一种中低温煤温分干馏系统及干馏方法_2

文档序号:9744428阅读:来源:国知局
排气出口204排出,其中的固态产物经回转窑出料口 206提供至螺旋推料中低温外热干馏装置100中的螺旋推料干馏室102内;
3)、进入螺旋推料干馏室102内的煤料在沿螺旋路径推进的过程中,受到燃烧室内燃烧烟气的传导加热作用,并在380°C至550°C的温度范围内进行外热中低温干馏,生成的干馏气态产物经由裂解气收集装置进行收集,生成的干馏固态产物经由出料仓向外排出;
4)、螺旋推料中低温外热干馏装置100中燃烧室内的燃烧烟气在对螺旋推料干馏室102进行加热后循环输出到低温内热回转窑干馏装置200中的回转窑筒体内。
[0017]—种基于本发明所述中低温煤温分干馏系统进行的中低温煤温分干馏方法,包括以下步骤:
1)、原煤经低温内热回转窑干馏装置200中的回转窑进料口203进入回转窑筒体201内;
2)、来自螺旋推料中低温外热干馏装置100中的燃烧烟气将回转窑筒体201内的原煤从室温加热至380°C,并使原煤在该温度范围内进行内热低温干馏,通过低温干馏对原煤进行脱水、干燥、除尘、预热和部分干馏处理,其中的干馏气态产物和粉尘经由回转窑排气出口204排出,其中的固态产物经回转窑出料口 206提供至螺旋推料中低温外热干馏装置100中的螺旋推料干馏室102内;
3)、进入螺旋推料干馏室102内的煤料在沿螺旋路径推进的过程中,受到燃烧室内燃烧烟气的传导加热作用,并在380°C至550°C的温度范围内进行外热中低温干馏,生成的干馏气态产物经由裂解气收集装置进行收集,生成的干馏固态产物经出料口提供至中温内热回转窑干馏装置300的回转窑筒体内;
4)、螺旋推料中低温外热干馏装置100中燃烧室内的燃烧烟气在对螺旋推料干馏室102进行加热后循环输出到低温内热回转窑干馏装置200中的回转窑筒体内;
5)、进入中温内热回转窑干馏装置300的回转窑筒体内的干馏固态产物进一步在550°C至700°C的温度范围内进行内热中温干馏,生成的干馏气态产物经由回转窑排气出口 304输出,生成的干馏固态产物经由回转窑出料口 306输出。
[0018]本发明的技术方案具有以下技术独创和技术效果:
1)、本发明首创利用原煤热解特性,将粉煤按照热解特性曲线进行三阶段的温度分割干馏(煤热解温分干馏技术):第一阶段为粉煤低温干馏阶段,干馏温度由常温加热至第二热解失重峰起始温度,一般温度处于常温至380°C间,本段含有预热及部分干馏,本段气体主要产物为014、出0、犯、0)2,固体产物是经脱水、除尘和预热处理的干馏煤;第二阶段是原煤中低温干馏阶段,温度区间为第二热解失重峰温度区间,优选温度380?550°C之间,本段气体产物为CH4、CmHn、H2、C0、C02、大量的焦油,固体产物为半焦;第三阶段是中温干馏阶段,温度区间为中温热解峰值区间,优选温度550°C至700°C之间,本段主要产物为C0、C02、H2、气态烃和半焦。
[0019]2)、本发明首创了内热式回转窑干馏装置组合外热式螺旋推料干馏装置来实现三个温度阶段的分割干馏,第一阶段采用内加热式回转窑干馏装置、第二阶段采用外加热式螺旋推料干馏装置、第三阶段采用内加热式回转窑干馏装置。基于烟气内热方式在回转窑筒体内实现了原煤的高效快速脱水,同时利用热烟气对原煤进行了分选除尘,并将原煤转化为预热干馏煤进入中低温外热式螺旋推料干馏装置内,预热干馏煤进入螺旋推料干馏装置内在其中进行高效的中低温干馏,高质量的焦油产物被高效析出,之后半焦可选择进入下一级内加热式回转窑干馏装置进行中温浓缩干馏。通过这个过程有效综合了内加热式回转窑干馏装置和外加热式螺旋推料干馏装置的优点,大大提高了原煤温分干馏效率,并实现了不同温度阶段不同干馏产物的高效收集。
