CN103215085B - 煤矸石热解气化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开煤矸石热解气化方法，具体实现步骤是：(1)、通过对净化后煤气交替燃烧和蓄热换热燃烧给煤矸石热解提供热源；(2)、通过煤矸石热解后的固体产物中的炭与过热水蒸汽相遇进行水煤气反应生成水煤气；(3)、煤矸石热解气化后的固体产物余热给水加热形成水蒸汽；(4)、将水蒸汽再与煤矸石热解气化后的固体产物直接接触形成过热水蒸汽，使得水煤气反应能够连续不间断进行。本发明利用煤矸石热解气化产生的荒煤气回收净化后的净煤气进行燃烧，给煤矸石热解气化提供源，又利用自煤矸石热解气化后的固体产物的余热产生水蒸汽，再利用水蒸汽与固体产物直接接触产生过热水蒸汽，促进水煤气反应能够连续、充分进行，节省能耗和成本。
Description
技术领域
本发明涉及煤矸石热解气化的技术，特别是煤矸石热解气化装置。
背景技术
煤矸石——从原煤中选出的石头，是选煤厂的废渣，不好处理，中国每年有上亿吨的煤矸石不能利用，并且每年仍继续排放约100Mt，不仅堆积占地，而且还能自燃污染空气或引起火灾，造成严重的环境污染。
由于亿万年的煤化作用，煤矸石中含有20-30％的碳、油、气物质，其中油气占11-15％、碳占7-15％。把煤矸石热解气化，得到油气产品和70-80％的固体产物(成份为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、五氧化二磷、氧化锰、三氧化硫等组成，是硅铝质耐火材料的熟料)，有经济价值，更有社会效益。
本发明人长期对煤矸石的物理特性和高温煤热解气化工艺的研究，创新一套全新的煤矸石高温热解气化综合工艺及装置。
发明内容
本发明提供煤矸石热解气化方法，该方法利用煤矸石热解气化过程中产生的荒煤气回收净化后的净煤气进行燃烧，给煤矸石热解气化提供所需要的热量和温度，又利用自煤矸石热解气化后的固体产物的余热产生水蒸汽，再利用水蒸汽与固体产物直接接触产生过热水蒸汽，促进水煤气反应能够连续、充分进行，同时节省能耗，降低固体产物温度，便利固体产物的排料。
实现上述目的所采取的技术方案是：
煤矸石热解气化方法，该方法主要涉及的设备包煤矸石热解装置和水煤气反应装置，所述的煤矸石热解装置设置在炉体中部，主要包括热解气化室、外燃气加热装置、内燃气加热装置、气体换向装置，所述的热解气化室由耐火导热材料内、外环墙构成一个环状空间，围绕在热解气化室外墙环外周为外燃气加热装置，热解气化室内环墙环内为内燃气加热装置，所述的外燃气加热装置主要为若干组结构相同关联第一燃气加热器、第二燃气加热器构成，所述的内燃气加热装置主要由若干组结构相同的关联第三燃气加热器、第四燃气加热器，其结构与关联第一燃烧加热器、第二燃烧加热器组成几乎完全相同；所述的水煤气反应装置包括热解气化室、物料降温装置、蒸汽产生装置，具体实现步骤是：
(1)、通过煤矸石热解装置的外燃气加热装置、内燃气加热装置的两组燃气加热器交替燃烧和两组蓄热换热器的蓄热换热对净化后煤气燃烧给热解气化室提供热源，煤矸石在热解气化室中高温环境下进行热解；
(2)、通过水煤气反应装置从热解气化室下部通入高温水蒸汽，并与热解气化室的高温炙热的煤矸石热解物料接触，煤矸石热解后的固体产物中的炭与过热水蒸汽相遇进行水煤气反应生成水煤气；
(3)、煤矸石热解气化后的固体产物从热解气化室中落入物料降温装置的高温降温室和低温降温室中，对经过低温降温室和高温降温室向上进入热解气化室的水蒸汽再次加热成为过热的高温水蒸汽，同时又对煤矸石热解气化后的固体产物进行降温，再利用低温降温室中固体产物余热给蒸汽产生装置中的水加热形成水蒸汽；
(4)、将蒸汽产生装置中的水加热形成水蒸汽再通向物料降温装置的低温降温室，使得水煤气反应能够连续不间断进行。
所述的第(1)步具体细化为：
(1)、气体换向装置的旋转换向电机带动上盘在下盘上转动，空气主管与第一燃气加热器的第一空气分管接通，空气主管与第二燃气加热器的第二空气分管处于切断状态；同时，煤气主管与第一燃气加热器的第一煤气分管亦相接通，煤气主管与第二燃气加热器的第二煤气分管处于切断状态；与此同时，燃烧废气主管与第一燃气加热器的第一燃烧废气分管亦相切断，而相应燃烧废气主管与第二燃气加热器的第二燃烧废气分管处于相接通状态；
(2)气体换向装置的空气风机将空气鼓入空气主管、空气依次进入第一燃气加热器的第一蓄热腔，利用第一蓄热体释放的热量对空气进行加热后进入第一燃烧室中；同时，煤气风机将荒煤气经过化产回收净化后得到净煤气鼓入煤气主，净煤气进入第一燃烧室中进行燃烧，与此同时，因为燃烧废气主管与第一燃烧废气分管处于相切断状态，而相应燃烧废气主管和第二燃烧废气分管处于相接通状态，所以第一燃烧室中煤气燃烧后的废气只能通过燃烧室通孔进入到第二燃烧室中，再经过第二蓄热腔中，经第二蓄热腔中的第二蓄热进行吸热降温后从通过废气风机排出；
