一种内热式煤干馏炉、内热式煤干馏系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及煤干馏设备及工艺，具体说是一种内热式煤干馏炉、内热式煤干馏系统，所述内热式煤干馏炉包括炉体，所述炉体设有若干并排的炭化室，从高温乏氧烟气发生装置产生的高温乏氧烟气，经过立烟道直接送入各炭化室，使炭化室内的煤料与高温乏氧烟气直接接触进行煤干馏。炭化室的左右两侧墙壁为烟气通透墙，墙体上设有烟气孔，高温乏氧烟气能通过烟气孔自由的从立烟道进入炭化室。本实用新型所述的内热式煤干馏炉、内热式煤干馏系统，效率高，能耗低，污染小，实现了煤干馏效率的最大化以降低能耗和缩短炼焦时间。
【专利说明】一种内热式煤干馏炉、内热式煤干馏系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤干馏设备及工艺，具体说是一种内热式煤干馏炉、内热式煤干馏系统。煤干馏炉亦称为炼焦炉或炭化炉。
【背景技术】
[0002]煤干馏(即煤焦化)，是指煤(煤炭)在隔绝空气的条件下被加热而产生热解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程。煤焦化技术大规模用于工业生产始于18世纪，用以生产炼铁所需的焦炭。
[0003]鉴于煤炭本身的燃烧特性，煤焦化需要在与空气隔绝的条件下完成，以避免空气中的氧气在焦化过程中与炽热的煤炭直接接触产生燃烧或氧化反应，达到将煤炭高效率地转化为焦炭的目的。经过长期不断的改进，现代煤焦化过程中，加热所采用的主要燃料为诸如高炉煤气和转炉煤气等低热值过程气。
[0004]煤干馏工艺根据其所采用的加热方式，一般可以分为外热式和内热式。另外，根据煤炭被加热的最终温度(煤干馏温度)的高低，煤干馏工艺一般可以分为低温干馏(500°C?600°C)、中温干馏(700°C?900°C)和高温干馏(900°C?1100°C)。根据不同煤炭的煤质和不同煤种的配比，可以通过不同的干馏工艺获得不同的产品，其中高温干馏是将煤炭焦化成钢铁冶炼过程所需焦炭的工艺过程。
[0005]现代煤焦化过程大致如下:
[0006]I)煤干燥:当煤料的温度高于100°C时，煤料中的水分蒸发出；温度升高到200°C以上时，煤料中结晶水释出；
[0007]2)煤改性:至350°C以上时，煤料开始出现微观结构和物理特性的改变；粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体(泥煤、褐煤等不发生此现象)，煤气(主要成分是甲烷)和焦油(煤焦油)开始析出；
[0008]3)低温煤干馏:至500?600°C时，煤料开始低温干馏，大部分煤气和焦油析出，此即一次热分解产物；残留物逐渐变稠并固化形成半焦；
[0009]4)中温煤干馏:至700°C?900°C时，半焦继续分解析出余下的挥发物(主要成分是氢气)，半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；
[0010]5)高温煤干馏:至900°C?1100°c时，半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。
[0011]由上述过程可见，由于煤炭干馏过程是一个连续加温的过程，无论是采用什么加热方式完成什么干馏工艺过程，煤干馏的产物都是煤半焦或焦炭、煤气和焦油等多种炼焦产物。而且，这些产物的属性和成分因所用煤料的属性和所经过的煤干馏工艺和过程而会有所不同。
[0012]外热式煤干馏
