粉煤快速熱解裝置的制造方法

粉煤快速熱解裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提出了粉煤快速熱解裝置。所述粉煤快速熱解裝置包括反應器本體，所述反應器本體具有進料區、熱解區以及出料區，所述進料區包括物料入口，所述熱解區包括多層蓄熱式輻射管，所述出料區包括半焦出口，抽氣傘，用于排出熱解過程中產生的熱解氣，所述抽氣傘布置在所述出料區，所述抽氣傘包括傘部和柄部，二者氣體連通連接，所述傘部朝向反應器的底部并且傘部表面布置有多個通孔，料位計，所述料位計布置在所述出料區，用于實時顯示所述出料區中半焦的所述抽氣傘傘底到上料位所在平面的料位。通過使用本發明的粉煤快速熱解裝置，能夠將熱解產生的油氣資源迅速導出熱解反應器，熱解氣通過出料區內的半焦后含塵量降低，有效地提高焦油和熱解氣品質。
【專利說明】
粉煤快速熱解裝置
技術領域
[0001 ]本發明屬于粉煤加工技術領域，具體設及一種粉煤快速熱解裝置。
【背景技術】
[0002] 我國的能源結構特點是富煤、貧油、少氣。作為世界上最大的煤炭生產和消費國， 在相當長的一段時期內，煤炭資源作為我國主導能源的地位是不可動搖的。據統計，我國已 探明煤炭儲量為1145億噸，其中中低階煤（褐煤，低變質煙煤）又占到全國保有資源量的 55.15 %左右。由于低階煤具有水分含量高、易風化自燃、難W分選、不宜長途運輸和儲存等 特點，使得其綜合利用受到很大限制。其中直接燃燒發電是其最常見的利用方式之一。據不 完全統計，我國有90% W上的褐煤用于電站鍋爐和各種工業鍋爐。低階煤作為動力煤燃料 直接燃燒，不但浪費了煤炭中蘊含的豐富油氣資源，而且效率低。通過煤低溫熱解與半焦燃 燒、氣化解禪，實現低階煤分級高效清潔轉化利用，是現在大型煤化工的主要方向。
[0003] 隨著現代化采煤綜合技術的廣泛使用，使得塊煤產率下降（由目前的40%下降10 ~20%)，粉煤產率升高（由目前的60%上升至80~90%)。粉煤存在易揚塵、易燃、易爆，綜 合利用難度大等問題，煤熱解技術被認為是煤炭高效清潔利用最為有效途徑。
[0004] 現有技術一
[0005] 下面簡要介紹現有技術中的Toscoal固體熱載體干饋工藝。
[0006] 圖4為現有技術一的工藝流程圖。如圖4所示，該工藝的工藝流程為:原料經破碎至 12.7mmW下，進煤干燥和預熱器2,在干燥和預熱器中，煤與熱煙氣接觸傳質換熱。干燥預熱 后的粉煤，被熱煙氣攜帶至旋風分離器3。在旋風分離器3內，煤和廢煙氣分離，干燥預熱后 的煤進熱解反應器6,與來自陶瓷球預熱器4中的識熱瓷器混合熱解。煤熱解產物和瓷球在 篩分器7中分離，熱解半焦經冷卻后排出，熱解油氣在分饋塔中分饋，熱解煤氣和空氣在陶 瓷球熱解器中燃燒給來自提升管8的冷瓷球供熱，實現冷熱瓷球的循環利用。
[0007] Toscoal固體熱載體干饋工藝采用部分熱解煤氣燃燒，將冷瓷球加熱。加熱后的瓷 球與干燥后的煤在熱解反應器中混合熱解，產生熱解油氣和半焦。半焦和瓷球經篩分分離 后，半焦冷卻，瓷球經提升管提升至陶瓷球預熱器余熱，完成一次循環。
[000引現有技術一具有如下缺點：
[0009] 陶瓷球在循環過程中，存在機械磨損，且氣力提升輸送陶瓷球的過程中，對管道和 設備內壁有一定程度的磨損。
[0010] 此外，熱解反應器采用旋轉害，熱解產生的油氣停留時間長，油氣二次反應劇烈， 焦油品質下降。
[0011] 而且，熱解后半焦和陶瓷球徹底分離困難。
[0012] 現有技術二