(3)达到燃烧时间，气体换向装置的旋转换向电机带动上盘在下盘上反向转动，空气主管与第一燃气加热器的第一空气分管切断，空气主管与第二燃气加热器的第二空气分管处于接通状态，同时，煤气主管和第一燃气加热器的第一煤气分管亦相切断，煤气主管与第二燃气加热器的第二煤气分管接通状态，与此同时，燃烧废气主管和第一燃气加热器的第一燃烧废气分管亦相接通，而相应燃烧废气主管和第二燃气加热器的第二燃烧废气分管亦相切断状态；
(4)气体换向装置的空气风机将空气鼓入第二燃气加热器的第二蓄热腔，利用第二蓄热腔中的第二蓄热体释放的热量对空气进行加热后进入第二燃烧室中；同时，煤气风机将荒煤气经过回收净后得到净煤气鼓入煤气主管，煤气进入第二燃烧室中进行燃烧，与此同时，因为燃烧废气主管和第一燃气加热器的第一燃烧废气分管相接通，而相应燃烧废气主管和第二燃气加热器的第二燃烧废气分管处于相切断状态，所以第二燃烧室中煤气燃烧后的废气只能通过燃烧室通孔进入第一燃烧室中，再经过第一蓄热腔，经第一蓄热腔中的第一蓄热体进行吸热降温后，最后通过废气风机排出。
本发明通过气体两进一出的工作方式可以实现两组燃气加热器交替燃烧和两组蓄热换热器的蓄热换热，使得燃气加热器燃烧更加高效，保证煤矸石在煤热气化中所需的温度和热量，使得煤矸石热解气化顺利进行；又利用自煤矸石热解气化后的温度相对较低的固体产物的余热进行热传递产生水蒸汽，再利用水蒸汽与温度较高的固体产物直接接触产生过热水蒸汽，达到水煤气反应的所需温度，促进水煤气反应更加连续、充分，同时节省能耗，降低固体产物温度，方便固体产物的排料，防止相关设备损坏。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1是本发明的煤矸石热解气化炉示意图；
图2是本发明的气体换向器示意图；
图3是本发明的气体换向器上盘示意图；
图4是本发明的气体换向器下盘示意图；
图5是图3中c-c处剖视示意图；
图6是本发明的气体换向器与燃气加热器管网连接示意图；
图7是图1中t-t处截面示意图；
图8是图1中u-u处截面示意图；
图9是图1中v-v处截面示意图；
图10是本发明的中心支撑弓示意图(图1中x-x处截面示意图)；
图11是本发明的蒸汽通道意图(图1中y-y处截面示意图)；
图12是本发明的蒸汽包管线示意图(图1中z-z处截面示意图)；
图13是本发明的工控中心电气连接示意图。
具体实施方式
本发明的煤矸石热解气化的综合利用的具体实施例主要在以下予以详细介绍。
第一部分 煤矸石粒度控制
将煤矸石加工破碎成0～20mm粒度，在这个粒度范围内对煤矸石碎料进行脱水干燥，干燥充分，脱水效率高，但这不构成对本发明对所需要的煤矸石的限制。
第二部分 煤矸石调湿脱水
将煤矸石高温热解及水煤气反应产生的荒煤气化产回收净化后的净煤气燃烧后产生的热废气用于破碎后的煤矸石粒料在入炉前进行调湿脱水。
为了保持环境的干净整洁，调湿脱水后尾气通过水沐净化后达标排放。
第三部分煤矸石高温热解气化(热解加热、水煤气发应)
第一节 煤矸石的高温热解加热
如图1所示，煤矸石热解装置6设置在炉体91中部，主要包括热解气化室61、外燃气加热装置64、内燃气加热装置67、气体换向装置66、中心支撑弓65构成；如图8、图9所示：热解气化室61由耐火导热材料内、外环墙612、611构成一个环状空间，围绕在热解气化室外墙611环外周为外燃气加热装置64，热解气化室内环墙612环内为内燃气加热装置67，其中外燃气加热装置64主要为若干组(本例9组)结构相同关联的第一燃气加热器62、第二燃气加热器60构成(见图1、图2)，如图1、图8、图9所示：因为热解气化室61高度较高，其中外燃气加热装置64主要分成上、中、下三段式加热，每段有9组结构相同关联的第一燃气加热器62、第二燃气加热器60构成，内燃气加热装置67主要分成上、下二段式加热，每段有6组结构相同联相第三燃气加热器68、第四燃气加热器69构成。
如图1、图9示，所述的第一燃气加热器62主要包括第一燃烧室621、第一煤气进入支管622和第一蓄热换热器624，第一煤气进入支管622穿过炉体91外墙通到第一燃烧室621中。
如图1、图9所示：第一燃烧室621由耐火材料制成的炉体91外墙、和耐火导热材料制成热解气化室外环墙611和外火道隔墙625围成一个相对封闭的煤气燃烧火道。
如图1、图9所示，第一蓄热换热器624包括第一蓄热腔626、第一蓄热体623、第一空气进入支管627和第一燃烧废气排出支管628；第一蓄热腔626设置在炉体91外墙中，第一蓄热体623设置第一蓄热腔626中，第一蓄热腔626一端通向第一燃烧室621底部，另一端分别接有第一空气进入支管627和第一燃烧废气排出支管628。
如图9所示，在第一空气进入支管627与第一蓄热腔626之间设置有第一单向空气阀门629，第一单向空气阀门629允许空气从第一空气进入管627和第一蓄热腔626流入第一燃烧室621；在第一燃烧废气排出支管628与第一蓄热腔626之间设置有第一单向废气阀门620，第一单向废气阀门620允许煤气燃烧废气从第一燃烧室621流经第一蓄热腔626，最后从第一燃烧废气排出支管628排出(当然，采用如下所述的气体换向装置66，当空气主管667与第一空气分管6671接通，空气主管667与第二空气分管6673处于切断；与此同时，燃烧废气主管669与第一燃烧废气分管6691亦相切断，而相应燃烧废气主管669与第二燃烧废气分管6693处于相接通，可以起到代替第一单向空气阀门629及第一单向废气阀门620的作用)。
