CN103305244B - 一种内外热组合式煤炭干馏设备及煤炭干馏工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内外热组合式煤炭干馏设备及煤炭干馏工艺，以解决现有的内外热组合式煤炭干馏方法中存在的热值利用率低和煤气质量差的问题。设备包括外筒、内筒和烟道，沿走料方向依次设有预热区、干馏Ⅰ区和干馏Ⅱ区；Ⅱ区内筒中安装有燃烧筒，燃烧筒的进料口通过局部返料螺旋与Ⅱ区内筒相通，出料口与Ⅰ区内筒上所设的返料螺旋相接通；煤炭干馏工艺中原煤经预热后与返料螺旋中的热半焦混合，混料经Ⅰ区和Ⅱ区内筒后一部分输出为半焦产品，一部分进入燃烧筒加热后进入返料螺旋为热载体；过程中燃烧筒中产生的烟气作为热载体经烟道后排出，不接触煤气，进而保证煤气质量；同时Ⅱ区直接加热产生的热量被持续用于煤炭加热干馏，可提高热量利用率。

Description

一种内外热组合式煤炭干馏设备及煤炭干馏工艺

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种内外热组合式煤炭干馏设备及煤炭干馏工艺。

背景技术

常见的煤炭干馏方法主要有外热式干馏法、半焦直接加热干馏法（内热式干馏法）和内外热式组合干馏方法。

外热式干馏法存在有传热效率低的缺点，并且外热式干馏设备因采取加热夹套固定不动、内筒旋转的方式，所以内筒须具有较高的高温强度，这样便会造成金属内筒造价昂贵、并且具有高温变形的风险；同时设备的内筒为整体式结构，在安装拆卸时因设备体积大重量大引起操作不便。

内热式干馏过程中因空气与煤炭直接接触，干馏过程中产生的煤气中含有过多的二氧化碳、氨气和氮气，这样就会给后续的煤气处理带来不便，导致最终得到的煤气质量较差。

内外热式组合干馏工艺通常的做法是在外热式干馏设备的基础上再设置一套回转装置，专门用于半焦的内热式燃烧，被加热的半焦与烟气分离后再进入外热式干馏设备，这种工艺投资大，两个回转炉之间热半焦输送环节多、输送困难，且设备故障率高，热耗高，大规模生产设备多，占地大，设备运行不经济。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种热值利用率高、所产煤气质量较好的煤炭干馏设备，同时解决内外热式组合干馏工艺中，两个回转炉之间热半焦输送困难的问题。

为此，本发明提供的煤炭干馏设备包括：外筒、固定安装在外筒中的内筒；

所述内筒的一端安装有进料装置，另一端安装有出料装置，且由进料装置至出料装置的方向为设备走料方向；与设备走料方向相反的方向为返料方向；

其特征在于：

在外筒内沿设备走料方向依次设有干燥预热区、加热干馏Ⅰ区和加热干馏Ⅱ区；

位于干燥预热区和加热干馏Ⅰ区的外筒与内筒之间设有轴向烟道，该烟道上设有烟气排出口，且该烟气排出口位于进料装置端；

在位于加热干馏Ⅱ区的内筒中固定安装有燃烧筒，该燃烧筒内的走料方向为返料方向；

所述燃烧筒外壁上的局部位置布置有局部返料螺旋，且该局部返料螺旋中的走料方向为返料方向；

在位于加热干馏Ⅰ区的内筒的外壁上布置有返料螺旋，该返料螺旋中的走料方向为返料方向；

所述局部返料螺旋的进料口与加热干馏Ⅱ区的内筒内相接通，所述局部返料螺旋的出料口与燃烧筒的进料口相接通，所述燃烧筒的出料口与返料螺旋的进料口相接通，所述返料螺旋的出料口与加热干馏Ⅰ区的内筒内相通；

所述燃烧筒上开设有燃气进口；

所述燃烧筒上开设有烟气出口，该烟气出口与所述烟道相通。

上述煤炭干馏设备的其他技术特征为：

所述局部返料螺旋的螺距小于返料螺旋的螺距。

所述局部返料螺旋位于所述出料装置端。

与现有技术相比，本发明的设备的特点如下：

第一，在本发明的装置中内热式燃烧筒置于外热式内筒中，且燃烧筒与内、外筒一起旋转，同时，内筒与燃烧筒筒之间通过提料装置传输物料，有效解决了现有的外热式回转干馏和半焦热载体直接加热结合时，两个回转炉之间热半焦输送困难的问题；