[0013]现代炼焦工艺(即高温炼焦工艺)，均为外热式炼焦；其采用的外热式煤干馏炉(夕卜热式炼焦炉)的炉体由炭化室、燃烧室和蓄热室三个主要部分构成。一般，炭化室宽0.4?0.5m、长10?17m、高4?7.5m,炭化室的顶部设有加煤孔和煤气上升管(在机侧或焦侧)，炭化室的两端用炉门封闭。焦煤经加煤车倒入炭化室后即与空气隔绝，被炭化室两侧的燃烧室加热。燃烧室由许多立火道构成，煤气和空气在立火道中燃烧。蓄热室位于炉体下部，分空气蓄热室和煤气蓄热室。
[0014]外热式煤干馏炉的主要部分用硅砖砌筑，火道温度可达到1400°C。成焦时间因炭化室宽度和火道温度不同，一般为13~18h。外热式煤干馏炉的配套机械有装煤车、推焦车、导焦车和熄焦车等。其中:装煤车把煤装入炭化室，炼成的焦炭用推焦车推出，赤热的焦炭经导焦车落入熄焦车内，经水熄或回收热能的干法熄焦。熄过的焦炭放到焦台上。
[0015]为了改善炼焦生产条件，外热式煤干馏炉除了操作机械化、自动化之外，还建有防治烟尘和处理污水装置。电子计算机也已开始用于外热式煤干馏炉操作。外热式煤干馏炉向大型化发展，炭化室有效容积增加到50立方米。为了提高焦炉生产能力，采取降低炉墙厚度和选用导热性能好的炉墙砖等措施，被认为是未来发展的趋势。
[0016]外热式炼焦工艺通过炭化室和燃烧室之间的炉壁进行导热，煤气和空气在燃烧室立火道内燃烧产生热量，热量再由外向内经炭化室和燃烧室之间的炉壁传导到炭化室，完成对炭化室内焦煤的加热。由于其燃烧和加热方式，外热式炼焦工艺存在以下几个主要缺
点
[0017]I)炭化室墙壁在综合 考虑和平衡强度和导热性能的情况下一般采用100毫米厚的硅砖砌成，其导热性能和效率严重影响和限制了炼焦过程和效率；
[0018]2)在燃烧室立火道内形成的煤气燃烧为典型的蓄热式燃烧，表现为燃烧效率低和温度分布不均匀，因而近一步降低了现代炼焦工艺的能源效率；
[0019]3)炭化室内的炼焦温度一般为950°C -1050 °C，燃烧室立火道的平均温度在1300°C或更高；而且， 由于煤气和空气所形成导致局部高温的大火焰过氧燃烧，因而产生大量的氮氧化物和氧化硫，造成严重的大气污染和排放；
[0020]4)煤干馏炉的炭化室由于需要利用大量的具有耐高温和具有比较好导热性能的硅砖砌筑而成，因而煤干馏炉的建造成本高；
[0021]5)为使煤气和空气在燃烧室即立火道内进行比较有效的燃烧，立火道占用煤干馏炉炉体的大量空间，减少了煤干馏炉的有效炼焦空间。而且，由于立火道系统、煤气和空气预热和输送系统复杂，极大地增加了设计、施工、材料和运行等成本。
[0022]内热式煤干馏
[0023]现有技术中，内热式煤干馏工艺目前还仅在小型的中低温煤干馏中有所尝试，还没有在高温炼焦中尤其是大中型的高温炼焦中有所应用。
[0024]内热式煤干馏工艺的一种常见应用形式即为内热式直立煤干馏炉(内热式直立炭化炉)。其工艺流程和工作原理是:
[0025]煤料(粒径为15~200mm，亦称为块煤)定时从内热式直立煤干馏炉的顶部加入炉内的炭化室，完成连续加料运行；加入炉内的块煤由于重力作用，自上而下移落，并与燃烧室送入的高温气体(高温气体自下而上流动)逆流接触。炭化室的上部为预热段，块煤在此段被加热到400°C左右，完成干燥和干馏前的煤改性；接着进入炭化室中部的干馏段，块煤在此段被加热到700°C左右，并被炭化为半焦；之后，半焦通过炭化室下部的冷却段先被冷却至150°C左右，最后被冷却到50°C左右成为半焦即最终产品。
[0026]为了解决外热式煤干馏所存在的高能耗和低效率问题，和为了进一步降低煤干馏炉的制造成本，内热式煤干馏工艺采用和尝试内热式直立煤干馏炉。然而，由于其原理和结构上的缺陷，内热式煤干馏工艺存在明显的三大主要缺点:
