一种粉煤快速热解反应静态混合装置的制作方法

1.本实用新型涉及粉煤热解反应技术领域，具体涉及一种粉煤快速热解反应静态混合装置。


背景技术：

2.在达到一定的煤热分解温度的情况下，煤热解反应主要生成焦油、粉焦、油气，因此，对于粉煤的快速热解反应研究，将有利于我国煤资源的进一步开发利用。
3.而现有的粉煤的快速热解工艺均是单独使用一种热载体，不仅容易造成反应过程中热量的散失，还会造成资源的浪费。因此，开发了两种不同热载体工艺技术，可以将两种热载体的优点结合，用热粉焦作为固体热载体，煤气作为气体热载体，利用气体的流动带动粉焦与粉煤的返混，加速了传质与传热过程，同时，我们用的是高温粉焦，可以实现高效传热，保障粉煤在反应器中发生煤热解反应。
4.但是，在之后的反应中仍然发现一些缺陷，例如，粉焦经烧炭器立管滑阀后直接经一根粗管下落至反应管中，因此无法保证下落的高温粉焦与粉煤可以完全混合均匀；易造成煤热解反应不充分，反应产物焦油产率低，油气含固量高，粉煤利用率低，用于燃烧供氧的风机负荷大。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种粉煤快速热解反应静态混合装置，该装置解决了粉焦与粉煤在反应器内混合不均匀的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。
7.一种粉煤快速热解反应静态混合装置，包括：
8.烧炭器，所述烧炭器的底部出口连接有烧炭器立管；所述烧炭器立管的出口设置有细管道组；
9.反应器，所述反应器的入口端连接有输送煤气管道，所述细管道组的出口设置于所述反应器的入口端内，且位于所述输送煤气管道的一侧；
10.沉降器，所述沉降器内设置有第一旋风分离器，所述反应器的出口端伸入到所述沉降器内，且与所述第一旋风分离器连接；所述沉降器的底部出口连接有沉降器斜管，所述沉降器斜管的出口与所述烧炭器的入口连接。
11.进一步，沿输送煤气的流动方向，所述细管道组位于所述反应器的入口端内的部分的长度依次减小。
12.进一步，所述细管道组的横切面为椭圆形。
13.进一步，所述细管道组内具有多个通道，每个所述通道均与所述反应器的入口端连通。
14.进一步，所述沉降器的顶部设置有沉降器集气室，所述第一旋风分离器的排气口与所述沉降器集气室的入口连接；所述第一旋风分离器的排料口设置有第一排料管，所述
第一排料管的出口设置于所述沉降器斜管的上侧。
15.进一步，所述沉降器斜管上设置有沉降器斜管滑阀。
16.进一步，所述沉降器斜管上连接有主风输送管，所述主风输送管的一端连接主风机。
17.进一步，所述烧炭器的顶部设置有烧炭器集气室，所述烧炭器内设置有第二旋风分离器，所述第二旋风分离器的排气口与所述烧炭器集气室的入口连接；所述第二旋风分离器的排料口设置有第二排料管；所述第二排料管的出口设置于所述烧炭器立管的上侧。
18.进一步，所述烧炭器立管上设置有烧炭器立管滑阀。
19.更进一步，所述烧炭器立管包括第一部分和第二部分，所述烧炭器立管滑阀的两侧分别与所述第一部分、所述第二部分连接；所述第一部分的一端与所述烧炭器连接；所述第二部分的一端与所述反应器连接；所述第一部分的压强大于所述第二部分的压强。
20.本实用新型的有益效果：
21.1、本实用新型通过在烧炭器立管的出口设置细管道组，更有利于粉焦的均相分布，防止粉焦堆积，同时粉焦的分散均匀更有利于下落的热粉焦与进料粉煤均匀地混合，提高了焦油和煤气的产率，且更有效的利用了粉煤，增加了粉焦热量的利用率。
22.2、本实用新型通过在烧炭器热载体单动滑阀下部至反应器的管线中加装(dn)细管道组，使从烧炭器来的粉焦下落至反应器后和粉煤混合均匀，在煤气的提升作用下，在反应器中发生煤热分解反应。该装置能够使粉焦与粉煤均匀混合，反应器进料混合系统不易堵塞，反应焦油产率高，未发生反应的原料少，且粉焦下落量可控，易输送，不易造成管道堵塞，成本低廉。
附图说明
23.图1是本实用新型实施例的结构示意图。
24.图2是图1中a部分的结构示意图。
25.图3是本实用新型实施例中细管道组的结构示意图。
26.图中，1、烧炭器集气室；2、第二旋风分离器；201、第二排料管；3、烧炭器；4、烧炭器立管；401、第一部分；402、第二部分；5、烧炭器立管滑阀；6、细管道组；601、通道；7、反应器；8、沉降器集气室；9、第一旋风分离器；901、第一排料管；10、沉降器；11、沉降器斜管滑阀；12、沉降器斜管；13、输送煤气管道；131、第一输送管道；132、第二输送管道；14、主风输送管；15、主风机。
