CN103217009B - 入炉煤矸石热废气调湿脱水的水汽排汽导出器 - Google Patents

Abstract

本发明公开入炉煤矸石热废气调湿脱水的水汽排汽导出器，包括蒸汽导出总管，蒸汽导出伞道、蒸汽收集立管、冷凝水排出总管，蒸汽导出伞道呈伞形倾斜弯折件按规则间隔横向设置在料仓内；蒸汽收集立管纵向设置在壳体相对两面侧壁内，蒸汽导出伞道两端分别固定在两面侧壁蒸汽收集立管上，在弯折件的弯凹内的蒸汽收集立管上设置有水汽导出口；蒸汽导出总管设置在蒸汽收集立管的上方壳体的侧壁内与蒸汽收集立管上部相通，冷凝水排出总管设置在蒸汽收集立管的下方壳体的侧壁内与蒸汽收集立管下部相通。本发明脱水过程中产生大量的水蒸汽通过水汽导出口，热的水蒸汽向上进入蒸汽导出总管排放，被冷却的水蒸汽变成水向下流入冷凝水排出总管排放。

Description

入炉煤矸石热废气调湿脱水的水汽排汽导出器

技术领域

本发明涉及煤矸石热解气化前脱水的技术，特别是煤矸石热解气化前的入炉煤矸石热废气调湿脱水的水汽排汽导出器。

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进行调湿脱水和高温热解气化工艺及装置。

发明内容

本发明提供入炉煤矸石热废气调湿脱水的水汽排汽导出器，该导出器即利于煤矸石粒料均匀下落和受热，又利于水蒸汽顺利导出，脱水效率高。

实现上述目的所采取的技术方案是：

入炉煤矸石热废气调湿脱水的水汽排汽导出器，包括蒸汽导出总管，至少一条以上蒸汽导出伞道、蒸汽收集立管、冷凝水排出总管，蒸汽导出伞道呈伞形倾斜弯折件，多条蒸汽导出伞道按规则间隔横向设置在料仓内；蒸汽收集立管纵向设置在壳体相对两面侧壁内，蒸汽导出伞道两端分别固定在两面侧壁蒸汽收集立管上，在弯折件的弯凹内的蒸汽收集立管上设置有水汽导出口；蒸汽导出总管设置在蒸汽收集立管的上方壳体的侧壁内，蒸汽导出总管与蒸汽收集立管上部相通，蒸汽导出总管还设有水蒸汽排出口，冷凝水排出总管设置在蒸汽收集立管的下方壳体的侧壁内，冷凝水排出总管与蒸汽收集立管下部相通，冷凝水排出总管还设有冷凝水排出口。

所述的蒸汽导出伞道在料仓上部按三排五列的规律横向布置，在料仓中部布置料一排五列的蒸汽导出伞道，在料仓下部布置料一排五列的蒸汽导出伞道。

本发明的主要利用煤矸石自身高温热解气化产生的净煤气燃烧后的热废气进行脱水干燥，脱水过程中产生大量的水蒸汽，水蒸汽通过水汽导出口进入水蒸汽收集立管中，热的水蒸汽向上进入蒸汽导出总管往外排放，被冷却的水蒸汽变成液态的冷凝水向下流入冷凝水排出总管往外排放，本发明人的料仓内水蒸汽收集立管之间又设置了蒸汽导出伞道呈伞形倾斜弯折件，即利于煤矸石粒料均匀下落和受热，也可利用弯折件的弯凹引导料仓内水蒸汽向水蒸汽收集立管中顺利散发，所以本发明脱水时，只要将热废气接热废气进入室即可对料仓煤矸石粒料进行脱水，不需要额外增加能耗，节省成本，脱水效果好。