[0027]I)在燃烧室利用燃烧煤炭或其它燃料形成的高温烟气。因其均采用常规固体或气体燃料燃烧技术而需要通过过量吹风使燃料尽可能燃烧，导致所产生的高温烟气中含有过多的氧气；其必将与炭化室内的部分煤炭发生燃烧氧化，因而消耗煤炭和降低产品半焦的出品率；
[0028]2)常规的固体或气体燃料燃烧技术存在明显的燃烧效率低和因燃烧不充分而造成的污染排放问题；因而，通常需要采用过量吹风的燃烧方式。但是这种燃烧方式降低了燃烧室的燃烧和热效率，以及这种内热式炭化工艺的整体能源效率；
[0029]3)虽然，炭化室内的炼焦温度为700°C左右；但在燃烧室内因其燃烧方式而必然存在局部高温。而且，由于过量吹风，在燃烧室内形成的燃烧为大火焰过氧燃烧。这种燃烧会产生大量的氮氧化物和氧化硫，造成严重的大气污染和排放。
实用新型内容
[0030]针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种内热式煤干馏炉、内热式煤干馏系统，效率高，能耗低，污染小，实现了煤干馏效率的最大化以降低能耗和缩短炼焦时间。
[0031]为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是:
[0032]一种内热式煤干馏炉，包括炉体，其特征在于:
[0033]所述炉体设有若干并排的炭化室4，炭化室4用于填装待进行煤干馏的煤料，
[0034]从高温乏氧烟气发生装置I产生的高温乏氧烟气，经过立烟道6直接送入各炭化室4，使炭化室4内的煤料与高温乏氧烟气直接接触进行煤干馏。
[0035]在上述技术方案的基础上，所述炭化室4的左右两侧墙壁均为烟气通透墙7，所述烟气通透墙7上设有若干均匀分布的烟气孔5，
[0036]在烟气通透墙7外侧，沿烟气通透墙7长度方向设有若干间隔设置的立烟道6，每条立烟道6沿炭化室4的高度方向设置，
[0037]高温乏氧烟气能通过烟气孔5自由的从立烟道6进入炭化室4。
[0038]在上述技术方案的基础上，所述烟气通透墙7采用高温耐火砖砌成，且耐火砖在堆砌时预留缝隙构成烟气孔5 ；
[0039]或所述烟气通透墙7采用孔型高温耐火砖砌成，所述孔型高温耐火砖上设有若干均勻分布的烟气孔5 ；
[0040]或所述烟气通透墙7采用孔型高温耐火砖和高温耐火砖砌成，所述孔型高温耐火砖上设有若干均匀分布的烟气孔5。
[0041]在上述技术方案的基础上，每块孔型高温耐火砖上，所述烟气孔5在竖直方向上，由上至下至少设有一排，每排在水平方向上，至少设置一个。
[0042]在上述技术方案的基础上，烟气孔5在炭化室侧的烟气孔出气口 22的水平位置低于立烟道侧的烟气孔进气口 21。
[0043]在上述技术方案的基础上，所述烟气孔出气口 22的开口方向朝向斜下方。
[0044]在上述技术方案的基础上，所述烟气孔出气口 22为广口。[0045]在上述技术方案的基础上，每个立烟道6的底部均与立烟道分配管路3连接，顶部封闭，所述立烟道分配管路3和烟气输配管道2连接，烟气输配管道2和高温乏氧烟气发生装置I连接。
[0046]在上述技术方案的基础上，所述高温乏氧烟气发生装置1，为能产生含氧量小于0.5%的高温乏氧烟气的燃烧器。
[0047]在上述技术方案的基础上，所述炭化室4的数量根据煤干馏的种类和要求不同为I?90个，或更多，
[0048]在每个炭化室的烟气通透墙外侧，沿长度方向根据需要均匀分布30?50个与其相邻炭化室共享的立烟道。
[0049]内热式煤干馏系统，其特征在于，包括:
[0050]上述的内热式煤干馏炉32，
[0051]高温乏氧烟气发生装置I通过烟气输配管道2连接到与内热式煤干馏炉32配套的立烟道分配管路3，
