本发明涉及组合式低阶煤快速热解装置，属于煤炭裂解领域，用于小颗粒低阶粉煤快速热解，也可用于固体有机物的热解或干燥。
背景技术：
低阶、高挥发分煤(简称低阶煤)约占我国煤炭的总量55％，低阶煤主要有褐煤、长焰煤等，低阶煤挥发分、水分含量高，灰分、硫分含量低。低阶煤热解后一般可回收8-12％的焦油、12-16％的高热值煤气，产生65％的提质煤(或半焦)。低阶煤通过快速热解，可以回收焦油、煤气等宝贵的化工产品，降低用煤成本；提质煤燃烧速度低，烟气中的氮氧化物的含量就会降低；提质煤硫分低，烟气中二氧化硫含量低，脱硫负荷减小；水分低，烟气的露点温度低，排烟温度就可以降低，热效率高。提质煤气化生产合成气，不仅硫分低，降低合成气中硫化物含量，重要的是避免了走低阶煤直接气化再合成燃油和燃气的不合理技术路线。由此可见，通过低阶煤热解可以实现煤炭资源化、清洁高效利用，国家能源局已把《煤炭清洁高效利用行动计划2015-2020》中把这项技术确定为七项重点工作之一。
低阶煤热解一般是指温度在500-600℃的绝氧热解，热解方法按照煤料加热方式，可分为直接加热方式和间壁加热式两种，即所谓的“内热式”和“外热式”。直接加热方式就是煤料与加热介质直接接触，因加热介质不同，又可以分为气体热载体和固体热载体法两种方法，气体热载体又可分为烟气加热和气化气加热两种；间接加热方式就是煤料与加热介质不直接接触，热量由间壁传入热解。此外，低阶煤热解按照炉料状态分还可以分为固定床、流化床、气流床等。
到目前为止有低阶煤快速热解方法30多种，但是由于技术方法的原因，这些方法始终得不到很好地推广和应用。直接加热方式热解装置在我国西北地区普遍被采用，由于块煤与热载体直接接触，这种方法的主要问题是热解出来的焦油和煤气粉尘含量都很高，焦油与粉尘、煤气与粉尘分离困难，焦油和煤气产率低、品质差，根本不能用于面煤的快速热解。
间接加热方式快速热解装置具有焦油、煤气产率高，品质好等优点。由于煤料与热载体不直接接触，往往加热面积不足，热解时间长等，生产能力一般都低。卧式回转窑间接热解装置较多被采用，回转窑快速热解装置筒体卧式旋转外壁加热，加热面积小，设备密封困难，生产能力低；立式炉静态加热面积小，煤料热阻大，加热不均匀，传热效率低，生产能力低。
技术实现要素：
本发明的目的是改变国内现有直接加热低阶煤热解装置焦油和煤气粉尘含量高，品质差，焦油和煤气产率低的问题，提供一种组合式低阶煤快速热解装置。间接加热低阶煤热解装置加热面积小、传热效率低、生产能力低，开发出组合式低阶煤热解装置。这种装置由多个立式热解室与加热室间隔交替组合而成，每个热解室左右两侧间壁外部加热，每个热解室内部纵向排列多个搅拌器，搅拌器内部加热并搅拌。这种装置动态加热面积大，加热均匀，传热效率高，透气性好，单元可复制，生产能力高，工艺过程环保、安全可靠，可广泛用于低阶煤分质分级清洁高效利用。
为了实现上述目的，开发的组合式低阶煤热解装置，由多个立式的热解室与加热室间隔交替并联组成。每个热解室都是个矩形腔体，热解室左右两侧间隔的是加热室，加热室起外部加热作用；热解室有前后搅拌墙，在热解室的搅拌墙上，上下纵向安装多个搅拌器，搅拌器起内部加热并搅拌煤料。每个热解室上面都安装有进料装置，在进料装置两边有裂解气出气管，在每个热解室下面都安装有出料装置，进料装置和出料装置分别起连续进料、出料及其密封作用。每个加热室的整体结构都是个矩形体，加热室上下有多个水平烟道，加热气体通过水平烟道，释放热量间壁加热热解室的煤料。