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是本发明的入炉煤矸石热废气调湿脱水装置剖视示意图一；

图2是本发明的入炉煤矸石热废气调湿脱水装置割视示意图二；

图3是图1中k-k处截面示意图；

图4是图1中p-p处截面示意图；

图5是图1中j-j处截面示意图；

图6是本发明的尾气水沐净化器的剖视示意图；

图7是本发明的尾气水沐净化器的雾化花洒截面示意图(图6中a-a)；

图8是本发明的尾气水沐净化器的尾气导流罩截面示意图(图6中b-b)；

图9是本发明的尾气水沐净化器的水槽截面示意图(图6中d-d)；

图10是本发明的尾气水沐净化器的水槽底部截面示意图(图6中e-e)；

图11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

如图1、图2所示：入炉煤矸石热废气调湿脱水装置1，包括壳体11、水汽排汽导出器12，废气换热脱水器13、下料仓14；壳体11内形成用于破碎后入炉煤矸石粒料调湿干燥的料仓111，料仓111相对封闭顶部只设有进料口112，在进料口112处设有封闭进料皮带输送机17(是指用一个两端开口其四面封闭的桶形壳体将皮带罩住的输送机，防止入炉煤矸石散落，保持工作环境干净整洁)，下料仓14设置在壳体11底部与料仓111相通，下料仓14用于暂时存放调湿干燥后的入炉煤矸石粒料，下料仓14底部接有封闭的排料输送机15。

如图1、图2、图3、、图4、图5所示，水汽排汽导出器12包括蒸汽导出总管121，至少一条以上蒸汽导出伞道122、蒸汽收集立管123、冷凝水排出总管124；蒸汽导出伞道122呈伞形倾斜弯折件(或可称之为倒V型弯折件)，多条蒸汽导出伞道122按规则间隔横向设置在料仓111内；蒸汽收集立管123纵向设置在壳体11相对两面侧壁内，蒸汽导出伞道122两端分别固定在两面侧壁蒸汽收集立管123上，在弯折件的弯凹内的蒸汽收集立管123上设置有水汽导出口125；蒸汽导出总管121设置在蒸汽收集立管123的上方壳体11的侧壁内，蒸汽导出总管121与蒸汽收集立管123上部相通，蒸汽导出总管121还设有水蒸汽排出口126，以利于水蒸汽的集中排放；冷凝水排出总管124设置在蒸汽收集立管123的下方壳体11的侧壁内，冷凝水排出总管124与蒸汽收集立管123下部相通，冷凝水排出总管124还设有冷凝水排出口127，以利于冷凝水的集中排放。

如图1、图2、图3所示，入炉煤矸石粒料从进料口112进来刚进来时湿度大，产生的水汽较多，所以蒸汽导出伞道122在料仓111上部布置较多，本例在料仓111上部按三排五列的规律横向布置，以便于大量水汽顺利均导出，而在料仓111中部和下部，入炉煤矸石粒料经加热脱水后含水量较低，蒸发的水汽较少，蒸汽导出伞道122在料仓111中部和下部布置不多，本例所以在料仓111中部布置料一排五列的蒸汽导出伞道122，在料仓111下部布置料一排五列的蒸汽导出伞道122，当然，蒸汽导出伞道122在料仓111中布置的位置和数量主要取决于入炉煤矸石粒料含水程度，本例列举的具体结构不构成对本案的权利限制。

如图1、图2、图3所示，又因为入炉煤矸石粒料从进料口112进来向下落入料仓111，蒸汽导出伞道122按规则间隔横向多条设置在料仓111内，蒸汽导出伞道122呈伞形倾斜弯折件，有利于将入炉煤矸石粒料均匀散到料仓111内，入炉煤矸石粒料可以均匀受热干燥脱水，又因为水汽导出口125设置在蒸汽导出伞道122的弯折件的弯凹内，可以有效防止入炉煤矸石粒料堵塞水汽导出口125，经蒸汽导出伞道122的弯凹内收集的水汽通过水汽导出口125顺利进入蒸汽收集立管123中，热的水汽通过蒸汽收集立管123向上汇集到蒸汽导出总管121中由水蒸汽排出口126排出，水汽因降温冷凝成水，水通过向下流入冷凝水排出总管124从冷凝水排出口127排出。

如图1、图2、图4、图5所示，废气换热脱水器13包括热废气进入通道131、热废气进入室132、散热管133、散热管串接通道134、废气过渡室135、低温废气排出室136、尾气风机137；热废气进入室132设置在壳体11的中上部一侧壁内，废气过渡室135设置在壳体11的与热废气进入室132相对的另一面侧壁内；低温废气排出室136设置在壳体11的下部与热废气进入室132同一面侧壁内，低温废气排出室136设有低温废气排出口138，低温废气排出口138外接尾气风机137；数条散热管串接通道134两两并行横穿过壳体11的内部料仓111，接在热废气进入室132与废气过渡室135之间和废气过渡室135与低温废气排出室136之间，上一条散热管串接通道134的一端1341与热废气进入室132相通而另一端1342封闭，下一条散热管串接通道134的一端1341封闭而另一端1342与废气过渡室135相通；同理，在废气过渡室135与低温废气排出室136之间，亦是上一条散热管串接通道134的一端1342与废气过渡室135相通而另一端1341封闭，下一条散热管串接通道134的一端1342封闭而另一端1341与低温废气排出室136相通，依此类推，本例设置多条散热管133和散热管串接通道134，以增加与炉煤矸石粒料的接触面积，提高对煤矸石粒料脱水效率。