[0052]内热式煤干馏炉32的炭化室4设有尾气出口，尾气出口通过管路连接到焦炉气回收处理利用系统，
[0053]焦炉气回收处理利用系统产生干馏炉煤气，所述干馏炉煤气通过管路输送回高温乏氧烟气发生装置I作为气体燃料或用于其它用途。
[0054]本实用新型所述的内热式煤干馏炉、内热式煤干馏系统，效率高，能耗低，污染小，实现了煤干馏效率的最大化以降低能耗和缩短炼焦时间。
[0055]本实用新型所述的内热式煤干馏炉及内热式煤干馏系统，为了提高炼焦所需气体燃料的燃烧效率和系统热效率，并最大限度地降低氮氧化物和硫氧化物等污染物的排放，采用高效清洁的气体燃料燃烧技术作为产生高温乏氧烟气技术和发生装置，利用气体燃料的高效清洁燃烧所产生的高温乏氧烟气作为煤料的直接加热介质；通过压力差使高温乏氧烟气从高温乏氧烟气发生装置I经烟气输配管道2、立烟道分配管路3、立烟道6和设有烟气孔5的烟气通透墙7，直接进入炭化室对煤料进行高效的直接加热。
[0056]本实用新型所述的内热式煤干馏炉及内热式煤干馏系统，简化了现代煤干馏炉复杂的机械结构和工作原理，去除了煤气和空气输配系统和相关辅助系统，在极大地提高系统热效率的同时大大地简化了煤干馏炉的加热系统，因而大幅度降低了煤干馏炉的设计和建造成本；同时在相同基座面积的情况下获得了可以用于扩大炭化室容量的空间，提高了煤干馏炉的有效空间利用率。在保持现代煤干馏炉中诸如炭化室锥度等基本几何构成和工程设计考虑的基础上，本实用新型的炭化室体积可以比现在通常结构的煤干馏炉的炭化室体积更大，而且可以有更大和更灵活的设计空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0057]本实用新型有如下附图:
[0058]图1内热式煤干馏炉的结构示意图。
[0059]图2孔型高温耐火砖的结构示意图。
[0060]图3内热式煤干馏系统的结构示意图。【具体实施方式】
[0061]以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0062]本实用新型包括内热式煤干馏炉结构设计和工艺两个部分。
[0063]本实用新型所述的内热式煤干馏炉，其结构如图1所示(本实用新型所述的内热式煤干馏炉，取消了煤气和空气输配系统和相关辅助系统。图1中未显示的煤干馏炉其它单元、结构、设备、工艺技术和流程均可与现代煤干馏炉相同，采用现有技术实施，不再详述。)，包括:
[0064]炉体，所述炉体设有若干并排的炭化室4，炭化室4用于填装待进行煤干馏的煤料，炭化室4与现代煤干馏炉的炭化室的功能和基本结构相同，用于进行焦煤炭化反应，炭化室4的顶部设有3?4个尾气出口，尾气出口通过管路连接到焦炉气回收处理利用系统，所述焦炉气回收处理利用系统采用现有技术实施，不再详述，
[0065]从高温乏氧烟气发生装置I产生的高温乏氧烟气，经过立烟道6直接送入各炭化室4，使炭化室4内的煤料与高温乏氧烟气直接接触进行煤干馏。
[0066]在上述技术方案的基础上，所述炭化室4的左右两侧墙壁均为烟气通透墙(亦称为烟气输导墙)7，其前后两侧的机侧和焦侧墙壁、以及上下两侧墙壁的结构、功能和砌墙材质均采用与现有煤干馏炉相同设计(采用硅砖砌成)，在此不再详述，
[0067]所述烟气通透墙7上设有若干均匀分布的烟气孔5，
[0068]在烟气通透墙7外侧(外侧指位于炭化室4外面的一侧)，沿烟气通透墙7长度方向设有若干间隔设置的立烟道6，每条立烟道6沿炭化室4的高度方向设置(参见图1)，同一侧的若干立烟道6优选沿烟气通透墙7的长度方向等间隔设置，具体间隔可参考现有煤干馏炉的立火道的设置方式，不再详述，
