CN101519595A - 一种煤料炭化设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤料炭化设备，其特征是炉体外壳采用顶部和四周封闭结构，蓄热室位于炉体内顶部，在蓄热室下端设置有炭化室和燃烧室，炭化室底部设置有进出料口。加热系统采用由立火道隔墙底部设置有跨越孔的、双联火道组成的燃烧室和顶部蓄热室预热空气结构，炭化室与燃烧室采用可控式直通结构，进出料采用底装底出结构。本发明利用无烟煤粉煤、贫煤粉煤和焦粉生产炭化型煤，回收了高温烟气热能，自动化程度高，能耗低，环境效益好，产品质量可靠，是一种节能减排的煤料炭化设备。

Description

一种煤料炭化设备

技术领域

本发明涉及一种粉煤炭化设备，特别是一种用于无烟煤粉煤、贫煤粉煤或/和是焦粉加工成型的块料加热炭化生产炭化型煤的煤料炭化设备。

背景技术

公开报道的砂浴炭化炉是德国BF铸造炭化型煤工艺中，采用砂熔炉进行炭化，型块在砂熔炉310℃下，氧化性条件下热处理2.5h，即得铸造炭化型煤。其不足之处是炭化温度底，产品耐磨性差。另外，在氧化性条件下热处理，产品易备氧化。

公开报道的隧道式炭化炉是在综合传统捣固炼焦炉和隧道窑炉的基础上，进行了系统优化组合的炭化炉。如CN1267703公开的一种型焦炭化炉，是一种炭化钵结构的隧道式、动态连续生产型焦的炭化炉。其中，隧道式炉体为拱形隧道，两端设有炉门，炉体侧墙一侧砌有一次风孔、风道和二次风孔，另一侧设有烟气出孔和烟道；炉外一侧设有供风道及供风调节板，另一侧设有主烟道及烟道插板和烟囱，在炉头两端内墙上设有烟气喷孔，外墙上设有烟气进孔，炉内两侧墙上设有凹缘与焦车钵架翼板相啮合；采用直接冷风冷却熄焦，换热后的气体作为燃烧空气进入炉中的熄焦室为一密封室；可蓄入水使型焦进一步冷却，同时缓冲型焦下落时的冲力，减少碎焦产率的卸焦池，池底设有出焦刮板机；炉头换向机构采用园盘或钢轨结构；焦车行走动力机构为双向液压杆机构或机械传动机构；装煤装置为手动或自动装置；焦车由串联的小焦车、行走机构、炭化钵、炭化钵架、转动卸焦机构组成；炉头气封设施由风机、烟气喷孔、烟气进孔构成。该炭化炉中型煤的预热干燥、炭化冷却等主要过程在同一炉内完成。窑炉内纵向温度分布梯度按炭化过程中各阶段需求温度进行调整，使整个过程中炭化料始终处于最佳状态。隧道式炭化炉与立式炉、箱式炉、斜底炉等炭化炉比较，最大的优点是移动式炉床，在炭化过程中，型煤相对不动，炭化炉床做间歇式移动，对型煤冷强度的要求相对低一些，而且大大降低型煤冷破损，提高了成品率。其缺点是占地面地大，炉内温度不易控制，挥发分析出期间易形成高温，需外加热煤气，耗热高，炉内气氛不易控制，型煤易被氧化等。

公开报道的直立炉。如CN105617C公开了一种连续间接混合加热的。该炭化炉是分段加热，炭化时，入炉煤料由提升机送入炉顶煤斗，煤料在炉顶压煤机的作用下，随炉体底部刮板出焦机的连续出焦而缓慢下降进入炭化室干燥干馏段，干馏物料继续下降进入炭化室的高温段，干馏物料通过高温段和高温废气换热使传热加强，结焦时间缩短。煤料炭化成熟后继续下降进入炭化室气化冷却段，这一阶段高温焦炭与从液封熄焦槽产生的水蒸气发生气化反应，使红焦温度降低。焦炭在弧形夹套水冷式出焦斗的下降过程中再次与上升的水蒸气换热，水蒸气温度升高而焦炭温度继续下降，直到焦炭落入液封熄焦槽后由刮板出焦机刮出。该炭化炉的炭化室顶部设计有低温储料段，加煤过程连续进行抑制了炉顶冒烟冒火，减轻了炉顶污染；炭化室高温段采用混热式方法加热，提高了热效率；炭化室下部设有气化冷却段，熄焦蒸汽上升和红焦换热，升温后在该段进行气化反应，利用了红焦热能，消除了推焦车和拦焦车等大型机械设备，降低了投资，简化了操作。该炭化炉存在的不足之是装料时落差较大，生型煤块易摔碎，装料高度受限等问题。

