CN101691493B - 一种外燃内热式煤干馏炉 - Google Patents

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Abstract

一种外燃内热式煤干馏炉，从上至下依次为：用来对原料煤进行干燥处理的干燥段，并在干燥处理的同时得到冷烟气；用来对经过干燥处理的原料煤进行干馏处理的干馏段，原料煤经过干馏处理后形成干馏产品；通过通入所述冷烟气、用来对所述干馏段中产出的干馏产品进行冷却处理的冷却段；将所述干燥段产生的所述冷烟气导通至所述冷却段的冷烟气管道。本发明的外燃内热式煤干馏炉充分利用了在工艺过程中产生的冷烟气对干馏产品进行冷却处理，从而提高了整体的干馏效率；在冷却干馏产品的同时去除了烟气中大量的硫，实现节能环保。

Description

一种外燃内热式煤干馏炉
技术领域
本发明涉及一种煤干馏炉，具体地说涉及一种外燃内热式煤干馏炉。
背景技术
干馏是固体或有机物在隔绝空气条件下加热分解的反应过程。干馏的结果是生成各种气体、蒸气以及固体残渣。气体与蒸气的混合物经冷却后被分成气体和液体。干馏是人类很早就熟悉和采用的一种生产过程，如干馏木材制木炭，同时得到木精(甲醇)、木醋酸等。在煤的化学加工中，干馏一直是重要的方法。煤经过干馏后，原料的成分和聚集状态都将发生变化，产物中固态、气态和液态物质都有，可得到半焦、煤焦油、粗氨水以及焦炉气。
干馏生产大多采用间歇操作，但干馏装置可因原料种类和目的不同而异，一般可分为外燃式和自燃式两类。外燃式是将原料放入金属或耐火材料制成的密闭干馏炉(窑)内，外部用燃料燃烧供热。现代干馏装置多采用这种型式。自燃式则是在干馏的同时，向干馏炉内通入一定量的空气，使部分干馏原料燃烧放热，因此原料利用率较低，只在小规模生产中采用。
现有技术中的外燃式煤干馏炉多采用20世纪30年代的鲁奇炉以及其改进炉型。鲁奇炉又称三段炉，如图1所示，分为干燥、干馏、冷却三段。固体原料由炉顶皮带送入煤斗，均匀的分布在干燥段100，可燃气在干燥段燃烧室500与空气混合燃烧，并和从中间拱道抽出的循环干燥气混合后的成为热载体，用干燥循环鼓风机经干燥段200下部拱道送入干燥段200来干燥原料煤。废气经干燥段200上拱道后由烟囱排空。干燥后的煤进入干馏段300。可燃气与空气在干馏段燃烧室600燃烧后的热气约为1100℃，该热气与二次煤气混合后成为700-800℃的热载体，与煤接触后使得煤在450-500℃干馏，蒸出油气。干馏段300中产生的荒煤气经由后处理系统700进行去除煤焦油处理。煤块烧成半焦后进入冷却段400，经三次煤气冷却后落入出焦斗，再落入出焦带以送出焦场。
鲁奇炉的改进主要是集中在布料均匀、循环气体阻力减小、改进供热条件、改进除灰设备以及简化设备等方面。但是现有的经过改进的各种鲁奇炉均存在以下缺点：大部分的冷烟气直接被排空，没有很好的利用，从而导致了干馏效率的低下；再有，干燥段中的煤含水量较大，导致煤块进入干馏段中时依然含水量过大(1wt％(重量百分比)以上)，这将大大影响干馏效率；另外，由干馏段产出的荒煤气首先进行处理，然后通入冷却段进行熄焦，之后就经由炉体的煤块层后通过烟囱进行排空，没有对在冷却段中经过加热的煤气进行余热利用，造成了热能的大量浪费。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有的煤干馏炉的效率低下以及经过冷却段后的烟气的热能利用不好的技术问题，提出一种利用经过冷却层的烟气的余热对未经干燥处理的煤层进行预热、从而提高了煤干馏效率的外燃内热式煤干馏炉。
为解决上述技术问题，本发明的一种外燃内热式煤干馏炉，从上至下依次为：
用来对原料煤进行干燥处理的干燥段，并在干燥处理的同时得到冷烟气；
用来对经过干燥处理的原料煤进行干馏处理的干馏段，原料煤经过干馏处理后形成干馏产品；
通过通入所述冷烟气、用来对所述干馏段中产出的干馏产品进行冷却处理的冷却段；
将所述干燥段产生的所述冷烟气导通至所述冷却段的冷烟气管道。
所述干燥段上方还设有用来对原料煤进行预热处理的预热段；所述冷烟气在所述冷却段经过冷却处理后将产生热烟气，所述煤干馏炉还设有将所述热烟气导通至所述预热段的尾气管道。
