CN103881740A

CN103881740A - 一种物料干馏炉和物料干馏系统

Info

Publication number: CN103881740A
Application number: CN201410143796.6A
Authority: CN
Inventors: 罗万江; 兰新哲; 张立岗; 赵西成; 宋永辉; 周军; 张秋利; 刘小静
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2034-04-11
Also published as: CN103881740B

Abstract

本发明公开了一种物料干馏炉，包括干馏炉本体，干馏炉本体包括干馏室、燃烧室和烟囱，干馏室和燃烧室均呈螺旋形布设，燃烧室嵌入干馏室的螺旋间隙内，燃烧室外壁设置燃气管，燃烧室与烟囱连通，干馏室连接有多个干馏气导出管。该物料干馏炉具有处理物料范围广、进料粒度范围大的特点。本发明还公开了一种物料干馏系统，包括物料干馏炉、氨水洗涤塔、集气管、冷却塔、电捕焦油器、油水分离器、料斗和给料器；氨水洗涤塔与干馏气导出管连接，集气管和氨水洗涤塔连接，集气管与冷却塔连接，冷却塔与电捕焦油器连接；物料干馏炉连接物料冷却器，物料冷却器连接输送机。该物料干馏系统处理物料范围广、进料粒度范围大且干馏物料效率高。

Description

一种物料干馏炉和物料干馏系统

技术领域

本发明属于物料干馏技术领域，特别是涉及一种物料干馏炉和物料干馏系统。

背景技术

物料的干馏是指固体或有机物在隔绝空气条件下加热分解的反应过程。干馏的产物是生成各种气体、液体产物以及固体残渣。不同物料的干馏具有不同的干馏终温。通过干馏热解技术加工煤、油页岩等可燃矿物质或废料能够得到可燃性气体（煤气、热解气）、液体燃料（煤焦油、页岩油、干馏油）和固体残渣。

现有的干馏装置虽对煤、油页岩的干馏热解生产热解油方面有一定的促进作用，但是也存在以下不足。一是对干馏物料的粒度有要求，如SJ型内热式炉，要求干馏煤的直径在20-80mm之间；如油页岩干馏装置中国抚顺炉要求物料的粒径在12-75mm之间；这样会造成小颗粒物料的浪费，不能实现资源的全部利用，甚至会占用土地，污染环境。二是尽管部分装置对原料粒度没有要求，如加拿大ATP、固体热载体新法干馏工艺等，但存在设备结构复杂，工艺流程长，动态设备多，物料动态运动消耗大量能源。三是部分工艺尽管结构简单，运行能耗低，但是存在处理效率低，目标产物回收率低等问题，如SJ型内热式炉生产的煤气热值低，含氮量达到40%左右，对煤气进一步利用不利；如抚顺油页岩干馏炉页岩油的回收率只有65%左右，而且生产的煤气热值不高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种物料干馏炉，该物料干馏炉具有处理物料范围广、进料粒度范围大的特点，从而能够适应多种粒度的物料，能够实现资源的全部利用。

为实现上述目的，本发明物料干馏炉采用的技术方案是：一种物料干馏炉，其特征在于：包括竖直布设的干馏炉本体，所述干馏炉本体包括干馏室、燃烧室和烟囱，所述烟囱呈竖直布设，所述干馏室和燃烧室均绕烟囱外壁呈螺旋形布设，所述燃烧室嵌入到干馏室的螺旋间隙内，所述燃烧室的外壁设置有用于向燃烧室供燃气的燃气管，所述燃烧室与烟囱相连通，所述干馏室连接有多个用于导出干馏气的干馏气导出管。