[0013] 圖5為現有技術S的工藝流程圖。如圖5所示，神府甜內熱式直立炭化爐工藝流程 為:原煤經破碎篩分(20~150mm)后，輸送至爐頂的煤塔，經膠帶機、煤閥和輔助煤箱進直立 爐內。直立爐內的塊煤自上而下移動，與高溫氣體逆流接觸。直立爐上部為塊煤預熱段，預 熱段將塊煤預熱至360~40(TC;預熱后的塊煤進入直立爐中部的干饋段，干饋段塊煤被加 熱至680~720°C，產生半焦和熱解氣，半焦通過炭化室下部的冷卻段后冷卻排出，熱解氣經 上升管、橋管進入集氣槽。在集氣槽內，高溫熱解氣被循環氨水噴淋冷卻至8(TC左右，得粗 煤氣和焦油，粗煤氣經凈化后作為直立爐的加熱燃料。
[0014] 現有技術二具有如下缺點：
[0015] 甜型內熱式直立炭化爐工藝處理塊煤，不適合粉煤熱解。
[0016] 甜型內熱式直立炭化爐工藝采用氣體熱載體，熱解后產生的熱解油氣資源被氣體 熱載體稀釋，熱值低。
[0017] 熱解油氣資源冷凝量大。
[0018] 塊煤體積大，傳熱系數低，傳熱效率不高，熱解時間長，油氣二次反應劇烈，焦油品 質不局。
[0019] 設備龐大，不易操作。

【發明內容】

[0020] 針對W上現有技術存在的問題，本發明提出一種粉煤快速熱解裝置，能夠將熱解 產生的油氣資源迅速導出熱解反應器，二次反應少，有效的提高焦油和熱解氣品質。
[0021 ]本發明提出粉煤快速熱解裝置，其包括：
[0022] 反應器本體，所述反應器本體限定出反應空間，所述反應空間至上而下可分為進 料區、熱解區W及出料區；
[0023] 所述進料區包括:物料入口，所述物料入口位于所述反應器本體的頂端；
[0024] 所述熱解區包括:多層蓄熱式福射管，所述多層蓄熱式福射管在所述熱解區中沿 所述反應器本體高度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式福射管包括多個沿水平方向間隔 分布的蓄熱式福射管；
[0025] 所述出料區包括:半焦出口，所述半焦出口位于所述反應器本體的底部，用于將熱 解后的半焦排出所述反應器本體；
[0026] 抽氣傘，用于排出熱解過程中產生的熱解氣，所述抽氣傘布置在所述出料區，所述 抽氣傘包括傘部和柄部，所述傘部和所述柄部二者氣體連通連接，所述柄部從反應器的外 部穿過反應器的側壁并延伸至反應器內部的中間位置；
[0027] 料位計，所述料位計布置在所述出料區，用于實時顯示所述出料區中半焦的所述 抽氣傘傘底到上料位所在平面的料位。
[0028] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述傘部為錐形結構，所述傘部朝向反應器 的底部并且傘部表面布置有多個通孔。
[0029] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述抽氣傘傘底半徑為所述反應器本體寬 度的1/8~1/4,傾角為45°~60°。
[0030] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，每層所述蓄熱式福射管包括多個平行并且 均勻分布的蓄熱式福射管，且每層所述蓄熱式福射管與上下兩層蓄熱式福射管平行，并且 沿所述反應器本體高度方向交錯分布。
[0031 ]如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述抽氣傘的傘部頂端設置有抽氣口。
[0032]如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述抽氣傘的柄部內部為中空結構，用于排 出所述反應器本體內部的熱解氣。
[0033] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述蓄熱式福射管的外徑為200~300mm。
[0034] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述相鄰蓄熱式福射管外壁間的水平距離 為200~500mm。