公开报道的斜底炭化炉。如CN2567217公开了一种铸造型焦炭化炉，包括炭化炉组、操作平台、熄焦池及温控、烟气检测系统，该炭化炉组由一至多个单孔炉组成，其每个单孔炉由炉体、炭化室、燃烧室，配风装置及烟道组成；炉体的外壳内设有纵向呈前高后低的阶梯形，横向呈180度半圆形的双层拱顶，拱顶下的炭化室呈前高后低的倾斜构造；炭化室底部为燃烧室，该燃烧室呈20～50度倾斜的前高后低的斜平面炉底，燃烧室上端有进料炉门连接进料平台，下端有出料炉门连接熄焦池；炉体内设有2～6个垂直烟道及分烟道，炭化室前、后端各设有一个炭化室配风口，炉体前后两端各设有两个烟道配风口。该炭化炉顶装料，下部出料，炭化室顶部和底部均为倾斜式，这种结构解决了型煤冷态装炉时，易被撞碎的问题，也解决了型煤在炭化初期低温阶段，热强度很低，不易高层堆放的问题。但是该技术也存在许多不足，如：斜底坡度不能过大，需设专门的出焦装置；单炉生产能力低，热效率低；出料口密封性差，炉内热型煤氧化严重；燃气不足，需外供燃气等，因此，该炉型在推广使用上受到了一定的限制。

公开报道的现代大型机焦炉。如德国7.63m的焦炉，不适用于生产炭化型煤。原因在于装出料无法进行，如在炉顶装料时，下落高度较大，生型煤块易摔碎。由于炭化过程中没有整体煤饼生成，推焦过程无法进行。

发明内容

本发明要解决的问题是现有型煤炭化设备在装料、出料和炭化过程中，粉尘和烟气外泄的问题；在炭化过程中因炉门设置和密封不严而导致型煤易备氧化的问题；在型煤炭化过程中热效率低，能耗较高的问题以及装出料所用机械设备复杂，成本高的问题。

为了解决上述问题，本发明根据型煤炭化的特点，对炭化型煤炉作了进一步改进，并提出了一种能够利用无烟煤粉煤、贫煤粉煤和焦粉生产炭化型煤的一种煤料炭化设备。

本发明为了实现上述目的以及解决上述问题，炉体加热系统采用底部留有跨越孔的双联火道和顶部蓄热室预热空气结构；炭化室和燃烧室采用控制式直通结构；装出料采用底开门结构，并匹配有装出料设施。其具体的技术方案如下：

一种煤料炭化设备，包括炉体以及装出料设施，其特征在于炉体外壳是顶部和四周封闭结构，蓄热室位于炉体外壳的内顶部，其下端设有炭化室和燃烧室，装出料口设置于炭化室的下端。

本发明上述的技术方案中所述的煤料是无烟煤粉煤、贫煤粉煤或/和焦粉加工成型的块料，所述的块料是柱形的或是方形的整块煤料或是散块煤料的堆积；所述的燃烧室是其内由两对或两对以上的立火道构成，并在每一对立火道隔墙底部设有跨越孔，炭化室和燃烧室隔墙顶部设有直通结构；所述的蓄热室是底部留有蓄底空间，中部设有格子砖，上部设有气体通道，气体通道的一端连通有交换器；所述的装出料口是其下端设有炉门锁，一侧设有液封槽；在装出料口的下方设有对应的装出料车以及装出料车轨道，并在装出料车上固定连接有装料机和出料机；所述的装料机是其由与装出料口对应的料箱框及其中上推下移的料箱底构成，并在料箱底底端固定连接有装料液压缸；所述的出料机是由与装出料口对应的导料通道导入接料槽构成，在导料通道的底端固定连接有出料液压缸；所述的装出料车是其周围设置有循环轨道及其物料车。