同理，如图9所示：结构相同第二燃气加热器60主要包括第二燃烧室601、第二煤气进入支管602和第二蓄热换热器604。
如图9所示：第二燃烧室601由耐火材料制成的炉体91外墙、和耐火导热材料制成热解气化室外环墙611和外火道隔墙625围成一个相对封闭的煤气燃烧火道。
如图1、图9所示：第二煤气进入支管602穿过炉体91外墙通到第一燃烧室601中。
如图9所示：第二蓄热换热器604包括第二蓄热腔606、第二蓄热体603、第二空气进入支管607和第二燃烧废气排出支管608，第二蓄热腔606设置在炉体91外墙中，第二蓄热体603设置第二蓄热腔606中，第二蓄热腔606一端通向第二燃烧室601底部，另一端分别接有第二空气进入支管607和第二燃烧废气排出支管608，在第二空气进入支管607与第二蓄热腔606之间设置有第二单向空气阀门609，第二单向空气阀门609允许空气从第二空气进入管607和第二蓄热腔606流入第二燃烧室601；在第二燃烧废气排出支管608与第二蓄热腔606之间设置有第二单向废气阀门600，第二单向废气阀门600允许煤气燃烧废气从第二燃烧室601流经第二蓄热腔606，最后从第二燃烧废气排出支管608排出(当然，采用如下所述的气体换向装置66，当空气主管667与第一空气分管6671切断，空气主管667与第二空气分管6673处于接通，与此同时，燃烧废气主管669和第一燃烧废气分管6691亦相接通，而相应燃烧废气主管669和第二燃烧废气分管6693亦相切断；可以起到代替第二单向空气阀门609及第二单向废气阀门600的作用)。
如图1、图8所示，第一燃烧室621和紧邻的第二燃烧室601之间外火道隔墙625的顶部设有燃烧室通孔6251，燃烧室通孔6251将第一燃烧室621和紧邻的第二燃烧室601接通构成关联一组，本例中，外燃气加热装置64共设有18道外火道隔墙625隔墙，形成9组关联燃烧组；另外，如图1所示；因为热解气化室61高度较高，其中外燃气加热装置64主要分成上、中、下三段式加热，每段有9组结构相同并关联第一燃气加热器62、第二燃气加热器60构成。
如图1所示：在炉体91外墙上每个燃烧室还设置有燃烧室温度监测孔6201和燃烧室观测孔6202，燃烧室观测孔6202便于技术人员直观观察每个燃烧室的煤气燃烧情况，燃烧室温度监测孔6201中设置有燃烧室温度表6203用于对燃烧室的温度监测，以便于对煤热解进程的评估。
如图13所示：燃烧室温度表6203与工控中心90相联，由工控中心90自动采集燃烧室温度表6203的温度数据。
如图2、图3、图4、图5、图6，气体换向装置66包括上盘661、下盘662、旋转换向电机663、空气风机664、煤气风机665、废气风机666，下盘662分别接有一个空气主管667和第一空气分管6671、第二空气分管6673，一个煤气主管668和第一煤气分管6681、第二煤气分管6683，一个燃烧废气主管669和第二燃烧废气分管6693、第一燃烧废气分管6691，其中，第二燃烧废气分管6693和第一燃烧废气分管6691与第一空气分管6671和第二空气分管6673及第一煤气分管6681和第二煤气分管6683的设置刚好对调(图3、图4、图6所示)。
如图3、图4、图5、图6所示：上盘661贴合在下盘662上方，上盘661分别对应设置有空气连接管6672、煤气连接管6682、燃烧废气连接管6692，旋转换向电机663带动上盘661在下盘662上往复转动从而实现空气主管667不断与第一空气分管6671和第二空气分管6673进行接通和切断转换，煤气主管668不断与第一煤气分管6681和第二煤气分管6683进行接通和切断转换，燃烧废气主管669不断与第二燃烧废气分管6693和第一燃烧废气分管6691进行接通和切断转换(与第一空气分管6671和第二空气分管6673及第一煤气分管6681和第二煤气分管6683的切换刚好相反)。
如图1、图6所示，在炉体91的外周还设有两组围管，包括第一空气围管6674，第一煤气围管6684，第一燃烧废气围管6694；第二空气围管6675、第二煤气围管6685，第二燃烧废气围管6695。
如图1、图6所示，第一空气围管6674将第一空气分管6671和第一空气进入支管627联接起来，将第一空气分管6671、第一空气围管6674、第一空气进入支管627、第一蓄热腔626与第一燃烧室621构成同一通路；
与此同时，第一煤气围管6684将第一煤气分管6681和第一煤气进入支管622联接起来，将第一煤气分管6681、第一煤气围管6684、第一煤气进入支管622与第一燃烧室621构成同一通路；
此时同时，第一燃烧废气围管6694是将第一燃烧废气分管6691与第一燃烧废气排出支管628联接起来，将第一燃烧废气分管6691、第一燃烧废气围管6694、第一燃烧废气排出支管628、第一蓄热腔626与燃烧室621构成同一通路。
同理，第二空气围管6675将第二空气分管6673和第二空气进入支管607联接起来，将第二空气分管6673、第二空气围管6675、第二空气进入支管607、第二蓄热腔606与第二燃烧室601构成同一通路；