[0035] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述相鄰蓄熱式福射管外壁間的豎直距離 為200~700mm。
[0036] 如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述蓄熱式福射管的層數為10~25層。
[0037] 通過使用本發明所述的粉煤快速熱解裝置，采用蓄熱式福射管式下行床處理粉 煤，能夠有效的熱解粒徑小于3mm的粉煤;通過采用抽氣傘結構，將熱解產生的油氣迅速導 出反應器本體，二次反應少，熱解油氣通過出料區內的熱解半焦后含塵量下降，有效降低了 熱解油氣中的含塵量，降低了焦油后續精制處理的預處理成本，有效的提高焦油及熱解油 氣的品質。
【附圖說明】
[0038] 通過結合W下附圖所作的詳細描述，本發明的上述或其他方面的內容將變得更清 楚和更容易理解，其中：
[0039] 圖1為本發明粉煤快速熱解裝置的結構示意圖；
[0040] 圖2為本發明粉煤快速熱解裝置的抽氣傘主視圖；
[0041 ]圖3為本發明粉煤快速熱解裝置的抽氣傘傘部俯視圖；
[0042] 圖4為現有技術一的工藝流程圖；
[0043] 圖5為現有技術二的工藝流程圖。
[0044] 附圖中各標號表示如下：
[0045] 1:反應器本體、11:進料區、12:熱解區、13:出料區；
[0046] 2:蓄熱式福射管；
[0047] 3:抽氣傘、31:傘部、32:柄部、33:抽氣口、34:傘底；
[004引4:熱解半焦；
[0049] 5:料位計；
[0化0] 6:物料入口；
[0化1] 7:半焦出口。
【具體實施方式】
[0052] 下面結合附圖詳細說明本發明的【具體實施方式】。
[0053] 在此記載的【具體實施方式】/實施例為本發明的特定的【具體實施方式】，用于說明本 發明的構思，均是解釋性和示例性的，不應解釋為對本發明實施方式及本發明范圍的限制。 除在此記載的實施例外，本領域技術人員還能夠基于本申請權利要求書和說明書所公開的 內容采用顯而易見的其它技術方案，運些技術方案包括采用對在此記載的實施例的做出任 何顯而易見的替換和修改的技術方案，都在本發明的保護范圍之內。
[0054] 圖1為本發明粉煤快速熱解裝置的結構示意圖。如圖1所示，本發明提出的粉煤快 速熱解裝置包括反應器本體1。
[0055] 所述反應器本體I限定出反應空間，所述反應空間至上而下可分為進料區11、熱解 區12W及出料區13。
[0056] 所述進料區11包括物料入口 6。所述物料入口 6位于所述反應器本體1的頂端。
[0057] 具體的，所述物料入口6可盡可能布置在所述反應器本體1頂端的中屯、位置，便于 從所述物料口 6進入到反應器內的物料能夠均勻的散落在所述熱解區12內部。
[005引進一步的，進入到所述熱解區12內的物料粒徑應小于3mm。
[0059] 所述熱解區12中包括多層蓄熱式福射管2。所述多層蓄熱式福射管2在所述熱解區 12中沿所述反應器本體1高度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式福射管2包括多個沿水平 方向間隔分布的蓄熱式福射管2。
[0060] 進一步的，每層所述蓄熱式福射管2包括多個平行并且均勻分布的蓄熱式福射管 2,且每層蓄熱式福射管2與上下兩層蓄熱式福射管2平行，并且沿反應器本體1高度方向交 錯分布。
[0061] 具體的，如圖1所示，所述蓄熱式福射管2的外徑為200~300mm。相鄰所述蓄熱式福 射管2外壁間的水平距離為200~500mm，豎直距離200~700mm。所述多層蓄熱式福射管2的 層數可W為10~25層。經發明人發現，該種結構布置可W使得熱解區中溫度場分布均勻，從 而可W顯著提高物料的快速熱解效率，進而提高焦油的產率。