所述冷烟气管道上连接有循环动力装置，其可以使所述干燥段中的产生的所述冷烟气经由所述冷烟气管道导通至所述冷却段，之后再经由所述尾气管道导通至所述预热段。
所述循环动力装置为循环风机。
所述冷烟气管道连接有将所述冷却段不需要的多余的所述冷烟气排空的排空通道。
在所述干馏段的荒煤气出口处还连接有对所述干馏段中对原料煤进行干馏处理时产生荒煤气进行除煤焦油的后处理系统。
在所述后处理系统的烟气出口与所述干燥段之间还连接有干燥燃烧器，其将所述后处理系统中产生的部分煤气进行燃烧、以产生用于所述干燥段中的干燥处理的干燥烟气。
在所述冷烟气管道与所述干燥燃烧器的烟气出口之间还连接有干燥管道，其可将所述干燥段中产生的部分冷烟气与所述干燥烟气混合以调节所述干燥段中干燥处理的温度。
在所述后处理系统的烟气出口与所述干馏段之间还连接有干馏燃烧器，其可将所述后处理系统中产生的部分煤气进行燃烧、以产生用于所述干馏段中的干馏处理的干馏烟气。
在所述后处理系统的烟气出口与所述干馏燃烧器的烟气出口之间还连接有干馏管道，其可将所述后处理系统中产生的部分煤气与所述干馏烟气相混合以调节所述干馏段中的干馏处理的温度。
所述干燥燃烧器和/或所述干馏燃烧器的烟气入口处还连接有分别向所述干燥燃烧器和/或所述干馏燃烧器中提供助燃空气的助燃空气风机。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
首先，本发明的外燃内热式煤干馏炉充分利用了在工艺过程中产生的冷烟气对干馏产品进行冷却处理，从而提高了整体的干馏效率；在冷却干馏产品的同时去除了烟气中大量的硫，实现节能环保。
再有，本发明的外燃内热式煤干馏炉设置有预热、干燥、干馏以及冷却四段结构，并且将经过冷却段的热烟气对预热段中的原料煤块进行预热处理，充分利用了烟气中的余热，在冷却半焦的同时去除了烟气中大量的硫，实现节能环保。
再有，本发明的外燃内热式煤干馏炉由于对原料煤块进行了预热处理，经过干燥处理后的原料煤块中的含水量低于1wt％，干馏效率高。
又再有，现有技术采用经过去煤焦油处理的荒煤气直接进行熄焦冷却，熄焦烟气的主要成分为一氧化碳，这时如果冷却段腔室中有空气混入则容易发生爆炸；本发明的外燃内热式煤干馏炉，在干馏时产生荒煤气不用于熄焦冷却处理，而是采用主要成分为水蒸气、二氧化碳以及氮气的冷烟气进行熄焦冷却，烟气化学性质稳定，最大程度的降低了危险的发生。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1是现有技术中的鲁奇炉结构示意图；
图2是本发明的外燃内热式煤干馏炉一种具体实施方式的结构示意图；
附图标记表示为：1-预热段；2-干燥段；3-干馏段；4-冷却段；5-干燥燃烧器；6-干馏燃烧器；7-后处理系统；8-助燃空气风机；9-循环风机；10-冷烟气管道；11-干燥管道；12-尾气管道；13-排空管道；14-干馏管道；100-煤斗；200-干燥段；300-干馏段；400-冷却段；500-干燥段燃烧室；600-干馏段燃烧室；700-后处理系统。
具体实施方式
图2显示了本发明的外燃内热式煤干馏炉一种具体的实施方式，一种外燃内热式煤干馏炉，其从上至下依次为：预热段1、干燥段2、干馏段3以及冷却段4。所述预热段设置在所述干燥段上方、与所述干燥段连通、用来对原料煤进行预热处理；所述干燥段用来对原料煤进行干燥处理，并同时得到冷烟气；所述干馏段3用来对经过干燥处理的原料煤进行干馏处理，原料煤经过干馏处理后形成半焦；所述冷却段4是通过通入所述冷烟气来对其中产出的半焦进行冷却处理，并同时得到热烟气。所述煤干馏炉还设有将所述干燥段2产生的所述冷烟气导通至所述冷却段4的冷烟气管道10，以及将所述冷却段4产生的所述热烟气导通至所述预热段的尾气管道12。所述冷烟气管道10上连接有的循环风机9，其可以使所述干燥段2中的产生的所述冷烟气经由所述冷烟气管道10导通至所述冷却段，之后再经由所述尾气管道12导通至所述预热段1。所述冷烟气管道10连接有将所述冷却段4不需要的多余的所述冷烟气排空的排空通道13。
