CN102676187B - 一种气体热载体低温热解炉及气体热载体低温热解方法 - Google Patents

Abstract

一种气体热载体低温热解炉及气体热载体低温热解方法，热解炉内采用气体热载体对流干燥方法对高水分物料进行干燥预处理，热气体在布气阵伞的作用下在干燥段均匀分布；干燥后的物料进入气体热载体横向穿透物料的干馏区域中与气体热载体进行换热后加热，发生低温热解反应，炉内气体由下层熄焦煤气和燃烧区热烟气混合进入火道内，再从火道花墙向集气花墙横向穿过料层进入集气室，再由双面集气花墙和集气室布气拉砖组成的集气道导出炉外；热解产品热半焦进入组合干熄焦装置中冷却，先后经过煤气熄焦区域和水冷换热区域；炉体的下部导料槽连接出料机和输送机，在出料和输送装置的作用下将冷却后的半焦均匀导出并输送到半焦堆场。

Description

一种气体热载体低温热解炉及气体热载体低温热解方法

技术领域

本发明涉及用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的一种气体热载体低温热解炉及气体热载体低温热解方法，主要用于处理粒度小于120mm的不黏性或弱黏性的固体燃料（例如褐煤、长焰煤、气煤等），通过发生低温热解反应生产低温焦油、煤气和半焦。

背景技术

目前常规的气体热载体低温干馏工艺均要求使用块状原料，原料粒度要求在20-120mm范围内，且要求有较高的热稳定性和较低的水分。对于使用高水分、热稳定状态差和粒度较小的原料，在进行热加工前需要先进行干燥预处理后制成一定粒度的型煤。

现在国内气体热载体低温干馏工艺主要代表炉型是陕西神木方炉，主要处理粒径为20-120mm长焰煤块煤，原料要求较高，不适用于高水分的低阶煤；单炉生产能力有限，现有最大单炉产能为7.5万吨/年；产品熄焦技术使用水捞焦的方式，再利用富于煤气进行烘干，浪费了大量煤气。

发明内容

本发明的目的是解决使用高水分原料消耗大量能量且增加后续煤气冷却系统的处理负担、以及使用低变质程度的物料引起的技术问题，采用单元组合方式可以使单体炉生产能力放大至20-50万吨/台·年。

本发明的用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的一种气体热载体低温热解炉及气体热载体低温热解方法，通过物料预干燥以及热解段内部特殊结构的优化实现了炉内降尘、利用组合熄焦方式冷却产品，提高了整个系统的热利用效率。

用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的一种气体热载体低温热解方法，热解炉内采用气体热载体对流干燥方法对高水分物料进行干燥预处理，热气体在布气阵伞的作用下在干燥段均匀分布；干燥后的物料进入气体热载体横向穿透物料的干馏区域中与气体热载体进行换热后加热，发生低温热解反应，热解段采用多个具有多层开孔的火道花墙和多层开孔的集气花墙单元组合而成，炉内气体由下层熄焦煤气和燃烧区热烟气混合进入火道内，再从火道花墙向集气花墙横向穿过料层进入集气室，再由双面集气花墙和集气室布气拉砖组成的集气道导出炉外；热解产品热半焦进入组合干熄焦装置中冷却，先后经过煤气熄焦区域和水冷换热区域；炉体的下部导料槽连接出料机和输送机，在出料和输送装置的作用下将冷却后的半焦均匀导出并输送到半焦堆场。

本发明采用气体热载体对物料进行干燥和热解，使用干馏自产煤气作为气体热载体热源，使用120mm以下高水分不黏煤和弱黏煤混料，也适用于在热加工过程中破碎严重的固体物料，原料使用率可以达到100%。

为实现本发明的目的，用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的一种气体热载体低温热解方法，含有以下步骤：

来自备煤工段的物料通过提升机进入炉顶料仓，在物料分布器的作用下均匀进入干燥段，在干燥段与干燥气对流接触，实现物料的干燥处理。

经过干燥后的物料在炉内向下运动进入热解段，在热解段与横向流动的气体热载体接触，实现物料的热解，产生的煤气和焦油随着气体热载体进入集气室中，最后沿着煤气管道从炉体两侧排出。

发生热解反应后的热半焦进入煤气熄焦段，与冷煤气对流接触，冷煤气将热半焦中的热量带走，从而达到半焦冷却的目的。

经过煤气冷却后的半焦仍然具有较高的温度，继续向下运动进入水冷换热段，与冷却水间接冷却，实现半焦的进一步冷却。

冷却后的半焦进入半焦导料槽，在螺旋出料机的作用下均匀导出。

本发明使用原料粒度＜120mm，原料利用率100%，采用气体热载体横向流动与物料错流接触，减少气体热载体与物料的接触时间，降低炉内阻力，减少煤气携带的粉尘含量，利用自产煤气和水冷换热的组合式熄焦方式，可有效提高整体热效率，提高产品质量。

一种用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的气体热载体低温热解炉，炉内结构采用段单元组合而成，干燥段、隔气段、热解段、组合熄焦段和出料段;各段单元保持独立。