[0069]高温乏氧烟气能通过烟气孔5自由的从立烟道6进入炭化室4。
[0070]本实用新型中，在烟气通透墙7上设置烟气孔5，目的是将焦煤与周围环境隔绝，只有高温乏氧烟气可以通过合理分布的烟气孔5从立烟道6进入炭化室。现有的煤干馏炉，将炭化室4的墙体改造为本实用新型所述烟气通透墙7，亦可采用本实用新型所述的技术方案。
[0071]在上述技术方案的基础上，所述烟气通透墙7采用高温耐火砖砌成，且耐火砖在堆砌时预留缝隙构成烟气孔5 ；
[0072]或所述烟气通透墙7采用孔型高温耐火砖砌成，所述孔型高温耐火砖上设有若干均勻分布的烟气孔5 ；
[0073]或所述烟气通透墙7采用孔型高温耐火砖和高温耐火砖砌成，所述孔型高温耐火砖上设有若干均匀分布的烟气孔5。
[0074]显然，根据上面所述，烟气孔5还可以采用其他方式设置在烟气通透墙7上。例如:砖体上设有槽体，该槽体为烟气孔5的一部分，当砖体堆砌后，相邻的砖体上的槽体拼合，构成完整的烟气孔5。
[0075]在上述技术方案的基础上，如图2所示，每块孔型高温耐火砖上，所述烟气孔5在竖直方向上，由上至下至少设有一排，图2所示实施例设置了三排，
[0076]每排在水平方向上，至少设置一个。
[0077]即:每块孔型高温耐火砖上，至少设置1*1个烟气孔5，烟气孔5的设置数量还可以是1*2、2*2、2*3、3*2、3*3、2*4、3*4、4*4等，不再列举。当耐火砖在堆砌时预留缝隙构成烟气孔5时，烟气孔5的数量、排列方式亦可参照孔型高温耐火砖上烟气孔5的设置方式，根据需要合理设计。
[0078]烟气孔5的截面可以是圆形、椭圆形、方形、长方形、棱形、梯形、三角形、梅花形或其他适合的异形孔轮廓。
[0079]在上述技术方案的基础上，如图2所示，烟气孔5在炭化室侧的烟气孔出气口 22的水平位置低于立烟道侧的烟气孔进气口 21。
[0080]烟气孔出气口的开口必须低于烟气孔进气口，目的是为了确保在炭化室加装煤料过程中不会发生碎煤或煤粉进入并堵塞烟气孔，保证烟气孔的通透性。
[0081]更进一步，所述烟气孔出气口 22的开口方向朝向斜下方。
[0082]更进一步，所述烟气孔出气口 22为广口。例如，所述广口为喇叭口，且喇叭口大口径的一端位于炭化室一侧。
[0083]在上述技术方案的基础上，每个立烟道6的底部均与立烟道分配管路3连接，顶部封闭，所述立烟道分配管路3和烟气输配管道2连接，烟气输配管道2和高温乏氧烟气发生装置I连接。
[0084]高温乏氧烟气发生装置I产生的高温乏氧烟气，经过烟气输配管道2 (主管道)高效均匀的输配到每个立烟道分配管路3 (分支管道)；立烟道分配管路3最后将高温乏氧烟气送入立烟道6中。立烟道6、立烟道分配管路3、烟气输配管道2和高温乏氧烟气发生装置I之间的具体管路连接方式，可按现有技术实施，不再详述。作为优选方案，同一侧的立烟道6连通到一个立烟道分配管路3，以保障输配管路系统的烟气输送效率。
[0085]在上述技术方案的基础上，所述高温乏氧烟气发生装置I为能产生含氧量小于
0.5%的高温乏氧烟气的特殊设计的燃烧器。
[0086]高温乏氧烟气发生装置I根据炼焦工艺过程需要产生温度在600°C?1300°C的高温乏氧烟气。来自高温乏氧烟气发生装置I温度在60(TC?130(TC的烟气首先经烟气输配管道，被均匀的配输送到各个立烟道分配管路；之后，进入各个立烟道；最终通过烟气通透墙中与立烟道相通的烟气孔进入炭化室。
[0087]本实用新型建议采用质源恒泰清洁能源技术(北京)有限公司的LGC超低热值工业废气燃烧技术及燃烧器，该采用LGC燃烧技术的燃烧器能将低热值气体燃料高效清洁地燃烧并产生含氧量小于0.2%的高温乏氧烟气。所述低热值气体燃料为高炉煤气、转炉煤气或焦炉煤气。
