CN104694138B - 一种混合式加热设备及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种加热设备,尤其是一种混合式加热设备及其应用。所述设备从外到内依次包括由外筒(1)、加热筒(4)、返渣筒(5)组成的三层筒结构;所述外筒(1)通过支承装置(12)支撑,并由传动装置(11)驱动旋转;所述外筒(1)的内壁与加热筒(4)的外壁之间设有第一支撑件(3),所述加热筒(4)的内壁与返渣筒(5)的外壁之间设有第二支撑件(6);所述外筒(1)两端分别设有进气罩(17)和出气罩(7),所述进气罩(17)通过法兰连接有加热炉(13),所述加热炉(13)上法兰连接有燃烧器(18);所述加热筒(4)一端与进料锁风装置(8)连接,所述加热筒(4)另一端与出料锁风装置(15)连接。

Description

一种混合式加热设备及其应用
技术领域
本发明涉及一种加热设备,尤其是一种混合式加热设备及其应用。
背景技术
兰炭,又称兰炭、焦粉,是利用神府、榆林、东胜煤田盛产的优质侏罗精煤块烧制而成的,结构为块状,粒度一般在3mm以上,颜色呈浅黑色,其具有固定炭高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、铝低、硫低、磷低的特性,可代替冶金焦、无烟块和木炭而广泛运用于电石、金属硅、铁合金、硅铁、铬铁、硅锰、碳化硅、化肥等产品的生产中。
目前我国现有的兰炭所采用的加热设备主要有内热式直立炉、外热式回转炉、流化床等。
内热式直立炉是一个立式炉,是固定不动的,里面堆满物料,热烟气从下边进入上边出去,从而完成对兰炭的加热。内热式直立炉主要存在以下技术问题:
① 原料问题:目前通用的兰炭炉用30至80毫米的块煤,实际煤矿生产中,这样的块煤只有30%到40%,将面临原料供应问题;
② 煤气质量问题:由于工艺原因, 煤气热值较低,含氢气、甲烷较低,氮气含量过高,达不到化工利用最佳条件,只能当燃料;
③ 焦油回收率偏低,现在只能达到6%。
外热式回转炉是卧式回转炉,筒外加加热罩、传动装置和支承部件等,通过旋转实现加热,但是外热式回转炉存在以下问题 ;
① 热量完全通过筒壁传递给物料,热效率低;
② 筒内部温度高达五六百度,传动装置和支承部件全部直接接触在加热筒上热变形大 ,部件易损坏;而且热辐射也大,对传动和支承部件等部件要求也较高;
③筒完全裸露在外界无法做保温,造成热损失大;
④采用螺旋喂料机喂料,物料进去后温度升的慢,进料端容易结焦堵塞。
流化床热解工艺目前尚在试验阶段,无成功大规模工业化应用的先例。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足,提供一种热解效率高、进料端不易结焦堵塞、使用寿命长的混合式制备兰炭的设备及加工工艺。
为解决上述技术问题,本发明采用技术方案的基本构思是:
一种混合式加热设备,从外到内依次包括由外筒(1)、加热筒(4)、返渣筒(5)组成的三层筒结构,外筒(1)作为烟气通道,通热烟气,给加热筒(4)提供热量;加热筒(4)内作为干馏区,走原料和兰炭;返渣筒(5)走返回的兰炭;
其中,所述加热筒(4)的两端轴向延伸到外筒(1)外,所述外筒(1)的轴向长度大于所述返渣筒(5)的轴向长度,所述加热筒(4)全部置于外筒(1)内,最大限度的减少了热量损失,提高了热效率;
所述外筒(1)通过支承装置(12)支撑,并由传动装置(11)驱动旋转;
所述外筒(1)的内壁与加热筒(4)的外壁之间设有第一支撑件(3),所述加热筒(4)的内壁与返渣筒(5)的外壁之间设有第二支撑件(6),由于外筒(1)与加热筒(4)的温度不一样,加热筒(4)与返渣筒(5)的温度不一样,径向热变形和轴向热变形都不一样,第一支撑件(3)和第二支撑件(6)为弹性部件,可以抵消一部分这种热变形;