与此同时，第二煤气围管6685将第二煤气分管6683和第二煤气进入支管602联接起来，将第二煤气分管6683、第二煤气围管6685、第二煤气进入支管602和第二燃烧室601构成同一通路；
与此同时，第二燃烧废气围管6695将第二燃烧气分管6693与第二燃烧废气排出支管608联接起来，将第二燃烧废气分管6693、第二燃烧废气围管6695、第二燃烧废气排出支管608、第二蓄热腔606与第二燃烧室601构成同一通路。
另外，如图13所示，本例还包括气体换向装置控制器906用于对旋转换向电机663、空气风机664、煤气风机665、废气风机666控制，气体换向装置电气控制器906又与上位工控中心90相联，当然从电气控制原理来讲，本例中旋转换向电机663、空气风机664、煤气风机665、废气风机666亦可直接受工控中心90控制，所以此处设置气体换向装置控制器906并不构成对本例保护范围的限制。
如图1、图2～图5、图6、图13所示：本外燃气加热装置64的加热方法是：
(1)工控中心90启动旋转换向电机663带动上盘661在下盘662上转动，空气主管667与第一空气分管6671接通，空气主管667与第二空气分管6673处于切断状态；同时，煤气主管668与第一煤气分管6681亦相接通，煤气主管668与第二煤气分管6683处于切断状态；与此同时，燃烧废气主管669与第一燃烧废气分管6691亦相切断，而相应燃烧废气主管669与第二燃烧废气分管6693处于相接通状态；
(2)工控中心90启动空气风机664、煤气风机665、废气风机666；空气风机664将空气鼓入空气主管667、空气依次进入经过空气连接管6672、第一空气分管6671、第一空气围管6674、第一空气进入支管627进入到第一蓄热腔626，利用第一蓄热体623释放的热量对空气进行加热后进入第一燃烧室621中；同时，煤气风机665将荒煤气经过化产回收净化后得到净煤气鼓入煤气主管668，煤气依次进入煤气连接管6682、第一煤气分管6681、第一煤气围管6684、第一煤气进入支管622进入第一燃烧室621中进行燃烧，与此同时，因为燃烧废气主管669与第一燃烧废气分管6691处于相切断状态，而相应燃烧废气主管669和第二燃烧废气分管6693处于相接通状态，所以第一燃烧室621中煤气燃烧后的废气只能通过外火道隔墙625上部的燃烧室通孔6251进入到第二燃烧室601中，再经过第二蓄热腔606中，经第二蓄热腔606中的第二蓄热体603进行吸热降温后从第二燃烧废气排出支管608、第二燃烧废气围管6695、第二燃烧废气分管6693、燃烧废气主管669通过废气风机666排出；
(3)达到设定燃烧时间，工控中心90启动旋转换向电机663带动上盘661在下盘662上反向转动，空气主管667与第一空气分管6671切断，空气主管667与第二空气分管6673处于接通状态，同时，煤气主管668和第一煤气分管6681亦相切断，煤气主管668与第二煤气分管6683接通状态，与此同时，燃烧废气主管669和第一燃烧废气分管6691亦相接通，而相应燃烧废气主管669和第二燃烧废气分管6693亦相切断状态；
(4)空气风机664将空气鼓入空气主管667、空气依次进入经过空气连接管6672、第二空气分管6673、第二空气围管6675、第二空气进入支管607进入到第二蓄热腔606，利用第二蓄热腔606中的第二蓄热体603释放的热量对空气进行加热后进入第二燃烧室601中；同时，煤气风机665将荒煤气经过回收净后得到净煤气鼓入煤气主管668，煤气依次进入煤气连接管6682、第二煤气分管6683、第二煤气围管6685、第二煤气进入支管602进入第二燃烧室601中进行燃烧，与此同时，因为燃烧废气主管669和第一燃烧废气分管6691相接通，而相应燃烧废气主管669和第二燃烧废气分管6693处于相切断状态，所以第二燃烧室601中煤气燃烧后的废气只能通过外火道隔墙625上部的燃烧室通孔6251进入第一燃烧室621中，再经过第一蓄热腔626，经第一蓄热腔626中的第一蓄热体603进行吸热降温后，最后从第一燃烧废气排出支管628、第一燃烧废气围管6694、第一燃烧废气分管6691、燃烧废气主管669通过废气风机666排出，所以外燃气加热装置64燃烧原理在于当第一燃烧室621中煤气燃烧后生成的废气从燃烧室通孔6251进入第二燃烧室601，经第二燃烧室601及第二蓄热腔606中第二蓄热体603对其余热吸收降温后排出，反之，当第二燃烧室601中煤气燃烧后生成的废气从燃烧室通孔6251进入第一燃烧室621，经第一燃烧室621及第一蓄热腔606中第一蓄热体603对其余热吸收降温后排出。