如图1、图2、图4、图5所示，数条散热管133亦采用金属材料制成，数条散热管133在散热管串接通道134上间隔排列，散热管133呈“U”型，一端接在并行上一条散热管串接通道134上，另一端接在并行下一条的散热管串接通道134上，将两两并行的散热管串接通道134相互贯通，即将热废气进入室132与废气过渡室135接通，将废气过渡室135与低温废气排出室136接通；

如图1、图2所示，U型散热管133在散热管串接通道134上呈上下两排排列，上一排U型散热管133呈倒U型，上一排U型散热管133的U型口与下一排U型散热管133的U型口相对，为了利于煤矸石粒料落料，所述的上一排U型散热管133呈倒U型的顶部呈锲形1331，下一排U型散热管133的U型的内湾处呈锲形1332。

如图11所示，进料皮带输送机17、排料输送机15、尾气风机137与工控中心90相联，由工控中心90自动控制进料皮带输送机17、排料输送机15、尾气风机137的工作。

本入炉煤矸石热废气调湿脱水方法是：

(1)、使用一个封闭进料皮带输送机17将破碎后的入炉煤矸石粒料从进煤口112中送入到壳体11的料仓中111中；

(2)、同时从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从热废气进入通道131通入热废进入室132中，再通过散热管串接通道134流入散热管133中对含水量的煤矸石进行脱水烘干，同时热废气经过换热温度降低，最后低温热废气通过废气过渡室135进入低温废气排出室136排出；

(3)、煤矸石在壳体11的料仓中111内经过散热管133加热烘烤，煤矸石中的水大量蒸发，水蒸汽经蒸汽导出伞道122收集通过水汽导出口125进入蒸汽收集立管123中，热的水汽向上汇集到蒸汽导出总管121中，通过水蒸汽排出口126集中排出，一部分被冷却降温的水蒸汽变成冷凝水后向下流入冷凝水排出总管124中汇集在一起，从冷凝水排出口127排放；

(4)、脱水干燥后的煤矸石最后落入壳体11下部的下煤仓14中，通过封闭排料输送机15不断地将下煤仓14中脱水干燥的煤矸石送至下一道高温热解工序，从而又通过封闭进料皮带输送机17不断向壳体11的料仓111中补充新的煤矸石粒料，实现对煤矸石的连续脱水干燥。

为了保持环境的干净整洁从低温废气排出室136排出的尾气通过尾气水沐净化器16处理后达标排放。

如图6、图7、图8、图9、图10所示，尾气水沐净化器16包括净化筒体161、雾化喷洒162、不锈钢过滤丝网层163、尾气导流罩164、水槽165、蓄水池166、喷洒水泵167；净化筒体161顶部设置尾气排放口168，雾化喷洒162、不锈钢过滤丝网163、尾气导流罩164、水槽165均设置净化筒体161内；蓄水池166、喷洒水泵167均设置净化筒体161外；水槽165设置净化筒体161的底部，水槽165底部设有排泥管道1650，尾气导流罩164是一个下端开口上端封闭的筒形罩，尾气导流罩164设置在水槽165的上方，尾气导流罩164设有一条尾气进入管169，尾气进入管169穿出净化筒体161与外界相通；在尾气导流罩164上方设置有不锈钢过滤丝网层163，不锈钢过滤丝网层163周边完全固定净化筒体161壁面上，在不锈钢过滤丝网层163上方设置雾化喷洒162，雾化喷洒162接在进水支管1601上，进水支管1601伸出净化筒体161外与进水围管1602接通，进水围管1602为绕置净化筒体161外周呈环状，进水围管1602通过进水主管160与喷洒水泵167相接，喷洒水泵167接有吸水管1603，吸水管1603伸入蓄水池166内；蓄水池166还通过连通管1604穿过净化筒体161与水槽165相通。

