CN101880535B - 一种褐煤干馏装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种褐煤干馏装置及方法，包括隧道式窑体、窑体保温层、进料室、出料室、进料室门、出料室门、轨道、换热管、冷却水管、耐火保温材料、窑体进口闸门和窑体出口闸门；褐煤干馏方法为：在装出炉过程中，将装有褐煤的窑车推入进料室内，在轨道上行驶进入窑体；将一个已经冷却的窑车从窑体中推出进入出料室；关闭窑体进口闸门和窑体出口闸门，打开出料室门，将进入出料室的窑车从出料室拉出，然后关闭出料室；打开进料室门，将下一个装有褐煤的窑车推入进料室内，按照上述方式重复下一个装出炉的过程；窑车在预热区脱除水分，在加热区褐煤被加热，然后进入冷却区降温。本发明的装置和方法能够有效利用热能，成本低且效果好。

Description

一种褐煤干馏装置及方法

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，特别涉及一种褐煤干馏装置及方法。

背景技术

根据国家地质学家的预测，褐煤在煤炭总储量中约为40％左右。到1995年底，我国已探明的褐煤保存储量为1303亿吨，占全国煤炭总储量的13％左右。

褐煤不仅是世界上最重要能源之一，而且也是最重要的化工原料的来源，我国内蒙古蒙东地区存储有丰富的褐煤，由于这种煤的水分较多、灰分也高、燃烧值低、燃点也低，不适于远距离运输，目前只能作为坑口发电的燃料使用。这些褐煤也含有较高的挥发份，如果将这些褐煤进行低温干馏后，不仅能得到一些油类产品，而且能得到半焦和煤气，半焦再进行气化生产合成气、生产煤化工产品。

目前国内外实施褐煤干馏的方法很多，基本上可以分为三种：一种是以固体为热载体的内加热褐煤干馏方法，一种是以气体为热载体的褐煤干馏方法，还有一种是以气体为热载体和外加热相结合使褐煤加热进行干馏的方法；上述三种方法中，后两种方法都需要处理干馏产生的油气与气体热载体的分离问题，能耗大，且对褐煤的粒度以及煤的温度都有严格要求；前一种以固体为热载体的方法中，固体热载体的褐煤必须在干馏后进行磨细，能耗大，从理论上讲等于是气体热载体的褐煤干馏工艺。

发明内容

针对现有褐煤干馏技术存在的问题，本发明提供一种褐煤干馏装置及方法，在不对褐煤进行加工的情况下，不使用气体热载体，也不使用固体热载体，对褐煤直接进行脱水和低温干馏，获得煤焦油和半焦。

本发明的褐煤干馏装置包括隧道式窑体、窑体保温层、进料室、出料室、进料室门、出料室门、轨道、换热管、冷却水管、耐火保温材料、窑体进口闸门和窑体出口闸门；窑体进口闸门和窑体出口闸门分别位于窑体的两端，进料室设在窑体进口闸门外，出料室设在窑体出口闸门外，轨道铺设在进料室、窑体和出料室底部，窑体外部覆盖有窑体保温层，冷却水管焊接在窑体底部两个轨道之间和窑体侧下部的内壁上，窑体顶部开设有排气孔，窑体内从窑体进口闸门到窑体出口闸门依次分为预热区、加热区和冷却区，加热区的内壁设有30～50cm厚度的耐火保温材料；换热管焊接在预热区、加热区和冷却区的侧壁上；加热区内设置有加热器；出料室设有出料室门，进料室设有进料室门；所述的轨道上装备有窑车。

上述的褐煤干馏装置建筑在水泥地面上。

上述的轨道从进料室的部分到出料室的部分有一个向下的坡度，该坡度与水平面的角度为1°～10°。

上述的排气孔设置在加热区和预热区的顶部。

上述的加热器设置在加热区的两侧。

上述的窑体、进料室、出料室、进料室门、出料室门、窑体进口闸门和窑体出口闸门均由钢板制成；上述的换热管由钢管制成，上述的窑车轨道为钢制。

上述的窑体进口闸门和窑体出口闸门均包括闸板、闸板移动槽和闸板定位槽，闸板移动槽和闸板定位槽分别位于窑体的两侧，闸板在闸板移动槽内运动，闸门封闭时通过闸板定位槽将闸板固定。