搅拌器由两端的搅拌轴筒、轴鼓，及其中间多个搅拌管构成，中间多个搅拌管通过两边的轴鼓，与两端的搅拌轴筒连通。轴鼓是一个两个端口带有鼓面的、短的圆筒体，水平摆放。在左边的一个轴鼓，外侧端口焊接一个中心带有轴孔的圆盘，里侧端口焊接一个带有多个气流孔的圆盘；而在右边的一个轴鼓，里侧端口焊接一个带有多个气流孔的圆盘，外侧端口焊接一个中心带有轴孔的圆盘。在左、右轴鼓里侧气流孔圆盘的中心位置，开有中心气流孔，在中心气流孔周边，以环绕中心气流孔的方式开有多干个气流孔，中心搅拌管两端的端口与左、右两个中心气流孔焊接、水平连接，若干条搅拌管两端的端口与周边气流孔焊接。在左边轴鼓外侧带轴孔圆盘的中心位置，与中心搅拌管同轴焊接一个搅拌轴筒；在右边轴鼓外侧带轴孔圆盘的中心位置，与中心搅拌管同轴焊接一个搅拌轴筒，两个搅拌轴筒上各有一个轴瓦，搅拌器通过两个搅拌轴筒的轴瓦安装在搅拌墙的轴套上。加热气体可以通过左边的搅拌轴筒、轴鼓，进入中间多个搅拌管，再通过右边的轴鼓、搅拌轴筒排出，从而形成了一个水平烟道。在热解室内，搅拌器除了起搅拌煤料，减小热阻，加热均匀，增加传热效果外，搅拌器还大大增加了加热面积，起到内部加热作用，解决静态间接加热煤料热阻大、透气性差、加热时间长、传热效率低等问题。
组合式低阶煤快速热解装置，由多个立式热解室与加热室间隔交替并联组成，在每个热解室的搅拌墙上，纵向安装多个搅拌器，上下有一定间隙，在热解室外的出气搅拌轴上都安装一个齿轮，齿轮上下咬合，由电动机带动转到，上下相邻的搅拌器相互之间在热解室内都逆向转动。
在每个热解室的前端，有一根从下到上的搅拌器进气管，每个进气管都通过进气三通与搅拌器的搅拌轴筒相连通，连通方式是进气三通管口插入搅拌轴筒，填料密封，在每个三通上面，都有一个调节阀门，用于气流分配、调节进入每个搅拌器加热气体流量。在每个热解室的后端，从下到上同样有一根搅拌器出气管，每个搅拌轴筒都通过出气三通与搅拌器出气管相连通，连通方式是搅拌轴筒插入出气三通管，填料密封。加热气体从进气管通过进气三通及其调节阀，进入搅拌器的搅拌轴筒，经过轴鼓，进入搅拌管，再经过轴鼓，由带齿轮的搅拌轴筒排出，从而形成一条水平加热通道。
加热气体并联通过上下多个搅拌器，释放热量，热解物料，形成了内部加热热源；同时上下搅拌器逆向转动，把低阶煤不断地翻动，消除热阻，增加透气性，均匀加热物料，降低快速热解时间，提高传热效率。
在每个热解室的左右两侧，各有一个加热室，每个加热室都是一个矩形的腔体，上下由隔板分成几个水平烟道。在每个热解室左右侧加热室后端的后面，有一根从下到上的加热室进气管，进气管通过进气孔与加热室每层水平烟道相连通，每个进气孔的孔径大小不同，以调节每层烟道进气量均匀平衡；在这个加热室前端的前面，从下到上也有一根加热室出气管，加热室每层烟道通过出气孔与出气管相连通。
在热解室与加热室之间的加热气体是逆向流动的，这样可以使低阶煤加热均匀。
在每个热解室的顶部连接几个进料装置，进料装置是由进料斗和星形阀体连接成，进料装置的星形阀体底部沿着前后方向安装在热解室的顶部。在进料斗就是一个倒梯形筒体，顶部安装一个进料斗盖。星形阀体是矩形筒体中安装了一个星形阀，矩形筒体由一对上下呈圆弧形矩形板和一对矩形板焊接围拢而成，矩形板中心位置安装有轴套，用于安装星形阀的阀轴，另一对矩形板中心位置呈圆弧形，适于星形阀的转动。星形阀由阀轴和阀齿板构成，阀齿板一般有3-6块，等间距、呈辐射方向、沿轴向焊接在阀轴上，阀轴通过轴套安装在矩形筒体壁上，阀齿板在两个矩形圆弧板中间。星形阀起连续进料和密闭作用，它类似写字楼的旋转门，起连续进出人和密闭作用。在每个热解室顶部的进料装置前后两边，各安装一个裂解气出气管。
在每个热解室底部连接几个出料装置，出料装置也是由出料斗和星形阀体连接成，出料装置的出料斗顶部沿着前后方向安装在热解室的底部。出料斗也是一个倒梯形筒体，星形阀体是矩形筒体中安装了一个星形阀，起连续密闭下料作用。在出料斗的上下分别安装有水雾汽和水蒸气两种介质冷却盘管，起化学降温和物理降温作用。
本发明提供的组合式低阶煤快速热解装置内外动态加热面积大，热阻小，透气性好，加热均匀，传热效率高，生产单元可多组组合，生产能力高，适合大规模工业生产；新型搅拌器实现了动态加热，并大大增加了加热面积；利用星形阀进料、出渣保证了物料系统连续密闭，有效地利用了物料的自身重力进料、出渣；选择间壁加热，焦油和煤气含尘量低、品质好，充分地利用了加热气体流体力学的性质，横向单回程并联加热。