炉内的干燥段采用钢板制造，干燥段布气阵伞采用圆形、扇形、椭圆形和/或伞状结构。

炉内的隔气段采用钢板制造，采用中间小两端大方式，隔气段采用圆形和/或方形结构。

热解段墙体结构采用异形耐火砖砌筑或采用耐火混凝土预制件形式使之成型，亦可使用耐热金属材料制作而成;热解段包含火道室、火道气体分布花墙、集气花墙、集气室。

组合熄焦段包含煤气熄焦段和水冷换热段，煤气熄焦段墙体结构采用异形耐火砖砌筑或采用耐火混凝土预制件形式使之成型，亦可使用耐热金属材料制作而成；水冷换热段采用金属材料制作，采用方形夹套和/或圆形列管结构。

火道室和集气室中墙体之间采用横向锁砖牵拉用于加固，增加墙体强度，该锁砖可以多层、多点布置。

热解段火道室设置多层空气入口，补充空气进行燃烧，保证火道内热载体温度均匀。

与现有技术比较本发明的有益效果是：

1、原料先经过干燥预处理，降低整个系统的能耗，降低煤气中水汽含量，减少后续污水处理量。

2、采用气体热载体横向穿透物料，减少焦油在料层中的损失，增加焦油产率。

3、由于热解段火道花墙和集气花墙均采用多层多点开孔的方式，炉内气体分布均匀。

4、集气室内采用特殊结构实现集气室内气体折流运动，将大量粉尘沉积在集气室下部随着热半焦一起排出热解炉，减少煤气中的粉尘含量。

5、采用煤气熄焦和水冷夹套的组合干熄焦方式，充分利用热半焦的热量，提高系统热效率。

附图说明

图1为本发明主剖面炉体结构示意图；

图2为本发明的炉体结构侧视图；

图3为本发明的结构单元示意图;

图4为本发明的干燥段布气阵伞实施例2的主视图；

图5为本发明的干燥段布气阵伞实施例2的俯视图；

图6为本发明的干燥段布气阵伞实施例3的主视图；

图7为本发明的干燥段布气阵伞实施例3的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细描述，但不作为对本发明的不当限定。

实施例1：如图1、图2和图3所示，一种用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的气体热载体低温热解炉，，包括炉体11、炉顶料仓1、炉顶布料器2、原料干燥段3、隔气段10、热解段12、组合熄焦段25、半焦导出装置33。

其中原料干燥段3包含干燥气总管道4、干燥气支管5、布气阵伞6、布气底板7、干燥气导出管9、气体阻隔管10。所述的干燥段采用钢结构；干燥气布气阵伞采用三角形结构，也可采用圆形结构。

热解段12包含煤气管道13、空气管道14、煤气空气混合燃烧器15、燃烧室16、燃烧室分布花墙17、燃烧室喷口18、火道室19、火道隔墙20、热载体分布花墙21、煤气导出花墙22、集气室23、煤气导出管24；所述的热解段燃烧室分布花墙17、火道隔墙20、热载体分布花墙21和煤气导出花墙22均采用耐火砖砌筑而成；所述的燃烧室喷口18可以设置为横向喷气和向上喷气，可以采用方形或者圆形结构；所述的热载体分布花墙17的开孔采用方向结构，沿着气流方向逐渐扩大；所述的煤气导出花墙的开孔采用方形结构，沿着煤气流动方向斜向上布置。

组合熄焦段25包含煤气熄焦区26、冷煤气分布花墙27、炉内支撑拱砖28、水冷换热区29、水冷夹套30、循环冷却水入口31、循环冷却水出口32；

半焦导出装置33包含导料槽34、螺旋出料机35。

经过预处理的原料煤经过输送装置送入炉顶料仓1，经过炉顶布料器2均匀分布进入原料干燥段3，在原料干燥段3内，热气体在布气阵伞6的作用下在干燥段均匀分布，与高水分物料对流接触进行干燥处理，干燥气携带原料中蒸发出来的大量水汽由干燥气导出管9导出炉体；经过干燥后的物料严重中间气体阻隔管10进入热解段12，在热解段内，煤气燃烧室16中煤气燃烧产生的高温热气通过燃烧室布气花墙17进入火道室19中与煤气熄焦段上升的热煤气混合而成原料热解所需的气体热载体，气体热载体通过热载体布气花墙21均匀分布进入热解区，气体热载体横向穿透物料携带热解产生的煤气和焦油通过煤气导出墙22进入集气室23，再有煤气导出管24导出炉内，进入煤气冷却系统；发生热解反应后的热半焦产品向下运动进入组合熄焦区25，先后经过煤气熄焦区26和水冷换热区29进行降温，将半焦的温度降低；经过降温后的半焦在出料装置33的作用下，均匀导出炉体。

实施例2：如图4、图5所示，该实施例为基本结构单元干燥段3的一种干燥气分布结构形式，所述的干燥气分布结构采用钢结构。所述的干燥气分布结构位于干燥段底部，干燥段和热解段中间气体阻隔区域的顶部。热气体从干燥气总管道4内经由干燥气支管5均匀分配进入布气阵伞6，布气阵伞的切面为三角形形式，布气阵伞的底部有布气底板，底板两侧与阵伞有间隙，干燥气由底部间隙空间进入炉内。