上述的换热管在预热区和冷却区的部分位于窑体内壁上，在加热区的部分位于窑体外壁上。

上述的换热管分成两排分别设置在窑体的两个侧壁上，每排换热管至少由两个换热管道组成，同一排的换热管道上下排列。

上述的窑车包括车箱、车座和车轮，车箱和车座之间设有厚度400～500mm的耐火保温层，车座下部装配有车轮。

上述的窑体保温层由轻质耐火混凝土和保温耐火材料制成，保温耐火材料构成窑体保温层的内层，轻质耐火混凝土构成窑体保温层的外层。

本发明的褐煤干馏方法采用上述装置，在正常生产中按以下步骤进行装出炉操作：

1、在正常生产中，窑体内的轨道上部排满了窑车，窑车的车箱内装有褐煤；在冷却区，窑车车箱的褐煤也干馏完毕处于冷却阶段；在加热区，窑车车箱内的褐煤处于高温干馏阶段；在预热区，窑车车型内的褐煤处于预热阶段。

2、在正常生产中，窑体进口闸门和窑体出口闸门处于关闭状态，当装出炉时，其操作步骤如下：在窑体进口闸门和窑体出口闸门关闭的情况下，打开进料室门，将装有褐煤的窑车推入进料室内，关闭进料室门和出料室门，打开窑体进口闸门和窑体出口闸门，然后使进料室内的窑车在轨道上行驶进入窑体；在窑车进入窑体的同时将一个已经冷却并已干馏完的窑车从窑体中推出进入出料室；关闭窑体进口闸门和窑体出口闸门，打开出料室门，将进入出料室的窑车从出料室拉出，然后关闭出料室门。

3、打开进料室门，将下一个装有褐煤的窑车推入进料室内，按照步骤2的方式重复下一个装出炉的过程。

4、在正常生产过程中预热区温度为200～250℃，进入窑体内的窑车在预热区被加热脱除水分，然后进入加热区，在加热区褐煤被加热器加热至600～700℃，褐煤在被加热过程中分解析出挥发份，通过排气孔将挥发份排出，以焦油的形式被收集；窑车内的褐煤析出挥发份后生成半焦；然后窑车进入冷却区，通过换热管内通入的冷空气使褐煤降温至200℃以下，同时换热管内的空气在冷却区被加热，将热量带到预热区，使预热区内窑车中的褐煤被预热。

上述方法在正常生产过程中在冷却水管通入冷却水，控制车座温度≤80℃。

上述方法中，褐煤在预热区内脱出水分，水分从排气孔排出后被收集。

本发明的装置和方法能够有效利用热能，在褐煤不经过任何加工的条件下，被分解成煤气和半焦，本发明的方法不使用气体或固体做热载体，在同一装置中对褐煤进行脱水和低温干馏，与其他技术相比操作简单，成本低且效果好，整个过程可以连续进行，本发明的方法具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例中的褐煤干馏装置俯视剖面图；

图2为图1的A处局部放大图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明实施例中的褐煤干馏装置的横截面剖图；

图中1、窑体，2、保温耐火材料，3、轻质耐火混凝土，4、窑体，5、窑车，6、车轮，7、轨道，8、冷却水管，9、进料室，10、进料室门，11、窑体进口闸门，12进口闸板、13、加热器孔，14、出料室，15、出料室门，16、窑体出口闸门，17、出口闸板，18、换热管，19、排气孔，20、轻质耐火水泥，21、水泥地面，22、侧部保温层，23、保温砖，24、车箱，25、车座。

具体实施方式

本发明实施例中的加热器为电阻式加热器，电阻式加热器通过加热区顶部插入窑体内。

实施例1

褐煤干馏装置结构如图1所示，侧视结构如图2所示，横截面结构如图3所示；该装置包括窑体1、窑体保温层、窑车5、进料室9、出料室14、轨道7、换热管18、冷却水管8、侧部保温层22、窑体进口闸门11和窑体出口闸门16。