如图6所示，在靠近不锈钢过滤丝网层163上方的净化筒体161壁面开设有检修孔1611，一是方便工人进入净化筒体161内对损坏的雾化喷洒162、不锈钢过滤丝网层163进行维修，二是也可以定期通过人工清除淤积在不锈钢过滤丝网层163上的灰泥，在水槽165上方的净化筒体161壁面开设有进水口1612，该进水口162通过管道连接入炉煤矸石热废气调湿脱水装置1的水汽排汽导出器12的冷凝水排出总管124，让冷凝水排出总管124排出的含尘的冷凝水直接排入水槽165中统一排放，保证工作环境的干净，在靠近水槽165边缘处的净化筒体161壁面开设有进水溢流口1613，水槽165多余的水可从此处排出，避免水槽165中的水太多而淹没尾气导流罩164的开口，造成尾气进入受阻。

如图6、图7所示，为对更好地过滤尾气中灰尘，多个雾化喷洒162在净化筒体内161呈环状布置，通过多条进水支管1601伸出净化筒体161外与进水围管1602接通，另外还可以在净化筒体161内自下而上间隔设置多组雾化喷洒162、不锈钢过滤丝网层163，而且从下向上，不锈钢过滤丝网层163的目数逐渐增加，本尾气水沐净化器16设置了3组的雾化喷洒162、不锈钢过滤丝网层163，这不仅可以得到更干净的尾气，而且还能对热的尾气进行降温。

如图11所示，喷洒水泵167与工控中心90相联，由工控中心90自动喷洒水泵167的工作。

本例尾气水沐净化的原理方法是：

(1)、从入炉煤矸石热废气调湿脱水装置1的低温废气排出室136排出的低温废气经过尾气风机137，将尾气泵入尾气进入管169进入尾气导流罩164内，吹向尾气导流罩164下方的水槽165中的水面，尾气中颗粒较大的粉尘经过水面的吸附，浸入水槽的水中沉入水槽165底通过排泥管道1650排出；

(2)、经过水面吸附后的尾气向上经不锈钢过滤丝网层163进行过滤，滤去尾气大部分粉尘；

(3)、经过不锈钢过滤丝网层163过滤之后尾气再进入雾化喷洒162喷水形成的水雾层，尾气中经过水雾层清洗通过净化筒体161顶部的尾气排放口达标排放。

为了让排放的尾气中含尘量减小到最少，其上第(3)进一步补充为：经过不锈钢过滤丝网层163过滤之后尾气再进入雾化喷洒162形成的水雾层，尾气中经过水雾层清洗后再向上进入目数更大的不锈钢过滤丝网层163再次过滤，再次经过该目数更大的不锈钢过滤丝网层163上方雾化喷洒162形成的水雾层清洗，最后通过净化筒体161顶部的尾气排放口168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

通过将煤矸石热解气化中产生的荒煤气回收净化后的净煤气进行蓄热换热和交替燃烧，给煤矸石热解气化提供所需的热源，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。

第二节    水煤气反应

由于煤矸石的热解气化温度较高，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)。

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。

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。

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.入炉煤矸石热废气调湿脱水的水汽排汽导出器，其特征在于：包括蒸汽导出总管，至少一条以上蒸汽导出伞道、蒸汽收集立管、冷凝水排出总管，蒸汽导出伞道呈伞形倾斜弯折件，多条蒸汽导出伞道按规则间隔横向设置在料仓内，所述的蒸汽导出伞道在料仓上部布置较多，而在料仓中部和下部，蒸汽导出伞道在料仓中部和下部布置较少；蒸汽收集立管纵向设置在壳体相对两面侧壁内，蒸汽导出伞道两端分别固定在两面侧壁蒸汽收集立管上，在弯折件的弯凹内的蒸汽收集立管上设置有水汽导出口；蒸汽导出总管设置在蒸汽收集立管的上方壳体的侧壁内，蒸汽导出总管与蒸汽收集立管上部相通，蒸汽导出总管还设有水蒸汽排出口，冷凝水排出总管设置在蒸汽收集立管的下方壳体的侧壁内，冷凝水排出总管与蒸汽收集立管下部相通，冷凝水排出总管还设有冷凝水排出口。

2.如权利要求1所述的入炉煤矸石热废气调湿脱水的水汽排汽导出器，其特征在于：所述的蒸汽导出伞道在料仓上部按三排五列的规律横向布置，在料仓中部布置料一排五列的蒸汽导出伞道，在料仓下部布置料一排五列的蒸汽导出伞道。