CN104774629A - 一种粉煤热解方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉煤静态热解方法。所涉及的粉煤干馏方法包括：设有至少三个工作单元，该三个工作单元各自设有粉煤进口和半焦出口；同一批次粉煤原料送入一粉煤热解单元后依次经预热、干馏热解、冷却后从半焦出口排出；同一时刻下，所述三个工作单元分别处于预热工作状态、干馏热解工作状态、冷却工作状态，相应地，分别为预热工作单元、干馏热解工作单元和冷却工作单元，其中：干馏热解工作单元产生的热烟气作为预热工作单元的热源。所涉及的粉煤干馏热解装置，所提供的装置包括：三个粉煤热解炉，三个炉体循环工作，实现粉煤静态干馏热解，该工艺简捷，设备简单，投资小，热效率高，煤气质量好，半焦灰分低，焦油收率高。

Description

一种粉煤热解方法及装置

技术领域

本发明涉及煤炭热解技术，具体涉及一种粉煤静态热解方法。

背景技术

粉煤热解国内外有很多技术，但是主要包括外热式热解法，固体热载体热解法，快速气体热解法等。其中固体热载体存在煤气中粉尘大、半焦灰分大等问题；气体快速热解存在气体循环量大、加热冷却循环气体热效率低、煤气中粉尘大等问题，而外热式直立炉热解粉煤虽然存在传热效率低、产量小等问题，但立式炉具有综合能耗低，投资小，操作简单等优点，突出问题是煤气不易从物料中排出，湿法熄焦污染环境，耗水量大，等问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的之一在于提供一种粉煤静态热解方法。

为此，本发明提供的粉煤热解方法包括：

设有至少三个工作单元，该三个工作单元各自设有粉煤进口和半焦出口；同一批次粉煤原料送入一粉煤热解单元后依次经预热、干馏热解、冷却后从半焦出口排出；

同一时刻下，所述三个工作单元分别处于预热工作状态、干馏热解工作状态、冷却工作状态，相应地，分别为预热工作单元、干馏热解工作单元和冷却工作单元，其中：干馏热解工作单元产生的热烟气作为预热工作单元的热源。

进一步，所述冷却工作单元为空气间接冷却，预热后的空气作为干馏热解工作单元所需热源生产时的燃烧用空气。

进一步，对预热工作单元中的粉煤进行预热后的烟气被排出。

进一步，同一时刻下的三个工作单元内各自设有若干个子工作单元；

同一工作单元内的若干个子工作单元各自设有粉煤进口和半焦出口，同一批次粉煤原料送入一子工作单元后经预热、干馏热解、冷却后从半焦出口排出；

烟气或空气进入同一工作单元后，依次通过各子工作单元。

本发明还提供一种粉煤干馏热解装置，所提供的装置包括：三个粉煤热解炉，该三个粉煤热解炉各自设有粉煤进口和半焦出口；同一批次粉煤原料送入一粉煤热解炉后经预热、干馏热解、冷却后从半焦出口排出；同一时刻下，所述三个粉煤热解炉分别处于预热工作状态、干馏热解工作状态、冷却工作状态，相应地，分别为预热工作单元、干馏热解工作单元和冷却工作单元，其中：干馏热解工作单元产生的热烟气作为预热工作单元的热源。

进一步，每个粉煤热解炉中安装有导气装置；所述导气装置包括多个导气单元，多个导气单元依次连通形成导气通路，所述导气单元包括上通气口和下通气口，所述上通气口的通气口面积小于下通气口的通气口面积，所述上通气口与下通气口之间由通气管联通，且由上通气口至下通气口的方向，通气管的横截面面积逐渐增大；相邻导气单元的连通方式为：其中一个导气单元的上通气口安装于另一个导气单元的下通气口中，且该下通气口与该上通气口之间形成侧进气口。

进一步，相邻导气单元的连接方式为：其中一个导气单元的上通气口活动式安装于另一个导气单元的下通气口中。

进一步，所述导气单元包括一通气管，该通气管的一段为上通气口，另一端为下通气口。

进一步，所述导气单元包括上通气口、下通气口和通气管，所述上通气口为管形结构，所述下通气口为管形结构，所述通气管为锥形结构。

进一步，相邻导气单元的连接方式为：其中一个导气单元的上通气口吊挂式安装于另一个导气单元的下通气口中，且其中一个导气单元相对于另一个导气单元可以活动。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)将粉煤进行间接加热，保证粉煤烘干时不易燃烧，干燥效率高，主体设备无运动部件，节能，同时物理水不进入煤气系统。

