CN102627991A - 一种大型螺旋式低阶褐煤提质系统 - Google Patents

Abstract

一种大型螺旋式低阶褐煤提质系统，它包括螺旋式换热器、燃烧室、送煤装置、熄焦箱和除尘装置，所述螺旋式换热器水平放置，它由外套和设置在外套内的旋转轴、电机组成，旋转轴与电机传动连接，沿旋转轴轴向设有螺旋叶片，外套壁、旋转轴与螺旋叶片均为中空结构，螺旋叶片的两端与旋转轴的中空腔连通，外套壁空腔及旋转轴空腔的进口端与燃烧室连通、出口端与除尘装置连通，送煤装置位于螺旋式换热器上部、靠近除尘装置侧，熄焦箱位于螺旋式换热器下部靠近燃烧室侧。本发明不需要预干燥过程，对煤种适应性强,尤其适于解决粘结性褐煤提质，原煤只需要预破碎，运行安全，结构简单，换热效率高，易于大规模连续生产且能得到高品质半焦、焦油和煤气。

Description

一种大型螺旋式低阶褐煤提质系统

技术领域

本发明涉及一种干馏系统，特别是用于对含水分大、粘结性强的低阶褐煤进行提质处理的大型螺旋式低阶褐煤提质系统。 

背景技术

近年来，随着世界经济的高速发展和自然资源的持续消耗，优质煤炭资源出现了严重短缺，低阶褐煤逐渐被重视和利用。褐煤煤化程度低、水分高、挥发分高、在空气中易风化碎裂、发热量低，且加热后易粘结，因而必须找到一种合理、经济的方式对这一煤种加以利用，缓解煤炭资源紧缺的现状。

煤在隔绝空气的条件下、受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程，称为煤干馏。煤低温干馏（加热终温为500-600℃）过程仅是一个热加工过程，比煤的气化和液化工艺过程简单，加工条件温和，投资少，生产成本低，生成的半焦不仅可以用作优质的民用和动力燃料、铁合金生产的优质炭料，而且燃烧效率远高于煤，燃烧生成污染物少，经济效益和社会效益巨大。

从上世纪70年代开始，低阶褐煤的低温干馏技术逐渐被人们重视起来，迄今为止在不断探索的数十年里，曾有过小范围的工业示范工程出现，但由于技术方面的原因，低阶褐煤低温干馏至今仍未实现真正意义上的工业化。已出现的低温干馏炉可分为内热式和外热式两种。由于低阶褐煤在加热后，块状的煤会破碎，因此采用内热法时要将煤料预先压块，并且粒度范围窄，增加了成本，且不适用于粘结性煤。而且在以烟气为热载体的内热式干馏炉中，利用烟气加热煤层，低阶煤易发生氧化，设备腐蚀情况也比较严重，且易出现局部氧化放热所导致的过热问题，容易引起挥发份燃烧甚至爆炸，影响系统的正常稳定运行；一般的外热式干馏炉，由于煤料受热不均匀，导致半焦的的质量不均匀，并且产量也较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种运行安全、对环境污染小、产量大、结构及操作简单、维修方便、成本低、换热效率高、易于大规模连续生产且能得到高品质半焦、焦油和煤气的大型螺旋式低阶褐煤提质系统。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

一种大型螺旋式低阶褐煤提质系统，其特别之处是，它包括螺旋式换热器、燃烧室、送煤装置、熄焦箱和除尘装置，所述螺旋式换热器水平放置，它由外套和设置在外套内的旋转轴、电机组成，旋转轴与电机传动连接，沿旋转轴轴向设有螺旋叶片，所述外套壁、旋转轴与螺旋叶片均为中空结构，螺旋叶片的两端与旋转轴的中空腔连通，形成螺旋式烟气通道，所述外套壁空腔及旋转轴空腔的进口端与燃烧室连通、外套壁空腔及旋转轴空腔出口端与除尘装置连通，所述送煤装置位于螺旋式换热器上部、靠近除尘装置侧，所述熄焦箱位于螺旋式换热器下部靠近燃烧室侧。

上述大型螺旋式低阶褐煤提质系统，所述外套为筒状，两端直径逐渐收缩，外套外部包覆保温层，外套壁空腔的水平部分设有梳形板。

上述大型螺旋式低阶褐煤提质系统，所述螺旋式换热器上部还设有水蒸汽出口和煤气出口，水蒸汽出口连通旋风除尘器，煤气出口经煤气管道连通燃烧室，煤气管道上设有阀门，煤气管道经支路与储气罐连通。

