CN103333704A

CN103333704A - 一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统

Info

Publication number: CN103333704A
Application number: CN2013102622283A
Authority: CN
Inventors: 姜永涛; 徐鸿钧; 王高锋; 王有飞
Original assignee: China National Heavy Machinery Research Institute Co Ltd
Current assignee: China National Heavy Machinery Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: CN103333704B

Abstract

本发明涉及煤干馏技术领域，是一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统。壳体套在篦床输送组件外，篦床输送组件固定设置在篦床上，其特征是：在壳体内部设置第一挡料板和第二挡料板，将壳体和篦床输送组件分为彼此相通的干燥段、干馏段和余热回收段；壳体的前端设置有进料装置，后端设置有出料装置；干燥段的壳体上固定设置有导热油加热管、干燥段排气装置和干燥气体循环系统；干馏段的壳体固定设置有蓄热式燃气热辐射管加热系统、干馏气体循环系统和干馏气体排出装置；余热回收段的壳体上固定设置导热油余热回收管；控制系统设置在壳体外，通过控制系统对整个干馏系统进行监控。该发明能够对工艺中产生的副产物进行处理和利用。

Description

一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统

技术领域

本发明涉及煤干馏技术领域，是一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统。

背景技术

煤低温干馏是采用煤炭热解加工技术，在隔绝空气情况下，将煤炭加热到550℃～600℃，脱除影响煤热值的水、氧和低热值挥发分物质，使煤发热组分富集，形成固体半焦。析出的挥发分物质通过净化回收出煤焦油和煤气产品。

通过热解加工，可将普通动力用煤有效地分级、分质成为煤焦油、高品质半焦及气体燃料，极大地提高了煤的利用价值。

煤干馏按加热方式可分为：固体热载体法、气体热载体法和无热载体法。目前国内外较成熟的干馏工艺只能处理直径20mm以上的块状煤。如陕西省冶金设计院设计的SH系列，陕西神木县三江煤化工有限责任公司研制的SJ系列等。

能处理20mm以下的粉煤干馏系统有：澳大利亚流化床快速热解工艺、多段回转炉工艺、大连理工大学煤固体热载体法热解工艺、柯林斯达提质工艺、北京神雾干馏技术等。

（1）澳大利亚流化床快速热解工艺

对多种烟煤、褐煤进行了流化床快速热解研究，并着重对热解焦油的组成、性质、再加工特性进行研究试验。装置规模为20kg／h，属于实验室规模。中间试验或工业试验还在研究、试验中。工艺需将煤粉碎至0.3mm以下粒径，设备工艺复杂。

（2）多段回转炉工艺

该工艺是中国煤炭科学研究总院北京煤化所开发的低变质煤干馏（热解）工艺。该工艺是低(中)温热解-中速加热-外热式-隔绝空气-常压。对原料煤的适宜粒度要求是6～30mm。热解加热炉既可使用固体燃料或气体燃料。煤气经净化后，可外供民用或作工业燃气。该工艺尚无工业化生产线。

（3）大连理工大学煤固体热载体法热解工艺

将原料煤粉碎到小于6mm，干燥采用高温烟气加热，干馏采用高温固体半焦加热，产生的半焦部分燃烧为系统提供热量。该干馏系统是集气体热载体和固体热载体加热技术为一体，提升采用气体提升。该技术已建成工业生产线，但使用中存在气固分离困难等问题，尚待改进。

（4）柯林斯达提质工艺

主体设备为水平网带式炉，分为改性提质和碳化提质两种工艺。改性提质时，由燃煤热风炉提供热烟气加热，工作温度在200～300℃左右，煤炭受热后实现干燥脱水得到改性提质煤产品。炭化提质时，温度升至500～600℃，煤受热分解析出部分挥发分，得到炭化煤产品和煤焦油，净化后的煤气供带式炉自用。该工艺已在内蒙建立工业化生产线，由于采用气体热载体，能耗较高，干馏煤气品质低，粉焦气固分离困难。

（5）北京神雾干馏技术

该技术的核心设备是蓄热式辐射管旋转床低温干馏炉，该设备采用蓄热式辐射管对物料进行加热，燃烧产物完全与炉膛内的气氛隔绝，可以减小后续处理装置的规格，分离后的气体可保有较高的品质。

神雾集团于2010年3月建成了一座年处理褐煤3万吨的蓄热式旋转床低温干馏炉，目前已经完成了不同地区多品种褐煤、油页岩的干馏试验任务。该试验装置验证了蓄热式燃气辐射管加热技术应用在低阶煤干馏领域的可行性。但设备采用水封，有一定污染，能耗较高，尚无工业化生产线。