[0020]3)、本发明首创采用同一种热源,把螺旋推料干馏装置中的燃烧气热量充分进行了利用,先在燃烧室中燃烧直接满足螺旋推料干馏装置中的中低温干馏温度要求,然后通过螺旋推料转动轴内通道导出至低温内热式回转窑干馏装置内,烟气温度经管道传导下降后恰好满足了上级回转窑干馏装置作为第一阶段低温干馏的温度要求,此外燃烧室中燃烧烟气自其燃烧位置直接导出至下级回转窑干馏装置,也满足了作为第三阶段中温干馏的温度要求,大大提高了热量循环利用效率,进而提高了原煤干馏效率。
[0021]4)、本发明创新利用回转窑中的燃烧气可以带走粉煤中的粉尘,达到了风选的目的,加热后的粉煤进入外加热螺旋推料干馏装置时再次防止了粉尘的析出,使得螺旋推料干馏装置产生中的荒煤气中粉尘含量极低,且热值很高,焦油质量很好。
[0022]5)、本发明首创将内热式回转窑与外热式螺旋推料干馏装置产生的气体分别进行收集,内热式回转窑的荒煤气含有CH4和粉尘,可以直接利用;外热式螺旋推料干馏装置产生的荒煤气热值高,甲烷和氢气含量高,可以提氢气或再利用。
[0023]6)、本发明首创的螺旋推料干馏装置基于螺旋推进料方式创新了原煤推进手段,保证了原煤物料在干馏中的缓慢推进和均匀受热,首创在密封的燃烧室内并联设置两个以上的干馏室,并创新干馏室的物料连通方式和并联下的螺旋推料方式,同时将燃烧烟气引入螺旋输送装置的转动轴内,通过内外传热的方式对干馏室内的煤样进行加热,大大提高了外热干馏的加热效率,此外通过在燃烧室内的干馏室外壁上设置裂解气收集装置,能够将干馏时产生的油气及时进行收集,以全新的方式大幅提高了外热式中低温干馏效率。
[0024]7)、本发明首创利用煤热解特性,温度容易控制,设备组合方便,操作简单,方便中低温各阶段的干馏操作,同时本发明中的螺旋推料干馏装置操作条件灵活,干馏室中的压力可以进行灵活调节,干馏室可以工作于负压或者正压干馏条件,在正压操作下可降低荒煤气后续加工的压缩功耗,在负压操作下可缩短干馏时间,提高焦油的产出率,从而本发明所述装置具有较强的工业化放大应用前景。
[0025]8)、总之本发明通过创新组合外加热式螺旋推料干馏装置和内加热式回转窑装置,即充分利用了回转窑预热快、脱水效率高、除尘彻底的独特优点,又循环利用了螺旋推料干馏装置的外排烟气,同时基于创新布置的原煤在螺旋推料干馏装置中的螺旋推进方式和热烟气在螺旋推料干馏装置中的外排路径,很好的匹配了内加热式回转窑装置原煤低温干馏过程和外加热式螺旋推料干馏装置的原煤中低温干馏过程,此外又很好的解决了粉尘与焦油的分离问题,达到了粉煤热解的清洁高效利用,综合提高了粉煤中低温干馏效率。
【附图说明】
[0026]附图1为煤热解特性曲线图;
附图2是作为第一优选实施方式的本发明所述中低温煤温分干馏系统的结构图;
附图3和附图4是作为第二优选实施方式的本发明所述中低温煤温分干馏系统的结构图;
附图5是作为第三优选实施方式的本发明所述中低温煤温分干馏系统中螺旋推料中低温外热干馏装置的剖面正视结构图;
附图6是附图5所示螺旋推料中低温外热干馏装置的俯视结构图;
附图7是附图5所示螺旋推料中低温外热干馏装置的侧视结构图;
附图8是本发明所述中低温煤温分干馏系统中内热回转窑干馏装置沿A-A线的剖面结构图;
附图9是本发明所述中低温煤温分干馏系统中内热回转窑干馏装置沿B-B线的剖面结构图;
附图10是本发明所述中低温煤温分干馏系统中内热回转窑干馏装置沿D-D线的剖面结构图;
图中各附图标记的含义如下:
100-螺旋推料中低温外热干馏装置,200—低温内热回转窑干馏装置,300-中温内热回转窑干馏装置;
