專利名稱：一種低煤化度粉煤熱解反應器的制作方法
技術領域：
一種低煤化度粉煤熱解反應器
技術領域：
本實用新型涉及粉煤的熱解領域，具體地講本實用新型涉及一種低煤化度粉煤熱解反應器，以及采用該方法得到的產品。
背景技術：
煤炭在我國能源結構中占有很重要的比例，低煤化度粉煤在我國的煤炭資源占有相當大的比重。然而，由于低煤化度粉煤水分含量高、熱值低，以及易分化和不易運輸等缺點，使其難以加工利用。如何高效地利用低煤化度粉煤，成為如今急需解決的問題。低煤化度粉煤的熱解就是將低煤化度粉煤加工成半焦、低溫焦油和焦爐氣的一種化學過程，是目前加工處理低煤化度粉煤的有效途徑。現有的熱解反應器對低煤化度粉煤利用效率較低、綜合熱效率低、煤氣和焦油產率品質低，而且對環境污染嚴重。
實用新型內容[要解決的技術問題]本實用新型在于克服現有技術的不足，提出對粉煤進行干燥、熱解、以及冷卻降溫的高效、低污染型新型低煤化度粉煤熱解反應器。[技術方案]本實用新型是通過下述技術方案實現的。本實用新型提供一種低煤化度粉煤熱解反應器，所述反應器包括驅動電機1、與所述驅動電機1相連的變速箱2、與所述變速箱2相連的傳動組件3，和高溫反應器。所述高溫反應器內沿其長度方向設有絞龍4，所述絞龍4與所述傳動組件3相連，所述高溫反應器的左端上部設有物料進口 6、右端上部設有氣體出口 7、右端下部設有物料出口 12。其中，所述高溫反應器的殼體由爐體外殼15和爐體內殼13組成，所述爐體外殼15和爐體內殼13之間設有供換熱介質流通的中間通道14，所述爐體外殼15設有汽液進口 19和汽液出口 20， 汽液進口 19和汽液出口 20與所述中間通道14連通。所述絞龍4設有絞龍冷卻裝置，所述絞龍冷卻裝置包括設在絞龍端部的絞龍冷卻介質進口 9和絞龍冷卻介質出口 10。所述高溫反應器的兩側端部均設有反應器冷卻裝置，所述反應器冷卻裝置包括設在所述高溫反應器左側端部的冷卻介質進口 16和冷卻介質出口 5，以及高溫反應器右側端部的冷卻液進口 11 和冷卻液出口 8。根據上述熱解反應器的一種優選的具體實施方式
，其中所述高溫反應器的殼體上還設有用于連接壓力計的測壓口 17。根據上述熱解反應器的另一種優選的具體實施方式
，其中所述高溫反應器的殼體上還設有用于連接溫度計的測溫口 18。根據上述熱解反應器的另一種優選的具體實施方式
，其中在所述汽液進口 19和汽液出口 20之間設有換熱介質循環系統。[0012]在煤化工應用中，本實用新型的熱解反應器可以獨立地作為預熱反應器、熱解反應器、冷卻器使用。本實用新型的低煤化度粉煤熱解反應器作為預熱反應器時，首先將最大粒度為 15mm的低煤化度粉煤從物料進口 6加入，粉煤由反應器的物料進口 6進入，在絞龍4的帶動下充分混合并向物料出口 12移動。粉煤在移動過程中受熱而干燥脫水，產生的水蒸汽和灰塵從氣體出口 7排出，干燥后的粉煤從物料出口 12排出。干燥介質從反應器上的汽液進口 19進入，在中間通道14內流動，同時將熱量通過爐體內殼傳遞給高溫反應器中的粉煤， 失熱后的干燥介質最終從汽液出口 20排出。高溫反應部分的測溫口 18用于監測控制高溫反應部分的溫度，干燥低煤化度粉煤所需的溫度由調整干燥介質的流量進行控制。高溫反應部分的測壓口 17用于監測控制高溫反應部分的壓力。本實用新型的低煤化度粉煤熱解反應器作為熱解反應器時，干燥后的物料(如粉煤)由反應器的物料進口 6進入，在絞龍4的帶動下向物料出口 12移動。燃料與空氣通過汽液進口 19進入中間通道14進行燃燒放熱，熱量通過爐體內殼13以熱傳導和輻射的方式傳給粉煤，粉煤在高溫反應器內發生熱解反應，得到含有煤氣、水蒸氣和焦油的熱解氣態產物以及半焦。熱解氣從氣體出口 7排出，熱解后的半焦產物從物料出口 12排出。燃料的燃燒廢氣從汽液出口 20排出。高溫反應部分的測溫口 18用于監測反應器內的溫度，低煤化度粉煤在所述反應器內的反應溫度可以由燃料和空氣的加入量進行控制。