上述的一种物料干馏炉，其特征在于：所述燃气管沿燃烧室的螺旋方向延伸。

上述的一种物料干馏炉，其特征在于：所述燃气管上设置有多个用于向燃烧室内喷入燃气的调节式燃气喷嘴。

上述的一种物料干馏炉，其特征在于：多个所述燃气喷嘴沿燃气管的螺旋方向呈均匀布设。

本发明还提供了一种处理物料范围广和进料粒度范围大的物料干馏系统，本发明物料干馏系统采用的技术方案是：一种物料干馏系统，其特征在于：包括物料干馏炉、氨水洗涤塔、集气管、冷却塔、电捕焦油器、油水分离器、料斗和用于将料斗输出的物料输入所述物料干馏炉的给料器；所述物料干馏炉包括竖直布设的干馏炉本体，所述干馏炉本体包括干馏室、燃烧室和烟囱，所述烟囱呈竖直布设，所述干馏室和燃烧室均绕烟囱外壁呈螺旋形布设，所述燃烧室嵌入到干馏室的螺旋间隙内，所述燃烧室的外壁设置有用于向燃烧室供燃气的燃气管，所述燃烧室与烟囱相连通，所述干馏室连接有多个用于导出干馏气的干馏气导出管；所述氨水洗涤塔与干馏气导出管相连接，所述集气管的上端和氨水洗涤塔的上端相连接，所述集气管的下端与冷却塔的底部相连接，所述冷却塔的上部通过连接管与电捕焦油器的底部相连接，所述氨水洗涤塔的上部安装有氨水喷头；所述物料干馏炉底部连接有用于对干馏后物料进行冷却的物料冷却器，所述物料冷却器连接有输送机。

上述的一种物料干馏系统，其特征在于：所述氨水喷头为雾化喷头。

上述的一种物料干馏系统，其特征在于：所述干馏炉本体的上部设置有利用烟囱烟气余热对物料进行预加热的换热器，所述换热器安装在烟囱上。

上述的一种物料干馏系统，其特征在于：所述换热器为管壳式换热器。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明物料干馏炉和物料干馏系统的结构简单，设计新颖合理。

2、本发明物料干馏炉采用呈螺旋形布设的干馏室，使得物料沿螺旋形干馏室在重力作用下向下顺势移动，各种粒度的物料均可一起沿螺旋形干馏室向下移动，从而使该物料干馏炉具有处理物料范围广、进料粒度范围大的特点，进而能适应多种粒度的物料，能够实现资源的全部利用。

3、本发明物料干馏炉通过燃烧室对干馏室的底部进行全程跟踪加热，使得物料加热的时间延长，提高了干馏效果。并且燃烧室对干馏室是一种间接加热的方式，即燃烧室的上部与干馏室的底部相接触进行传热，这样可以避免燃气与产出的干馏气相混合造成干馏气品质下降，同时也降低了干馏气的净化成本。

4、本发明物料干馏系统具有处理物料范围广、进料粒度范围大，干馏室温度动态可调、干馏物料效率高、能源动力消耗小的特点，在物料干燥、干馏，特别是在能源化工材料的热解方面具有显著的优势和特点。

5、本发明物料干馏系统的实现成本低，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明物料干馏炉和物料干馏系统结构简单，设计新颖合理，工作可靠性高，使用寿命长，处理物料范围广，进料粒度范围大，节约能源，干馏效率高，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明物料干馏炉的结构示意图。

图2为本发明物料干馏炉干馏室与烟囱的连接关系示意图。

图3为本发明物料干馏炉干馏室和燃烧室的连接关系示意图。

图4为本发明物料干馏系统的结构示意图。

附图标记说明:

1—料斗； 2—换热器； 3—给料器；

4—干馏炉本体； 4-1—干馏室； 4-1-1—螺旋间隙；

4-2—燃烧室； 4-3—燃气管； 4-4—煤气喷嘴；

4-5—干馏气导出管； 4-6—烟囱； 4-7—烟气孔；

5—氨水洗涤塔； 6—氨水喷头； 7—集气管；

8—冷却塔； 9—电捕焦油器； 10—油水分离器；

11—物料冷却器； 12—输送机； 13—连接管。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示的一种物料干馏炉，包括竖直布设的干馏炉本体4，所述干馏炉本体4包括干馏室4-1、燃烧室4-2和烟囱4-6，所述烟囱4-6呈竖直布设，所述干馏室4-1和燃烧室4-2均绕烟囱4-6外壁呈螺旋形布设，所述燃烧室4-2嵌入到干馏室4-1的螺旋间隙4-1-1内，所述燃烧室4-2的外壁设置有用于向燃烧室4-2供燃气的燃气管4-3，所述燃烧室4-2与烟囱4-6相连通，所述干馏室4-1连接有多个用于导出干馏气的干馏气导出管4-5。

