CN104610989A - 煤热解装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤热解装置，包括具有煤入口(11)、固体产物出口(12)和热解气出口(13)的热解主体(1)，该热解主体(1)还具有加热部(2)，煤从所述煤入口(11)进入所述热解主体(1)内，并在被所述加热部(2)加热的同时朝向所述固体产物出口(12)运动，所述热解气出口(13)位于所述煤入口(11)和所述固体产物出口(12)之间并与真空源连通。由于热解气出口位于煤入口和固体产物出口之间，能够有效降低热解气在热解主体内的停留时间，从而降低焦油二次裂解的几率，有效增加焦油产率，并且结构简单巧妙，运行可靠，成本较低。

Description

煤热解装置

技术领域

本发明涉及煤热解领域，具体地，涉及一种煤热解装置。

背景技术

目前国内拥有大量廉价碎煤资源，急待高效、清洁转化利用，尽管国内外已经开展了相关研究工作多年，但是至今尚没有一种成熟技术可供利用。现阶段，对碎煤进行热解是一种普遍使用的处理方式，可以得到煤气、焦油以及半焦等产物，其中的加热方式以固体热载体和外热式为主。

例如在图1中显示了现有技术中的一种外热式回转窑热解装置，其可以用于加工碎煤。具体地，煤从煤入口11’进入为回转窑形式的热解主体1’中，并在回转窑的转动下朝向固定产物出口12’移动，其中热解主体1’的两侧分别由窑头罩91’和窑尾罩92’封闭，回转窑的外壁设置加热夹层，高温烟气可以通过位于下游的进烟口21’进入加热夹层中并通过位于上游的出烟口22’排出，从而实现对热解主体1’内的煤的加热，即热解主体1’中的温度为沿煤的运动方向为逐渐升高的趋势。另外，窑头罩91’处与旋风分离器连通，以通过风机等真空源将热解主体1’内的热解气抽出到旋风分离器进行气固分离的除尘，从而通过旋风分离器的出气口51’得到热解气，并通过出料口52’得到粉尘。其中，煤在进入热解主体1’后首先进行预热，并随着温度升高而析出焦油和煤气。

其中，可以看出传统外热式回转窑热解装置包括焦油蒸汽和煤气的热解气在被抽出热解主体1’之前在窑内停留时间长，容易导致焦油的二次裂解，降低焦油产率。另外，热解气在旋风分离器中除尘的过程焦油易冷凝堵塞，使得除尘效果不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤热解装置，该煤热解装置简单巧妙，能够有效提升焦油的产率。

为了实现上述目的，本发明提供一种煤热解装置，包括具有煤入口、固体产物出口和热解气出口的热解主体，该热解主体还具有加热部，煤从所述煤入口进入所述热解主体内，并在被所述加热部加热的同时朝向所述固体产物出口运动，所述热解气出口位于所述煤入口和所述固体产物出口之间并与真空源连通。

优选地，所述热解主体内具有预热段、焦油析出段和煤气析出段，所述热解气出口位于所述焦油析出段。

优选地，所述热解主体包括分别具有所述加热部的第一热解主体和第二热解主体，该第一热解主体和第二热解主体密封连接，所述热解气出口设置在所述第一热解主体和第二热解主体之间。

优选地，所述第一热解主体和第二热解主体通过密封罩密封连接，所述热解气出口与所述真空源之间连接有置于该密封罩内的气固分离装置。

优选地，所述气固分离装置为旋风分离器，该旋风分离器包括输出热解气的出气口和输出焦粉的出料口。

优选地，所述第一热解主体和所述第二热解主体通过所述密封罩阶梯布置，并且位于下游的所述第二热解主体低于位于上游的所述第一热解主体，其中所述密封罩中设置有连接所述第一热解主体和所述第二热解主体的输料斜板。

优选地，所述加热部为与烟气源连通的烟气加热套，该烟气加热套由所述热解主体的侧壁夹层形成并且具有位于下游的进烟口和位于上游的出烟口，其中，所述第一热解主体和所述第二热解主体之间的所述烟气加热套通过外置于所述密封罩的烟气管路连通。

优选地，所述热解气出口的下游设置有载气入口，该载气入口与煤热解气源连通。

优选地，所述第一热解主体的所述加热部控制该第一热解主体末端的温度为400～500℃，所述第二热解主体的所述加热部控制该第二热解主体末端的温度为550～700℃。

优选地，所述热解主体为回转窑，该回转窑的内壁上设置有向内凸出的翻料件，该翻料件为多个并且沿所述煤的运动方向间隔布置。

通过上述技术方案，由于热解气出口位于煤入口和固体产物出口之间，能够有效降低热解气在热解主体内的停留时间，从而降低焦油二次裂解的几率，有效增加焦油产率，并且结构简单巧妙，运行可靠，成本较低。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中一种煤热解装置的原理结构示意图；