所述的组合式低阶煤快速热解装置内外加热、动静结合，避免了直接加热方法油气产率低，油气粉尘难以分离、品质差，污染后再治理等缺点；克服了间接加热方法静态加热热阻大、加热不均匀、热解时间长，加热面积小等缺点。
附图说明
图1是组合式低阶煤快速热解装置结构示意图。
图2是图1的a-a位置剖视截面图。
图3是图1的b-b位置剖视截面图。
图4是图1的c-c位置剖视截面图。
图5是装置水平安装搅拌器结构示意图
图6是图3中一个搅拌器两端的进气管三通和出气管三通结构示意图
图7是立式热解室中的一列搅拌器的立体结构示意图。
图8是一个搅拌器两端的轴鼓的立体结构示意图。
其中：1、加热室，2、立式热解室，3、搅拌器，4、进料装置，5、出料装置，6、出气管
11、隔板，12、水平烟道，13、加热进气管，14、加热出气管，15、进气孔，16、出气孔，
21、搅拌墙，22、搅拌进气管，23、搅拌出气管，24、进气三通，25、出气三通，26、进气调节阀，
31、轴筒，32、轴鼓，33、搅拌管，34、齿轮，35、搅拌柱，
41、进料斗，42、斗盖，43矩形筒体，44、星形阀，
51、出料斗，52、水雾汽盘管，53、水蒸气盘管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-8，组合式低阶煤快速热解装置，其特征在于其特征在于该装置包括多个立式热解室2和多个加热室1，所述立式热解室2和加热室1间隔交替依次并排设置，且每个立式热解室2左右两侧均设有一个加热室1，每个立式热解室2均为一个矩形的腔体，所述的立式热解室2前后两面为搅拌墙21，搅拌墙21上安装一个或一列水平设置的搅拌器3；
每个加热室1均为一个矩形的腔体，所述的加热室1由隔板11上下分隔成多个水平烟道12，各个水平烟道12的其中一侧端口分别连通一根竖向的加热进气管13，另一侧端口分别连通一根竖向的加热出气管14；
每个搅拌器3包括位于搅拌器3中部的多个搅拌管33，搅拌管33的两端分别连通在轴鼓32上，两个轴鼓32的外侧分别连通轴筒31，轴筒31上个有一个轴瓦，所述搅拌墙21上安装有轴套，所述搅拌器3前后两端轴筒31上的轴瓦分别安装在前后两面搅拌墙21的轴套中，且前后两面搅拌墙21的外侧面上各有前后两侧轴筒31的外端口；
在快速热解装置设有加热出气管14的一侧设置竖向搅拌进气管22，每个立式热解室2位于该侧的外端口均与搅拌进气管22相通，每个立式热解室2另一侧的外端口均与竖向搅拌出气管23相连通；且相邻加热室1与立式热解室2中的加热气体的流动方向相反，以实现相邻的加热室1与立式热解室2中的加热气体逆向流动；
所述轴鼓32是一个轴线水平的空心扁圆筒体，轴鼓32外侧中心为轴孔、里侧设有多个气流孔；加热气体通过搅拌进气管22进入搅拌器3一端的轴筒31、轴鼓32和搅拌管33的一端，并从所述搅拌管33的另一端依次经过该端的轴鼓32、轴筒31之后进入搅拌出气管23而排出，从而形成了一个水平加热通道；
搅拌管33一侧的轴筒31上还设有齿轮34，外部动力通过驱动齿轮34使搅拌器3转动，且在同一个立式热解室2中一个搅拌器3的转动方向跟与之上下相邻的搅拌器3的转动方向相反；
每个立式热解室2的顶部安装一个或多个进料装置4，在进料装置4两边各留有一个裂解气出气管6，每个立式热解室2的底部安装一个或多个出料装置5。
如图2、3、7，所述的低阶煤快速热解装置，其特征在于所述搅拌管33以水平设置的方式安装在两个轴鼓32之间。显然水平设置有利于均匀搅拌。
所述的低阶煤快速热解装置，其特征在于所述搅拌管33以较水平面倾斜的方式安装在两个轴鼓32之间。
所述的低阶煤快速热解装置，其特征在于所述搅拌管33中还包括一个中心搅拌管，所述的中心搅拌管设置在两个轴鼓32之间的轴线上，且中心搅拌管的两端分别连通在两个轴鼓32内侧面的中央位置。
如图5，所述的低阶煤快速热解装置，其特征在于每个搅拌管33上还设有搅拌柱35，所述的搅拌柱35的轴线与其所在的搅拌管33的轴线垂直，以加强搅拌管33的结构强度。