本实施例中，整个物料干馏炉是呈竖直布设，当物料从上向下进入干馏室4-1时，物料顺着干馏室4-1的螺旋方向从上逐渐向下移动，并且在物料向下移动的过程中，利用燃烧室4-2向干馏室4-1底部传递的热量，进而对干馏室4-1内的物料进行干馏作业。采用呈螺旋形布设的干馏室4-1，使得物料沿螺旋形干馏室4-1在重力作用下向下顺势移动，各种粒度的物料均可一起沿螺旋形干馏室4-1向下移动，从而使该物料干馏炉具有处理物料范围广、进料粒度范围大的特点，进而能适应多种粒度的物料，能够实现资源的全部利用。另外，由于物料在干馏室4-1是在重力的作用下顺势移动的，无需提供额外的动力装置，进而有效的实现了节省能源的目的。又由于所述干馏室4-1和燃烧室4-2均绕烟囱4-6外壁呈螺旋形布设，所述燃烧室4-2嵌入到干馏室4-1的螺旋间隙4-1-1内，并且干馏室4-1和燃烧室4-2的螺旋方向相一致，这样可以实现物料在重力的作用下顺势移动的过程中，通过燃烧室4-2对干馏室4-1的底部进行全程跟踪加热，使得物料加热的时间延长，提高了干馏效果。并且燃烧室4-2对干馏室4-1是一种间接加热的方式，即燃烧室4-2的上部与干馏室4-1的底部相接触进行传热，这样可以避免燃气与产出的干馏气相混合造成干馏气品质下降，同时也降低了干馏气的净化成本。

如图1所示，所述燃气管4-3沿燃烧室4-2的螺旋方向延伸。所述燃气管4-3的布设方式，保证了对燃烧室4-2对燃烧室4-2进行充分供给燃气，为燃烧室4-2高效率的工作提供了保证。实际使用时，燃气既可以沿燃气管4-3由上向下运输，也可以沿燃气管4-3由下向上运输。

如图2和图3所示，所述燃气管4-3上设置有多个用于向燃烧室4-2内喷入燃气的调节式燃气喷嘴4-4。通过燃气喷嘴4-4可以调整燃气量，进而对燃烧室4-2的加热温度进行控制。本实施例中，优选的做法是，多个所述燃气喷嘴4-4沿燃气管4-3的螺旋方向呈均匀布设。这样可以保证燃气管4-3对燃烧室4-2均匀供热，进而达到对干馏室4-1均匀加热的目的。

如图1、图2、图3和图4所示的一种物料干馏系统，包括物料干馏炉、氨水洗涤塔5、集气管7、冷却塔8、电捕焦油器9、油水分离器10、料斗1和用于将料斗1输出的物料输入所述物料干馏炉的给料器3；所述物料干馏炉包括竖直布设的干馏炉本体4，所述干馏炉本体4包括干馏室4-1、燃烧室4-2和烟囱4-6，所述烟囱4-6呈竖直布设，所述干馏室4-1和燃烧室4-2均绕烟囱4-6外壁呈螺旋形布设，所述燃烧室4-2嵌入到干馏室4-1的螺旋间隙4-1-1内，所述燃烧室4-2的外壁设置有用于向燃烧室4-2供燃气的燃气管4-3，所述燃烧室4-2与烟囱4-6相连通，所述干馏室4-1连接有多个用于导出干馏气的干馏气导出管4-5；所述氨水洗涤塔5与干馏气导出管4-5相连接，所述集气管7的上端和氨水洗涤塔5的上端相连接，所述集气管7的下端与冷却塔8的底部相连接，所述冷却塔8的上部通过连接管13与电捕焦油器9的底部相连接，所述氨水洗涤塔5的上部安装有氨水喷头6；所述物料干馏炉底部连接有用于对干馏后物料进行冷却的物料冷却器11，所述物料冷却器11连接有输送机12。