第二，整个设备的热源为燃烧筒中直接燃烧产生的热量，具体为：燃烧过程中产生的烟气由装置的出料端进入烟道后经干馏区最终由进料端输出，过程中为干馏加热提供热源，这样大大提高了热值利用率；直接加热过的热半焦依次经过加热干馏Ⅱ区和加热干馏Ⅰ区后与预热后的原煤混合，这样可以有效利用热半焦直接加热时产生的热值；

第三，半焦燃烧加热过程中产生的烟气经烟气出口进入烟道后排出，过程中不与煤气产品接触，避免了氮气和二氧化碳对煤气的污染，保证了煤气质量；

除此之外，装置中的内筒与外筒一起旋转，因此内筒壁较传统外热式设备的内筒壁薄，极大地降低干馏炉体造价。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述设备进行煤炭干馏的工艺，该工艺过程为：内外筒一起旋转，设备筒体中三个工作区的温度分别为：干燥预热区：250-500℃、加热干馏Ⅰ区：500-900℃、加热干馏Ⅱ区：900-1000℃；

原煤在干燥预热区的内筒中被预热至室温～150℃后，与从返料螺旋中输出的温度为500～800℃的热半焦混合，混料经过加热干馏Ⅰ区的内筒后被加热干馏至450～650℃，接着，混料继续进入加热干馏Ⅱ区的内筒，被继续加热干馏后，一部分半焦输出作为半焦产品，另一部分半焦经局部返料螺旋进入燃烧筒被燃气直接加热后作为热半焦输送进入返料螺旋，再次经过加热干馏Ⅰ区后与干燥预热后的原煤混合；

燃烧筒中直接加热时产生的烟气经烟道后从进料端的烟气排出口排出；

内筒中的物料在加热干馏过程中产生的煤气经进料端的煤气出口输出；

半焦燃烧所需的燃气从燃烧筒上的燃气进口供给。

所述原煤在干燥预热区的内筒中被预热至室温～150℃后，与从返料螺旋中输出的温度为500～800℃的热半焦以1:1的质量比混合。

所述混料经过加热干馏Ⅰ区的时长为30～50min。

本发明的方法将外热式和内热式相结合对煤炭进行加热干馏，方法中内热式800～1000℃燃烧区产生的烟气被排出，不进入煤气产品，进而保证煤气不被氮气污染；内热式加热区产生的热量被持续用于煤炭加热干馏，进而提高热量利用效率。

附图说明

以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的设备结构示意图；

图2为利用本发明的设备进行煤炭干馏时的工艺流程图；

图中各代码表示：1-外筒、2-内筒、3-烟道、4-燃烧筒、5-局部返料螺旋、6-返料螺旋、7-进料装置、8-进料螺旋、9-出气管、10-出料装置、11-驱动传动装置、12-托轮与滚圈。

具体实施方式

本发明所述及的原料煤为粒度不大于30mm的碎煤或粒度不大于30mm的面煤。

参考图1，本发明的煤炭干馏设备总体包括外筒1和沿外筒1的轴向固定安装在外筒1中的内筒2；内筒2的两端分别为设备进料端和设备出料端（由设备进料端至设备出料端为设备走料方向），内筒2的设备进料端安装有进料装置7，设备出料端安装有出料装置10。其中的进料装置7选用传统结构，除了常规的进料翻板等部件外，关键部件是通过动静盘与内筒2连接的进料螺旋7，且本发明的进料螺旋7可设计成中空结构，同样，所用的出料装置10也可选用常规的结构，除了出料翻板等外，关键部件为通过动静盘与内筒2连接的出料螺旋；为实现内外筒一起旋转，内外筒之间采取固定式安装，设备底部安装驱动传动装置11、托轮与滚圈12实现设备驱动。

在设备的筒体内沿走料方向，依次设有干燥预热区、加热干馏Ⅰ区和加热干馏Ⅱ区三个不同温度的工作区，从功能上来讲，这三个工作区依次为：原煤干燥预热区、半焦热载体返料干馏区和半焦直接加热区；