高溫反應部分的測壓口 17用于監測高溫反應部分內的壓力，并控制其壓力在一定范圍內。本實用新型的低煤化度粉煤熱解反應器作為冷卻反應器時，熱解后的半焦從物料進口 6進入，冷卻介質從高溫反應部分下端的汽液進口 19進入中間通道14，與冷卻反應器內的半焦進行熱量交換。經過冷卻后的半焦從物料出口 12排出，氣體產物從氣體出口排出 7。換熱后的冷卻介質從高溫反應部分的汽液出口 20排出。高溫反應部分的測溫口 18用于監測反應器內的溫度，反應器內的溫度可以通過調整冷卻介質的加入量進行調節。高溫反應部分的測壓口 17用于監測反應器內的壓力，并控制其壓力在一定范圍內。本實用新型的低煤化度粉煤熱解反應器適用于低煤化度的褐煤、長焰煤、不粘煤或弱粘煤；一般情況下，為了保證設備良好運行，所用煤的粒度要求為0. l-15mm。在本實用新型中，所述絞龍的制造材料可以是具有良好的耐磨性和強度的金屬材料或者非金屬材料。在本實用新型中，所述的反應器的爐體內殼應當由耐磨導熱材料構成。優選地，所述反應器應當滿足的反應溫度為150-900°C，壓力為-0. 05-0. 5MPa。在本實用新型中，所述的反應器的中間通道通入熱載體時，熱載體用于對高溫反應部分內的介質反應提供熱量。所述反應器的中間通道通入冷載體時，冷載體用于對高溫反應部分的反應生成物進行冷卻降溫。[有益效果]本實用新型的低煤化度粉煤熱解反應器結構簡單，但可以適用于粉煤的干燥預熱和粉煤的熱解，同時還可以適應于熱解產物的冷卻降溫。由于采用絞龍結構輸送物料，可有效降低反應生成物在反應器內的粘結，并能保證反應介質在移動中的充分混合。以低煤化度粉煤為原料時，本實用新型的低煤化度粉煤熱解反應器對緩解目前采煤過程尤其是低煤化度煤開采過程中產生的粉煤高效利用難度大的問題具有積極效果。本實用新型低煤化度粉煤熱解反應器對煤種的適應性強，適用于低煤化度的褐煤、長焰煤、不粘煤或弱粘煤等。本實用新型低煤化度粉煤熱解反應器制取的煤焦油、半焦及煤氣可用于冶金、發電行業。對實現煤炭資源高效清潔的綜合利用發揮重要作用。
圖1是本實用新型的結構示意圖；其中1、驅動電機；2、變速箱；3、傳動組件；4、絞龍；5、冷卻介質出口 ；6、物料進口 ；7、氣體出口 ；8、冷卻液出口 ；9、絞龍冷卻介質進口 ；10、絞龍冷卻介質出口 ；11、冷卻液進口 ；12、物料出口 ；13、爐體內殼；14、中間通道；15、爐體外殼；16、冷卻介質進口 ；17、測壓口 ； 18、測溫口 ； 19、汽液進口 ；20、汽液出口。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明。如附圖1所示，本實用新型的低煤化度粉煤熱解反應器包括驅動電機1、變速箱2、 傳動組件3、高溫反應器及冷卻裝置。高溫反應器包括高溫反應器中心安裝的絞龍4，絞龍4通過傳動組件3與變速箱 2相連。爐體外殼15上裝有物料進口 6，爐體外殼15的另一端裝有氣體出口 7和物料出口 12。爐體外殼15內部是中間通道14，反應器的內部裝有爐體內殼13。冷卻裝置部分包括絞龍冷卻裝置，包括設在絞龍端部的絞龍冷卻介質進口 9和絞龍冷卻介質出口 10。高溫反應器冷卻裝置，包括設在所述高溫反應器的左側端部的冷卻介質進口 16和冷卻介質出口 5，以及高溫反應器的右側端部的冷卻液進口 11和冷卻液出口 8。另外，該反應器的殼體上還分別設有用于連接壓力計的測壓口 17和用于連接溫度計的測溫口 18。實施例1當該反應器作為預熱反應器運作時驅動電機1的轉速經過變速箱2調整到合適的轉速后，動力由驅動電機傳給傳動組件3。傳動組件3與絞龍4連接，絞龍4用于混合粉煤并推動粉煤向前移動。粉煤由高溫反應部分的物料進口 6進入，在絞龍4的帶動下向物料出口方向移動。干燥介質從高溫反應部分的汽液進口 19進入反應器的中間通道14，干燥介質的熱量通過爐體內殼13傳遞給高溫反應部分的粉煤，粉煤在移動過程中受熱進行干燥脫水。干燥介質的流量可根據高溫反應部分的粉煤溫度進行調整，換熱后的干燥介質從汽液出口 20排出。