窑体进口闸门11和窑体出口闸门16分别位于窑体的两端，进料室9设在窑体进口闸门11外，出料室14设在窑体出口闸门16外，轨道7铺设在进料室9、窑体1和出料室14的底部；窑体1外部覆盖有窑体保温层，窑体保温层由轻质耐火混凝土3和保温耐火材料2制成，保温耐火材料2构成窑体保温层的内层，轻质耐火混凝土3构成窑体保温层的外层。

窑体1底部设有冷却水管8，窑体1顶部开设有排气孔19，窑体1内从窑体进口闸门11到窑体出口闸门16依次分为预热区、加热区和冷却区，加热区的内壁设有侧部保温层22，厚度为30cm；其中加热区侧壁宽度大于预热区以及冷却区的侧壁宽度，两者的宽度差与侧部保温层22的厚度相同。

换热管18焊接在预热区、加热区和冷却区的侧壁上；加热区内设置有加热器孔13，在工作时将电阻式加热器插入加热器孔13中；出料室14设有出料室门15，进料室9设有进料室门10。

褐煤干馏装置建筑在水泥地面21上。

轨道7从进料室9的部分到出料室14的部分有一个向下的坡度，该坡度与水平面的角度为1°。

排气孔19设置在加热区和预热区的顶部。

加热器孔13共有32个，分布在加热区顶部的两侧。

窑体进口闸门11和窑体出口闸门16均包括闸板、闸板移动槽和闸板定位槽，闸板移动槽和闸板定位槽分别位于窑体的两侧，闸板在闸板移动槽内运动，闸门封闭时通过闸板定位槽将闸板固定。

换热管18在预热区和冷却区的部分位于窑体1内壁上，在加热区的部分位于窑体1外壁上；其中在窑体1外壁的部分的换热管18位于窑体保温层与窑体1之间。

换热管18分成两排分别设置在窑体1的两个侧壁上，每排换热管由6个换热管道组成，同一排的换热管道上下排列。

冷却水管8焊接在窑体1底部两个轨道7之间和窑体1侧下部的内壁上。

窑车5包括车箱24、车座25和车轮6，车箱24和车座25之间设有厚度400mm的保温砖作为耐火保温层，保温砖被封闭固定在一个箱体内，车座25下部装配有车轮6，窑车5装配在轨道7上。

褐煤干馏方法采用上述装置，在正常生产中按以下步骤进行装出炉操作：

在正常生产中，窑体内的轨道上部排满了窑车，窑车的车箱内装有褐煤；在冷却区，窑车车箱的褐煤也干馏完毕处于冷却阶段；在加热区，窑车车箱内的褐煤处于高温干馏阶段；在预热区，窑车车型内的褐煤处于预热阶段。

在正常生产中，窑体进口闸门和窑体出口闸门处于关闭状态，当装出炉时，其操作步骤如下：在窑体进口闸门和窑体出口闸门关闭的情况下，打开进料室门，将装有褐煤的窑车推入进料室内，关闭进料室门和出料室门，打开窑体进口闸门和窑体出口闸门，然后使进料室内的窑车在轨道上行驶进入窑体；在窑车进入窑体的同时将一个已经冷却并已干馏完的窑车从窑体中推出进入出料室；关闭窑体进口闸门和窑体出口闸门，打开出料室门，将进入出料室的窑车从出料室拉出，然后关闭出料室门。

打开进料室门，将下一个装有褐煤的窑车推入进料室内，按照上述步骤重复下一个装出炉的过程。

在正常生产过程中预热区温度为200～250℃，进入窑体内的窑车在预热区被加热脱除水分，然后进入加热区，在加热区褐煤被加热器加热至600～700℃，褐煤在被加热过程中分解析出挥发份，通过排气孔将挥发份排出，以焦油的形式被收集；窑车内的褐煤析出挥发份后生成半焦；然后窑车进入冷却区，通过换热管内通入的冷空气使褐煤降温至200℃以下，同时换热管内的空气在冷却区被加热，将热量带到预热区，使预热区内窑车中的褐煤被预热。

