CN104560070A - 一种褐煤低温干馏装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种褐煤低温干馏装置，包括炉体，所述炉体内部上方设置有一次布料分配器，所述一次布料分配器上设置有导气管，所述一次布料分配器与炉体上方之间设置有热电偶；所述一次布料分配器下方设置有二次布料分配器，所述二次布料分配器与一次布料分配器之间形成的密闭空间为炭化室，所述炭化室内部设置有第二热电偶，所述二次布料分配器下方设置有混配室，所述混配室与二次布料分配器之间设置有第三热电偶，所述混配室下方设置有排焦箱，所述排焦箱上方设置有进气孔，该装置可以连续稳定长时间运行，褐煤处理量大，经济效益明显；干馏过程无废气、废水及废渣排放。

Description

一种褐煤低温干馏装置

技术领域

本发明涉及煤干馏技术领域，具体涉及褐煤低温干馏的装置。

背景技术

煤干馏，是指煤在隔绝空气的条件下被加热而产生热解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程。

煤干馏工艺根据其所采用的加热方式，一般可以分为外热式和内热式。另外，根据煤炭被加热的最终温度的高低，煤干馏工艺一般可以分为低温干馏（500℃～600℃）、中温干馏（700℃～900℃）和高温干馏（900℃～1100℃）。

现代煤干馏过程大致如下：

1、煤干燥：当煤料的温度高于100℃时，煤料中的水分蒸发出；温度升高到200℃以上时，煤料中结晶水释出；

2、煤改性：至350℃以上时，煤料开始出现微观结构和物理特性的改变；粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体，煤气和焦油开始析出；

3、低温煤干馏：至500～600℃时，煤料开始低温干馏，大部分煤气和焦油析出，此即一次热分解产物；残留物逐渐变稠并固化形成半焦；

4、中温煤干馏：至700℃～900℃时，半焦继续分解析出余下的挥发物，半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；

5、高温煤干馏：至900℃～1100℃时，半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。

由上述过程可见，由于煤炭干馏过程是一个连续加温的过程，无论是采用什么加热方式完成什么干馏工艺过程，煤干馏的产物都是煤半焦或焦炭、煤气和焦油等多种炼焦产物。而且，这些产物的属性和成分因所用煤料的属性和所经过的煤干馏工艺和过程而会有所不同。

外热式煤干馏

现代炼焦工艺，均为外热式炼焦；其采用的外热式煤干馏炉的炉体由炭化室、燃烧室和蓄热室三个主要部分构成。炭化室的两端用炉门封闭。焦煤经加煤车倒入炭化室后即与空气隔绝，被炭化室两侧的燃烧室加热。燃烧室由许多立火道构成，煤气和空气在立火道中燃烧。蓄热室位于炉体下部，分空气蓄热室和煤气蓄热室。外热式煤干馏炉的配套机械有装煤车、推焦车、导焦车和熄焦车等。其中：装煤车把煤装入炭化室，炼成的焦炭用推焦车推出，赤热的焦炭经导焦车落入熄焦车内，经水熄或回收热能的干法熄焦。熄过的焦炭放到焦台上。

如专利公开号为CN101751522B的中国专利，公开了一种外热式干馏炉，包括直立式炉体、炉体顶部的加料装置及炉体底部的排渣装置；炉体内部由上部的干馏室和下部的发生段构成，干馏室上端设有干馏产物出口；其特征是：干馏室的外周设有若干个燃烧室，发生段的外周设有若干个蓄热室；每个燃烧室的上端经烟气导出管与加料装置下部的辅助煤箱相通，下端与炉壁上的回炉瓦斯入口及通向发生段的发生瓦斯入口相通；蓄热室内分别设有与发生段下端相通的半焦助燃空气管道及与燃烧室下端相通的瓦斯助燃空气管道，半焦助燃空气管道的外端与炉壁上的半焦助燃空气入口相通，瓦斯助燃空气管道的外端与炉壁上的瓦斯助燃空气入口相通。该装置结构紧凑热效率高，减少了设备投资及运行成本。

内热式煤干馏

现有技术中，内热式煤干馏工艺目前还仅在小型的中低温煤干馏中有所尝试，还没有在高温炼焦中尤其是大中型的高温炼焦中有所应用。

内热式煤干馏工艺的一种常见应用形式即为内热式直立煤干馏炉。

其工艺流程和工作原理是：

煤料，粒径为15～200mm，定时从内热式直立煤干馏炉的顶部加入炉内的炭化室，完成连续加料运行；加入炉内的块煤由于重力作用，自上而下移落，并与燃烧室送入的高温气体逆流接触。炭化室的上部为预热段，块煤在此段被加热到400℃左右，完成干燥和干馏前的煤改性；接着进入炭化室中部的干馏段，块煤在此段被加热到700℃左右，并被炭化为半焦；之后，半焦通过炭化室下部的冷却段先被冷却至150℃左右，最后被冷却到50℃左右成为半焦即最终产品。