上述低大型螺旋式低阶褐煤提质系统，所述熄焦箱设有空气进口和空气出口，空气出口连通燃烧室。

上述大型螺旋式低阶褐煤提质系统，所述除尘装置为布袋除尘器，经布袋除尘器除尘后的烟气依次通过引风机、烟囱排入大气；所述送煤装置为煤料漏斗和皮带输送机，皮带输送机位于煤料漏斗上部，煤料漏斗下部连通螺旋式换热器。

上述大型螺旋式低阶褐煤提质系统，所述旋转轴两端设有高温轴承和密封轴承。

本发明具有如下优点：

（1）煤料不需要进行干燥预处理。煤料在螺旋叶片的推动下，不断沿轴线前进，煤中含水分的多少，不影响煤料的运动，因此对煤的粒径要求低，只需对煤料预破碎即可，节省加工成本。

（2）煤种的适应性广，尤其可解决粘结性褐煤干馏问题。本发明的大型螺旋式干馏技术，可对粘结性的低阶褐煤进行低温干馏，螺旋叶片在旋转轴的带动下不断旋转，进而使煤料不断搅动，煤料表面不断更新，有效地防止了煤料在螺旋叶片间粘结。

（3）结构紧凑，占地面积小，换热效率高。在螺旋式换热器内烟气与煤料形成逆流换热，大大提高了换热效率；在外套壁内设有多个梳形板，不仅使烟气流通的路径增长，延长烟气在套筒里的流通时间，还使烟气的紊流度加大，增大了换热系数；部分烟气在旋转轴内流动，也起到了一定的换热效果。

（4）煤料受热均匀，煤料与来自旋转轴、外套壁、螺旋叶片的热量充分进行热交换，而且煤料在螺旋叶片的旋转时不断搅动吸热，有效地保证了换热的均匀性。

（5）检修方便。螺旋换热器的螺旋叶片和筒状外套均采用可拆卸的结构，当进行检修和事故处理时，可方便的进行拆卸，大大的减少维修时间。

（6）热量回收系统简单，熄焦箱采用空气作为冷却介质，且加热的空气直接通入到燃烧室内，结构简单，成本低。

（7）运行安全。通过调节皮带的输煤量可使煤仓漏斗中的煤保持在一定高度，螺旋换热器两端通过密封轴承与旋转轴相连，保证了螺旋叶片内的煤与空气隔绝，使设备安全运行。

（8）产品品质容易控制，产品产量调节灵活。通过引风机可以改变引入的烟气量，通过电机可以调整旋转轴的转速，从而改变煤料的吸热量，得到不同品质的半焦产品、焦油和煤气，也使得产品的产量可以灵活调节。

附图说明

图1是本发明示意图。

图中各标号为：1、储气罐，2、阀门，3、煤气出口，4、梳形板，5、水蒸气出口，6、煤料漏斗，7、皮带输送机，8、布袋除尘器，9、引风机，10、烟囱，11、电机， 12、密封轴承，13、保温层，14、螺旋叶片，15、旋转轴，16、熄焦箱，17、外套，18、高温轴承，19、燃烧室。

具体实施方式

参看图1，本发明系统包括一个水平设置的螺旋式换热器，在螺旋式换热器两端分别与置燃烧室19和除尘装置相连。螺旋式换热器是所述系统的主要装置，螺旋式换热器由两侧直径逐渐收缩筒状外套17和设置在外套内的旋转轴15、电机11组成，由电机驱动旋转轴旋转，沿旋转轴轴向设有螺旋叶片14，上述外套壁、旋转轴与螺旋叶片均为中空结构，螺旋叶片的两端与旋转轴内的空腔连通，形成螺旋式烟气通道。外套壁空腔及旋转轴空腔的进口端均与燃烧室连通，外套壁空腔及旋转轴空腔的出口端与除尘装置连通。向螺旋式换热器内输送煤料的送煤装置位于其上部，位置靠近除尘装置；此外，外套壁上侧还依次设有煤气出口3和水蒸汽出口5。在螺旋式换热器下部靠近燃烧室侧设有熄焦箱16。为充分利用熄焦箱内半焦的热量，熄焦箱设有空气进口和空气出口，利用空气作为熄焦箱的冷却介质，被加热的空气通入到燃烧室19内。旋转轴15两端由高温轴承18和密封轴承12支撑，使旋转轴及螺旋叶片内的烟气与空气隔绝。