本发明的外燃内热式煤干馏炉在所述干馏段3的荒煤气出口处还连接有对所述干馏段3中对原料煤进行干馏处理时产生荒煤气进行除煤焦油的后处理系统7。在所述后处理系统7的烟气出口与所述干燥段2之间还连接有干燥燃烧器5，在所述冷烟气管道10与所述干燥燃烧器5的烟气出口之间还连接干燥管道11。所述干燥燃烧器5将所述后处理系统7中产生的部分煤气进行燃烧、以产生用于所述干燥段2中的干燥处理的干燥烟气，所述干燥管道11可将所述干燥段2中产生的部分冷烟气与所述干燥烟气混合以调节所述干燥段2中干燥处理的温度。此外，在所述后处理系统7的烟气出口与所述干馏段3之间还连接有干馏燃烧器6，在所述后处理系统7的烟气出口与所述干馏燃烧器6的烟气出口之间还连接有干馏管道14。所述干馏燃烧器6可将所述后处理系统7中产生的部分煤气进行燃烧、以产生用于所述干馏段3中的干馏处理的干馏烟气，所述干馏管道14可将所述后处理系统7中产生的部分煤气与所述干馏烟气相混合以调节所述干馏段3中的干馏处理的温度。所述干燥燃烧器5和所述干馏燃烧器6的烟气入口处还连接有分别向所述干燥燃烧器5和所述干馏燃烧器6中提供助燃空气的助燃空气风机8。
本发明的外燃内热式煤干馏炉，其工艺流程为，包括重复循环的以下步骤：预热步骤，即对原料煤进行预热处理；a、将预热后的原料煤进行干燥处理，并同时产生冷烟气；b、对经过干燥处理的煤进行干馏处理，形成半焦；c、将所述步骤a产生的冷烟气通入经过干馏处理产生的半焦中，并对所述半焦进行熄焦冷却处理，同时产生热烟气，所述热烟气通入待处理的新的原料煤中以对新的原料煤进行所述预热步骤中的预热处理。所述步骤a中产生的冷烟气的主要成分为(体积百分比含量)：水蒸气48-50％，氮气20-22％，二氧化碳28-30％。所述步骤b中在干馏时产生荒煤气不用于熄焦冷却处理。所述步骤b中在干馏时产生荒煤气仅用于所述步骤a中的干燥处理和/或所述步骤b中的干馏处理。其中：部分所述荒煤气与空气混合燃烧后形成干燥烟气用于所述步骤a中的干燥处理。所述步骤a中产生的部分冷烟气与所述干燥烟气混合以调节所述步骤a中干燥处理的温度。部分所述荒煤气与空气混合燃烧后形成干馏烟气用于所述步骤b中的干馏处理。所述步骤b中产生的部分荒煤气与所述干馏烟气混合以调节所述步骤b中干馏处理的温度。所述预热步骤中预热处理的煤块的温度为75℃。所述步骤a进行干燥处理的煤块的温度为180℃。所述步骤b中干馏处理的温度为530℃。所述步骤c进行熄焦冷却处理的煤块的温度为130℃。所述荒煤气燃烧前还具有对其进行去除煤焦油的后处理步骤。
本发明的外燃内热式煤干馏炉在正常工作的过程中，预热段、干燥段、干馏段以及冷却段中均填充有煤块或者半焦，并且煤块整体上向下移动并产出成品半焦。其中预热段中为原料煤，干燥段以及干馏段中为进行工艺处理的煤块，冷却段中为待冷却处理的半焦。在所述干馏段中产生的荒煤气经过后处理系统去除煤焦油，得到煤气。后处理系统得到的部分的煤气经过干燥燃烧器的燃烧产生温度较高的干燥烟气，所述干燥烟气与通过干燥管道中导通过来的部分冷烟气进行混合，得到温度适合的烟气以用于干燥段中的干燥处理；后处理系统得到的另外一部分的煤气经过干馏燃烧器的燃烧产生温度较高的干馏烟气，所述干馏烟气与通过干馏管道中导通过来的又另外一部分的后处理得到煤气进行混合，得到温度适合的烟气以用于干馏段中的干馏处理。所述干燥燃烧器和所述干馏燃烧器中助燃空气均由一台助燃空气风机提供。在该外燃内热式煤干馏炉中设置有预热、干燥、干馏以及冷却四段结构，在干燥段中产生的冷烟气经过冷烟气管道导通至冷却段，再经由尾气管道导通至预热段，并对其中的原料煤进行预热处理，充分利用了烟气中的余热，在冷却半焦的同时去除了烟气中大量的硫，实现节能环保。另外，由于对原料煤进行了预热处理，经过干燥处理后的原料煤中的含水量低于1wt％(重量百分比)，保证了干馏效率。此外，在干馏时产生荒煤气不用于熄焦冷却处理，而是采用主要成分为二氧化碳以及氮气的冷烟气进行熄焦冷却，烟气化学性质稳定，最大程度的降低了危险的发生。本发明的干馏工艺的半焦产出率为50％；半焦含水率为8wt％(重量百分比)以下；荒煤气的热值为1400KCal/Nm3以上。
