间。采用粉煤干馏时，由于生成的荒煤气需穿过较厚的煤层克服较大的阻力，在炭化室内停留时间较长，致使产物煤焦油的产率显著降低。CN201071352Y公开了一种“封闭干馏分层炭化管状立式焦炉”。该焦炉的炭化室采用锥体管式结构，每个炭化室从上到下依次分为烘干段、挥发段、干馏段、炭化段和夹套水冷干熄焦室，各段采用锥体管状炭化管，段与段之间设有煤气排气孔。焦炉本体内设有多组锥体管式炭化室，每组锥体管式炭化室之间密封隔开，每组内的多个锥体管式炭化室沿径向平行均布，在螺旋给煤机末端和螺旋分煤机始端之间设有缓冲流煤管，螺旋分煤机末端和斗式提升机之间设有余煤溢流管，从斗式提升机到余煤溢流管之间封闭且相通。该焦炉的整个操作过程全封闭，煤气循环利用。此焦炉的不足之处为锥体管状炭化管结构复杂，设备材质要求高；炭化室各段中部产生的荒煤气不能及时导出，煤焦油的产率低。CN 2775053Y公开了“一种连续生产具有立管式焦化室的焦炉”。该炭化室是炉体内贯通炉顶与炉底的立管式炭化室，立管式炭化室顶部为加料口，底部为焦炭出口 ；炉体内至少装有一个立管式炭化室，炭化室与炉体外壁之间的空腔，由上而下采用隔离板分别形成湿气室、荒煤气收集室、氢气收集室、燃烧室及熄焦冷却室。按不同的温度将炭化室分成干燥段、预热段、干馏段、热焖段和熄焦冷却段。物料在炭化室呈分层结构，两层间夹装一层密封层，密封层由焦煤与白云石或石灰石构成。该焦炉的不足之处为炭化室管壁上设置的若干个通气孔，降低了炭化室的结构强度，缩短了炭化室的使用寿命；立管式炭化室要求金属材料耐高温、传热效果好,材质的要求较高。CN 201442914 U公开了“一种外热式斜底炭化焦炉”。该炭化焦炉每组均由一至多个单孔炉组成，每个单孔炉包括炭化室、燃烧室、装煤炉门、出焦炉门、炉门框、配风装置和烟道。所述的炭化室底部为倾斜结构，由装煤侧至出焦侧向下倾斜；炭化室拱顶为180°半圆形拱顶，拱顶与炭化室的倾斜方向相同进行阶梯型砌筑。该焦炉结构简单、砖型少，无烟尘装煤，所产煤气不出炉，自给自足，投资少；燃烧室的蛇形设置结构，使加热速度快，结焦时间短，成焦率高，节能、环保。该焦炉不足之处为这种炉体燃烧室位于炭化室下方，从底部加热，易造成炉底温度过高，炉内温度分布不均，从而使焦炭成熟程度不同，影响焦炭质量。
CN 101314715A公开了“一种斜底双层炭化室型焦炉”。该焦炉从上至下依次由上层燃烧室、上层炭化室、下层燃烧室、下层炭化室、分烟道、总烟道、焦炉基础等组成，由炉头向炉尾呈向下倾斜，横向将焦炉分为预热干燥段、快速干馏段、均热段，并分段控温。各室之间采用高铝齿形顶板砖相隔，既增加了顶板强度，又提高了传热效率。燃烧室由隔墙分为数量不等、功能不同的水平燃烧火道。在预热干燥段通入冷空气，预热空气，同时降低炭化室温度。在快速干馏段炭化室侧墙设置煤气孔和煤气上升道，将煤气导入燃烧室与预热空气混合后燃烧，将热间接传向炭化室，使炭化室四面受热，实现焦坯的“快火猛烧”，提高焦坯结焦性。在均热段由快速干馏段燃烧后的烟气由侧墙水平火道导入燃烧室水平火道，向炭化室传热后经烟气下行道导入分烟道，向下层炭化室传热后汇入总烟道经烟 高空排出。在炉头、炉尾炭化室设有水平移动的炉门用于控制焦坯入炉和型焦出炉。在炉头燃烧室正面墙设有一次供风孔，在炉头炭化室侧墙还设直 接供风孔，在炉尾分烟道侧墙上设有二次空气供风孔。上述焦炉不足之处为入炉煤料为型煤，对煤的块度和强度要求高；焦炉由炉头向炉尾呈向下倾斜，出焦炉门承压较大，易造成泄漏，污染环境；炭化室和燃烧室之间使用的耐火砖墙既承受高温又承受煤料的重力，对焦炉的结构要求高。CN 2056158 U公开了“煤低温干馏半焦炉”，该焦炉是一种低温焦油、煤气、半焦联产的煤低温干馏半焦炉。该焦炉燃烧室与炭化室分开，两室之间有异型薄壁硅砖的室壁，通过室壁将燃烧室的热能传给炭化室，控制干馏温度在550-70(TC。煤气燃烧后通过集气烟道汇集后，高空排放，废气排放完全符合国家环保标准。炉体结构简单、钢材用量少，护体两侧有自动落料出焦口，不用推焦机。熄焦水和焦油加工废水形成闭路循环系统，不外排、不下渗。吨焦投资额低，包括回收系统在内为25元/吨，仅为伍德炉的十五分之一。该焦炉的不足之处为原料煤采用块煤或煤粉掺配部分焦煤成型的型煤入炉，对原料煤的块度要求严格；炉底两侧有倒“V”字形的自动落料出焦口，占据了炭化室较大的空间，降低了炉子的生产能力。