图2是本发明优选实施方式提供的煤热解装置的原理结构示意图。

附图标记说明

1，1’   热解主体           2        加热部

4        密封罩             5        气固分离装置

6        输料斜板           7        翻料件

8        载气入口

11，11’ 煤入口             12，12’ 固体产物出口

21，21’ 进烟口             22，22’ 出烟口

31       第一热解主体       32       第二热解主体

51，51’ 出气口             52，52’ 出料口

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“首、末、上游、下游”是以煤的运动方向为基准定义的，而“内、外”则是指相应部件轮廓的内和外。

如图2所示，本发明提供一种煤热解装置，该装置包括具有煤入口11、固体产物出口12和热解气出口13的热解主体1，该热解主体1还具有加热部2，煤从煤入口11进入热解主体1内，并在被加热部2加热的同时朝向固体产物出口12运动，即通常煤入口11位于热解主体1的首端，固体产物出口位于热解主体1的末端，在这个运动过程中，煤通过首先经过预热，然后随温度升高而可以产生焦油蒸汽、煤气等热解气，并最终得到半焦或焦炭等固体产物。其中热解气由热解气出口13回收，固体产物由固体产物出口12回收。其中在本发明的优选实施方式中，热解主体1可以为外热式回转窑，即通过回转窑的转动带动煤的运动，其中在实际工作时，热解主体1可以沿煤的运动方式倾斜向下布置以便于煤通过重力作用而运动，外热式的加热部2可以通过对回转窑外壁夹层中通入高温烟气等高温介质实现。在其他实施方式中，热解主体1还可以为其他本领域内常见的实现煤的运动的结构，例如螺旋输送器等等，对于此类变形均应落在本发明的保护范围中。

为了实现本发明的目的，在本发明中，热解气出口13位于煤入口11和固体产物出口12之间并与真空源连通，例如用风机将热解气从热解主体1中抽出而回收。即，相对于现有技术中热解气出口13位于回转窑首端的布置方式，本发明中位于煤入口11和固体产物出口12之间的热解气出口13能够有效降低热解气在热解主体内的停留时间，从而降低焦油二次裂解的几率，有效增加焦油产率，并且结构简单巧妙，运行可靠，成本较低。

进一步地，为了更好地在煤的运动过程中对煤进行热解，热解主体1内的温度沿煤的运动方向逐渐升高，即，热解主体1内具有预热段、焦油析出段和煤气析出段，该三段区域具有不同的温度区间，具体地，例如预热段的温度区间可以主要为100～200℃，焦油析出段的温度区间可以主要为400～500℃，煤气析出段的温度区间可以主要为500～700℃，需要解释的是，各段区域并不是完全独立的区域而可以重叠，例如在超过300℃时即会有煤气和焦油会析出。因此，为了进一步避免焦油二次裂解，优选地，热解气出口13位于焦油析出段。这样可以更有效地将析出的大量焦油抽出，保证焦油产率。

需要说明的是，能够实现本发明技术构思的实施方式有多种，例如热解主体1的具体结构、热解气出口的具体布置方式等等，因此为了方便说明本发明，在此只重点介绍其中的优选实施方式，该优选实施方式只用于说明本发明，并不用于限制本发明。

如图2所示，为了便于热解气出口13的布置，优选地，热解主体1包括分别具有加热部2的第一热解主体31和第二热解主体32，该第一热解主体31和第二热解主体32密封连接，热解气出口13位于第一热解主体31和第二热解主体32之间。即，本发明优选实施方式中的热解主体1为两个并且相互密封连接，这样，可以方便将热解气出口13布置在两个热解主体13之间，例如，在本发明的实施例中，该两个热解主体1为两段回转窑，该两段回转窑相互密封连接后能够各自进行回转转动以实现煤的运动。

进一步地，由于热解气在被抽取后需要进行除尘以便焦油回收及后续处理，为了避免现有技术中外置旋风分离器在这个过程中焦油发生冷凝堵塞，优选地，借助于本发明独特的分段式热解主体结构，可以采用内置气固分离装置5的方式进行热解气的除尘，具体地，该第一热解主体31和第二热解主体32通过密封罩4密封连接，热解气出口13与真空源之间连接有置于密封罩4中的气固分离装置5，该密封罩4为具有密封作用的罩体结构，因此能够在保证该两个热解主体1密封连接的同时为气固分离装置5提供的容纳空间。更具体地，该气固分离装置5为旋风分离器，该旋风分离器包括输出热解气的出气口51和输出焦粉的出料口52，这样，从热解气出口13被抽出的热解气在进入旋风分离器后能够进行气固分离，亦称除尘。其中，除尘后的热解气通过出气口51输出，而粉尘状焦粉则在被分离后能够通过出料口52输出以分别进行后续处理。