综上所述，这种通过气体换向装置的气体两进一出的工作方式和蓄热换热器的蓄热换热的工作方式，实现两组关联的燃气加热器交替燃烧，即气体换向装置向第一燃气加热器的燃烧室送入空气、净煤气燃烧，同时从第二燃气加热器的燃烧室中吸出燃烧后的热废气，热废气经第二燃气加热器的第二蓄热换热器中的第二蓄热体吸热降温变为温度相对较低的低温废气排出；同理，气体换向装置向第二燃气加热器的燃烧室送入空气、净煤气燃烧，同时从第一燃气加热器的燃烧室中吸出燃烧后的热废气，热废气经第一燃气加热器的第一蓄热换热器中的第一蓄热体吸热降温变为温度相对较低的低温废气排出；这种相互利用煤气燃烧后的废气余热进行加热空气的方法，既起到了对煤气燃烧后的废气余热充分利用，提高燃烧室中的煤气的燃烧效率，又能对煤气燃烧后的废气进行一定程度的降温，不用消耗外来能源，起到节能降耗的目的，节省煤矸石热解气化成本。
通过对外燃气加热装置64的加热自动控制，降低人力成本，提高了对煤热解过程的控制精度，实现自动化。
如图1、图10所示，内燃气加热装置67主要由若干组(本例6组)结构相同的燃气加热器68、69，因为热解气化室61高度较高内燃气加热装置67主要由主要分成上、下二段式加热，每段有6组结构相同的关联第三燃气加热器68、第四燃气加热器69，其组成结构和燃烧原理与以上介绍的关联第一燃烧加热器62、第二燃烧加热器60几乎完全相同，第三燃气加热器68也包括第三燃烧室681、第三煤气进入支管682、第三蓄热腔686、第三蓄热体683、第三空气进入支管687和第三燃烧废气排出支管688。
如图1、图9、图10所示，第三燃烧室681由耐火导热材料制成热解气化室内环墙612和内火道隔墙635围成一个相对封闭的煤气燃烧火道。
如图1、图10所示，下段的第三煤气进入支管682从中心支撑弓65的条弓651的下面穿过向上通向第三燃烧室681，第三蓄热腔686设置在条弓651下方的炉体91上，第三蓄热体683置于第三蓄热腔686中，第三蓄热腔686一端通过延伸通道6861从中心支撑弓65的条弓651的下面穿过向上延伸通向第三燃烧室681底部，第三蓄热腔686另一端分别接有第三空气进入支管687和第三燃烧废气排出支管688。
如图1、图9、图10所示，上段的第三煤气进入支管682从中心支撑弓65的条弓651的下面穿过向上经火道隔墙635通向第三燃烧室681，第三蓄热腔686设置在条弓651下方的炉体91上，第三蓄热体683置于第三蓄热腔686中，第三蓄热腔686一端通过延伸通道6861从中心支撑弓65的条弓651的下面穿过向上经火道隔墙635延伸通向第三燃烧室681底部，第三蓄热腔686另一端分别接有第三空气进入支管687和第三燃烧废气排出支管688。
同理，如图9、图10所示，第四燃气加热器69结构与第三燃气加热器68完相同，这里不再赘述，其中第四燃烧室691与第三燃烧室681通过燃烧室通道6305接通构成关联一组(图1、图8所示)。
其中，如图6所示，第三燃烧加热器68的第三燃烧室681的第三煤气进入支管682、第三空气进入支管687和第三燃烧废气排出支管688分别通过第一煤气围管6684、第一空气围管6674，第一燃烧废气围管6694与第一煤气分管6681、第一空气分管6671、第一燃烧废气分管6691相通。
如图1、图6、图10所示，第四燃烧加热器69的第四燃烧室691的第四煤气进入支管692、第四空气进入支管697和第四燃烧废气排出支管698分别通过第二煤气围管6685、第二空气围管6675、第二燃烧废气围管6695与第二煤气分管6683、第二空气分管6673、第二燃烧废气分管6693相通。
综上所述，第三燃烧加热器68、第四燃气加热器69燃烧原理与以上第一燃烧加热器62、第二燃烧加热器60几乎完全相同，这里不再赘述。
如图1、图10所示，中心支撑弓65，因为热解气化室内环墙612以及内燃烧加热装置67的火道隔墙635都设置在炉腔中，需要中心支撑弓65为其提供支撑，同时又给内燃烧加热装置67提供各种管道的铺设。
如图1、图10所示，中心支撑弓65设置在热解气化室61、内燃烧加热装置67下方的炉腔中，主要包括若干条的条弓651、火弓中心环墙652，条弓651一端固定在火弓中心环墙652上，另一端固定在炉体91上，条弓651围绕火弓中心环墙652中心以一定角度间隔辐射状散开布置，本例中的火弓651为12条弓，数量与内燃烧加热装置67的相互关联的第三燃烧加热器68第四燃烧加热器69总数一致。
如图1、图10所示，一条火弓651的墙体中设置第三煤气进入支管682和第三蓄热腔686的延伸通道6861，紧相邻的另一条火弓651的墙体中设置的第四煤气进入支管692和第四蓄热腔696的延伸通道6961，给内燃烧加热装置67的管道铺设提供了便利，使内燃烧加热装置67的各种管道排列有序，不至于干涉。
第二节 水煤气反应
由于煤矸石在热解气化室中温度较高，再给煤矸石通入水蒸汽，煤矸石热解后产物中的炭与过热水蒸汽相遇进行水煤气反应生成水煤气(一氧化碳和氢气)。
如图1、图10、图11所示，水煤气反应装置7包括热解气化室61、物料降温装置70、蒸汽产生装置75。
如图1所示，热解气化室61位于中心支撑弓65上方，物料降温装置70、蒸汽产生装置75位于中心支撑弓65下方。