本发明型煤炭化炉采用上述结构方案的优点与积极效果在于：第一是炭化室和燃烧室采用直通结构，使炉顶和四侧全封闭的炭化室在整个生产过程中为负压操作，加上热浮力的作用，炭化室产生的烟气只能进入燃烧室，和高温空气燃烧，彻底消除了烟尘外泄污染。如装料时，型煤和炭化室壁之间留有<10mm的缝隙，由于缝隙的顶部是负压(和燃烧室相连)，加上向上热浮力的作用，其结果只能是，空气从底部进入缝隙，沿缝隙上升，最后进入燃烧室。料箱中型煤块产生的烟气，也只能随上升空气上升，不会下降外泄；出料时，导料通道一端与炉门口密封相接，另一端浸入接料槽水中，成熟的炭化型煤块直接落入水中，该过程中产生的烟气及水蒸气在顶部吸力和热浮力的作用下上升进入燃烧室，而不会外泄。

第二是采用蓄热室预热空气技术，实现了高温废气热能的回收。使高温废气由800～1000℃降低到300～360℃，回收损失热50～60％，和现有的斜底炭化炉相比，能耗降低23～28％。由于采用预热的高温空气800～1000℃燃烧，使燃烧过程充分，彻底消除了斜底炭化炉装炉初期煤气不能够自动燃烧而外排严重污染环境的问题。

第三是装出料采用底开门结构，使炭化炉的炉顶和四周形成封闭结构，并设置有炉门液封槽，彻底解决了在炭化过程中因炉门的结构设置和密封不严而导致型煤易备氧化的问题。

第四是采用底部装料和出料结构，与现有炭化炉的装出料所用机械设备相比，本发明简少了机械设备，降低了成本。

附图说明

图1是本发明炭化炉纵剖面结构示意图

图2是本发明炭化炉炉体燃烧室横剖面结构示意图

图3是本发明炭化炉平面布置结构示意图

图中：1：装料液压缸；2：装出料车；3：料箱；4：料箱底；5：料箱框；6：装料机；7：炉门锁；8：炭化室；9：直通结构；10：炉体外壳；11：蓄热室；12：燃烧室；13：装出料口；14：液封槽；15：出料机；16：导料通道；17：接料槽；18：出料液压缸；19：蓄底空间；20：气体通道；21：交换器；22：格子砖；23：立火道；24：跨越孔；25：循环轨道；26：装出料车轨道；27：水平轨道；28：物料车；29：物料转送车；30：机械捞料手；31：输料机。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例进一步详细描述本发明提出的一种煤料炭化设备，本专业的技术人员在阅读了本发明的具体实施例后，能够理解和实施本发明所述的技术方案，也能够实现其所述的优点与积极效果。

实施例1

本发明煤料炭化设备结构如图1～3所示。以年产10万吨炭化型煤为例。将煤料炭化设备的炉体外壳10的顶部和四周制作成封闭型结构，将蓄热室11设置在炉体外壳10的内顶部，蓄热室11的下端设置炭化室8和燃烧室12，装出料口13设置于炭化室8的下端。其具体结构实施如下：

燃烧室12的结构是其内由两对或两对以上的立火道23构成，立火道23的数量是根据炭化室8的长度、热工效率以及炉体结构强度等因素确定。在每一对立火道隔墙底部设置跨越孔24，炭化室8和燃烧室12隔墙顶部设置有直通结构9，所述的直通结构9是在炭化室8和燃烧室12隔墙顶部设置的直通孔，并在直通孔中设置有相对应的调节砖，该调节砖由炉体外的拉线升降控制。蓄热室11底部留有蓄底空间19，中部装有格子砖22，上部设有气体通道20，也称小烟道，气体通道20的一端连通有交换器21，用于控制进入蓄热室的空气量和排出的废气量。在装出料口13的下端设置炉门锁7以锁闭炉门，并由设置在一侧的液封槽14密封炉门。