发明内容
基于上述现有技术，本发明解决的技术问题首先是现有的炭化炉若采用粉煤干馏时，所产生的荒煤气排出阻力较大，炭化室底部通入回炉煤气冷却时导致气体流动阻力急剧增大，液封槽的液封高度需要增加，难以同时满足气体液封和半焦导出的要求；其次是现有炭化炉采用粉煤干馏时，所产生的荒煤气在炭化室内停留时间较长，不能及时导出，致使煤焦油产率较低，由此本发明提供一种用于粉煤干馏的炭化室。本发明所提供的一种用于粉煤干馏的炭化室，其所述炭化室的构成是由至少两层或两层以上的气体导向砖和至少两层或两层以上的标砖隔置砌筑构成至少两个或两个以上的荒煤气通道连通于集气通道；还包括有由气体导向砖和标砖构成的至少两个或两个以上的渐扩段和相应的渐缩段。在上述所设计的炭化室技术方案中，其附加的技术特征在于所述气体导向砖和标砖的层数比为1:1 1:10 ;所述气体导向砖是由锐角部分和直角部分构成；其锐角部分的斜面为挡板面，锐角部分的底面设置有导气槽，并增设有增强面和锐角弧；所述挡板面的倾角为45飞5° ;所述增强面与水平面的夹角为(T45° ;所述气体导向砖锐角部分的增强面、导气槽、锐角弧和挡板面的形状是圆、椭圆、多边形、方形或矩形的一部分；所述荒煤气通道是由下行的粉煤与气体导向砖锐角部分下方所形成的空间及其气体导向砖的导气槽构成；所述渐扩段是由炭化室与燃烧室之间炉墙的至少一层相对应的标砖或至少一层相对应的气体导向砖的纯直角部分构成；所述渐缩段是由炭化室与燃烧室之间炉墙的至少一层相对应的气体导向砖锐角部分构成；所述粉煤的粒径小于5mm本发明所提供的一种用于粉煤干馏的炭化室，其入炉煤是原煤或粒径小于5_的粉煤；煤料下行过程中在气体导向砖锐角部分的遮挡作用下形成了荒煤气通道；干馏生成的荒煤气及时沿着横向或倾斜向上的多组荒煤气通道进入两端的集气通道，再由煤气输气管导出，该通道减小了荒煤气在炭化室内的流动阻力，缩短了荒煤气在炭化室中的停留时间，提高了煤焦油的产率；在夹套冷却段未设置气体导向砖，这使得回炉煤气充分进行热交换，提闻了热能利用率。本发明所提供的一种用于粉煤干馏的炭化室，其所述炭化室的气体导向砖与标砖通过凹凸结构咬合连接，避免了炭化室和燃烧室之间的漏气现象。气体导向砖的锐角部分是由增强面、导气槽、锐角弧和挡板面构成。气体导向砖的锐角部分下方形成荒煤气通道，锐角部分底面的导气槽增加了荒煤气通道的有效空间。其所述挡板面角度在45飞5°之间，一是保证半焦不易粘壁和挂壁，易排出；二是保证荒煤气通道有足够的空间，使炭化室内各部分粉煤干馏产生的荒煤气及时导出，进入集气通道。此结构减小了荒煤气在炭化室内流动阻力，缩短了荒煤气在炭化室内的停留时间，提高了煤焦油的产率。导气槽与气体导向砖的直角部分底面边缘增设一个增强面，增强面与水平面的夹角是(T45°，增加了砖的强度，使得炭化炉结构更加坚固。设置的锐角弧，缩短了气体导向砖锐角部分的延伸长度，减少了粉煤下行过程中对气体导向砖的损坏，从而延长了炭化室的寿命。