粉煤的干燥溫度為 120-200°C，當粉煤的水分含量達到5.0重量％以下時，粉煤從物料出口 12排出。在干燥過程中產生的氣體從氣體出口 7排出。高溫反應部分設有測壓口 17和測溫口 18。測壓口 17 用于監測高溫反應部分的壓力，并控制其壓力在一定范圍內。測溫口 18用于監測高溫反應部分的溫度，通過監測反應溫度可以控制干燥介質的加入量。為保證絞龍4在傳送物料過程中的強度，需要對絞龍4通入冷卻介質進行冷卻。冷卻介質由絞龍4的右端絞龍冷卻介質進口 9進入，對絞龍4進行冷卻后，從絞龍冷卻介質出口 10流出。為防止高溫反應部分的兩端在運行過程中過熱引起設備故障，需要對高溫反應部分的兩端進行冷卻。冷卻介質從冷卻介質進口 16進入，對高溫反應部分的左端進行冷卻后，從冷卻介質出口 5排出。冷卻液從冷卻液進口 11進入，對高溫反應部分的右端進行冷卻后，從冷卻液出口 8排出。通常，低煤化度粉煤應該是最大粒徑小于15mm、平均粒徑I-IOmm的低煤化度煤， 所述低煤化度煤是指褐煤、長焰煤、不粘煤以及弱粘煤。優選地，所述干燥介質是燃燒廢氣或者是其它燃燒廢煙氣或蒸汽。粉煤在所述預熱反應器內的停留時間是20-90分鐘，具體是通過調節所述絞龍4 的轉速來調節反應物的停留時間。所述絞龍4的轉速為0. 1-10轉/分，優選地0. 2-6轉/ 分，更優選地0. 2-2. 5轉/分。實施例2當該反應器用作熱解反應器運作時驅動電機1的轉速經過變速箱2調整到合適的轉速后，動力由驅動電機1傳給傳動組件3。傳動組件3與絞龍4連接。干燥后的粉煤由反應器的物料進口 6進入。燃料與空氣通過汽液進口 19進入中間通道14進行燃燒放熱，其熱量通過爐體內殼13傳遞給反應器中的粉煤。粉煤在絞龍4的帶動下向物料出口 12方向移動，粉煤在溫度300°C-65(TC的條件下發生熱解反應，得到含有煤氣、水和焦油的熱解氣態產物以及半焦。熱解氣態產物從氣體出口 7排出，產生的半焦從物料出口 12排出。燃料進行燃燒放熱后的燃燒廢氣從汽液出口 20排出。高溫反應部分設有測壓口 17和測溫口 18。測壓口 17用于監測高溫反應部分的壓力，并控制其壓力在一定范圍內。測溫口 18用于監測高溫反應部分的溫度，通過監測反應溫度可以調整燃料和空氣加入量。為保證絞龍4在傳送物料過程中的強度，需要對絞龍4通入冷卻介質進行冷卻。冷卻介質由絞龍4的右端絞龍冷卻介質進口 9進入，對絞龍4進行冷卻后，從絞龍冷卻介質出口 10流出。為防止高溫反應部分的兩端在運行過程中過熱引起設備故障，需要對高溫反應部分的兩端進行冷卻。冷卻介質從冷卻介質進口 16進入，對高溫反應部分的左端進行冷卻后，從冷卻介質出口 5排出。冷卻液從冷卻液進口 11進入，對高溫反應部分的右端進行冷卻后，從冷卻液出口 8排出。經干燥的低煤化度粉煤在所述高溫反應部分的停留時間為30-400分鐘，具體地可以通過所述絞龍4的轉速進行調節， 所述絞龍4的轉速是0. 1-8轉/分，優選地是0. 1-5轉/分，更優選地是0. 1-2. 5轉/分。 根據本實用新型的一種優選實施方式，所述的燃料為熱解煤氣和可燃性氣體，天然氣。實施例3當該反應器用作冷卻反應器運行時驅動電機1的轉速經過變速箱2調整到合適的轉速后，動力由驅動電機1傳給傳動組件3。傳動組件3與絞龍4連接。半焦由反應器的物料進口 6進入，在絞龍4的帶動下向物料出口 12方向移動。冷卻介質通過汽液進口 19進入中間通道14，與反應器中的半焦進行間接換熱，當半焦的溫度降低到200°C以下時，冷卻后的半焦從物料出口 12排出。換熱后的冷卻介質從汽液出口 20流出。高溫反應部分設有測壓口 17和測溫口 18。測壓口 17 用于監測高溫反應部分的壓力，并控制其壓力在一定范圍內。測溫口 18用于監測高溫反應部分的溫度，通過監測反應溫度可以調整冷卻介質的流量。為保證絞龍4在傳送物料過程中的強度，需要對絞龍4通入冷卻介質進行冷卻。