因此，本发明中位于热解主体1内的旋风分离器能够得到自动保温，因而能够有效解决现有技术中，外置式旋风分离器在除尘时由于温度降低所造成的焦油冷凝堵塞分离装置的问题。其中，本发明提供的其中旋风分离器为本领域公知气固分离部件，此外在其他实施方式中还可以使用能够完成本发明目的的其他气固分离装置，对于此类变形均应落在本发明的保护范围中。另外需要说明的是，在其他实施方式中，满足煤热解工艺要求的情况下，也可以通过一个整体回转窑实现，此时只需将煤热解出口13设置在给整体回转窑的两端之间接口，此时需要设置穿过回转窑的加热夹层的输气管路，此时气固分离装置5可以如现有技术一样外置于热解主体，对于此类变形也应落在本发明的保护范围中。

在本发明的优选实施方式中，为了便于煤从第一热解主体31进入第二热解主体32，优选地，第一热解主体31和第二热解主体32通过密封罩4阶梯布置，并且位于下游的第二热解主体32低于位于上游的第一热解主体31，其中密封罩4中设置有连接两段热解主体1的输料斜板6，即，通过简单的结构使得煤能够利用重力进入第二热解主体32中。从而使得密封罩4内的空间不被占用过多，而更方便布置气固分离装置5。在其他实施方式中，还可以设置上下或倾斜布置的输料管将煤输送到第二热解主体32中。另外在有些实施方式中，还可以采用螺旋输送器等能够用于高温环境下的输送装置对煤进行主动的输送而不利用重力，此时第一热解主体31和第二热解主体32可以为对齐布置或其他布置形式，对于此类改变输送方式的变形均应落在本发明的保护范围中。

为了更方便热解气通过热解气出口排出，尤其是位于热解气出口13下游主要为成分为煤气的热解气的排出，优选地，热解气出口13的下游设置有载气入口8，该载气入口8与煤热解气源连通。这样，通过向热解主体1内通入载气，能够进一步加快热解气向外排出的速度，尤其是热解气出口13下游的热解气的排出。另外，通过调节载气量，能够使得例如旋风分离器的气固分离装置5的处于最佳工况，使得除尘效率有效提高。其中由于使用煤热解气例如煤气作为载气，不会使得收集的热解气纯度受到影响。

另外，本发明中的加热部2优选为外热型加热方式，具体地，加热部2为与烟气源连通的烟气加热套，该烟气加热套由热解主体1的侧壁夹层形成并且具有位于下游的进烟口21和位于上游的出烟口22。这样，烟气源供给的高温烟气能够通过在烟气加热套中的流动而使得对热解主体1内部的加热。并且由于进烟口21位于下游，出烟口22位于上游，能够通过烟气逆流实现热解主体1内温度随煤的运动方向逐渐增加。从而保证煤在运动过程中在不同温度阶段的热解。其中，第一热解主体31和第二热解主体32之间的烟气加热套通过外置于密封罩4的烟气管路23连通，即二者串联以在保证每段热解主体1温度逐渐增加的情况下使得第二热解主体2的温度更高。在其他实施方式中还可以使得两段热解主体内的烟气加热套并联，只要能够实现本发明目的的加热部2的变形方式均应落在本发明的保护范围中。

其中为了更好地实现焦油蒸汽的及时抽出，优选地，第一热解主体31的加热部2控制该第一热解主体31末端的温度为400～500℃，这样，以保证位于第一热解主体31和第二热解主体32之间的热解气出口13能够更好地对应焦油大量析出的区域，使得焦油的产率得到保证。另外，第二热解主体32的加热部2控制该第二热解主体32末端的温度为550～700℃。即，能够在固体产物出口12之前完成煤气的大量析出，并得到作为固体产物的半焦。使得煤热解工艺得到最优的实现。

为了进一步提升煤热解的效率，优选地，作为热解主体1的回转窑的内壁上设置有向内凸出的翻料件7，例如各种结构的抄板，该翻料件7为多个并且沿煤的运动方向间隔布置。因此能够在回转窑转动的同时翻动煤，以增加煤的热接触面积，传热效果好，有效提升煤热解的效率。另外，第一热解主体31的首端和第二热解主体32的末端分别通过窑头罩91和窑尾罩92封闭。本发明中提交的窑头罩91和窑尾罩92以及上述的密封罩4均为回转窑领域的常见部件，本发明对此不做过多赘述。