具体实施方式
27.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
28.基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.请参阅图1至图3，一种粉煤快速热解反应静态混合装置，包括烧炭器3、反应器7和沉降器10。
30.烧炭器3主要用于对粉焦进行燃烧反应，并将燃烧后的粉焦作为反应热源之一，也就是固体热载体。本实施例中烧炭器3的底部连接有加热器(图未示)，通过加热器的升温作用，用以对烧炭器3内的粉焦进行加热燃烧。烧炭器3的顶部设置有烧炭器集气室1，烧炭器集气室1的顶部具有高温烟气排出口；烧炭器3内设置有第二旋风分离器2，第二旋风分离器2的排气口与烧炭器集气室1的入口连接。通过第二旋风分离器2能够将粉焦燃烧产生的高温烟气进行分离，使分离后的高温烟气进入烧炭器集气室1，并进入后续系统。本实施例中第二旋风分离器2采用的是现有的旋风分离器，其结构此处不再赘述。当然，此处的第二旋风分离器2的底部固体出口设有弯头喷嘴，弯头喷嘴的设置能够避免高温烟气由此进入第二旋风分离器2。
31.烧炭器3的底部出口连接有烧炭器立管4；第二旋风分离器2的排料口设置有第二排料管201；第二排料管201的出口设置于烧炭器立管4的上侧。请参阅图2，烧炭器立管4上设置有烧炭器立管滑阀5。烧炭器立管滑阀5主要用于对落入反应器7中的粉焦的量进行调节。具体地，烧炭器立管4包括第一部分401和第二部分402，烧炭器立管滑阀5的两侧分别与第一部分401、第二部分402连接；第一部分401的一端与烧炭器3连接；第二部分402的一端与反应器7连接；第一部分401的压强大于第二部分402的压强。本实施例中，烧炭器3中的粉焦经烧炭器立管4后，再经烧炭器立管滑阀5后进入反应器7中，其中烧炭器立管滑阀5的前后要控制一定的压强差，以防止反应器7中的煤气窜入烧炭器3。
32.为了更有利于粉焦的均相分布，烧炭器立管4的出口设置有细管道组6；细管道组6的出口设置于反应器7的入口端内。沿输送煤气的流动方向，细管道组6位于反应器7的入口端内的部分的长度依次减小。例如，如图2，细管道组的顶部为平面，细管道组6的底面为倾斜面，设定反应器7的入口端为左侧，则细管道组6的长度从左至右依次递减，且左侧的细管道组6的长度最长，同时左侧有输送气。由此可防止输送气反吹入细管道组6。
33.请参阅图3，细管道组6的横切面呈椭圆形。细管道组6内具有多个通道601，每个通道601均与反应器7的入口端连通。多个通道601的长度不一致，且沿输送煤气的流动方向，通道的长度依次递减，由此在反应器7内，细管道组6的出口呈一倾斜面，且该倾斜面朝向输送煤气的流动方向。本实施例中，通过在烧炭器立管4的出口设置细管道组6，更有利于粉焦的均相分布，防止粉焦堆积，同时粉焦的分散均匀更有利于与粉煤混合均匀，提高了焦油和煤气的产率，且更有效的利用了粉煤，增加了粉焦热量的利用率。
34.本实施例中，由于通道601的管径太小，粉焦不易下落；管径太大，则易将粉焦堆积在通道601下方，与粉煤混合效果差。因此本实施例将细管道组6的管径选择为dn15，再通过选择合适的细管道组6的通道601数量，并计算烧炭器立管滑阀5至反应器7的第二部分402的立管管径。
35.根据2n＝(d/ad)，其中n为通道601的数量；d为第二部分402的立管管径；a为系数，取1.5-1.7；d为细管道组6中通道601的管径。若取n为50根，a为1.5，d为15mm，则计算得知d为2250mm。
36.反应器7主要用于对高温粉焦与粉煤进行均匀混合，完成热交换，并发生粉煤快速热分解反应。反应器7的入口端连接有输送煤气管道13，细管道组6的出口设置于反应器7的入口端内，且位于输送煤气管道13的一侧。其中，输送煤气管道13能够输送煤气，然后将从细管道组6下落的热粉焦及时吹至反应器7的中部，在此过程中，高温粉焦与粉煤均匀混合，
完成热交换，并发生粉煤快速热分解反应。本实施例中，输送煤气管道13包括第一输送管道131和第二输送管道132。第一输送管道131用于提供输送粉煤用的预热后的煤气，第二输送管道132用于提供输送粉焦的自产的冷煤气。预热后的煤气以及自产的冷煤气均是本实施例自产分离的油气经过后续一系列分离、净化提纯后得到的煤气，再经加压后，直接用于本实施例的粉煤快速热解反应静态混合装置。反应器7内的温度应该达到煤热分解反应的温度，煤热解反应主要生成焦油、粉焦、油气。本技术利用自产的煤气能够形成循环利用，在降低生产成本的同时，还能促进粉焦与粉煤的均匀混合，并使反应器进料混合系统不易堵塞，反应焦油产率高，未发生反应的原料少。