仍参看图1，进入螺旋式换热器内煤料不断被加热，加热的过程中会产生大量的水蒸汽和煤气。产生的水蒸汽通过设置在螺旋式换热器上部的水蒸汽出口进入旋风除尘器，除去水蒸汽中含有的煤粉颗粒，然后排入大气；产生的煤气通过设置在螺旋式换热器上部的煤气出口排出，煤气出口经煤气管道与燃烧室19相连，煤气管道还设有与储气罐1连通的支路，多余的煤气进入储气罐1储存。煤气管道上设置阀门2。

仍参看图1，为提高螺旋换热器的效率，在外套17外包覆100-200mm厚度的保温层13，以减少螺旋换热器对环境的散热。为了便于安装和检修，外套可采用上下两部分对接组合的可拆卸结构，通过螺栓等连接件将上下两部分连接。外套壁空腔的水平部分设有梳形板4，梳形板不仅使烟气流通的路径增长，延长烟气在外套壁内的流通时间，还使烟气的紊流度加大，增大了换热系数。

仍参看图1，本发明的工作过程如下：将原煤经初步破碎，得到粒径不超过50mm的煤料，接着被皮带输送机7送入煤料漏斗6中，煤料靠重力的作用落入被电机11带动旋转的螺旋叶片14之间，并随着螺旋叶片的旋转向左输送，在输送的过程中不断与被烟气加热的螺旋叶片、旋转轴、外套进行逆流换热，煤料从入口到熄焦箱所需的时间为10-30min，干馏终温为600℃-700℃，最终生成的半焦由半焦出口进入熄焦箱。煤气或煤在燃烧室19燃烧生成的高温烟气由螺旋式换热器进口端（左端）进入其内，其中一部分进入外套壁的空腔中，其余的进入旋转轴的空腔中，进入旋转轴中的大部分烟气经旋转轴上与螺旋叶片相通的矩形开口槽进入螺旋叶片内，在旋转的螺旋通道内与螺旋叶片外部的煤料进行热交换，剩余的部分烟气则进入旋转轴内，加热旋转轴的壁面。经过换热降温的烟气由螺旋式换热器出口端（右端）依次进入布袋除尘器8、引风机9、烟囱10，排入大气。上述螺旋式换热器内部采用螺旋输送结构，煤料无需经过预干燥处理，故无需独设置干燥单元。通过调整电机转速可以调整螺旋叶片的转速，从而改变煤料的吸热量，得到不同品质的半焦产品、焦油和煤气，也使得产品的产量可以灵活调节。

Claims (6)

1.一种大型螺旋式低阶褐煤提质系统，其特征在于，它包括螺旋式换热器、燃烧室、送煤装置、熄焦箱和除尘装置，所述螺旋式换热器水平放置，它由外套（17）和设置在外套内的旋转轴（15）、电机（11）组成，旋转轴与电机传动连接，沿旋转轴轴向设有螺旋叶片（14），所述外套壁、旋转轴与螺旋叶片均为中空结构，螺旋叶片的两端与旋转轴的中空腔连通，形成螺旋式烟气通道，所述外套壁空腔及旋转轴空腔的进口端与燃烧室（19）连通、外套壁空腔及旋转轴空腔出口端与除尘装置连通，所述送煤装置位于螺旋式换热器上部、靠近除尘装置侧，所述熄焦箱（16）位于螺旋式换热器下部靠近燃烧室（19）侧。

2.根据权利要求1所述的大型螺旋式低阶褐煤提质系统，其特征在于：所述外套（17）为筒状，两侧直径逐渐收缩，外套外部包覆保温层（13），外套壁空腔的水平部分设有梳形板（4）。

3. 根据权利要求2所述的大型螺旋式低阶褐煤提质系统，其特征在于：所述螺旋式换热器上部还设有水蒸汽出口（5）和煤气出口（3），水蒸汽出口连通旋风除尘器，煤气出口经煤气管道连通燃烧室，煤气管道上设有阀门（2），煤气管道经支路与储气罐（1）连通。

4.根据权利要求1或2或3所述的大型螺旋式低阶褐煤提质系统，其特征在于：所述除尘装置为布袋除尘器（8），经布袋除尘器除尘后的烟气依次通过引风机（9）、烟囱（10）排入大气；所述送煤装置为煤料漏斗（6）和皮带输送机（7），皮带输送机位于煤料漏斗上部，煤料漏斗下部连通螺旋式换热器。

5.根据权利要求4所述的低大型螺旋式低阶褐煤提质系统，其特征在于：所述熄焦箱（16）设有空气进口和空气出口，空气出口连通燃烧室。

6.根据权利要求5所述的大型螺旋式低阶褐煤提质系统，其特征在于：所述旋转轴两端设有高温轴承（18）和密封轴承（12）。

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