如图1、图11所示，物料降温装置70设置在伸出炉体91下部，包括高温降温室701、低温降温室702、降温室桥弓703；高温降温室701的顶部与热解气化室61底部相通；高温降温室701与低温降温室702上下设置，降温室桥弓703设置在高温降温室701与低温降温室702之间，降温室桥弓703包括桥弓7031、集汽室704、蒸汽进入通管707；4条桥弓7031以高温降温室701和低温降温室702轴中心呈一定角度间隔成辐形布置，桥弓7031中部形成集汽室704，集汽室704为一个柱形腔室，集汽室704的顶部设置有半球形风帽708，集汽室704的下部开口朝向低温降温室702；蒸汽进入通管707设置在桥弓7031中，蒸汽进入通管707一端通向集汽室704，另一端伸出炉体91外。
如图1、图12所示，蒸汽产生装置75包括环形空心金属箱体755、蒸汽包754及汽包输入管751、汽包输出管752，环形空心金属箱体755安装在炉体91底部，环形空心金属箱体755的内环空腔758接于物料降温装置70的低温降温室702下部，内环空腔758环形空腔呈上大下小漏斗状，环形空心金属箱体755箱内形成相对密封用于存储水的炉体水包753，炉体水包753接有进水管756和汽包输入管751，进水管756与储水箱757相通，汽包输入管751与蒸汽包754相接通，蒸汽包754的汽包输出管752与物料降温装置70的蒸汽进入通管707另一端相通。
本发明的水煤气反应原理方法是：
(1)、蒸汽包754中水蒸汽通过汽包输入管752和蒸汽进入通管707向物料降温装置70的低温降温室702通入水蒸汽，水蒸汽吹向低温降温室702，除给低温降温室702中热解气化后的固体产物降温之外，水蒸汽向上串入高温降温室701，给从热解气化室61落入高温降温室701中大量的热解气化后的高温固体产物降温，水蒸汽在给热解气化后的固体进行降温的同时，提高蒸汽温度形成过热水蒸汽；
(2)、过热水蒸汽穿过中心支撑弓65进入热解气化室61，并与热解气化室61的高温煤矸石热解物料接触，煤矸石热解后固体产物中的炭与过热水蒸汽相遇进行水煤气反应生成水煤气(一氧化碳和氢气)；
(3)、煤矸石热解气化后的固体产物从热解气化室61中落入物料降温装置70的高温降温室701和低温降温室702中，对经过低温降温室702和高温降温室701向上进入热解气化室61的水蒸汽再次加热成为过热的高温水蒸汽，同时又对煤矸石热解气化后的固体产物进行降温，再利用低温降温室702中固体产物余热给炉体水包753中的水加热形成水蒸汽，水蒸汽通过汽包输入管751进入蒸汽包754中，给蒸汽包754中补充因水煤气反应而消耗的大量水蒸汽，使得水煤气反应能够连续不间断进行。
本发明的水煤气反应大量生成是在热解气化室61中下部进行，这是因为在此段热解气化室中的煤矸石已经热解相对充分，温度也相对较高，此时从热解气化室61的底部通入高温过热的水蒸汽，过热的水蒸汽与煤矸石热解后的固体产物中的炭相激就会产生大量的水煤气；当然，水蒸汽在给高温降温室701和低温降温室702中煤矸石热解气化后的固体产物降温过程中，与煤矸石热解气化后的固体产物中残余的炭也会产生水煤气，但是产生的量相对较小，这与煤矸石热解气化后的固体产物中残余的炭本身量不多，水蒸汽温度也不是太高有关。
本发明利用自煤矸石热解气化后的温度相对较低的固体产物的余热进行热传递产生水蒸汽，再利用水蒸汽与温度较高的固体产物直接接触产生过热水蒸汽，达到水煤气反应的所需温度，促进水煤气反应更加充份，既在降低固体产物温度的同时，又产生水蒸汽和过热蒸汽，这种不需要消耗额外能源的技术方法符合我们今天倡导的节能降耗，可持续发展的理念。
第三节 荒煤气导出装置
煤矸石在高温热解气化过程中产生含很多有用成份的气体，煤矸石热解后产物中的炭与过热水蒸汽进行水煤气反应生成水煤气(一氧化碳和氢气)，以上统称荒煤气，需要对荒煤气导出以便利用。
如图1、图8、图9所示，荒煤气导出装置8，包括荒煤气集中室81、内导出通道82，外导出通道83、导出主通道84，导出环道85；荒煤气集中室81设置在热解气化室61的顶部与热解气化室61一体成形；如图1、图8所示，6条内导出通道82设置火道隔墙635中，内导出通道入口821穿过内环墙612中部通向热解气化室61，内导出通道出口822穿过内环墙612通向热解气化室顶部的荒煤气集中室81；如图1、图8所示，6条外导出通道83设置炉体91的外墙中，下外导出通道入口831、上外导出通道入口834穿过外环墙611中部通向热解气化室61，外导出通道出口832穿过外环墙611通向热解气化室顶部的荒煤气集中室81。
如图1、图7所示，导出主通道84设置在煤热解炉的炉体91的外墙中，导出主通道入口841与荒煤气集中室81相通再向上延伸到设置炉体91的外墙上部导出环道85中，导出环道85设置有荒煤气导出口851、荒煤气导出口852。
如图1、图7、图8、图9所示，本例中因为热解气化室61呈环形腔室，所以荒煤气集中室81亦相应呈环形腔室，6条内导出通道82分别设置在6道火道隔墙635中，穿过内环墙612通向热解气化室61，6条外导出通道83分别设置在炉体91外墙中间穿过和外火道隔墙625和外环墙611通向热解气化室61，其中，因为热解气化室61的圆周较长，所以在热解气化室61的内环墙612、外环墙611上分别设置有6个内导出通道入口821和下外导出通道入口831、上外导出通道入口834，又因为热解气化室61的高度高，内导出通道入口821和下外导出通道入口831、上外导出通道入口834上下错开设置，如图1所示，内导出通道入口821高于下外导出通道入口831，但低于上外导出通道入口834处，本例采用此结构可以对热解气化室61中不同段产生的荒煤气可以更好导出，另外围绕荒煤气集中室81亦设置有6条截面积较大荒煤气主通道84通向导出环道85，这样设置的目的可以方便导出荒煤气集中室81中大量荒煤气。