[0062] 本發明中，蓄熱式福射管2為蓄熱式燃氣福射管，即通過福射管管體將燃燒燃氣產 生的熱量W福射的方式進行供熱。由此，可W通過調整通入蓄熱式福射管2內的燃氣的流量 來實現對熱解過程的溫度控制，從而可W顯著提高物料的快速熱解效率，進而提高焦油的 產率。
[0063] 本發明中，所述蓄熱式福射管2還可W由燃燒器或其他供熱裝置代替，其技術方案 不僅僅局限于此。
[0064] 如圖1所示，所述出料區13包括半焦出口 7。所述半焦出口 7位于所述反應器本體1 的底部，用于將熱解后的半焦4排出所述反應器本體1。
[0065] 具體的，所述出料區13可W呈倒錐形。由此，可W使得熱解生成的半焦4順利排出 出料區13。所述半焦出口 7應盡可能布置在所述反應器本體1底端的中屯、位置，便于出料區 13內的半焦4順I利的排出反應器外。
[0066] 抽氣傘3用于排出熱解過程中產生的熱解氣。所述抽氣傘3布置在所述出料區13。 圖2為本發明粉煤快速熱解裝置的抽氣傘主視圖。如圖2所示，所述抽氣傘3包括傘部31和柄 部32,二者氣體連通連接。所述柄部32從反應器的外部穿過反應器的側壁并延伸至反應器 內部的中間位置。所述傘部31為錐形結構，所述傘部31朝向反應器的底部并且傘部31表面 布置有多個通孔。
[0067] 圖3為本發明粉煤快速熱解裝置的抽氣傘傘部俯視圖。如圖3所示，抽氣傘3的頂部 具有抽氣口 33。所述抽氣口 33頂端與抽氣傘3的柄部32相連。所述抽氣傘柄部32為中空結 構，用于將半焦4產生的熱解氣及時地排出所述反應器本體1外。排出反應器外的熱解氣進 一步進行油氣分離，得到焦油和熱解氣。
[0068] 通過在出料區13內設置抽氣傘3,將粉煤熱解后產生的熱解氣通過熱解半焦后由 抽氣傘3導出反應器本體1外部。經過半焦4的過濾作用，可W降低熱解氣的溫度，同時降低 熱解氣中的塵含量，降低后續高溫煤熱解氣激冷焦油中的含塵量，降低焦油的預處理成本。
[0069] 進一步的，為更好實現熱解氣的抽離過程，可W將所述抽氣傘3的傘底半徑設定為 所述反應器本體1寬度的1/8~1/4,傾角為45°~60°。
[0070] 如圖1所示，料位計5布置在所述出料區13內，所述料位計5的末端與所述抽氣傘傘 底34處于同一平面，用于實時顯示所述出料區13中半焦4的所述抽氣傘3傘底34到上料位所 在平面的料位。
[0071 ]具體的，如圖1所示，所述料位計5的一端伸入反應器本體1內的出料區13，與所述 半焦4相連;其另一端位于所述反應器本體1的外部，并配有顯示裝置，便于觀察反應器內抽 氣傘3傘底34到上料位所在平面的距離H。抽氣傘3的抽氣孔33到上料位的距離為h。可見，h = H-b*tanA，b為所述抽氣傘3傘底34的半徑，A為抽氣傘3傘底34的傾角。h的高度宜為30~ 60mm。此結構能夠更好的完成熱解氣的分離過程，減少熱解氣被稀釋，提高熱解氣品質。 [007。實施例
[0073] 本實施例利用如圖1所示的粉煤快速熱解裝置對褐煤進行熱解。待熱解原料褐煤 的粒徑小于3mm，其褐煤分析數據見表1。
[0074] 表1:褐煤分析數據。
[0075]
[0076] 粉煤快速熱解裝置的主要尺寸如下：蓄熱式福射管采用管徑為245mm的圓形管，水 平上每層相鄰福射管的外壁距離為200mm，上下每層相鄰福射管的外壁距離為300mm，蓄熱 式福射管層數為15。抽氣傘傘底半徑為900mm，抽氣傘傾角45°。調節熱解區福射管的溫度及 形成的反應區各區域溫度如圖表2所示。其中，物料在反應器中的停留時間為6.5s。粉煤經 熱解后的產物為焦油17.4%、熱解氣12.8%、半焦69.8%。熱解氣含塵量為0.8%。
[0077] 從W上熱解產物的數據可W看出，本發明的裝置有效降低了后續焦油冷凝后焦油 的含塵量，降低了后續焦油精制的預處理成本10%，大大提高了熱解的效益。