在其他的实施方式中，所述预热步骤中预热处理的煤块的温度为50-100℃范围内的其他数值。所述步骤a进行干燥处理的煤块的温度为150-220℃范围内的其他数值。所述步骤b中干馏处理的温度为500-570℃范围内的其他数值。所述步骤c进行熄焦冷却处理的半焦的温度为110-150℃范围内的其他数值。上述技术方案中的温度均为预热段、干燥段、干馏段以及冷却段腔室内的温度。上述技术方案的温度数值范围均可以满足半焦连续生产的要求，前面详细介绍的具体实施中的温度数值为最佳的实施方式，其可以达到最高的生产效率，适合于连续作业生产。在其他的实施方式中，步骤b的干馏处理过程中产生的干馏产品出了半焦还可以是活性焦等等挥发份含量不同的产品，具体的产品类型由温度工艺条件决定。另外，在其他的实施方式中也可以不设有预热步骤，这时大部分冷烟气被导通至冷却段对干馏产品进行冷却，其充分利用了在工艺过程中产生的冷烟气对干馏产品进行冷却处理，从而提高了整体的干馏效率；在冷却干馏产品的同时去除了烟气中大量的硫，实现节能环保。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种外燃内热式煤干馏炉，其特征在于，从上至下依次为：
用来对原料煤进行干燥处理的干燥段（2），并在干燥处理的同时得到冷烟气；
用来对经过干燥处理的原料煤进行干馏处理的干馏段（3），原料煤经过干馏处理后形成干馏产品；
通过通入所述冷烟气、用来对所述干馏段中产出的干馏产品进行冷却处理的冷却段（4）；
将所述干燥段（2）产生的所述冷烟气导通至所述冷却段（4）的冷烟气管道（10）；
所述干燥段（2）上方还设有用来对原料煤进行预热处理的预热段（1）；
所述冷烟气在所述冷却段（4）经过冷却处理后将产生热烟气，所述煤干馏炉还设有将所述热烟气导通至所述预热段（1）的尾气管道（12）。
2.根据权利要求1所述的煤干馏炉，其特征在于，所述冷烟气管道（10）上连接有循环动力装置，其可以使所述干燥段（2）中的产生的所述冷烟气经由所述冷烟气管道（10）导通至所述冷却段（4），之后再经由所述尾气管道（12）导通至所述预热段（1）。
3.根据权利要求2所述的煤干馏炉，其特征在于，所述循环动力装置为循环风机（9）。
4.根据权利要求1所述的煤干馏炉，其特征在于，所述冷烟气管道（10）连接有将所述冷却段（4）不需要的多余的所述冷烟气排空的排空通道（13）。
5.根据权利要求1所述的煤干馏炉，其特征在于，在所述干馏段（3）的荒煤气出口处还连接有对所述干馏段（3）中对原料煤进行干馏处理时产生荒煤气进行除煤焦油的后处理系统（7）。
6.根据权利要求5所述的煤干馏炉，其特征在于，在所述后处理系统（7）的烟气出口与所述干燥段（2）之间还连接有干燥燃烧器（5），其将所述后处理系统（7）中产生的部分煤气进行燃烧、以产生用于所述干燥段（2）中的干燥处理的干燥烟气。
7.根据权利要求6所述的煤干馏炉，其特征在于，在所述冷烟气管道（10）与所述干燥燃烧器（5）的烟气出口之间还连接有干燥管道（11），其可将所述干燥段（2）中产生的部分冷烟气与所述干燥烟气混合以调节所述干燥段（2）中干燥处理的温度。
8.根据权利要求5所述的煤干馏炉，其特征在于，在所述后处理系统（7）的烟气出口与所述干馏段（3）之间还连接有干馏燃烧器（6），其可将所述后处理系统（7）中产生的部分煤气进行燃烧、以产生用于所述干馏段（3）中的干馏处理的干馏烟气。
9.根据权利要求8所述的煤干馏炉，其特征在于，在所述后处理系统（7）的烟气出口与所述干馏燃烧器（6）的烟气出口之间还连接有干馏管道（14），其可将所述后处理系统（7）中产生的部分煤气与所述干馏烟气相混合以调节所述干馏段（3）中的干馏处理的温度。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的煤干馏炉，其特征在于，所述干燥燃烧器（5）和/或所述干馏燃烧器（6）的烟气入口处还连接有分别向所述干燥燃烧器（5）和/或所述干馏燃烧器（6）中提供助燃空气的助燃空气风机（8）。
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