本实施例中，该物料干馏系统在使用时，物料从料斗1进入并经给料器3进入到物料干馏炉的干馏室4-1，燃气管4-3向燃烧室4-2内喷入燃气，可通过燃烧室4-2内的感应式智能点火器对燃气进行点火，燃气在燃烧室4-2内燃烧后对干馏室4-1进行加热，燃烧室4-2中产生的烟气经烟气孔4-7进入烟囱4-6，进而对干馏室4-1内的物料进行干馏作业，物料沿干馏室4-1的螺旋方向在重力作用下向下移动，产生的干馏气通过干馏气导出管4-5进入氨水洗涤塔5内，并通过氨水喷头6喷射氨水对干馏气进行冷却和洗涤净化，冷却后的干馏气进入集气管7，再进入与集气管7相连接的冷却塔8进行二次冷却，冷却后的干馏气经过电捕焦油器9收集干馏气中的油和颗粒物及灰尘，除尘后的干馏气向供入燃气管4-3或外供；经氨水洗涤塔5洗涤产生的油水混合物进入油水分离器10经过分离的油外送，氨水由高压氨水泵送至氨水喷头6洗涤生产的干馏气；干馏完成的物料由干馏室4-1底部与物料冷却器11相连接进行冷却，经冷却后的物料经由通过输送机12送出。从而完成完整的物料干馏作业，通过对所述物料干馏炉的结构设计，使得该物料干馏系统具有处理物料范围广、进料粒度范围大，干馏效率高，热量利用率高等诸多优点。

本实施例中，所述氨水喷头6为雾化喷头。通过采用雾化喷头，使得氨水雾化后与干馏气的接触面积增大，提高了氨水对干馏气的冷却和洗涤净化效果。

如图4所示，所述干馏炉本体4的上部设置有利用烟囱4-6热量对物料进行预加热的换热器2，所述换热器2安装在烟囱4-6上。优选的做法是，所述换热器2为管壳式换热器。所述换热器2设置在料斗1和给料器3之间，通过换热器2对从料斗1输出的物料进行预加热，其有效的利用了烟囱4-6散发出来的余热，达到了对能源的有效、充分利用。

以下通过几个应用例说明该物料干馏系统在对多种物料进行干燥、干馏作业时的效果：

应用例1：通过该物料干馏系统对弱粘煤进行预热改质

由于弱粘煤的变质程度低，炼焦质量差，直接用弱粘结煤炼焦需要配入更多的强粘结性优质炼焦煤。针对弱粘煤的软化温度低，对其进行预热改质以提高弱粘煤的煤质，更加适合于配煤炼焦提高焦炭的质量。具体步骤如下：

步骤一：将弱粘煤通过输送装置送入料斗1，控制给料器3的转速，使弱粘煤连续稳定进入干馏室4-1进行干馏，调整煤气喷嘴4-4的煤气流量，控制干馏室4-1的温度在180℃～270℃；

步骤二：干馏过程中产生的水蒸气和热解气经干馏气导出管4-5经氨水洗涤塔5中的氨水喷头6喷淋后进入集气管7，经进一步冷却塔8和电捕焦油器9处理后，与送燃烧室4-2加热的燃气混合后用于加热；经过干馏室4-1改质的改质煤从干馏室4-1底部排出，输送到炼焦煤储仓，经粉碎后配煤炼焦。

经过加热改质的弱粘结煤的水分含量降低，挥发份变化不大，但煤的最大反射率平均值Rmax的变化较大，经改质的弱粘煤随加热温度的提高，最大反射率平均值Rmax不断增大。经改质的弱粘结煤参与配煤炼焦的焦炭冷态强度M₂₅得到提高，M₁₀降低。焦炭的光学组织中同性组织减少，镶嵌组织增加。改质前后的弱粘结煤的分析结果见表1。

表1改质前后的弱粘结煤的分析数据

样品

工业分析

G值

Rmax/%

	M_ad	A_d	V_daf
						未改质	4.25	8.06	31.18	28	0.81
180℃改质	2.08	7.98	31.12	27	0.84
						210℃改质	1.95	7.86	31.01	27	0.87
240℃改质	1.52	7.81	30.97	26	0.88
						270℃改质	1.17	7.78	30.84	25	0.88

表1中，M_ad为空气干燥基水份，指煤炭在空气干燥状态下所含的水份。A_d为分析基的灰分。V_daf为干燥无灰基挥发份。G值为粘结指数。

应用例2：通过该物料干馏系统对油页岩进行干馏

本应用例的工艺步骤与应用例1相同，其中不同之处在于：所用的干馏物料为油页岩，利用该物料干馏系统干馏的油页岩的粒度分布在0～30mm之间，通过控制下料器3的下料速度，改变煤气喷嘴4-4的煤气流量，控制干馏室4-1内的温度为490℃-530℃对物料进行干馏。测得该油页岩样品的铝甑含油率为8.8%，该装置的油收率为8.12%，收油效率达到了92.3%，而且可以处理不同粒度的油页岩物料。