[0078] 經熱解反應產生的熱解氣通過抽氣傘3及時排出反應器本體1外部，降低了熱解氣 被稀釋的程度，有效的提高了焦油和熱解氣的品質。
[0079] 熱解后產生的半焦4通過反應器本體1底端的出料口7排出反應器外部，W便進行 下一次熱解反應。
[0080] 表2:工藝操作參數。
'[0082]~上述披露的I各技術特征并不限于已披露的與其他特征的M合，本領域技術人員還I 可根據發明目的進行各技術特征之間的其他組合，W實現本發明之目的為準。
【主權項】
1. 粉煤快速熱解裝置，其特征在于，包括： 反應器本體，所述反應器本體限定出反應空間，所述反應空間至上而下可分為進料區、 熱解區以及出料區； 所述進料區包括:物料入口，所述物料入口位于所述反應器本體的頂端； 所述熱解區包括：多層蓄熱式輻射管，所述多層蓄熱式輻射管在所述熱解區中沿所述 反應器本體高度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式輻射管包括多個沿水平方向間隔分布 的蓄熱式輻射管； 所述出料區包括:半焦出口，所述半焦出口位于所述反應器本體的底部，用于將熱解后 的半焦排出所述反應器本體； 抽氣傘，用于排出熱解過程中產生的熱解氣，所述抽氣傘布置在所述出料區，所述抽氣 傘包括傘部和柄部，所述傘部和所述柄部二者氣體連通連接，所述柄部從反應器的外部穿 過反應器的側壁并延伸至反應器內部的中間位置； 料位計，所述料位計布置在所述出料區，用于實時顯示所述出料區中半焦的所述抽氣 傘傘底到上料位所在平面的料位。2. 根據權利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述傘部為錐形結構，所述 傘部朝向反應器的底部并且傘部表面布置有多個通孔。3. 根據權利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述抽氣傘傘底半徑為所述 反應器本體寬度的1/8~1/4,傾角為45°~60°。4. 根據權利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，每層所述蓄熱式輻射管包括 多個平行并且均勻分布的蓄熱式輻射管，且每層所述蓄熱式輻射管與上下兩層蓄熱式輻射 管平行，并且沿所述反應器本體高度方向交錯分布。5. 根據權利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述抽氣傘的傘部頂端設置 有抽氣口。6. 根據權利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述抽氣傘的柄部內部為中 空結構，用于排出所述反應器本體內部的熱解氣。7. 根據權利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述蓄熱式輻射管的外徑為 200~300mm〇8. 根據權利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述相鄰蓄熱式輻射管外壁 間的水平距離為200~500mm。9. 根據權利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述相鄰蓄熱式輻射管外壁 間的豎直距離為200~700mm。10. 根據權利要求1所述的粉煤快速熱解裝置，其特征在于，所述蓄熱式輻射管的層數 為10~25層。
【文檔編號】C10K1/02GK105925285SQ201610429062
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】梅磊, 陳水渺, 肖磊, 薛遜, 姜朝興, 吳道洪
【申請人】北京神霧環境能源科技集團股份有限公司