上述方法在正常生产过程中在冷却水管通入冷却水，控制车座温度≤80℃。

上述方法中，褐煤在预热区内脱出水分，水分从排气孔排出后被收集。

实施例2

褐煤干馏装置同实施例1，不同点在于：加热区的侧部保温层厚度为50cm；车箱和车座之间保温砖的厚度为500mm，轨道的坡度与水平面的角度为5°。

褐煤干馏方法同实施例1。

实施例3

褐煤干馏装置同实施例1，不同点在于：加热区的侧部保温层厚度为40cm；车箱和车座之间保温砖的厚度为440mm，轨道的坡度与水平面的角度为10°。

褐煤干馏方法同实施例1。

Claims (4)

1.一种褐煤干馏装置，该装置包括隧道式窑体、窑体保温层、轨道，其特征在于还包括进料室、出料室、换热管、冷却水管；窑体两端分别设有进口闸门和窑体出口闸门，所述的窑体进口闸门和窑体出口闸门均包括闸板、闸板移动槽和闸板定位槽，闸板移动槽和闸板定位槽分别位于窑体的两侧，闸板在闸板移动槽内运动，闸门封闭时通过闸板定位槽将闸板固定；进料室设在窑体进口闸门外，出料室设在窑体出口闸门外，出料室设有出料室门，进料室设有进料室门，轨道铺设在进料室、窑体和出料室底部，所述的轨道从进料室的部分到出料室的部分有一个向下的坡度，该坡度与水平面的角度为1°～10°；窑体外部覆盖有窑体保温层，窑体内从窑体进口闸门到窑体出口闸门依次分为预热区、加热区和冷却区，冷却水管焊接在窑体底部两个轨道之间和窑体侧下部的内壁上，窑体顶部开设有排气孔，排气孔设置在加热区和预热区的顶部，加热区的内壁设有30～50cm厚度的耐火保温材料；换热管焊接在预热区、加热区和冷却区的侧壁上，换热管在预热区和冷却区的部分位于窑体内壁上，在加热区的部分位于窑体外壁上；加热区内两侧设置有加热器；所述的轨道上装配有窑车，所述窑车包括车箱、车座和车轮，车箱和车座之间设有厚度400～500mm的耐火保温层，车座下部装配有车轮。

2.采用权利要求1所述的褐煤干馏装置进行褐煤干馏的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）窑车的车箱内装有褐煤，排列在窑体内的轨道上部；在预热区，窑车车型内的褐煤处于预热阶段；在加热区，窑车车箱内的褐煤处于高温干馏阶段；在冷却区，窑车车箱的褐煤也干馏完毕处于冷却阶段；

（2）生产中，窑体进口闸门和窑体出口闸门处于关闭状态，当装出炉时，在窑体进口闸门和窑体出口闸门关闭的情况下，打开进料室门，将装有褐煤的窑车推入进料室内，关闭进料室门和出料室门，打开窑体进口闸门和窑体出口闸门，然后使进料室内的窑车在轨道上行驶进入窑体；在窑车进入窑体的同时将一个已经冷却并已干馏完的窑车从窑体中推出进入出料室；关闭窑体进口闸门和窑体出口闸门，打开出料室门，将进入出料室的窑车从出料室拉出，然后关闭出料室；

（3）打开进料室门，将下一个装有褐煤的窑车推入进料室内，按照步骤（2）的方式重复下一个装出炉的过程；

（4）生产过程中控制预热区温度为200～250℃，进入窑体内的窑车在预热区被加热脱除水分，然后进入加热区，在加热区褐煤被加热器加热至600～700℃，褐煤在被加热过程中分解析出挥发份，通过排气孔将挥发份排出，以焦油的形式被收集；窑车内的褐煤析出挥发份后生成半焦；然后窑车进入冷却区，通过换热管内通入的冷空气使褐煤降温至200℃以下，同时换热管内的空气在冷却区被加热，将热量带到预热区，使预热区内窑车中的褐煤被预热。

3.根据权利要求2所述的褐煤干馏方法，其特征在于所述的步骤（2）中褐煤在预热区被加热脱除水分，水分从排气孔排出后被收集。

4.根据权利要求2所述的褐煤干馏方法，其特征在于在正常生产过程中在冷却水管通入冷却水，控制车座温度≤80℃。

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