图I是本发明横向多组荒煤气通道炭化室a的结构示意图。图2是本发明斜向多组荒煤气通道炭化室b的结构示意图。图3是本发明炭化炉的俯视结构示意图。图4是本发明横向多组荒煤气通道炭化室a的局部放大示意图。图5是本发明斜向多组荒煤气通道炭化室b的一半的侧面结构示意图。图6是本发明气体导向砖A的结构示意图。图7是本发明气体导向砖B的结构示意图。图8是本发明气体导向砖Cl的结构示意图。图9是本发明气体导向砖Cl C13的多种平面结构示意图。图10是本发明炭化炉a结构示意图。图中1 :煤仓；2 :旋转给煤机；3 :炭化室；4 :燃烧室；5 :夹套冷却段；6 :往复刮板推焦机:液封槽；8 :刮板出焦机；9 :气体导向砖(A/B/C) ；10 :标砖11 :回炉煤气进口 ；12 :冷却水管进口 ；13 :冷却水管出口 ； 14 :荒煤气通道；15 :集气通道；16 :煤气输气管；17 :渐扩段；18 :渐缩段；19:锐角部分；20 :直角部分；21 :增强面；22 :导气槽；23 :锐角弧；24 :挡板面；25、26 :气体导向砖C的导气槽；27 :气体导向砖C的纯直角部分；28 :气体导向砖C的直锐角部分；Cl C13 :气体导向砖C的序列号。
具体实施例方式下面对本发明的具体实施方式
作出进ー步的说明。本发明在现有技术的基础上，基于粉煤干馏机理，粉煤在炭化室内形成移动床层，移动床层颗粒间的空隙形成可供气流通过的细小、曲折、互相交联的复杂通道。流体通过复杂通道的流动阻カ采用数学模型法进行研究。其中，对于N2、CO2气体阻力研究的报道较多，而对于CH4、H2和CO气体阻力研究的报道少见，本发明课题组深入研究了热解气主要成分CH4、H2和CO等气体的阻カ规律，建立了如下计算模型
权利要求
1.一种用于粉煤干馏的炭化室，其特征在于所述炭化室是由至少两层或两层以上的气体导向砖(9)和至少两层或两层以上的标砖(10)隔置砌筑构成至少两个或两个以上的荒煤气通道(14)连通于集气通道(15);还包括有由气体导向砖(9)和标砖(10)构成的至少两个或两个以上的渐扩段(17 )和相应的渐缩段(18 )。
2.如权利要求I所述的用于粉煤干馏的炭化室，其特征在于所述气体导向砖(9)和标砖(10)的层数比为1:1 1:10。
3.如权利要求I所述的用于粉煤干馏的炭化室，其特征在于所述气体导向砖(9)是由锐角部分(19)和直角部分(20)构成；其锐角部分(19)的斜面为挡板面(24)，锐角部分(19)的底面设置有导气槽(22)，并增设有增强面(21)和锐角弧(23)。
4.如权利要求3所述的用于粉煤干馏的炭化室，其所述挡板面(24)的倾角为45飞5°。
5.如权利要求3所述的用于粉煤干馏的炭化室，其所述增强面(21)与水平面的夹角为0 45。。
6.如权利要求3所述的用于粉煤干馏的炭化室，其所述气体导向砖(9)锐角部分的增强面(21)、导气槽(22)、锐角弧(23)和挡板面(24)的形状是圆、椭圆、多边形、方形或矩形的一部分。
7.如权利要求I所述的用于粉煤干馏的炭化室，其特征在于所述荒煤气通道(14)是由下行的粉煤与气体导向砖锐角部分(19)下方所形成的空间及其气体导向砖(9)的导气槽(22)构成。
8.如权利要求I所述的用于粉煤干馏的炭化室，其特征在于所述渐扩段(17)是由炭化室与燃烧室之间炉墙的至少一层相对应的标砖(10)或至少一层相对应的气体导向砖的纯直角部分(27)构成。
9.如权利要求I所述的用于粉煤干馏的炭化室，其特征在于所述渐缩段(18)是由炭化室与燃烧室之间炉墙的至少一层相对应的气体导向砖(9)锐角部分(19)构成。
10.如权利要求I所述的用于粉煤干馏的炭化室，其所述粉煤的粒径小于5mm。
全文摘要
一种用于粉煤干馏的炭化室是由至少两层或两层以上的气体导向砖和至少两层或两层以上的标砖隔置砌筑构成至少两个或两个以上的荒煤气通道连通于集气通道；还包括有由气体导向砖和标砖构成的至少两个或两个以上的渐扩段和相应的渐缩段。本发明气体导向砖锐角部分的下方构成荒煤气通道，该通道减短了荒煤气在炭化室的停留时间，提高了煤焦油的产率，缩短了荒煤气在炭化室内的流经路程，减小了荒煤气在炭化室内的流动阻力，使本发明适用于原煤的干馏，特别是粒径小于5mm的粉煤干馏。
文档编号C10B47/06GK102627976SQ20121011950
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者付亚利, 张永发, 梁言, 马青兰 申请人:太原理工大学