CN104650936B - 一种用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置，所述装置包括干馏成型反应器，所述干馏成型反应器的左右两侧设置气体燃烧加热室，所述干馏成型反应器内设置底部开口的中空通道，所述中空通道与干馏气相产物排出管相连通；所述装置还包括一推焦器，所述推焦器位于干馏成型反应器可活动的前侧面，所述推焦器可沿中空通道活动并用于推出干馏成型反应器内的成型半焦。该装置和方法能将粘结性煤干馏成型并高收率生产高品质干馏油气产品，解决了粘结性碎煤在包括焦炉在内的现有干馏装置内不能同时实现干馏成型和获得高收率高品质油气产品的问题。

Description

一种用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置和方法

技术领域

本发明属于碎煤成型技术领域，具体地，本发明涉及一种用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置和方法。

背景技术

鲁奇气化炉、工业煤气生产两段气化炉、水煤气发生炉、碳化钙生产炉等工艺过程均要求粒度大于一定尺寸的大颗粒煤或块煤，且无或具有很低的粘结性。如，工业煤气生产两段气化炉、水煤气发生炉要求大于15mm的煤或半焦原料。另一方面，煤的生产过程中这种大尺寸的块煤的产量低，机器采矿的块煤比例很难超过30%。因此，工业煤气以及水煤气行业面临块煤资源供应严重不足的问题。为此，碎煤成型实现其块煤化将是解决块煤资源供应不足问题的有效途径。

碎煤成型通常基于高强度的挤压技术与装备，有的甚至添加成型粘结剂。这种传统成型方法具有设备昂贵、成型能耗高、成型燃料强度小并易碎化等缺点。另一方面，煤焦化实际上使用粒度小于3mm的煤为原料，而生产的焦炭却为块状原料，且强度大（但反应性差）。这说明，对于粘结性煤，干馏可提供经济、有效的成型途径。煤干馏或炭化（焦化）过程必然同时产生干馏气和焦油产物。在焦炉中，焦油的产率仅为3-4%，而且焦油中沥青含量达到55%以上。因此，利用焦炉虽然能够实现粘结性碎煤成型制备大颗粒半焦（炭化程度低）或焦炭（炭化程度高）的目的，但其焦油收率很低、且焦油品质差。同时，碎煤成型要求的碳化程度低，以确保成型半焦具有更高的活性。因此，创造发明可实现粘结性碎煤成型、并同时高产率制备高品质干馏气和焦油的粘结性碎煤成型设备具有重要意义。

实用新型专利201220019483公开了一种煤直接液化残渣与粉煤成型干馏设备，该设备通过干馏生产焦油、煤气和半焦，用于解决煤直接液化残渣的分离、利用以及粉煤的高值化利用问题。但其装炉干馏前需先将煤、直接液化残渣与粉煤混合，再经机械挤压成型，仍然是基于挤压成型，设备投资和生产能耗高。

发明专利CN1445342公开了一种不粘性烟煤低温干馏制取工业气化型煤的方法，其采用的方法是将烟煤经低温干馏收取焦油、煤气和半焦后，再向半焦中加入粘结剂，经机械方法挤压成型，获得高活性、高强度的气化型煤。该技术虽能提取焦油，但同样存在借助机械方法成型的问题，且干馏设备本身由于技术不成熟，没有明确的解决方案。

专利CN102627976A公布了一种用于粉煤干馏的炭化室，其顶部进煤、底部出焦，并且炭化室由多层气体导向砖和多层标砖隔置砌筑而成，多个荒煤气通道连通于集气通道，由于气体导向砖锐角部分的下方构成的通道减小了荒煤气在炭化室内的流动阻力与流经路程，减短了荒煤气在炭化室的停留时间，因而提高了煤焦油的产率。但该炭化室的气体导向砖和标砖构成的渐扩段和相应的渐缩段形成的焦或半焦向下移动通道截面忽大忽小，粘结性煤成焦后将在缩口处被卡住而无法正常运行，而且炭化室内荒煤气通道仍处于燃烧室加热墙侧，属于高温区域，焦油组份可能严重裂解，因此该技术的焦油产率提高有限，且不适合处理粘结性煤。