如图1、3，所述的低阶煤快速热解装置，其特征在于进料装置4包括进料斗41，进料斗41顶部设有斗盖42、下部连接矩形筒体43，矩形筒体43内设有星形阀44，星形阀44的轴向与搅拌器3的轴向垂直，星形阀44由阀轴和阀齿板构成，阀齿板一般有3-6块，等间距、呈辐射方向、沿轴向焊接在阀轴上。
如图1、3，所述的低阶煤快速热解装置，其特征在于出料装置5包括出料斗51，出料斗51下部连接矩形筒体43，矩形筒体43内设有星形阀44，星形阀44的轴向与搅拌器3的轴向垂直，起连续密闭下料作用，星形阀44由阀轴和阀齿板构成，阀齿板一般有3-6块，等间距、呈辐射方向、沿轴向焊接在阀轴上，
星形阀44起连续进料和密闭作用，它类似写字楼的旋转门，起连续进出人和密闭作用。
如图6，所述的低阶煤快速热解装置，其特征在于与立式热解室2相连的搅拌进气管22均是通过搅拌进气管22上的进气三通24而与轴筒31连通，连通方式是进气三通24的管口插入与其连通的轴筒31中；与立式热解室2相连的搅拌出气管23均是通过搅拌出气管23上的出气三通25而与轴筒31相连；连通方式是该轴筒31的外端口插入与其相通的出气三通25中；在每个所述进气三通24上还设有进气调节阀26，用于气流分配、调节进入每个搅拌器3加热气体流量。
所述的低阶煤快速热解装置，其特征在于各个水平烟道设有进气孔15，并通过进气孔15与加热进气管13，进气孔15的孔径自下而上依次递减，以调节每层烟道进气量均匀平衡。
如图1、3，所述的低阶煤快速热解装置，其特征在于出料斗51内腔顶部和底部分别安装有水雾汽介质冷却盘管52和水蒸气介质冷却盘管53，起化学降温和物理降温作用。
本发明的使用方法
组合式低阶煤热解装置适合小颗粒面煤的快速热解，首先在出料装置中加入部分提质煤底料，开启电动机，让搅拌器处于正反方向旋转搅拌状态。
开启自热风炉，把加热气体调整到合适的温度，加热气体(热烟气)分两路进入热解装置，第一路热烟气从每个加热室进气管下部进入，通过各自的进气孔，进入所有水平烟道，在水平烟道放出热量，形成外热源，冷烟气则通过出气孔，由加热室出气管排出。第二路热烟气由热解室进气管底部进入，热烟气通过各自的进气三通，进入所有搅拌器，在搅拌器内释放热量，形成内热源，冷烟气则通过出气三通，由搅拌器出气管排出。
由于煤料的粒度和停留时间不同，热解的温度就不同，一般来说粒度小于10mm、时间在50-60分钟的煤粉热解温度在500-600℃比较合适，而进入热解装置的热烟气温度要高于热解温度100-150℃。释放热量的冷烟气通过引风机抽吸经过烟囱高空排放，另一部分冷烟气回到热风炉用于调节热烟气温度，实现低氮燃烧排放。引风机还可以使热解装置的加热烟气负压流动，有利于密封。
当热解装置温度达到120-150℃时投入煤料，打开进料装置盖，加入煤料，开启星形阀，使煤料连续进入热解装置。
煤料进入热解装置后，吸收加热室和搅拌器传递过来的热量，煤料中挥发分发生热解，同时搅拌器不断搅拌，使煤料受热均匀，降低热阻而加快热解。热解析出的气体通过热解气体出口管排出，热解气体出气管通过管道和设备与热解装置外的引风机相连通，煤料在热解装置内微负压热解，在热解装置外热解气通过冷凝冷却回收焦油；煤气经过净化去除有害物质，一部分进入热风炉燃烧生成热烟气用于回炉加热，另一部分作为燃气用于燃料或化工原料。
当煤料在热解装置内达到一定高度和一定热解时间后，不能热解的提质煤，受重力和搅拌作用不断下降，最后进入出料装置。当热解温度达到600℃的提质煤，靠重力和搅拌作用进入出料装置后，开启水蒸气下盘管，喷洒水蒸气，在出料装置中首先发生水煤气反应，高温的c和水蒸气h2o生成co2和h2，水煤气反应是个吸热反应，提质煤被迅速冷却到150℃左右；然后开启水雾汽上盘管，喷洒水雾，进一步将提质煤冷却到80℃左右。开启出料装置上的插板阀和星形卸料阀，连续排出提质煤。停车时，首先排净热解室内的煤料，保持出料装置中煤料在一半的位置，然后关闭进料装置盖，关闭所有转动电动机。煤料经过热解装置的热解，煤中的挥发分热解析出，有用的煤焦油和煤气作为资源得到回收进一步利用，生产出的提质煤可用作动力、民用燃料或化工气化原料，有助于煤炭清洁高效利用。