此设备利用经燃气直接加热过的热半焦和直接加热过程中产生的烟气作为整套设备的热源，同时保证直接加热过程中产生的烟气不混入煤气。结合设备中的三个工作区来讲，半焦在加热干馏Ⅱ区被直接加热后，返回经过加热干馏Ⅰ区，烟气从加热干馏Ⅱ区排出后依次经过加热干馏Ⅰ区和干燥预热区，在此过程为新进原煤进行加热干馏；并且，加热干馏Ⅱ区产生的烟气直接从烟道口排出，不会对内筒中产生的煤气带来污染。

为实现上述煤炭加热干馏方式，设备的烟道3设于干燥预热区和加热干馏Ⅰ区，半焦被直接加热时产生的烟气为加热干馏Ⅰ区和干燥预热区提供热源，也就是说，在位于干燥预热区和加热干馏Ⅰ区的外筒与内筒之间设有轴向烟道，该烟道的端部设有烟气排出口，为了充分、有效利用烟气的热值，烟气排出口位于进料端；同时，通过在位于加热干馏Ⅰ区的内筒上布置返料螺旋，直接加热后的半焦在经过返料螺旋的过程中释放热量为对加热干馏Ⅰ区内筒中的物料进行加热；除此之外，通过在燃烧筒上位于进料端的局部位置设有隔绝气体用的局部返料螺旋，以防止烟气进入内筒而混入煤气产品中，且局部返料螺旋的螺距可较常规的返料螺旋螺距小一些，这样可以起到更好的隔绝气体的作用。相应地，设备内部结构为：

在位于加热干馏Ⅱ区的内筒2中沿轴向固定安装有燃烧筒4，该燃烧筒4内的走料方向与设备走料方向相反，该燃烧筒4的外壁上布置有局部返料螺旋5，故名思议，该局部返料螺,5仅占燃烧筒4外壁轴向的部分位置，且该局部返料螺旋5整体位于设备进料端，该局部返料螺旋5中的走料方向与设备走料方向相反，其进口与加热干馏Ⅱ区的内筒2内相通，出口与燃烧筒4内相通，也就是说，利用该局部返料螺旋5从内筒2中向燃烧筒4中引入半焦；该燃烧筒4上还开设有烟气出口，该烟气出口与烟道3相通，并且烟道3内的走料方向与设备走料方向相反；

在位于加热干馏Ⅰ区的内筒2整体外壁上布设有返料螺旋6，该返料螺旋6中的走料方向与设备走料方向相反，其进口与燃烧筒4内相通，出口与内筒2相通。

综上可见，上述局部返料螺旋5、燃烧筒4、返料螺旋6、烟道3内的走料方向均与设备走料方向相反，可定义为返料方向。

对于干馏过程中产生的煤气，其产生的环境和输送通道均为内筒2，且煤气在内筒2中的走料方向与设备走料方向相反，最终从内筒2上开设的煤气出口排出。在进料螺,8为中空结构时，煤气出气管9可穿过进料螺旋8，有效利用设备空间。

内筒2中的半焦可利用提料装置提升进入局部返料螺旋，本申请中所谓提料装置外形如勺状，利用料勺将内筒中的半焦舀起后在旋转过程中给进局部返料螺旋。

结合图2所示工艺流程图，利用本发明的设备对煤炭进行干馏时，内外筒一起旋转，设备筒体中三个工作区的温度分别为：干燥预热区：250-500℃、加热干馏Ⅰ区：500-900℃、加热干馏Ⅱ区：900-1000℃；其中，干燥预热区的温度主要取决于经过该区的烟气的温度，加热干馏Ⅰ区的温度主要取决于经过该区的烟气的温度和返料螺旋中热半焦的温度；加热干馏Ⅱ区的温度取决于燃气燃烧的温度；

原煤在干燥预热区的内筒中被预热至室温～150℃后，与从返料螺旋中输出的温度为500～800℃的热半焦以1:1质量比混合，混料在经过加热干馏Ⅰ区的内筒中时，被返料螺旋中的热半焦和烟道中的温度为600～900℃的烟气加热干馏至450～650℃，并且混料经过加热干馏Ⅰ区的时长为30～50min，

接着，混料继续进入加热干馏Ⅱ区的内筒，被燃烧筒中的燃气燃烧释放的温度为800～1000℃的热量继续加热干馏，输送至设备出料端时，一部分半焦输出作为半焦产品，另一部分半焦经局部返料螺旋进入燃烧筒被燃气直接加热后作为热半焦输送进入返料螺旋，再次经过加热干馏Ⅰ区后与干燥预热后的原煤混合；