总之，目前还没有可应用于粘结性碎煤干馏成型，并同时获得高收率、高品质干馏油气产品的技术装备。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置和方法，该装置和方法能将粘结性煤干馏成型并高收率生产高品质干馏油气产品，解决了粘结性碎煤在包括焦炉在内的现有干馏装置内不能同时实现干馏成型和获得高收率高品质油气产品的问题。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置，所述装置包括干馏成型反应器1，所述干馏成型反应器1的左右两侧设置气体燃烧加热室2，所述干馏成型反应器1内设置底部开口的中空通道3，所述中空通道3与干馏气相产物排出管5相连通；

所述装置还包括一推焦器6，所述推焦器6为干馏成型反应器1可活动的前侧面，所述推焦器6可沿中空通道3活动并用于推出干馏成型反应器1内的成型半焦。

优选地，所述的中空通道3设置于干馏成型反应器1内部的上部，本领域技术人员可以根据需要对中空通道的设置部位进行选择。

优选地，所述推焦器6为为中空通道相适配的“凹”字形。

本发明的干馏成型反应器中推焦器侧的截面积略小于出焦侧的截面积，即推焦过程中截面积越来越大。

根据本发明的干馏成型装置，其中，所述的中空通道置于干馏成型反应器的煤层中，其平行气体燃烧加热室的加热面方向的两侧面及上侧面完全封闭，仅向下对反应器内煤层的中央部开口；基于本发明中干馏成型反应器的两侧均设置气体燃烧加热室的情况，中空通道的两侧面与气体燃烧加热室加热面之间构成侧面煤料通道，形成干馏成型反应器的上部反应室，该两侧面煤料通道在中空通道以下会合形成干馏成型反应器的下部反应室。

根据本发明的干馏成型装置，其中，所述干馏气相产物排出管5设置于与推焦器6同侧的干馏成型反应器1的侧面上部。

根据本发明的干馏成型装置，其中，所述推焦器与中空通道相匹配，在具有中空通道的上部反应室部分，平行于气体燃烧加热室的加热面沿中空通道两侧推动成型半焦，在中空通道以下的下部反应室部分整体推动成型半焦。

本领域技术人员还可以根据需要，将若干个本发明的装置组合在一起使用，使干馏成型反应器和气体燃烧加热室交替设置，用于处理更大量的粘结性碎煤。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述装置的，应用于粘结性煤的干馏成型与干馏产物生产的方法，所述方法包括以下步骤：

1）粘结性碎煤料经加煤口4加入干馏成型反应器1内；

2）密封干馏成型反应器1，在气体燃烧加热室2内燃烧气体燃料对干馏成型反应器1间接加热，粘结性碎煤逐渐干馏实现成型，同时生成干馏产物，干馏产物包括焦油和干馏气，干馏产物通过干馏气相产物排出管5排出干馏成型反应器1；

3）经过规定时间的干馏反应后，通过推焦器6推出干馏成型反应器1内的成型半焦并做熄焦处理。

本发明通过在干馏成型反应器内设置便于热解气流动、逸出的中空通道，强化煤热解过程中产生的干馏气相产物向煤料层内部低温区扩散、逸出，从而降低二次裂解，提高焦油产率与品质，并且煤同时干馏成型，经推焦器推出实施熄焦处理，其优点在于，利用了焦炉的整体结构及其间歇运行及推焦的操作模式，放大和产业化应用性强，但在干馏成型装置内的煤料低温区通过设置中空通道构建了引导干馏气相产物流动的通道，调控了干馏气相产物流动与反应器内物质传递、温度场的匹配关系，定向优化了干馏气相产物在反应器内的二次反应，从而实现高品质干馏产物的高收率制备，使得粘结性碎煤在干馏成型的同时，显著提高干馏焦油与干馏气的产率与品质。