实施例3：如图6、图7所示，该实施例为基本结构单元干燥段3的一种干燥气分布结构形式，所述的干燥气分布结构采用钢结构。所述的干燥气分布结构位于干燥段和热解段中间气体阻隔区域的中上部。热气体从干燥气总管道4内经由干燥气支管5均匀分配进入布气阵伞6，布气阵伞的切面为扇形结构，布气阵伞的底部开口，干燥气由底部开口空间进入炉内。

Claims (7)

1.一种用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的气体热载体低温热解方法，其特征是包含物料在热解炉内先后经过干燥步骤、干馏步骤、组合冷却步骤和出料步骤，具体为：

干燥步骤：热解炉内采用气体热载体对流干燥方法对高水分物料进行干燥预处理，热气体在布气阵伞的作用下在干燥步骤均匀分布，所述高水分物料的运动方向为由上至下，所述热气体运动方向为由下至上，实现热气体与固体原料的对流运动；

干馏步骤：干燥后的物料进入气体热载体横向穿透物料的干馏区域中与气体热载体进行换热后加热，发生低温热解反应，热解步骤采用多个具有多层开孔的火道花墙和多层开孔的集气花墙单元组合而成，炉内气体由下层熄焦煤气和燃烧区热烟气混合进入火道内，再从火道花墙向集气花墙横向穿过料层进入集气室，再由双面集气花墙和集气室布气拉砖组成的集气道导出炉外，通过热解步骤中物料的自除尘作用将热解产生大部分粉尘停留在物料中，随半焦导出；

组合冷却步骤：热解产品热半焦进入组合干熄焦装置中冷却，先后经过煤气熄焦区域和水冷换热区域；

出料步骤：炉体的下部导料槽连接出料机和输送机，在出料和输送装置的作用下将冷却后的半焦均匀导出并输送到半焦堆场。

2.根据权利要求1所述的一种用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的气体热载体低温热解方法，其特征是还包括隔气区域、热解区域、组合熄焦区域；所述干燥步骤和干馏步骤所需热量来源为自产煤气，使用物料为粒径为120mm以下的高水分不黏煤或弱黏煤混料。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的气体热载体低温热解方法，其特征是含有以下步骤：热解步骤煤气空气由燃烧室喷口进入火道室，与下层熄焦煤气混合形成气体热载体，气体热载体从火道室花墙孔穿过料层，由集气花墙孔进入集气道，最后从集气道引出炉体;煤气由热解炉的两侧引出炉体。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的气体热载体低温热解方法，其特征是含有以下步骤：

干燥步骤：来自备煤工段的物料通过提升机进入炉顶料仓，在物料分布器的作用下均匀进入干燥步骤，在干燥步骤与干燥气对流接触，实现物料的干燥处理;

热解步骤：经过干燥后的物料在炉内向下运动进入热解步骤，在热解步骤与横向流动的气体热载体接触，实现物料的热解，产生的煤气和焦油随着气体热载体进入集气室中，最后沿着煤气管道从炉体两侧排出;

煤气熄焦步骤：发生热解反应后的热半焦进入煤气熄焦步骤，与冷煤气对流接触，冷煤气将热半焦中的热量带走，从而达到半焦冷却的目的;

冷却步骤：经过煤气冷却后的半焦仍然具有较高的温度，继续向下运动进入水冷换热步骤，与冷却水间接冷却，实现半焦的进一步冷却;

出料步骤：冷却后的半焦进入半焦导料槽，在螺旋出料机的作用下均匀导出。

5.一种用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的气体热载体低温热解炉，其特征是：炉内结构采用段单元组合而成，干燥段、隔气段、热解段、组合熄焦段和出料段;各段单元保持独立，其中：

所述干燥段采用钢板制造，干燥段布气阵伞采用圆形、扇形、椭圆形和/或伞状结构；

所述隔气段采用钢板制造，采用中间小两端大方式，隔气段采用圆形和/或方形结构：所述隔气段的气体阻断方式采用料封、气封和机械密封的方式；

所述热解段墙体结构采用异形耐火砖砌筑或采用耐火混凝土预制件形式使之成型，亦可使用耐热金属材料制作而成;热解段包含火道室、火道气体分布花墙、集气花墙、集气室，进一步的：

所述组合熄焦段包含煤气熄焦段和水冷换热段，煤气熄焦段墙体结构采用异形耐火砖砌筑或采用耐火混凝土预制件形式使之成型，亦可使用耐热金属材料制作而成；水冷换热段采用金属材料制作，采用方形夹套和/或圆形列管结构。

6.根据权利要求5所述的一种用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的气体热载体低温热解炉，其特征是：火道室和集气室中墙体之间采用横向锁砖牵拉用于加固，增加墙体强度，该锁砖可以多层、多点布置。

7.根据权利要求5所述的一种用于高水分不黏性或弱黏性固体燃料的气体热载体低温热解炉，其特征是：热解段火道室设置多层空气入口，补充空气进行燃烧，保证火道内热载体温度均匀。

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