综上所述，目前国内外多数技术目前尚都处于示范线建设或小规模生产阶段，尚需在运行实践中总结摸索，修改完善。由于采用的热解方案不同，上述也都有其各自的缺点及局限性，真正系统成熟及适用于大规模粉煤干馏的技术及设备尚未出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，针对直径在20mm以下粉煤的干馏工艺，并能够对工艺中产生的副产物进行处理和利用。

本发明的技术方案是一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，它至少包括壳体和篦床输送组件，壳体套在篦床输送组件外，篦床输送组件固定设置在篦床上，由液压缸驱动，其特征是：在壳体内部设置第一挡料板和第二挡料板，将壳体和篦床输送组件分为彼此相通的干燥段、干馏段和余热回收段；壳体的前端设置有进料装置，后端设置有出料装置，煤料由进料装置进入壳体，并落至篦床输送组件上，最终由出料装置出炉；干燥段的壳体上固定设置有导热油加热管、干燥段排气装置和干燥气体循环系统；干馏段的壳体固定设置有蓄热式燃气热辐射管加热系统、干馏气体循环系统和干馏气体排出装置；余热回收段的壳体上固定设置导热油余热回收管；控制系统设置在壳体外，通过控制系统对整个干馏系统进行监控。

所述的篦床输送组件的篦床与液压缸的输出端固定连接，液压缸固定在底座上，篦床输送组件通过滚动支撑部件固定在底座上。

所述的干燥段的壳体上固定设置有一组导热油加热管，一组干燥段排气装置和一组干燥气体循环系统；导热油加热管与导热油炉导通，内部有250℃的高温热导油，导热油加热管从干燥段的前端贯穿至末端；干燥气体循环系统是干燥段内部的气体循环系统；干燥段排气装置是由循环风机和除尘装置构成的排高温水蒸汽装置。

所述的干燥气体循环系统是由若干台气体循环单元组成，一个单元由一台电机带动一个金属螺旋叶片，叶片旋转使壳体内部气体流动。

所述的干馏段的壳体上固定设置有蓄热式燃气热辐射管加热系统、干馏气体循环系统和干馏气体排出装置；蓄热式燃气热辐射管加热系统主要包括若干650℃的燃气热辐射管，若干燃气热辐射管均匀的设置在干馏段内；干馏气体循环系统是干馏段内部的气体循环系统；干馏气体排出装置是循环风机、除尘装置和冷却净化装置导通构成的排高温煤气的装置。

所述的干馏气体循环系统是由若干台气体循环单元组成，一个单元由一台电机带动一个金属螺旋叶片，叶片旋转使壳体内部气体流动。

所述的余热回收段的壳体上固定设置有导热油余热回收管，导热油余热回收管内部有80℃的导热油，导热油余热回收管与导热油炉导通，导热油加热管和导热油余热回收管通过导热油炉共同组成导热油系统。

所述的进料装置通过电机驱动，由电机转速调节进料量，且可以实现进料密封。

所述的第一挡料板前设置有螺旋布料器和料高限制挡板。

本发明的特点是能够实现粒度小于 20mm的粉煤的干馏工艺，实现了资源的充分利用采用蓄热式热辐射管和导热油加热方式对煤料进行加热，具有燃烧效率高、运行稳定、干馏气体热值高等特点。干馏煤气可作为系统的燃料，极大的节约了设备运行成本。设备采用模块化设计，可根据产量的不同，在宽度及长度方向实现不同数量基本模块的组合及工艺匹配，也便于制造、运输、安装及维护。单线年产量可达百万吨以上，可实现规模化生产。

附图说明

图1是一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统的结构示意图。

图中：1、壳体；2、煤料；3、进料装置；4、螺旋布料器；5、料高限制挡板；6、篦床输送组件；7、导热油加热管；8、干燥段排气装置；9、干燥气体循环系统；10、第一挡料板；11、蓄热式燃气热辐射管加热系统；12、干馏气体循环系统；13、干馏气体排出装置；14、第二挡料板；15、导热油炉；16、导热油余热回收管；17、控制系统；18、出料装置；19、底座；20、滚动支撑部件；21、液压缸。

具体实施方式

如图1所示，一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，针对直径小于20mm的煤料2，它至少包括壳体1和篦床输送组件6，篦床输送组件6通过滚动支撑部件20固定设置在底座19上，篦床输送组件6与液压缸21的油缸输出端连接，液压缸21固定在底座19。