附图说明

图1为本发明用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置的结构示意图；

图2为若干个本发明用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置的集成装置的结构示意图；

附图标识：1、干馏成型反应器；2、气体燃烧加热室；3、中空通道；4、加煤口；5、干馏气相产物排出管；6、推焦器；7、干馏气相产物收集总管。

具体实施方式

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置，所述装置包括干馏成型反应器1，所述干馏成型反应器1的左右两侧设置气体燃烧加热室2，所述干馏成型反应器1内的上部设置底部开口的中空通道3，所述中空通道3与干馏气相产物排出管5相连通；

所述装置还包括一推焦器6，所述推焦器6为干馏成型反应器1可活动的前侧面，所述推焦器6可沿中空通道3活动并用于推出干馏成型反应器1内的成型半焦。

所述推焦器6为与中空通道3相适配的“凹”字形。

如图2所示，利用该用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置，可通过交替并列多个干馏成型反应器1和气体燃烧加热室2进行工业放大，每个反应器模块释放的干馏热解产物通过干馏气相产物排出管5汇集于干馏气相产物收集总管7，各反应器模块的推焦独立实施。

采用本发明成型的粘结性碎煤可用为兰炭、气化原料、无烟燃料等。

本发明的上述应用于粘结性碎煤干馏成型、并同时最大程度地生产干馏气和焦油的干馏成型装置的运行操作为间歇模式，具体包括以下步骤：

1）粘结性碎煤料经加煤口4加入干馏成型反应器1内，在具有中空通道3的反应器上部煤料填充于中空通道3的两侧；

2）密封加煤口及该反应器的上部，在气体燃烧加热室2内燃烧气体燃料对干馏成型反应器1间接加热，粘结性碎煤逐渐干馏实现成型，同时生成干馏产物，包括可凝型焦油和不可凝干馏气，气相的焦油和干馏气汇集到中空管道3经干馏气相产物排出管5引出干馏成型反应器1；

3）经过规定时间的干馏反应，通过推焦器6推出反应器内的成型半焦。

本发明与以焦炉为代表的传统干馏装置相比，焦油收率提高30%以上、焦油中含尘率在0.5%以下，有效地同时实现碎煤干馏成型和明显提高干馏气和焦油收率的发明技术的目标。

需要指出的是，对于本发明的具体实施方法，如干馏成型装置内中空通道的形状、尺寸、安装位置和方式，干馏成型反应器与其它配套装置的连接形式，干馏成型装置的操作运行方式等，都可进行修改和改进，但都不会由此而背离权利要求书中所规定的本发明的范围和基本原理。

Claims (4)

1.一种用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置，其特征在于，所述装置包括干馏成型反应器(1)，所述干馏成型反应器(1)的左右两侧设置气体燃烧加热室(2)，所述干馏成型反应器(1)内设置底部开口的中空通道(3)，所述中空通道(3)与干馏气相产物排出管(5)相连通；

所述装置还包括一推焦器(6)，所述推焦器(6)位于干馏成型反应器(1)可活动的前侧面，所述推焦器(6)可沿中空通道(3)活动并用于推出干馏成型反应器(1)内的成型半焦；

所述推焦器(6)为与中空通道相适配的“凹”字形。

2.根据权利要求1所述的用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置，其特征在于，所述的中空通道(3)设置于干馏成型反应器(1)内部的上部。

3.根据权利要求1所述的用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置，其特征在于，所述干馏气相产物排出管(5)设置于与推焦器(6)同侧的干馏成型反应器(1)的侧面上部。

4.基于权利要求1所述的用于粘结性碎煤成型与干馏产物生产的装置的方法，所述方法包括以下步骤：

1)粘结性碎煤料经加煤口(4)加入干馏成型反应器(1)内；

2)密封干馏成型反应器(1)，在气体燃烧加热室(2)内燃烧气体燃料对干馏成型反应器(1)间接加热，粘结性碎煤逐渐干馏实现成型，同时生成干馏产物，干馏产物包括焦油和干馏气，干馏产物通过干馏气相产物排出管(5)排出干馏成型反应器(1)；

3)经过规定时间的干馏反应后，通过推焦器(6)推出干馏成型反应器(1)内的成型半焦并做熄焦处理。