如图1所示，在炉体91的外墙上设有通向荒煤气集中室81的荒煤气温度监测孔811，荒煤气温度监测孔811中放置荒煤气温度表812。
如图13所示，荒煤气温度表812与工控中心90电气连接，工控中心90通过荒煤气温度表812监测荒煤气集中室81中温度。
本例特点将在热解气化室61中不同段产生的荒煤气分别从内导出通道入口821进入内导出通道82中，和下外导出通道入口831、上外导出通道入口834进入外导出通道出83中再汇集荒煤气集中室81中，当然热解气化室61中的大量荒煤气是直接升入荒煤气集中室81中，通过导出主通道84进入导出环道85，最后从荒煤气导出口851排出。
第四节 连续热解气化
综合上述，本例特点是将煤矸石热解、气化(水煤气反应)、蒸汽产生、荒煤气导出工艺整合在同一个炉体中，使得煤矸石热解、气化(水煤气反应)、蒸汽产生、荒煤气得以连续实现。
如图1所示，煤矸石热解气化炉9包括炉体91、入炉料仓92、煤矸石热解气化装置93、荒煤气导出装置8、铰笼密封排料器96、产品料仓94；煤矸石热解气化装置93包括煤矸石热解装置6、水煤气反应装置7，煤矸石热解装置6、水煤气反应装置7、荒煤气导出装置8的具体结构见以上所述；入炉料仓92设置在炉体91顶部、炉体91顶部设有入炉布料通道921，入炉布料通道921上端与入炉料仓92相通，入炉布料通道921下端与煤矸石热解装置6的热解气化室61顶部相通，铰笼密封排料器96设置在水煤气反应装置7的蒸汽产生装置75的环形空心金属箱体755的内环空腔758底部，产品料仓94置于炉体91底部，产品料仓94上接铰笼密封排料器96，铰笼密封排料器96属现有技术，如市场上的密封排料器、密封回料器、密封下料器等。
本例连续热解气化的方法是：
(1)、通过控制入炉煤矸石皮带输送机95将调湿脱水后的入炉煤矸石粒料送入入炉料仓92中，再通过入炉布料通道921进入煤矸石热解装置6的热解气化室61中；
(2)、通过煤矸石热解装置6的外燃气加热装置64、内燃气加热装置67中净化后煤气燃烧给热解气化室61提供热源，煤矸石在热解气化室61中高温环境下进行热解；
(3)、通过水煤气反应装置7从热解气化室61下部通入高温水蒸汽，并与热解气化室61的高温炙热的煤矸石热解物料接触，煤矸石热解后的固体产物中的炭与过热水蒸汽相遇进行水煤气反应生成水煤气；
(4)、煤矸石热解气化后的固体产物从热解气化室61中落入物料降温装置70的高温降温室701和低温降温室702中，对经过低温降温室702和高温降温室701向上进入热解气化室61的水蒸汽再次加热成为过热的高温水蒸汽，同时又对煤矸石热解气化后的固体产物进行降温，再利用低温降温室702中固体产物余热给蒸汽产生装置75的环形空心金属箱体755的炉体水包753中的水加热形成水蒸汽，水蒸汽通过汽包输入管751进入蒸汽包754中，给蒸汽包754中补充因水煤气反应而消耗的大量水蒸汽；
(5)、蒸汽包754通过汽包输入管752和蒸汽进入通管707再向物料降温装置70的低温降温室702通入水蒸汽，使得水煤气反应能够连续不间断进行；
(6)、煤矸石在高温热解过程中产生的气体和进行水煤气反应生成水煤气(一氧化碳和氢气)，统称为荒煤气，荒煤气通过炉体上设置的荒煤气导出装置8导出，以便进行化产回收和利用，同时较高温度的荒煤气从热解气化室61顶部进入荒煤气导出装置的导出主通道84过程又对从入炉布料通道921进入的热解气化室61顶部的刚入炉的煤矸石粒料进行预热；
(7)根据煤矸石热解气化程度，适时控制铰笼密封排料器96开启或关闭，将低温降温室702和内环空腔758中煤矸石高温热解气化降温后的固体产物排入产品料仓中。
本例将煤矸石热解气化工艺整合在同一个煤热炉体，实现连续煤矸石热解气化，生产效率高，设备所需厂房面小，人力成本低，同时利用热解气化后的固体产物中余热产生水蒸汽，又利用水蒸汽给高温热解气化后的固体产物进行降温同时产生水煤气反应所需要的高湿过热水蒸汽，具有低耗、环保的特点。
第四部分、煤热解气体的综合循环利用
第一章 荒煤气的回收净化利用(化产)
第一节 荒煤气冷凝装置
煤矸石热解气化排出荒煤气温度较高，为了便于高温荒煤气在化产回收前进行输送，对高温荒煤气喷洒氨水进行冷却。
第二节 荒煤气的回收净化
氨水喷洒后的荒煤气进行气液分离，气液分离后的混合液中含有多种有用的有机成份如酚油、萘油、洗油、蒽油等用于工业提炼其它附属产品，气液分离后的煤气经空冷降温后，经干法回收净化回收后成为净煤气，净煤气可存储起来用于燃烧。
第二章 荒煤气回收净化后燃烧利用
第一节 荒煤气回收净化后净煤气燃烧
经过吸附后的净煤气用于燃烧给煤矸石热解气化提供热源。
第二节 利用净煤气燃烧后废气对饱和活性焦再生加热