篦床输送组件6是篦床的一部分，用于在篦床上输送煤料。

液压缸21驱动篦床输送组件6在底座19上分组往复运动，以实现煤料2沿篦床方向的水平运动。

壳体1外罩在篦床输送组件6上，前端与后端分别开口，并设置进料装置3和出料装置18。

煤料2由进料装置3进入，并落至篦床输送组件6上，最后由出料装置18排出。

进料装置3是由星型给料器和集料锥斗组成，可实现进料速度调节，同时具有气体密封功能；出料装置18由双翻板阀和集料锥斗构成，用于出料，且具有气体密封功能。进料装置3和出料装置18都是本领域中常用的设备。

进料装置3通过电机驱动，由电机的转速控制煤料2的进料速度，且进料装置3可以密封隔断外界的空气。

壳体1内部设置有第一挡料板10和第二挡料板14，第一挡料板10和第二挡料板14将壳体1与篦床输送组件6分为三个层段，分别是干燥段、干馏段和余热回收段。

第一挡料板10和第二挡料板14与下方篦床输送组件6相距250mm，煤料2可沿篦床输送组件6在干燥段、干馏段和余热回收段之间运动，通过煤料2的高度堆积与第一挡料板10和第二挡料板14使干燥段、干馏段和余热回收段隔开。

同时，第一挡料板10前设置有螺旋布料器4和料高限制挡板5，螺旋布料器4通过螺旋叶片将煤料2水平均匀的铺在篦床输送组件6上，同时，料高限制挡板5限制垂直方向上煤料2铺落的高度。

干燥段的壳体1上固定设置有一组导热油加热管7，一组干燥段排气装置8和一组干燥气体循环系统9；导热油加热管7与导热油炉15导通，内部有250℃的高温热导油，导热油加热管7贯穿干燥段的前端与后端；干燥气体循环系统9是干燥段内部的气体循环系统；干燥段排气装置8是由循环风机和除尘装置构成的排高温水蒸汽装置。

煤料2在干燥段与导热油加热管7进行热交换，煤料2进行受热干燥脱水、脱氧和预热过程，煤料2中脱除的水蒸汽经干燥气体循环系统9在干燥段内部循环后，由燥段排气装置8排出。

干馏段的壳体1上固定设置有蓄热式燃气热辐射管加热系统11、干馏气体循环系统12和干馏气体排出装置13；蓄热式燃气热辐射管加热系统11主要包括若干650℃的燃气热辐射管，若干燃气热辐射管均匀的设置在干馏段内；干馏气体循环系统12是干馏段内部的气体循环系统；干馏气体排出装置13是循环风机、除尘装置和冷却净化装置导通构成的排高温煤气的装置。

干馏段产生的高温煤气经过循环风机和除尘装置排除，并经过冷却净化装置后可以作为后续燃料使用。

煤料2进入干馏段后，与蓄热式燃气热辐射管加热系统11进行热交换，煤料2受热分解形成高温半焦，热解产生的混合煤气通过干馏气体循环系统12进行干馏段内部循环，再由干馏气体排出装置13出炉，高温的混合煤气经过冷却分离，可以回收处煤焦油和干馏煤气，干馏煤气可以通入导热油炉15和蓄热式燃气热辐射管加热系统11，作为系统的加热燃料。

干燥气体循环系统9和干馏气体循环系统12都是由若干台气体循环单元组成，一个单元由一台电机带动一个金属螺旋叶片，叶片旋转使壳体内部气体流动，应用干燥气体循环系统9和干馏气体循环系统12可以使气体在干燥段和干馏段内流动，防止局部过热现象。

余热回收段的壳体1上固定设置有导热油余热回收管16，导热油余热回收管16与导热油炉15导通。

煤料2进入余热回收段后，高温半焦与80℃导热油余热回收管16进行热交换，高温半焦降温后，由出料装置18排出，排出的低温半焦即为合格半焦。

导热油炉15与导热油余热回收管16和导热油加热管7都导通构成导热油系统，导热油炉15的燃料来自干馏段的干馏煤气，导热油炉15将导热油余热回收管16输送的80℃低温导热油加热，导热油温度达250℃后再送入导热油加热管7。

控制系统17设置在壳体1外，由工控机和各种工业信息采集和控制模块组成，以实现对设备的检测和控制。

控制系统17是通过工控机对整个干馏系统的温度、压力、气氛、流量、产量等主要工况参数进行实时的监测和控制。

工作时，煤料2由进料装置3进入步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，由篦床输送组件6带动进入干燥段，进料装置3与第一挡料板10将干燥段密封，煤料2进行干燥工艺，煤料2与250℃的导热油进行热交换，煤料2温度达到180℃～200℃。

干燥工艺完成后，煤料2在篦床输送组件6的带动下进入干馏段，第一挡料板10与第二挡料板14将干馏段密封，煤料2进行干馏工艺，煤料2与650℃的燃气热辐射管进行热交换，煤料2温度达到550℃～600℃，煤料2受热分解形成高温半焦。