101-燃烧室,102-螺旋推料干馏室,103-转动轴,104-螺旋叶片,105-排烟通道,106-螺旋推料驱动装置,107-前轴承支撑座,108-后轴承支撑座,109-裂解气收集室,110-绝热壁,111-裂解气收集管,112-烟气导引管,113-前轴端盖,114-进料仓,115-出料仓,116-点火器,117-烟气进口,118-烟气出口,119-后轴端盖,120、121_多料筒串联料仓;
201-回转窑筒体,202-回转支撑座,203-回转窑进料口,204-回转窑排气出口,205-回转窑驱动装置,206-回转窑出料口,207_回转窑烟气进口,208-烟气风机,209-内热烟气供应管;
301-回转g筒体,303-回转支撑座,303-回转g进料口,304-回转g排气出口,305-回转窑驱动装置,306-回转窑出料口,307-回转窑烟气进口,308-内热烟气供应管;
1-进料仓,2-裂解气收集管,3-燃烧室,4-螺旋推料上干馏室,5-螺旋推料下干馏室,6-出料仓,7-前轴承支撑座,8-后轴承支撑座,9-螺旋输送装置,I O-裂解气收集室,11-螺旋推料驱动装置,12-点火器,13-物料连管,14-绝热壁,15-排烟通道,16-燃料供应室,17-燃料供应管道,18-转动轴,19-螺旋叶片,20-进料口,21-出气口,22-出料口,23-干馏室外壁,24-烟气导引管,25-烟气出口,26-后轴端盖,27-前轴端盖。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述,以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明,但并不因此限制本发明的保护范围。
[0028]本发明经过长期的产业实践总结,首创的基于原煤热解特性,将原煤按照温度区间进行分段干馏(煤热解温分干馏技术),并创新提出能够实现这种原煤热解温分干馏技术的可产业化推广的设备。附图1给出了某低阶煤的热解特性曲线,多数煤的热解变化过程与该热解特性曲线吻合,从图中可知,低阶煤由常温加热至1000°C的过程中,出现三个失重峰(图中实测线条的波谷位置):第一失重峰为脱水峰,处于20?380°C的温度范围,优选的在20-180°C的温度范围进行脱水;第二失重峰为中低温热解峰,处于380?550°C的温度范围;第三失重峰为中温热解峰,处于550?700°C的温度范围。可见煤在加热过程中会出现三个阶段的失重,也就是会出现三个阶段的热解干馏:第一干馏阶段,属于原煤低温干馏阶段,干馏温度由常温加热至第二失重峰的起始温度附近,结合大量试验验证,第一干馏阶段的温度范围为室温20~380°C之间,优选20~320°C,第一干馏阶段主要用于对原煤进行预热、脱水和部分干馏,在该阶段热解析出的挥发分很少,失重主要由脱水造成,通过该阶段主要对原煤进行脱水和预热处理,其中干馏气态产物主要为CH4、H20、N2、C02,固态产物主要是预热后的原煤和少部分干馏半焦;第二干馏阶段,属于原煤中低温干馏阶段,温度区间为第二失重峰所在的温度区间,结合大量试验验证,第二干馏阶段的温度范围在380?550°C之间,该阶段是原煤失重较大的阶段,属于中低温干馏的主要阶段,在该阶段煤开始软化,挥发分尤其是焦油大量析出,固相产物逐渐变稠、固化为半焦,其中干馏气态产物主要为CH4、CmHn、H2、C0、C02,大量的焦油以气态形式被吸出,干馏固态产物主要为半焦;第三干馏阶段,属于中温干馏阶段,对应于第三失重峰,结合大量试验验证,第三干馏阶段的温度范围在550°C至700°C之间,优选的在580?700°C之间,更优选的在600?700°C之间,在该阶段,焦油析出极少,主要析出H2,半焦进一步缩化,其中干馏气态产物主要
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