所述外筒(1)两端分别设有进气罩(17)和出气罩(7),所述进气罩(17)通过法兰连接有加热炉(13),所述加热炉(13)上法兰连接有燃烧器(18),热烟气由燃烧器(18)供入加热炉(13)内,经进气罩(17)进入外筒(1),后经出气罩(7)排出处理;
所述加热筒(4)一端通过第三支撑部件(18)与进料锁风装置(8)连接,所述进料锁风装置(8)外连接有进料罩(9),用于进料;所述加热筒(4)另一端与出料锁风装置(15)连接,所述出料锁风装置(15)外连接有出料罩(14),用于出料;所述加热筒(4)用于出料的一端设有煤气出口(16),用于出煤气;
所述返渣筒(5)的一端与所述加热筒(4)用于进料的一端齐平;所述返渣筒(5)的另一端设有返渣装置(10),加热后的兰炭一部分通过返渣装置(10)进入返渣筒(5)作为热载体返回到进料端与原料混合,提高原料升温速度,避免进料端结焦堵塞,提高热解效率,另一部分通过出料锁风装置(15)从出料罩(14)排出,作为热载体返回到进料端与原料混合,提高原料升温速度,避免进料端结焦堵塞,提高热解效率。
进一步的,所述外筒(1)内壁设有保温材料层(2),这样不但减少热量损失,而且降低外筒(1)外表面温度,减轻支承装置(12)和传动装置(11)的热负担,提高安全运转率。
作为优先方案,所述返渣装置(10)为料勺,旋转时把加热筒(4)内的兰炭舀到返渣筒(5)里,料勺结构简单、制作方便、使用效率高,能大大提高兰炭通过返渣筒(5)返回进料端的速度,进一步提高了热解效率。
进一步的,所述加热筒(4)、返渣筒(5)内部均设有螺旋导料装置,因为所述外筒(1)、加热筒(4)、返渣筒(5)工作时同时旋转,通过螺旋导料装置,而螺旋导料装置是一系类的叶片,在叶片作用下边旋转边前进,加快了进料出料速度,同时避免了原料在出料端的堵塞。
进一步的,所述混合式加热设备还包括与所述进料锁风装置(8)连接的进料罩(9),与所述出料锁风装置(15)连接的出料罩(14)。
因为原料在加热筒内加热后有煤气之类的可燃气体,不能进氧气,所以需要设定锁风装置,所述锁风装置结构为一个环形通道,里面有球,通过球封和料封进行密封,作为优先方案,所述进料锁风装置(8)、出料锁风装置(15)为球封锁风装置。
如上所述的混合式加热设备在制备兰炭方面的应用,尤其是制备兰炭的方法,具体包括如下步骤:
1)热烟气由燃烧器(18)供入加热炉(13)内,经进气罩(17)进入外筒(1);
2)原料喂入进料罩(9),经进料锁风装置(8)进入加热筒(4);
3)原料在加热筒(4)内600-650℃加热1小时;
4)加热后的产物兰炭一部分通过返渣装置(10)进入返渣筒(5)作为热载体循环使用,另一部分通过出料锁风装置(15)从出料罩(14)排出,作进一步处理;加热后产生的煤气经煤气出口(16)排出,进入煤气处理系统,冷凝回收。
优选的,所述热烟气为可燃物。
进一步的,所述热烟气为煤焦油或者煤气,可以市购也可以为本公司自己生产,同时也可以将得到的兰炭作为烟气热源。
采用上述技术方案后,本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
(1)、本发明靠热烟气通过外筒(1)筒壁传热,加热筒(4)加热区全部置于高温烟气通道内,最大限度的减少热量损失,提高热效率;
(2)、传动装置(11)和支承装置(12)的部分与外筒(1)接触,接触面积小,受热部分小,减少了传动装置(11)和支承装置(12)的损坏,延长了使用寿命;