[0088]原则上，高温乏氧烟气为任何采用高效清洁燃烧技术和设备通过高温乏氧燃烧而产生的含氧量小于0.5%烟气，目的是为了确保整个干馏系统的高效和环保。低热值气体燃料建议采用高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气和本实用新型干馏炉尾气等。LGC低热值气体燃烧技术是可以高效清洁地燃烧利用低热值气体燃料生产高温乏氧烟气的先进和成熟的燃烧技术。由于该技术涉及其他领域的技术和设备，本实用新型不再详述。
[0089]如上所述，本实用新型所述的内热式煤干馏炉，采用了完全不同的煤料加热介质和加热方式，具体地说:采用高温乏氧烟气作为加热介质将煤料直接加热，替代了以硅砖为热传导介质间接加热煤料的传统方式。以高温乏氧烟气作为煤干馏的加热介质，可以在将高温乏氧烟气所携带的热能直接作用到煤料的同时有效保障煤料与氧气隔绝，从而实现高效的煤干馏。本实用新型的煤料加热介质和加热方式简单、直接、高效，大大简化了现代煤干馏炉中复杂的煤气和空气系统以及立火道系统。
[0090]在上述技术方案的基础上，所述炭化室4的数量根据煤干馏的种类和要求不同可以为I?90或更多个不等。对于高温干馏的煤干馏炉，一般可以有60?70炭化室。而且，一般可以在很宽的范围内选择炭化室的宽度(W)、高度(H)和长度(L)；比如每个炭化室宽度为400?800_ ;高度为5?8M ;长度为15?20M。
[0091]在每个炭化室的烟气通透墙外侧，沿长度方向根据需要均匀分布30?50个与其相邻炭化室共享的立烟道，使高温乏氧烟气从立烟道均匀地输送到与其两侧相邻的炭化室内。通过控制进入炭化室乏氧烟气的温度、流量和加温时间使温度达到和维持使焦煤完成干燥、干馏和成焦所需要的温度和时间。
[0092]本实用新型还给出了一种采用上述内热式煤干馏炉的内热式煤干馏系统，如图3所示，具体包括:
[0093]内热式煤干馏炉32，
[0094]高温乏氧烟气发生装置I通过烟气输配管道2连接到与内热式煤干馏炉32配套的立烟道分配管路3，
[0095]内热式煤干馏炉32的炭化室4设有尾气出口，尾气出口通过管路连接到焦炉气回收处理利用系统，
[0096]焦炉气回收处理利用系统产生干馏炉煤气，所述干馏炉煤气通过管路输送回高温乏氧烟气发生装置I作为气体燃料或用于其它用途。
[0097]如图3所示，所述焦炉气回收处理利用系统包括:
[0098]除尘和余热回收利用装置33，炭化室4的尾气出口通过管路与除尘和余热回收利用装置33连接，
[0099]煤焦油和其他化工成分回收装置34，除尘和余热回收利用装置33通过除尘后烟气管道与煤焦油和其他化工成分回收装置34连接，煤焦油和其他化工成分回收装置使煤气与焦油分离，
[0100]焦炉尾气清洁回收系统35，煤焦油和其他化工成分回收装置34通过焦炉尾气管道与焦炉尾气清洁回收系统35连接，焦炉尾气清洁回收系统收集煤气(干馏炉煤气)，
[0101]焦炉尾气回收系统35设有配套的焦炉煤气储气系统36，焦炉尾气回收系统35回收得到的干馏炉煤气存储于焦炉煤气储气系统36中，所述干馏炉煤气可通过管路输送回高温乏氧烟气发生装置I作为气体燃料或用于其它用途。
[0102]在内热式煤炭干馏过程中，由于高温乏氧烟气与煤干馏过程中从煤料中析出的煤气和烟气一起形成炼焦尾气；因而，其煤干馏炉尾气量大于现代煤干馏工艺，并且所回收的煤干馏炉煤气的浓度或热值也要相应低些。这种煤气可以作为高温乏氧烟气发生装置I的理想燃料。
[0103]本实用新型所述的内热式煤干馏炉、内热式煤干馏系统，其与现代煤干馏炉在炼焦的加热方式和传热方式上，以及相应的煤干馏炉结构上和工艺过程上具有本质上的区别；然而，在煤料选配、装料、熄灭焦、出焦、焦炉尾气除尘和回收处理、焦油回收处理等等工序则采用相同的工艺和设备。