如专利公开号为CN203639415U的中国专利公开了一种内热式煤干馏炉、内热式煤干馏系统，包括炉体，所述炉体设有若干并排的炭化室，炭化室用于填装待进行煤干馏的煤料，从高温乏氧烟气发生装置产生的高温乏氧烟气，经过立烟道直接送入各炭化室，使炭化室内的煤料与高温乏氧烟气直接接触进行煤干馏。可以最大化的降低能耗和缩短炼焦时间。

而我国能源状况一直是富煤少油缺气的格局，煤炭资源种类齐全，包括从褐煤到无烟煤各个煤种，其中褐煤资源最为丰富，保有储量占全国煤炭资源的13%以上，约有1303亿吨。褐煤是煤化程度最低的煤种。具有水分含量高，达30％～60％；氧含量高，达17～25% ；固定碳含量低，发热量低，般为3000 kcal/kg 左右；易风化破碎等显著特征。因煤质差又不易经济地长途外运，一直未形成规模化科学利用。目前这些煤90%作为动力煤直接燃烧使用。这种未考虑原煤化合物性质差异而同等条件下进行燃烧的粗放式利用既是对资源的一种浪费，也带来不少环境问题。

开发利用褐煤资源是缓解我国资源瓶颈约束、保障我国能源安全的的重要途径；同时开发一种提高资源利用率、降低污染物排放的装置，是当前褐煤能源综合利用领域内的重要课题。

发明内容

为了克服褐煤在空气中极易风化碎裂，热稳定性差，尤其是受热后严重碎裂，而导致高温废气在干馏炉内由下至上与原煤接触过程中阻力加大，局部阻力过大或过小，使得布气不均的问题，本发明提供了一种褐煤低温干馏装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种褐煤低温干馏装置，包括炉体，所述炉体内部上方设置有一次布料分配器，所述一次布料分配器上设置有导气管，所述一次布料分配器与炉体上方之间设置有热电偶；所述一次布料分配器下方设置有二次布料分配器，所述二次布料分配器与一次布料分配器之间形成的密闭空间为炭化室，所述炭化室内部设置有第二热电偶，所述二次布料分配器下方设置有混配室，所述混配室与二次布料分配器之间设置有第三热电偶，所述混配室下方设置有排焦箱，所述排焦箱上方设置有进气孔。

所述的一次布料分配器由相互垂直的人字形钢构件焊接而成。

所述二次布料分配器由耐火材料按照炭化室宽度和长度方向相互交叉贯通砌筑而成；所述二次布料分配器的长度方向砌筑在排焦箱上部的拱形结构上。

所述耐火材料为硅砖。

所述炭化室为耐火砖和红砖砌筑方形结构，由内耐火砖布气花墙、耐火砖内墙、中心隔墙、保温隔热层和炉外墙组成。

所述炭化室为多个。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种褐煤低温干馏装置的一次布料分配器在人字形连接位置处设置了导气管，可以将炭化室产生的含焦油煤气导出炭化室，所以此一次布料分配器兼具分布原煤和集气两种作用。还包括设置于干燥段和干馏段的连接位置处的二次布料分配器，把即将进入干馏段的原料煤再次打散、均布，使得高温废气在干馏炉内由下至上与原煤接触过程中阻力减小，布气均匀。可以连续稳定长时间运行，褐煤处理量大，经济效益明显；干馏过程无废气、废水及废渣排放。经本装置生产的褐煤半焦可作为化工、冶炼行业；生产的煤焦油是作为加氢制燃料油的优质原料；副产的煤气可作为燃料使用。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明一种褐煤低温干馏装置的结构示意图。

图2是一次布料分配器的俯视图。

图3是一次布料分配器的主视图。

图4是二次布料分配器的平立面图。

附图标记说明：1、一次布料分配器；2、炭化室；3、二次布料分配器；4、混配室；5、进气孔；6、排焦箱； 7、热电偶；701、第一热电偶；702、第二热电偶；8、导气管；9、炉体。

具体实施方式

实施例1：

为了解决褐煤受热后严重碎裂，而导致高温废气在干馏炉内由下至上与原煤接触过程中阻力加大，使得布气不均的问题，本实施例提供了如图1所示的一种褐煤低温干馏装置，包括炉体9，所述炉体9内部上方设置有一次布料分配器1，所述一次布料分配器1上设置有导气管8，所述一次布料分配器1与炉体9上方之间设置有热电偶7；所述一次布料分配器1下方设置有二次布料分配器3，所述二次布料分配器3与一次布料分配器1之间形成的密闭空间为炭化室2，所述炭化室2内部设置有第二热电偶701，所述二次布料分配器3下方设置有混配室4，所述混配室4与二次布料分配器3之间设置有第三热电偶702，所述混配室4下方设置有排焦箱6，所述排焦箱6上方设置有进气孔5。

本实施例提供的一种褐煤低温干馏装置包括二次布料分配器3，把经过一次布料分配器1的原料煤再次打散、均布，使得废气在干馏炉内由下至上与原煤接触过程中阻力减小，布气均匀。