净煤气燃烧后的热废气用于因吸附净化荒煤气而成饱和活性焦进行蒸发加热再生为不饱和活性焦。
第三节利用净煤气燃烧后热废气对入炉煤矸石粒料调湿
净煤气燃烧后的热废气用于对入炉前的煤矸石粒料进行调湿脱水。
第三章 热循环连续煤矸石热解气化综合
第一节 热循环连续煤矸石热解气化和调湿及尾气净化
净煤气燃烧后的热废气用于对入炉前的煤矸石粒料进行调湿脱水，热废气脱水后再进行水沐净化和降温，最后达到干净低温排放。
第二节 热循环连续煤矸石热解气化综合工艺
综合以上内容得出一种热循环连续煤矸石热解气化完整的综合工艺，包括入炉煤矸石热废气调湿脱水、煤矸石热解气化、荒煤气冷凝、荒煤气回收净化、尾气水沐净化等。
第三节 热循环连续煤矸石热解气化综合工艺的控制
本发明通过煤矸石热解气化、荒煤气回收净化、净煤气燃烧、燃烧后的热废气的余热利用等工艺中使用的各种电器设备予以控制，使得热循环连续煤矸石热解气化得以顺利进行。
以上内容介绍只是例举热循环连续煤矸石热解气化综合装置及工艺的一个具实施例，并不构成对本案热循环连续煤矸石热解气化综合装置及工艺保护范围的限制。
Claims (2)
1.煤矸石热解气化方法，其特征在于：该方法主要涉及的设备包括煤矸石热解装置和水煤气反应装置，所述的煤矸石热解装置设置在炉体中部，主要包括热解气化室、外燃气加热装置、内燃气加热装置、气体换向装置，所述的热解气化室由耐火导热材料内、外环墙构成一个环状空间，围绕在热解气化室外环墙外周为外燃气加热装置，热解气化室内环墙环内为内燃气加热装置，所述的外燃气加热装置主要由若干组结构相同的关联第一燃气加热器、第二燃气加热器构成，所述的内燃气加热装置主要由若干组结构相同的关联第三燃气加热器、第四燃气加热器构成，其结构与关联第一燃烧加热器、第二燃烧加热器组成几乎完全相同；所述的水煤气反应装置包括热解气化室、物料降温装置、蒸汽产生装置，具体实现步骤是：
(1)、通过煤矸石热解装置的外燃气加热装置、内燃气加热装置的两组燃气加热器交替燃烧和两组蓄热换热器的蓄热换热对净化后煤气燃烧给热解气化室提供热源，煤矸石在热解气化室中高温环境下进行热解；
(2)、通过水煤气反应装置从热解气化室下部通入高温水蒸汽，并与热解气化室的高温炙热的煤矸石热解物料接触，煤矸石热解后的固体产物中的炭与过热水蒸汽相遇进行水煤气反应生成水煤气；
(3)、煤矸石热解气化后的固体产物从热解气化室中落入物料降温装置的高温降温室和低温降温室中，对经过低温降温室和高温降温室向上进入热解气化室的水蒸汽再次加热成为过热的高温水蒸汽，同时又对煤矸石热解气化后的固体产物进行降温，再利用低温降温室中固体产物余热给蒸汽产生装置中的水加热形成水蒸汽；
(4)、将蒸汽产生装置中的水加热形成水蒸汽再通向物料降温装置的低温降温室，使得水煤气反应能够连续不间断进行。
2.如权利要求1所述的煤矸石热解气化方法，其特征在于：所述的第(1)步具体细化为：
(1)、气体换向装置的旋转换向电机带动上盘在下盘上转动，空气主管与第一燃气加热器的第一空气分管接通，空气主管与第二燃气加热器的第二空气分管处于切断状态；同时，煤气主管与第一燃气加热器的第一煤气分管亦相接通，煤气主管与第二燃气加热器的第二煤气分管处于切断状态；与此同时，燃烧废气主管与第一燃气加热器的第一燃烧废气分管亦相切断，而相应燃烧废气主管与第二燃气加热器的第二燃烧废气分管处于相接通状态；
(2)气体换向装置的空气风机将空气鼓入空气主管、空气依次进入第一燃气加热器的第一蓄热腔，利用第一蓄热体释放的热量对空气进行加热后进入第一燃烧室中；同时，煤气风机将荒煤气经过化产回收净化后得到净煤气鼓入煤气主管，净煤气进入第一燃烧室中进行燃烧，与此同时，因为燃烧废气主管与第一燃烧废气分管处于相切断状态，而相应燃烧废气主管和第二燃烧废气分管处于相接通状态，所以第一燃烧室中煤气燃烧后的废气只能通过燃烧室通孔进入到第二燃烧室中，再经过第二蓄热腔中，经第二蓄热腔中的第二蓄热体进行吸热降温后通过废气风机排出；
(3)达到燃烧时间，气体换向装置的旋转换向电机带动上盘在下盘上反向转动，空气主管与第一燃气加热器的第一空气分管切断，空气主管与第二燃气加热器的第二空气分管处于接通状态，同时，煤气主管和第一燃气加热器的第一煤气分管亦相切断，煤气主管与第二燃气加热器的第二煤气分管处于接通状态，与此同时，燃烧废气主管和第一燃气加热器的第一燃烧废气分管亦相接通，而相应燃烧废气主管和第二燃气加热器的第二燃烧废气分管亦处于相切断状态；
(4)气体换向装置的空气风机将空气鼓入第二燃气加热器的第二蓄热腔，利用第二蓄热腔中的第二蓄热体释放的热量对空气进行加热后进入第二燃烧室中；同时，煤气风机将荒煤气经过回收净化后得到净煤气鼓入煤气主管，煤气进入第二燃烧室中进行燃烧，与此同时，因为燃烧废气主管和第一燃气加热器的第一燃烧废气分管相接通，而相应燃烧废气主管和第二燃气加热器的第二燃烧废气分管处于相切断状态，所以第二燃烧室中煤气燃烧后的废气只能通过燃烧室通孔进入第一燃烧室中，再经过第一蓄热腔，经第一蓄热腔中的第一蓄热体进行吸热降温后，最后通过废气风机排出。
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