燃烧筒中直接加热时产生的烟气经烟道后从进料端的烟气排出口排出；

内筒中的物料在加热干馏过程中产生的煤气经进料端的煤气出口输出；

热半焦燃烧所需的燃气从燃烧筒上的燃气进口供给。

从整个工艺流程上来讲，利用本发明的设备对煤炭进行加热干馏时，在各路物料（内筒中输送的物料、返料和烟气）输送过程中，内筒中的物料一直被持续加热，其温度也持上升状态；烟道中的烟气相对于温度较低的物料释放热量，其温度持下降态势；返料被直接加热后，在返回过程中相对于内筒中的温度较低的物料释放热量；由此看来，被加热物料（煤炭）在与热载体相向输送的过程被有效加热，直接加热（内热）产生的热载体的热值被有效利用，尤其是作为热载体的烟气，其余热被有效利用后再排出。

工艺生产中还可以对最终从设备中排出的烟气、煤气的热值进一步利用，同时燃烧筒中直接加热所需的燃气可取自该工艺的煤气产品。

Claims (6)

1.一种内外热组合式煤炭干馏设备，包括：外筒、固定安装在外筒中的内筒；

所述内筒的一端安装有进料装置，另一端安装有出料装置，且由进料装置至出料装置的方向为设备走料方向；与设备走料方向相反的方向为返料方向；

其特征在于：

在外筒内沿设备走料方向依次设有干燥预热区、加热干馏Ⅰ区和加热干馏Ⅱ区；

位于干燥预热区和加热干馏Ⅰ区的外筒与内筒之间设有轴向烟道，该烟道上设有烟气排出口，且该烟气排出口位于进料装置端；

在位于加热干馏Ⅱ区的内筒中固定安装有燃烧筒，该燃烧筒内的走料方向为返料方向；

所述燃烧筒外壁上的局部位置布置有局部返料螺旋，且该局部返料螺旋中的走料方向为返料方向；

在位于加热干馏Ⅰ区的内筒的外壁上布置有返料螺旋，该返料螺旋中的走料方向为返料方向；

所述局部返料螺旋的进料口与加热干馏Ⅱ区的内筒内相接通，所述局部返料螺旋的出料口与燃烧筒的进料口相接通，所述燃烧筒的出料口与返料螺旋的进料口相接通，所述返料螺旋的出料口与加热干馏Ⅰ区的内筒内相通；

所述燃烧筒上开设有燃气进口；

所述燃烧筒上开设有烟气出口，该烟气出口与所述烟道相通。

2.如权利要求1所述的内外热组合式煤炭干馏设备，其特征在于，所述局部返料螺旋的螺距小于返料螺旋的螺距。

3.如权利要求1所述的内外热组合式煤炭干馏设备，其特征在于，所述局部返料螺旋位于所述出料装置端。

4.一种利用权利要求1、2或3所述的设备进行煤炭干馏的工艺，其特征在于，该工艺过程为：内外筒一起旋转，设备筒体中三个工作区的温度分别为：干燥预热区：250-500℃、加热干馏Ⅰ区：500-900℃、加热干馏Ⅱ区：900-1000℃；

原煤在干燥预热区的内筒中被预热至室温～150℃后，与从返料螺旋中输出的温度为500～800℃的热半焦混合，混料经过加热干馏Ⅰ区的内筒后被加热干馏至450～650℃，接着，混料继续进入加热干馏Ⅱ区的内筒，被继续加热干馏后，一部分半焦输出作为半焦产品，另一部分半焦经局部返料螺旋进入燃烧筒被燃气直接加热后作为热半焦输送进入返料螺旋，再次经过加热干馏Ⅰ区后与干燥预热后的原煤混合；

燃烧筒中直接加热时产生的烟气经烟道后从进料端的烟气排出口排出；

内筒中的物料在加热干馏过程中产生的煤气经进料端的煤气出口输出；

半焦燃烧所需的燃气从燃烧筒上的燃气进口供给。

5.如权利要求4所述的煤炭干馏的工艺，其特征在于，所述原煤在干燥预热区的内筒中被预热至室温～150℃后，与从返料螺旋中输出的温度为500～800℃的热半焦以1:1的质量比混合。

6.如权利要求4所述的煤炭干馏的工艺，其特征在于，所述混料经过加热干馏Ⅰ区的时长为30～50min。

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