下面以具体实施例的方式介绍本发明的优点。

对比例

如图1所示，设置传统外热式回转窑内径为4m、长60m，煤从100℃被加热到600℃完成热解，固体物料停留时间约为1个小时。回转窑转速为2r/min，固体填充率为10％，每小时可热解碎煤45吨左右。热解气在窑内流速约为0.3m/s，焦油蒸气在窑内平均停留时间约为130s(从析出焦油的回转窑40m处到位于首端的热解气出口)。

实施例

而采用本发明装置，如图2所示，采用内径4m、长40m和20m的两段回转窑并通过长度为3.5m的密封罩4密封连接，在焦油大量析出的温度区间450～500℃将热解气导出(约在回转窑40～50m位置，即密封罩4中)，其中固体物料总停留时间约为1个小时。两段回转窑转速都为2r/min，固体填充率为10％，每小时可热解碎煤45吨左右。热解气在窑内流速约为0.3m/s，此时，固体物料停留时间热解气停留时间缩短为20s左右，可以大大减少焦油的二次裂解机会，保证了焦油的产率。

同时，通过调节载气量为6000Nm3/h，使旋风分离器工作于最佳工况，可以使除尘效率从70％提高到90％以上。

综上，本发明通过将热解气出口设置在两段回转窑之间，能够使得热解气不经过高温段，在回转窑内停留时间短，焦油收率高，传热效率高。并且更巧妙地是可以实现气固分离装置5的内置，保证除尘效果。另外，本发明可以主要处理粒径在25mm以下碎煤，具体地可以为长焰煤、不粘煤、弱粘煤等低阶煤。因此，本发明提供的煤热解装置具有较高的实用性和推广价值。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种煤热解装置，包括具有煤入口(11)、固体产物出口(12)和热解气出口(13)的热解主体(1)，该热解主体(1)还具有加热部(2)，煤从所述煤入口(11)进入所述热解主体(1)内，并在被所述加热部(2)加热的同时朝向所述固体产物出口(12)运动，其特征在于，所述热解气出口(13)位于所述煤入口(11)和所述固体产物出口(12)之间并与真空源连通。

2.根据权利要求1所述的煤热解装置，其特征在于，所述热解主体(1)内具有预热段、焦油析出段和煤气析出段，所述热解气出口(13)位于所述焦油析出段。

3.根据权利要求1所述的煤热解装置，其特征在于，所述热解主体(1)包括分别具有所述加热部(2)的第一热解主体(31)和第二热解主体(32)，该第一热解主体(31)和第二热解主体(32)密封连接，所述热解气出口(13)设置在所述第一热解主体(31)和第二热解主体(32)之间。

4.根据权利要求3所述的煤热解装置，其特征在于，所述第一热解主体(31)和第二热解主体(32)通过密封罩(4)密封连接，所述热解气出口(13)与所述真空源之间连接有置于该密封罩(4)内的气固分离装置(5)。

5.根据权利要求4所述的煤热解装置，其特征在于，所述气固分离装置(5)为旋风分离器，该旋风分离器包括输出热解气的出气口(51)和输出焦粉的出料口(52)。

6.根据权利要求4所述的煤热解装置，其特征在于，所述第一热解主体(31)和所述第二热解主体(32)通过所述密封罩(4)阶梯布置，并且位于下游的所述第二热解主体(32)低于位于上游的所述第一热解主体(31)，其中所述密封罩(4)中设置有连接所述第一热解主体(31)和所述第二热解主体(32)的输料斜板(6)。

7.根据权利要求4所述的煤热解装置，其特征在于，所述加热部(2)为与烟气源连通的烟气加热套，该烟气加热套由所述热解主体(1)的侧壁夹层形成并且具有位于下游的进烟口(21)和位于上游的出烟口(22)，其中，所述第一热解主体(1)和所述第二热解主体(2)之间的所述烟气加热套通过外置于所述密封罩(4)的烟气管路(23)连通。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的煤热解装置，其特征在于，所述热解气出口(13)的下游设置有载气入口(8)，该载气入口(8)与煤热解气源连通。

9.根据权利要求3所述的煤热解装置，其特征在于，所述第一热解主体(31)的所述加热部(2)控制该第一热解主体(31)末端的温度为400～500℃，所述第二热解主体(32)的所述加热部(2)控制该第二热解主体(32)末端的温度为550～700℃。

10.根据权利要求1所述的煤热解装置，其特征在于，所述热解主体(1)为回转窑，该回转窑的内壁上设置有向内凸出的翻料件(7)，该翻料件(7)为多个并且沿所述煤的运动方向间隔布置。