(2)干燥后的粉煤通过在炭化室长时间静态热解，热解速度慢，煤气溢出速度低，煤气中粉尘含量极低，不需要专门的煤气除尘装置。

(3)可以用半焦粉代替煤气作为热源燃料，节约煤气，细焦粉得到合理的利用，降低热解加热用燃料的成本，也有利于环保。

(4)冷却半焦产生的热空气用于助燃，热解后烟气余热用于粉煤干燥预热，实现热量梯度利用，热利用效率高。

(5)炉体处于静止状态，电耗低，生产实现自动控制，自动化水平高，节约人力。

(6)导气装置活动式连接(如悬挂链接)，使得装置有一定的挠度，煤气进口不宜堵塞。

附图说明

以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细解释说明。

图1为实施例1粉煤静态热解工艺示意图；

图2为实施例1的导气装置的结构示意图；

图3为实施例2的导气装置的结构示意图；

图4为实施例3的工作状态图之一；

图5为实施例3的工作状态图之二；

图6为实施例3的工作状态图之三；

图7为实施例3的工作状态图之四。

具体实施方式

除非另有说明，本发明所述各术语的含义均为本领域技术人员的常规理解。

实施例1：

该实施例的热解方法及装置如下：

利用外热源加热静态炉3产生高温烟气，用于预热静态炉1，此时，烟气三通阀y-3烟气管道方向关闭，即上关闭，通往三通阀s-1方向打开，热烟气进入静态炉1，同时静态炉1的三通阀s-1的空气进口关闭，静态炉1内的烟气经过三通阀y-1排入烟气管道，即上打开，y-1连接s-2方向关闭，即下关闭，此时静态炉1中的粉煤被干燥预热，干燥产生的蒸汽进入烟气管道净化达标后外排；进煤阀M-1和出焦阀J-1同时处于关闭状态；此时，静态炉2的进煤阀M-2打开，出焦阀J-2关闭，待静态炉2装满料后，M-2关闭，等待预热干燥；

静态炉3内粉煤热解产生煤气时，煤气经过阀R-3经过煤气冷却净化系统，变成冷煤气进入冷煤气管道，通过阀门Q-1进入静态炉1；

静态炉3热解结束进入冷却状态，Q-3阀门关闭，s-3三通阀空气阀打开，冷空气由外界进入静态炉3，冷却炉内物料，同时空气自身被加热，经过三通阀Y-3和三通阀s-1进入静态炉1，与来自阀门Q-1的煤气燃烧，加热静态炉1热解粉煤。

静态炉1被加热到热解温度时产生的煤气经过阀门R-1进入热煤气管道，经过冷却净化后，一部分作为煤气产品进入煤气柜，一部分作为加热静态炉自身的冷煤气进入冷煤气管道，作为静态炉1的燃烧热源煤气，此时，阀门Q-2和Q-3均关闭，静态炉1为热解状态；

静态炉1热解时产生的烟气，经过阀门Y-1进入三通阀s-2，进入静态炉2对装入炉内的粉煤进行预热干燥，烟气经过Y-2进入烟气管道，静态炉2为预热干燥状态；

静态炉1热解结束后，进入冷却降温状态时，阀门Q-1关闭，三通阀s-1空气阀打开，阀门R-1关闭，空气经过预热后，通过阀门y-1进入阀门s-2，Q-2打开，煤气与预热空气燃烧，为静态炉2提供热量，静态炉2进入热解状态。此时，静态炉3冷却结束，阀门M-3和J-3打开，半焦排出，粉煤同时进入炉内，粉煤装满后，阀门M-3和J-3都关闭，来自静态炉2出来的烟气经过阀门y-2和s-3进入静态炉3，静态炉进入预热干燥状态，产生的烟气经过阀门y-3进入烟气管道，阀门Q-3和J-3都关闭。

待静态炉1结束降温冷却状态后，阀门M-1和J-1同时打开，粉煤进入静态炉1内部，半焦排出后，阀门M-1和J-1关闭，静态炉1再进入预热干燥状态，静态炉3进入干馏热解状态，静态炉2进入冷却降温状态，如此反复，实现粉煤静态热解。

其中预热干燥状态炉内温度控制在200-350℃，并在350℃下保温4-8小时；干馏热解状态，炉温控制在400-700℃，并在700℃下保温4-8小时；冷却降温状态炉温控制在100-200℃，并在200℃保温4-8小时。

参考图2，该实施例的各炉体内的导气装置包括多个导气单元，每个导气单元包括上通气口11，下通气口13和通气管12，其中上、下通气口均为圆管结构，通气管2为圆锥形管。

相连导气单元之间采用悬挂式连接，即位于上方的导气单元的下通气口中安装有悬挂杆14，下方的导气单元的上通气口的侧壁上开设有通孔，并经该通孔悬挂在悬挂杆上，这样相邻的下通气口与下通气口之间形成侧进气口。采用悬挂式连接相邻导气单元，其之间具有一定的挠度，在煤料下行时，有利于避免导气管堵塞。

该实施例的上通气口的高度为40mm，直径Φ＝500mm；通气管高度为80mm，锥度为1:3；下通气口的高度为120mm，直径Φ＝90mm。

实施例2：

与实施例1不同的是，该实施例的导气装置包括多个导气单元，如图3所示，每个导气单元包括上通气口25，下通气口27和通气管26，其中上、下通气口均为箱式结构，通气管26为锥台形状。同样相连导气单元之间采用悬挂杆28连接。