[0104]本实用新型所述的内热式煤干馏炉的煤干馏过程如下:[0105]步骤I，在完成煤料装填工序后，高温乏氧烟气发生装置I开始向煤干馏炉输送高温乏氧烟气，高温乏氧烟气经烟气输配管道2、立烟道分配管路3进入各个炭化室两侧烟气通透墙外侧的立烟道后，通过烟气通透墙上的烟气孔进入炭化室，使炭化室内煤料逐渐升温开始煤干燥工序；
[0106]步骤2，炭化室中煤料的温度由环境温度升至高于100°C时，煤料中的水分蒸发出；温度继续升高到200°C以上时，煤料中结晶水释出，焦炉尾气含水量接近于零，完成煤料的干燥工序；
[0107]步骤3，在干燥工序结束前，可以开始将焦炉尾气回收，随着炭化室温度的继续升高，尤其是达到至约350°C以上时，对所回收的焦炉尾气进行除尘和煤气与焦油的分离和回收处理；煤气(主要成分是甲烷)作为气体燃料，焦油作为化工原料；
[0108]步骤4，煤干馏:根据不同煤干馏工艺的需要和最终产品的要求，炭化室由高温乏氧烟气加热到相应温度范围而完成以下低、中、高温干馏三种干馏工艺中的一种:
[0109]步骤4.1，炭化室内煤料温度约为500?600°C时，完成低温煤干馏；大部分煤气和焦油析出，并逐渐有半焦固化形成；
[0110]步骤4.2，炭化室内煤料温度约为700°C?900°C时，完成中温煤干馏；半焦继续分解析出余下的挥发物(主要成分是氢气)，半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；
[0111]步骤4.3，炭化室内煤料温度约为950°C?1050°C时，完成高温煤干馏；半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。
[0112]本实用新型具有以下优点:
[0113]I)由于本实用新型采用了利用高温乏氧烟气作为加热介质的内热式煤干馏，煤干馏过程所需的能耗预计为现有外热式煤干馏的三分之一，或更低；
[0114]2)煤干馏工艺过程的时间为现有工艺的四分之一，或更短；
[0115]3)本实用新型内热式煤干馏工艺的热效率的巨大提升，干馏炉内的加热温度在1000°C左右，远低于现有煤干馏工艺的1300°C -1400°c。因而，大大降低了氮氧化物等污染物的产生和排放；
[0116]4)配合选用高效清洁的高温乏氧烟气发生装置，可以近一步大幅度提高内热式煤干馏工艺的能源效率和降低氮氧化物等污染物的产生和排放，达到煤干馏工艺的节能减排效果的最大化；
[0117]5)由于本实用新型中采用立烟道，其所占空间明显小于现有煤干馏炉中采用的立火道；因而，在干馏炉大小相同的情况下，本实用新型的内热式煤干馏炉炭化室体积容量明显大于现有煤干馏炉；
[0118]6)由于采用了内热式加热方式，炭化室不需要采用硅砖来砌筑，因而大大降低了煤干馏炉的建造材料成本；
[0119]7)配合利用高效清洁的高温乏氧烟气发生装置1，可以大大地简化煤干馏炉的结构；因而，无需现有煤干馏炉所必需的蓄热室和相关的建筑结构和设备，也无需现有技术所需的脱硝设备等减排设备，从而近一步大大幅度地简化干馏炉的结构和大大降低了设备投资、建造成本和运行成本；
[0120]8)由于本实用新型内热式煤干馏工艺的效率高、干馏时间短、干馏温度和过程可控，其成焦均勻、焦炭品质闻、焦油品质闻。[0121]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0122]附件:
[0123]参考文献(如专利/论文/标准)
