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
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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