(3) 、在外筒(1)内壁设有保温材料材料层(2),不但减少了热量损失,而且降低外筒(1)外表面温度,减轻了支承装置(12)和传动装置(11)的热负担,提高了安全运转率;
(4)、设有返渣筒(5)和返渣装置(10),将加热原料之后的兰炭作为热载体通过返渣筒(5)和返渣装置(10)返回到进料端,与原料再次混合,一方面充分利用了兰炭可以作为热源为原料提供热量,减少了所需热烟气的用量,提高了热效率;另一方面兰炭作为热载体与原料混合,加速热交换效率,避免原料在进料端口结焦堵塞;
(5)、所述制备方法对原料的质量没有要求,大大提高了原料的利用率;
(6)、焦油回收率也到了提高;
(7)、得到的煤气质量也高。
附图说明
图1是本发明实施例的主视图;
图2为本发明实施例的侧视图;
图3为图1中A-A面的剖视图;
图4为第一支撑件、第二支撑件的结构示意图;
图5为进料锁风装置、出料锁风装置的结构示意图。
图中:1外筒,2保温材料层,3第一支撑件,4加热筒,5返渣筒,6第二支撑件,7出气罩,8进料锁风装置,9进料罩,10返渣装置,11传动装置,12支承装置,13加热炉,14出料罩,15出料锁风装置,16煤气出口,17进气罩,18燃烧器,19-第三支撑件,61-外筒体,62-固定墩,63-拉板,64-肋板,65-T形板,66-内筒体,82-转轴,83-球阀箱体,84-球阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,对本发明作进一步说明,以助于理解本发明的内容。
实施例1:
如图1所示,一种混合式加热设备,从外到内依次包括由外筒1、加热筒4、返渣筒5组成的三层筒结构,其中,所述加热筒4的两端轴向延伸到外筒1外,所述外筒1的轴向长度大于所述返渣筒5的轴向长度;所述返渣筒5的一端与所述加热筒4用于进料的一端齐平;所述外筒1内壁设有保温材料层2;
所述外筒1通过支承装置12支撑,并由传动装置11驱动旋转;
所述外筒1的内壁与加热筒4的外壁之间设有第一支撑件3,所述加热筒4的内壁与返渣筒5的外壁之间设有第二支撑件6,所述第一支撑件3和第二支撑件6结构可以相同,具体结构如图4所示;
其中:固定墩62焊接在外筒体61内壁上,拉板63焊接在固定墩62两侧,肋板64垂直焊接在拉板63上,T形板65一端垂直焊接在拉板123上,另一端与内筒体66外壁焊接。
所述外筒1两端分别设有进气罩17和出气罩7,所述进气罩17通过法兰连接有加热炉13,所述加热炉13上法兰连接有燃烧器18,具体见图3;
所述加热筒4一端通过第三支撑部件18与进料锁风装置8连接,具体可以见图2,所述进料锁风装置8外连接有进料罩9;所述加热筒4另一端与出料锁风装置15连接,所述出料锁风装置15外连接有出料罩14;所述进料锁风装置8、出料锁风装置15均为球封锁风装置,具体结构如图5所示。
所述球封锁风装置包括转轴2、球阀箱体3和多个固定在转轴2上的螺旋叶片,所说的球阀箱体3内设有球阀4,其中相邻的两个螺旋叶片之间形成螺旋通道,所说的球阀箱体3沿螺旋通道固定在相邻的两个螺旋叶片之间。
所述加热筒4用于出料的一端设有煤气出口16,用于出煤气;所述返渣筒5的另一端设有料勺作为返渣装置10,所述料勺可以为多个,也可以均匀的焊接在返渣筒5的另一端。
所述加热筒4、返渣筒5内部均设有螺旋导料装置,所述螺旋导料装置由一系列的螺旋叶片组成。
本发明在具体使用时如下:用传动装置10驱动外筒1、加热筒4,返渣筒5同时旋转,同时热烟气由燃烧器18供入加热炉13内,经进气罩17进入外筒1,热烟气在外筒1内通过,用来给加热筒4提供热量,加热后的烟气从出气罩7出去;