[0124]1.牛津大学燃料化学工业教研室编:《低温干馏工程》，上册，石油工业出版社，北京，1959
[0125]2.A.Elliott ed., Chemistry of Coal Utilization, 2nd Sup.vol., Johnffiley&Sons, New York, 1981.[0126]3.赵杰等，内热式直立炭化炉干馏工艺及其改进方向，《冶金能源》，2011年5月，30(3): 31-33。
【权利要求】
1.一种内热式煤干馏炉，包括炉体，其特征在于: 所述炉体设有若干并排的炭化室(4)，炭化室(4)用于填装待进行煤干馏的煤料， 从高温乏氧烟气发生装置(I)产生的高温乏氧烟气，经过立烟道(6)直接送入各炭化室(4)，使炭化室(4)内的煤料与高温乏氧烟气直接接触进行煤干馏。
2.如权利要求1所述的内热式煤干馏炉，其特征在于:所述炭化室(4)的左右两侧墙壁均为烟气通透墙(7)，所述烟气通透墙(7)上设有若干均匀分布的烟气孔(5)， 在烟气通透墙(7)外侧，沿烟气通透墙(7)长度方向设有若干间隔设置的立烟道(6)，每条立烟道(6)沿炭化室(4)的高度方向设置， 高温乏氧烟气能通过烟气孔(5 )自由的从立烟道(6 )进入炭化室(4 )。
3.如权利要求2所述的内热式煤干馏炉，其特征在于:所述烟气通透墙(7)采用高温耐火砖砌成，且耐火砖在堆砌时预留缝隙构成烟气孔(5); 或所述烟气通透墙(7)采用孔型高温耐火砖砌成，所述孔型高温耐火砖上设有若干均勻分布的烟气孔(5)； 或所述烟气通透墙(7)采用孔型高温耐火砖和高温耐火砖砌成，所述孔型高温耐火砖上设有若干均匀分布的烟气孔(5 )。
4.如权利要求3所述的内热式煤干馏炉，其特征在于:每块孔型高温耐火砖上，所述烟气孔(5)在竖直方向上，由上至下至少设有一排，每排在水平方向上，至少设置一个。
5.如权利要求2所述的内热式煤干馏炉，其特征在于:烟气孔(5)在炭化室侧的烟气孔出气口( 22 )的水平位置低于立烟道侧的烟气孔进气口( 21)。
6.如权利要求5所述的内热式煤干馏炉，其特征在于:所述烟气孔出气口(22)的开口方向朝向斜下方。
7.如权利要求5所述的内热式煤干馏炉，其特征在于:所述烟气孔出气口(22)为广口。
8.如权利要求2所述的内热式煤干馏炉，其特征在于:每个立烟道(6)的底部均与立烟道分配管路(3 )连接，顶部封闭，所述立烟道分配管路(3 )和烟气输配管道(2 )连接，烟气输配管道(2 )和高温乏氧烟气发生装置(I)连接。
9.如权利要求1所述的内热式煤干馏炉，其特征在于:所述高温乏氧烟气发生装置(I)，为能产生含氧量小于0.5%的高温乏氧烟气的燃烧器。
10.如权利要求2所述的内热式煤干馏炉，其特征在于:所述炭化室(4)的数量根据煤干馏的种类和要求不同为I?90个，或更多， 在每个炭化室的烟气通透墙外侧，沿长度方向根据需要均匀分布30?50个与其相邻炭化室共享的立烟道。
11.内热式煤干馏系统，其特征在于，包括: 权利要求1?10任意之一所述的内热式煤干馏炉(32)， 高温乏氧烟气发生装置(I)通过烟气输配管道(2 )连接到与内热式煤干馏炉(32 )配套的立烟道分配管路(3)， 内热式煤干馏炉(32 )的炭化室(4 )设有尾气出口，尾气出口通过管路连接到焦炉气回收处理利用系统， 焦炉气回收处理利用系统产生干馏炉煤气，所述干馏炉煤气通过管路输送回高温乏氧烟气发生装置(I)作为气体燃料或用于其它用途。
【文档编号】C10B53/04GK203639415SQ201320830699
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】陈晓辉 申请人:陈晓辉