本实施例提供的一种褐煤低温干馏装置可以连续稳定长时间运行，褐煤处理量大，经济效益明显；干馏过程无废气、废水及废渣排放。

经本装置生产的褐煤半焦可作为化工、冶炼行业；生产的煤焦油是作为加氢制燃料油的优质原料；副产的煤气可作为燃料使用。

实施例2：

基于实施例1的基础，在本实施例中所使用的一次布料分配器1如图2、图3所示为非标钢结构件。

所述的一次布料分配器1由焊接而成的人字形钢构件按照相互垂直方向组合而成，在人字形连接位置设置导气管8。

所述的一次布料分配器1为非标钢结构件，如图2所示，由焊接而成的人字形钢构件按照相互垂直方向组合而成，设置在炭化室2顶部；在人字形连接位置设置导气管8，可以将炭化室2产生的含焦油煤气导出炭化室2。所以此非标设备兼具有分布原煤和集气两种作用，被称为一次布料分配器1也可叫作集气罩。

所述的导气管8位于水平方向的钢构件上，并且在相邻两个的竖直方向钢构件之间。

在人字形连接位置处设置了导气管8，可以将炭化室2产生的含焦油煤气导出炭化室2，所以此一次布料分配器1兼具分布原煤和集气两种作用。导出干馏炉的含焦油煤气送至煤气净化装置，经分离和净化后的煤气一部分送回内热式直立炭化室2燃烧使用，与离心风机鼓入直立炉内的空气混合后进入混配室4，混合均匀后通过煤气道两侧的进气孔5进入炭化室2，在炭化室2内燃烧，利用燃烧产生的废气的热量将煤料进行热解。

实施例3：

在本实施例中所使用的如图4所示的二次布料分配器3为非标结构件，所述二次布料分配器3由耐火材料按照炭化室2宽度和长度方向相互交叉贯通砌筑而成；所述二次布料分配器3的长度方向砌筑在排焦箱6上部的拱形结构上。

所述耐火材料为硅砖。

如图1所示，经破碎筛分后的30～150mm粒度的块状褐煤用皮带输送机送至干馏炉顶部经一次布料分配器1均匀进入褐煤干馏炉炭化室2，由于重力作用在炉上部干燥段进行干燥、预热，块煤在此段通过热电偶7被加热到100℃，除去褐煤中的水分及吸附在褐煤气孔中的气体，停留时间根据原煤性质调整。

接着干燥、预热后的褐煤随重力作用进入炭化室2中部的二次布料分配器3，对褐煤进行再次分布，增加透气性后开始干馏。

再次分布后的褐煤随重力作用落下，利用净化后的煤气和空气燃烧产生的热废气保持物料在450℃左右热解2h，并被热解为半焦和含有焦油的粗煤气；粗煤气逆向经过干馏、干燥后由一次布料分配器1导出炭化室2，经洗涤和净化后得到煤焦油和煤气，其中部分煤气与离心风机鼓入直立炉内的空气混合后进入混配室4，混合均匀后通过煤气道两侧的进气孔5进入炭化室2，在炭化室2内燃烧，利用燃烧产生的废气的热量将煤料进行热解。剩余的煤气可作为产品外供。

干馏后产生的褐煤半焦进入本发明炉体下部去冷却，在炉内与冷却后的煤气、空气混合气体以及熄焦蒸汽换热后经排焦箱6冷却至100℃后排出炉体。

Claims (6)

1.一种褐煤低温干馏装置，其特征在于：包括炉体（9），所述炉体（9）内部上方设置有一次布料分配器（1），所述一次布料分配器（1）上设置有导气管（8），所述一次布料分配器（1）与炉体（9）上方之间设置有热电偶（7）；所述一次布料分配器（1）下方设置有二次布料分配器（3），所述二次布料分配器（3）与一次布料分配器（1）之间形成的密闭空间为炭化室（2），所述炭化室（2）内部设置有第二热电偶（701），所述二次布料分配器（3）下方设置有混配室（4），所述混配室（4）与二次布料分配器（3）之间设置有第三热电偶（702），所述混配室（4）下方设置有排焦箱（6），所述排焦箱（6）上方设置有进气孔（5）。

2.根据权利要求1所述的一种褐煤低温干馏装置，其特征在于：所述的一次布料分配器（1）由相互垂直的人字形钢构件焊接而成。

3.根据权利要求1所述的一种褐煤低温干馏装置，其特征在于：所述二次布料分配器（3）由耐火材料按照炭化室（2）宽度和长度方向相互交叉贯通砌筑而成；所述二次布料分配器（3）的长度方向砌筑在排焦箱（6）上部的拱形结构上。

4.根据权利要求3所述的一种褐煤低温干馏装置，其特征在于：所述耐火材料为硅砖。

5.根据权利要求1所述的一种褐煤低温干馏装置，其特征在于：所述炭化室（2）为耐火砖和红砖砌筑方形结构，由内耐火砖布气花墙、耐火砖内墙、中心隔墙、保温隔热层和炉外墙组成。

6.根据权利要求1所述的一种褐煤低温干馏装置，其特征在于：所述炭化室（2）为多个。