通烟气后将要加热的原料通过提升机喂入进料罩9,经进料锁风装置8进入加热筒4,在加热筒4内600℃加热1小时;加热后的产物兰炭一部分通过料勺进入返渣筒5作为热载体循环使用,另一部分通过出料锁风装置15从出料罩14排出,作进一步处理;加热后产生的煤气经煤气出口16排出,进入煤气处理系统,冷凝回收,所述热烟气为加热后产生的煤气经冷凝后的产物,一般为煤焦油或者煤气。
用本发明所述的装置加热兰炭,对兰炭的质量没有要求,而兰炭粒度由破碎机保证,基本上是100%利用,不像内热式直立炉那样,需要煤块的直径在30至80毫米;
其次,由于改变了加热方法,与用内热式直立炉加热兰炭相比,得到的煤气热值提升了30%,氢气、甲烷的含量也提高了50%,氮气含量降低了40%,满足化工利用的最佳条件,将其充分的运用到生产生活中,节能环保;
最后,采用以上的制备方法后焦油回收率达到19%。
实施例2:
本实施例与实施例1基本相同,不同的是原料在加热筒内650℃加热1小时,使用此设备加热兰炭后,与用内热式直立炉加热兰炭相比,得到的煤气热值提升了33%,氢气、甲烷的含量也提高了60%,氮气含量降低了50%,
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种混合式加热设备,其特征在于,从外到内依次包括由外筒(1)、加热筒(4)、返渣筒(5)组成的三层筒结构,其中,所述加热筒(4)的两端轴向延伸到外筒(1)外,所述外筒(1)的轴向长度大于所述返渣筒(5)的轴向长度;
所述外筒(1)通过支承装置(12)支撑,并由传动装置(11)驱动旋转;
所述外筒(1)的内壁与加热筒(4)的外壁之间设有第一支撑件(3),所述加热筒(4)的内壁与返渣筒(5)的外壁之间设有第二支撑件(6);
所述外筒(1)两端分别设有进气罩(17)和出气罩(7),所述进气罩(17)通过法兰连接有加热炉(13),所述加热炉(13)上法兰连接有燃烧器(18);
所述加热筒(4)一端通过第三支撑部件(18)与进料锁风装置(8)连接,所述加热筒(4)另一端与出料锁风装置(15)连接,所述加热筒(4)用于出料的一端设有煤气出口(16),用于出煤气;
所述返渣筒(5)的一端与所述加热筒(4)用于进料的一端齐平;所述返渣筒(5)的另一端设有返渣装置(10);所述外筒(1)内壁设有保温材料层(2)。
2.如权利要求1所述的混合式加热设备,其特征在于,所述返渣装置(10)为料勺。
3.如权利要求2所述的混合式加热设备,其特征在于,所述加热筒(4)、返渣筒(5)内部均设有螺旋导料装置。
4.如权利要求3所述的混合式加热设备,其特征在于,还包括与所述进料锁风装置(8)连接的进料罩(9),与所述出料锁风装置(15)连接的出料罩(14)。
5.如权利要求4所述的混合式加热设备,其特征在于,所述进料锁风装置(8)、出料锁风装置(15)为球封锁风装置。
6.权利要求1-5任一所述的混合式加热设备在制备兰炭方面的应用。
7.如权利要求6所述的应用,其特征在于,制备兰炭的方法具体包括如下步骤:
1)热烟气由燃烧器供入加热炉(13)内,经进气罩(17)进入外筒(1);
2)原料喂入进料罩(9),经进料锁风装置(8)进入加热筒(4);
3)原料在加热筒(4)内600-650℃加热1小时;
4)加热后的产物兰炭一部分通过返渣装置(10)进入返渣筒(5)作为热载体循环使用,另一部分通过出料锁风装置(15)从出料罩(14)排出;加热后产生的煤气经煤气出口(16)排出,进入煤气处理系统,冷凝回收。
8.如权利要求7所述的应用,其特征在于,所述热烟气为可燃物。
9.如权利要求8所述的应用,其特征在于,所述热烟气为兰炭、煤焦油或者煤气。
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