37.请再次参阅图1，沉降器10主要是用于将反应产生的粉焦携带油气进行分离。沉降器10内设置有第一旋风分离器9，反应器7的出口端伸入到沉降器10内，且与第一旋风分离器9的侧壁入口连接。本实施例中第一旋风分离器9采用的是现有的旋风分离器，其结构此处不再赘述。
38.沉降器10的顶部设置有沉降器集气室8，第一旋风分离器9的排气口与沉降器集气室8的入口连接；第一旋风分离器9的排料口设置有第一排料管901，第一排料管901的出口设置于沉降器斜管12的上侧。沉降器10的底部出口连接有沉降器斜管12，沉降器斜管12的出口与烧炭器3的入口连接。
39.反应器7产生的粉焦携带油气经第一旋风分离器9分离后，粉焦落回沉降器10，经沉降器斜管12落入烧炭器3，分离的油气进入后续的净化提纯系统。反应器7产生的粉焦携带油气在进入第一旋风分离器9时需保持一定的线速度，才能保证好的分离效果，防止油气携带粉焦进入后续系统。
40.粉焦经沉降器斜管12落入烧炭器3，沉降器斜管12上设置有沉降器斜管滑阀11。沉降器斜管滑阀11的前后要控制一定的压强差，防止烧炭器3的主风进入沉降器10。例如，沉降器斜管12包括前段部分和后段部分，沉降器斜管滑阀11的两侧分别与前段部分、后段部分连接；前段部分连接烧炭器3，后段部分连接沉降器10；前段部分的压强小于后段部分的压强，由此可避免烧炭器3的主风进入沉降器10。
41.进一步优选的，沉降器斜管12上连接有主风输送管14，主风输送管14的一端连接主风机15。空气经主风机15加压后，通过主风输送管14进入烧炭器3，一方面可以将沉降器斜管12内的粉焦均匀散落至烧炭器3中，另一方面由于粉焦在烧炭器3中烧焦，其主要反应为氧化反应，因此还可以通过主风输送管14为烧炭器3的氧化反应提供所需的氧气。燃烧粉焦产生的高温烟气需一定线速度进入第二旋风分离器，从而保证第二旋风分离器的分离效果，防止油气携带粉焦进入后续系统，堵塞后续系统。而发生燃烧后的粉焦由烧炭器3经烧炭器立管滑阀5落入烧炭器立管4的细管道组6，粉焦从细管道组6下落至反应器7中。
42.具体按照以下步骤实施：
43.步骤一，在反应器7中生成的粉焦经沉降器斜管12进入烧炭器3，通过主风机15通入主风，将粉焦进行烧焦，其中烧炭器3的温度在700℃左右，压力在0.2mpa左右；
44.步骤二，通过自产的煤气将粉煤送至反应器7，同时烧炭器3中高温粉焦经烧炭器立管4、烧炭器立管滑阀5、细管道组6下落至反应器7，两者混合后，在煤气的提升作用下，在反应器7内发生煤的热分解反应，并且反应后的粉焦与油气经沉降器10的第一旋风分离器9分离，分离后的油气进入后续系统；其中，反应的热源：一是将烧炭器中燃烧后的粉焦作为
固体热载体；二是将煤气作为气体热载体，用两种不同的热载体工艺技术将两种热载体的优点结合，利用气体的流动带动粉焦与粉煤的返混，加速了传质与传热过程，且高温粉焦可以实现高效传热，保障粉煤在反应器7中发生煤热解反应。当然，自产的煤气还可以作为输送、提升介质，将碾磨好的粉煤与自产煤气混合后，在煤气的提升作用下进入提升管式反应器中，再与烧炭器立管4下来的热粉焦混合发生煤快速热分解反应。
45.步骤三，经第二旋风分离器9分离出的粉焦，经沉降器斜管12、沉降器斜管滑阀11，并在输送气的作用下落入烧炭器3中，发生燃烧反应后作为煤热分解热源；
46.步骤四，烧炭器3内粉焦燃烧产生的高温烟气经第二旋风分离器2后进入后续系统，进行进一步分离、应用；第一旋风分离器9分离的油气经分离提纯后得到的煤气作为反应的输送气进行循环。
47.本实施例中，热粉焦与粉煤的比例应当是粉焦比例远大于粉煤，因为热源主要是由粉焦提供，粉煤发生低温热解反应的温度在500℃-650℃最适宜，低阶煤多采用低温热解得到高产率的焦油与煤气，因此要将反应器7的温度控制在500～550℃左右，控制反应器7压力低于烧炭器3的压力，反应器7中反应的产物进入沉降器10进行分离，沉降器10的压力与反应器7的压力基本相同。本实施例中，该装置通过在烧炭器立管滑阀5至反应器7的管线之间加装细管道组6，使热粉焦更加均匀地下落至反应器7，再与粉煤均匀的混合，使粉煤更大程度的受热，提高了热粉焦的利用率，未发生反应的粉煤少，反应焦油产率高，且能够使反应器7内进料混合系统不易堵塞，粉焦下落量可控，易输送，成本低廉。
48.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。