应用例3：通过该物料干馏系统对生物质秸秆进行干馏

本应用例的工艺步骤与应用例1相同，其中不同之处在于：干馏的物料为生物质，具体为玉米秸秆,先将干燥的玉米秸秆粉碎成粒度为5mm以下的粉末，将玉米秸秆粉末送入料斗1;控制干馏室4-1温度为750℃～950℃，进行干馏。因玉米秸秆的氧含量较高，干馏生产的油含水较多，煤气的热值相对较低。

综合以上应用例可见，该物料干馏系统具有处理物料范围广、进料粒度范围大，干馏室温度动态可调、干馏物料效率高、能源动力消耗小的特点，在物料干燥、干馏，特别是在能源化工材料的热解方面具有显著的优势和特点。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种物料干馏炉，其特征在于：包括竖直布设的干馏炉本体（4），所述干馏炉本体（4）包括干馏室（4-1）、燃烧室（4-2）和烟囱（4-6），所述烟囱（4-6）呈竖直布设，所述干馏室（4-1）和燃烧室（4-2）均绕烟囱（4-6）外壁呈螺旋形布设，所述燃烧室（4-2）嵌入到干馏室（4-1）的螺旋间隙（4-1-1）内，所述燃烧室（4-2）的外壁设置有用于向燃烧室（4-2）供燃气的燃气管（4-3），所述燃烧室（4-2）与烟囱（4-6）相连通，所述干馏室（4-1）连接有多个用于导出干馏气的干馏气导出管（4-5）。

2.根据权利要求1所述的一种物料干馏炉，其特征在于：所述燃气管（4-3）沿燃烧室（4-2）的螺旋方向延伸。

3.根据权利要求2所述的一种物料干馏炉，其特征在于：所述燃气管（4-3）上设置有多个用于向燃烧室（4-2）内喷入燃气的调节式燃气喷嘴（4-4）。

4.根据权利要求3所述的一种物料干馏炉，其特征在于：多个所述燃气喷嘴（4-4）沿燃气管（4-3）的螺旋方向呈均匀布设。

5.一种物料干馏系统，其特征在于：包括物料干馏炉、氨水洗涤塔（5）、集气管（7）、冷却塔（8）、电捕焦油器（9）、油水分离器（10）、料斗（1）和用于将料斗（1）输出的物料输入所述物料干馏炉的给料器（3）；所述物料干馏炉包括竖直布设的干馏炉本体（4），所述干馏炉本体（4）包括干馏室（4-1）、燃烧室（4-2）和烟囱（4-6），所述烟囱（4-6）呈竖直布设，所述干馏室（4-1）和燃烧室（4-2）均绕烟囱（4-6）外壁呈螺旋形布设，所述燃烧室（4-2）嵌入到干馏室（4-1）的螺旋间隙（4-1-1）内，所述燃烧室（4-2）的外壁设置有用于向燃烧室（4-2）供燃气的燃气管（4-3），所述燃烧室（4-2）与烟囱（4-6）相连通，所述干馏室（4-1）连接有多个用于导出干馏气的干馏气导出管（4-5）；所述氨水洗涤塔（5）与干馏气导出管（4-5）相连接，所述集气管（7）的上端和氨水洗涤塔（5）的上端相连接，所述集气管（7）的下端与冷却塔（8）的底部相连接，所述冷却塔（8）的上部通过连接管（13）与电捕焦油器（9）的底部相连接，所述氨水洗涤塔（5）的上部安装有氨水喷头（6）；所述物料干馏炉底部连接有用于对干馏后物料进行冷却的物料冷却器（11），所述物料冷却器（11）连接有输送机（12）。

6.根据权利要求5所述的一种物料干馏系统，其特征在于：所述氨水喷头（6）为雾化喷头。

7.根据权利要求5所述的一种物料干馏系统，其特征在于：所述干馏炉本体（4）的上部设置有利用烟囱（4-6）烟气余热对物料进行预加热的换热器（2），所述换热器（2）安装在烟囱（4-6）上。

8.根据权利要求7所述的一种物料干馏系统，其特征在于：所述换热器（2）为管壳式换热器。