干馏工艺完成后，煤料2在篦床输送组件6的带动下进入余热回收段，第二挡料板14将余热回收段与前面的层段隔开，高温半焦与80℃的导热油进行热交换，降温后，排出的即为合格半焦。

余热回收段的80℃低温导热油进入导热油炉15中，重新升温达到250℃，被送入干燥段重新利用，导热油炉15的燃料来自于干馏段排除的干馏煤气。

这种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统能够实现粒度小于 20mm的粉煤的干馏工艺，实现了资源的充分利用，采用蓄热式热辐射管和导热油加热方式对煤料进行加热，具有燃烧效率高、运行稳定、干馏气体热值高等特点。干馏煤气可作为系统的燃料，极大的节约了设备运行成本。设备采用模块化设计，可根据产量的不同，在宽度及长度方向实现不同数量基本模块的组合及工艺匹配，也便于制造、运输、安装及维护。单线年产量可达百万吨以上，可实现规模化生产。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims

1.一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，它至少包括壳体（1）和篦床输送组件（6），壳体（1）套在篦床输送组件（6）外，篦床输送组件（6）固定设置在篦床上，由液压缸（21）驱动，其特征是：在壳体（1）内部设置第一挡料板（10）和第二挡料板（14），将壳体（1）和篦床输送组件（6）分为彼此相通的干燥段、干馏段和余热回收段；壳体（1）的前端设置有进料装置（3），后端设置有出料装置（18），煤料（2）由进料装置（3）进入壳体（1），并落至篦床输送组件（6）上，最终由出料装置（18）出炉；干燥段的壳体（1）上固定设置有导热油加热管（7）、干燥段排气装置（8）和干燥气体循环系统（9）；干馏段的壳体（1）固定设置有蓄热式燃气热辐射管加热系统（11）、干馏气体循环系统（12）和干馏气体排出装置（13）；余热回收段的壳体（1）上固定设置导热油余热回收管（16）；控制系统（17）设置在壳体（1）外，通过控制系统（17）对整个干馏系统进行监控。

2.根据权利要求1中所述的一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，其特征是：所述的篦床输送组件（6）的篦床与液压缸（21）的输出端固定连接，液压缸（21）固定在底座（19）上，篦床输送组件（6）通过滚动支撑部件（20）固定在底座（19）上。

3.根据权利要求1中所述的一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，其特征是：所述的干燥段的壳体（1）上固定设置有一组导热油加热管（7），一组干燥段排气装置（8）和一组干燥气体循环系统（9）；导热油加热管（7）与导热油炉（15）导通，内部有250℃的高温热导油，导热油加热管（7）从干燥段的前端贯穿至末端；干燥气体循环系统（9）是干燥段内部的气体循环系统；干燥段排气装置（8）是由循环风机和除尘装置构成的排高温水蒸汽装置。

4.根据权利要求3中所述的一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，其特征是：所述的干燥气体循环系统（9）是由若干台气体循环单元组成，一个单元由一台电机带动一个金属螺旋叶片，叶片旋转使壳体内部气体流动。

5.根据权利要求1中所述的一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，其特征是：所述的干馏段的壳体（1）上固定设置有蓄热式燃气热辐射管加热系统（11）、干馏气体循环系统（12）和干馏气体排出装置（13）；蓄热式燃气热辐射管加热系统（11）主要包括若干650℃的燃气热辐射管，若干燃气热辐射管均匀的设置在干馏段内；干馏气体循环系统（12）是干馏段内部的气体循环系统；干馏气体排出装置（13）是循环风机、除尘装置和冷却净化装置导通构成的排高温煤气的装置。

6.根据权利要求5中所述的一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，其特征是：所述的干馏气体循环系统（12）是由若干台气体循环单元组成，一个单元由一台电机带动一个金属螺旋叶片，叶片旋转使壳体内部气体流动。

7.根据权利要求1中所述的一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，其特征是：所述的余热回收段的壳体（1）上固定设置有导热油余热回收管（16），导热油余热回收管（16）内部有80℃的导热油，导热油余热回收管（16）与导热油炉（15）导通，导热油加热管（7）和导热油余热回收管（16）通过导热油炉（15）共同组成导热油系统。

8.根据权利要求1中所述的一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，其特征是：所述的进料装置（3）通过电机驱动，由电机转速调节进料量，且可以实现进料密封。

9.根据权利要求1中所述的一种步进式篦床无热载体的粉煤低温干馏系统，其特征是：所述的第一挡料板（10）前设置有螺旋布料器（4）和料高限制挡板（5）。