冷卻介質由絞龍4的右端絞龍冷卻介質進口 9進入，對絞龍4進行冷卻后，從絞龍冷卻介質出口 10流出。為防止高溫反應部分的兩端在運行過程中過熱引起設備故障，需要對高溫反應部分的兩端進行冷卻。冷卻介質從冷卻介質進口 16進入，對高溫反應部分的左端進行冷卻后，從冷卻介質出口 5排出。冷卻液從冷卻液進口 11進入，對高溫反應部分的右端進行冷卻后，從冷卻液出口 8排出。半焦在所述冷卻反應器中的停留時間是通過所述高溫反應部分的絞龍4的轉速來調節的，所述絞龍的轉速為0. 1-12轉/分，優選地，該轉速是0. 1-10轉/分，更優選地，該轉速是0. 2-7 轉/分。根據本實用新型的一種優選實施方式，所述的冷卻介質為循環水、脫鹽水、新鮮水、空氣或惰性氣體。所述反應器可用于粉煤的干燥，粉煤的熱解以及熱解生成物半焦的冷卻。所述反應器用于不同場合時，區別在于，反應器的工作溫度不同，反應時間不同，用于與反應物進行間接熱量交換的換熱介質不同。在不需要更換設備的情況下，可以通過更換反應介質和換熱介質，適當地調整工作條件來使反應器適用于不同場合。所述反應器的工作溫度范圍是150_900°C，工作壓力為-0. 05-0. 5MPa。可見，本反應器可以獨立地作為預熱反應器、熱解反應器、冷卻器使用。在煤化工反應中，通過對粉煤進行預干燥，對干燥后的粉煤進行熱解，并對熱解產物煤氣焦油進行冷卻降溫、合理利用，從而達到高效利用低煤化度粉煤、提高煤氣和焦油產率，降低環境污染的目的。
權利要求1.一種低煤化度粉煤熱解反應器，包括驅動電機(1)、與所述驅動電機(1)相連的變速箱O)、與所述變速箱( 相連的傳動組件(3)，和高溫反應器，所述高溫反應器內沿其長度方向設有絞龍G)，所述絞龍(4)與所述傳動組件C3)相連，所述高溫反應器的前端上部設有物料進口(6)、后端上部設有氣體出口(7)、后端下部設有物料出口(12)，其特征在于所述高溫反應器的殼體由爐體外殼(15)和爐體內殼(13)組成，所述爐體外殼(15)和爐體內殼(1 之間設有供換熱介質流通的中間通道(14)，所述爐體外殼(1 設有汽液進口(19) 和汽液出口(20)，汽液進口(19)和汽液出口 00)與所述中間通道(14)連通；所述絞龍(4) 設有絞龍冷卻裝置，所述絞龍冷卻裝置包括設在絞龍端部的絞龍冷卻介質進口(9)和絞龍冷卻介質出口(10)；所述高溫反應器的兩側端部均設有反應器冷卻裝置，所述反應器冷卻裝置包括設在所述高溫反應器的左側端部的冷卻介質進口(16)和冷卻介質出口(5)，以及高溫反應器的右側端部的冷卻液進口(11)和冷卻液出口(8)。
2.根據權利要求1所述的低煤化度粉煤熱解反應器，其特征在于所述高溫反應器的殼體上還設有用于連接壓力計的測壓口 (17)。
3.根據權利要求1所述的低煤化度粉煤熱解反應器，其特征在于所述高溫反應器的殼體上還設有用于連接溫度計的測溫口(18)。
4.根據權利要求1所述的低煤化度粉煤熱解反應器，其特征在于在所述汽液進口(19) 和汽液出口(20)之間設有換熱介質循環系統。
專利摘要本實用新型提供一種低煤化度粉煤熱解反應器，包括驅動電機、變速箱、傳動組件和高溫反應器，所述高溫反應器內有絞龍，其中，所述高溫反應器的殼體由爐體外殼和爐體內殼組成，所述爐體外殼和爐體內殼之間設有供換熱介質流通的中間通道；所述絞龍設有絞龍冷卻裝置，所述高溫反應器的兩側端部均設有反應器冷卻裝置。本實用新型的反應器可以獨立地作為預熱反應器、熱解反應器、冷卻器使用。在煤化工反應中，通過對粉煤進行預干燥，對干燥后的粉煤進行熱解，并對熱解產物煤氣焦油進行冷卻降溫、合理利用，從而達到高效利用低煤化度粉煤、提高煤氣和焦油產率，降低環境污染的目的。
文檔編號C10B57/00GK202099245SQ20112022075
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者徐宏偉, 朱春鵬, 羅進成, 葛寧, 賀根良, 鄭亞蘭, 門長貴, 韋孫昌 申請人:西北化工研究院