在装出料口13下端设置对应的装出料车2，并还设置有对应的装出料车轨道26。在装出料车2上固定连接装料机6和出料机15。其装料机6是与装出料口13相对应的上下开通的料箱框5和其中可上推下移的料箱底4构成，并在料箱底4底端固定连接有装料液压缸1，所述的装料液压缸1的型号是根据其炭化室8的装料量选择。出料机15是由与装出料口13相对应的导料通道16导入接料槽17构成，并在导料通道16的底端固定连接有出料液压缸18，所述的出料液压缸18的型号是根据其炭化室8的出料量选择。

在装出料车2周围设置有循环轨道21及其物料车28循环运行，以保证煤料炭化设备的装出料正常进行。

本发明实施上述实施例1的煤料炭化设备的生产操作方法如下：

首先是装料。按其现有方法将无烟煤粉煤、贫煤粉煤或/和焦粉加工成型为柱形或方形块料，并将其块料装入物料车28，物料车28沿循环轨道25，运至炭化室8下方的右侧位，通过物料车28上设置的水平轨道27由电机链轮机构带动，将物料车28上的料箱3运送到炭化室8下方的装料机6上，将料箱3固定，后由装料液压缸1的活塞杆推动料箱底4及其上的块料进入炭化室8，并使料箱底4与装出料口13相对应，关闭炉门锁7，将装料液压缸1的活塞杆收回，料箱框5退出，同时将液封槽14关闭。

其次是炭化。块料在炭化室8内经过12～16hr的炭化后，成为炭化型煤。

最后是出料。装出料车2移动到使出料机15与装出料口13相对应，打开液封槽14，将导料通道16与装出料口13对接，再将出料液压缸18的活塞杆上升至料箱底4并对接，开启炉门锁7，后随将出料液压缸18的活塞杆下移，料箱底4及其上的炭化型煤一并下移，炭化型煤靠自重通过导料通道16落入接料槽17的水中，接料槽17在卷扬机的作用下运行至炉头，设置在炉头的机械捞料手30捞出炭化型煤，并装入输料机31运至成品库，后将接料槽17收回与出料机15对接。同时，将卸完炭化型煤后的料箱底4通过出料机15退出，与装料后退出的料箱框5在循环轨道25上相配合准备下次备料，装料和出料循环进行。

Claims (8)

1.一种煤料炭化设备，包括炉体以及装出料设施，其特征在于炉体外壳(10)是顶部和四周封闭结构，蓄热室(11)位于炉体外壳(10)的内顶部，其下端设有炭化室(8)和燃烧室(12)，装出料口(13)设置于炭化室(8)的下端。

2.权利要求1所述的煤料炭化设备，其特征在于煤料是无烟煤粉煤、贫煤粉煤或/和焦粉加工成型的块料，所述的块料是柱形的或是方形的整块煤料或是散块煤料的堆积。

3.权利要求1所述的煤料炭化设备，其特征在于燃烧室(12)是其内由两对或两对以上的立火道(23)构成，并在每一对立火道隔墙底部设有跨越孔(24)，炭化室(8)和燃烧室(12)隔墙顶部设有直通结构(9)。

4.权利要求1所述的煤料炭化设备，其特征在于蓄热室(11)是底部留有蓄底空间(19)，中部设有格子砖(22)，上部设有气体通道(20)，气体通道(20)的一端连通有交换器(21)。

5.权利要求1所述的煤料炭化设备，其特征在于装出料口(13)是其下端设有炉门锁(7)，一侧设有液封槽(14)；在装出料口(13)的下方设有对应的装出料车(2)以及装出料车轨道(26)，并在装出料车(2)上固定连接有装料机(6)和出料机(15)。

6.权利要求5所述的煤料炭化设备，其特征在于装料机(6)是由与装出料口(13)对应的料箱框(5)及其中上推下移的料箱底(4)构成，并在料箱底(4)底端固定连接有装料液压缸(1)。

7.权利要求5所述的煤料炭化设备，其特征在于出料机(15)是由与装出料口(13)对应的导料通道(16)导入接料槽(17)构成，在导料通道(16)的底端固定连接有出料液压缸(18)。

8.权利要求5所述的煤料炭化设备，其特征在于装出料车(2)是其周围设置有循环轨道(21)及其物料车(28)。

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