该实施例的上通气口的尺寸为60×1400mm；通气管的高度尺寸为100mm；下通气口的尺寸为120×1500mm。

实施例3：

该实施例的每个工作单元(共三个工作)中设有三个独立炉的工作过程，如图4所示，在某一时刻：

7#，8#,9#三个独立炉处于冷却状态；

6#，5#，4#炉处于热解状态，被预热的空气供6#炉燃烧热解，5#，4#炉也同时处于热解状态，热解炉中产生煤气进入煤气管道被净化冷却，得到冷煤气和焦油；

炉内温度低于热解温度的3#，2#，1#炉利用4#炉排出的热烟气处于预热状态，三个预热炉内产生的蒸汽排入烟气管道，1#炉出来的预热烟气也同时排入烟气管道。

接下来时刻，各炉体的工作状态及煤气、烟气流向切换工作过程如下：

在9#炉冷却到200℃以下时，排出半焦，装满粉煤后换入预热状态，此时3#炉由预热状态换入热解状态，6#炉由热解状态进入冷却状态，5#炉内温度继续上升，1#炉烟气管道关闭，烟气排入9#炉，9#炉排烟管道打开，烟气排入烟气管道，如图5。

8#炉内温度继续下降，待其冷却到200℃以下时，排出半焦，装满粉煤后换入预热状态，此时2#炉由预热状态换入热解状态，5#炉由热解状态进入冷却状态，4#炉内温度上升，9#炉烟气管道关闭，烟气排入8#炉，8#炉排烟管道打开，烟气排入烟气管道，如图6。

在7#炉冷却到200℃以下时，排出半焦，装满粉煤后换入预热状态，此时1#炉由预热状态换入热解状态，4#炉由热解状态进入冷却状态，1#炉变为煤气燃烧加热炉，8#炉烟气管道关闭，烟气排入7#炉，7#炉排烟管道打开，烟气排入烟气管道，如图7。

以此类推，9个热解炉依次温度不断升高，变成热解炉后，依次变为冷却炉，最后依次变为预热炉，循环不停，实现粉煤静态热解。

Claims (10)

1.一种粉煤热解方法，其特征在于，方法包括：

设有至少三个工作单元，该三个工作单元各自设有粉煤进口和半焦出口；同一批次粉煤原料送入一粉煤热解单元后依次经预热、干馏热解、冷却后从半焦出口排出；

同一时刻下，所述三个工作单元分别处于预热工作状态、干馏热解工作状态、冷却工作状态，相应地，分别为预热工作单元、干馏热解工作单元和冷却工作单元，其中：干馏热解工作单元产生的热烟气作为预热工作单元的热源。

2.如权利要求1所述的粉煤热解方法，其特征在于，所述冷却工作单元为空气间接冷却，预热后的空气作为干馏热解工作单元所需热源生产时的燃烧用空气。

3.如权利要求1所述的粉煤热解方法，其特征在于，对预热工作单元中的粉煤进行预热后的烟气被排出。

4.如权利要求1所述的粉煤热解方法，其特征在于，同一时刻下的三个工作单元内各自设有若干个子工作单元；

同一工作单元内的若干个子工作单元各自设有粉煤进口和半焦出口，同一批次粉煤原料送入一子工作单元后经预热、干馏热解、冷却后从半焦出口排出；

烟气或空气进入同一工作单元后，依次通过各子工作单元。

5.一种粉煤干馏热解装置，其特征在于，包括：

三个粉煤热解炉，该三个粉煤热解炉各自设有粉煤进口和半焦出口；同一批次粉煤原料送入一粉煤热解炉后经预热、干馏热解、冷却后从半焦出口排出；

同一时刻下，所述三个粉煤热解炉分别处于预热工作状态、干馏热解工作状态、冷却工作状态，相应地，分别为预热工作单元、干馏热解工作单元和冷却工作单元，其中：干馏热解工作单元产生的热烟气作为预热工作单元的热源。

6.如权利要求5所述的粉煤干馏热解装置，其特征在于，每个粉煤热解炉中安装有导气装置；所述导气装置包括多个导气单元，多个导气单元依次连通形成导气通路，所述导气单元包括上通气口和下通气口，所述上通气口的通气口面积小于下通气口的通气口面积，所述上通气口与下通气口之间由通气管联通，且由上通气口至下通气口的方向，通气管的横截面面积逐渐增大；

相邻导气单元的连通方式为：其中一个导气单元的上通气口安装于另一个导气单元的下通气口中，且该下通气口与该上通气口之间形成侧进气口。

7.如权利要求6所述的粉煤干馏热解装置，其特征在于，相邻导气单元的连接方式为：其中一个导气单元的上通气口活动式安装于另一个导气单元的下通气口中。

8.如权利要求6所述的粉煤干馏热解装置，其特征在于，所述导气单元包括一通气管，该通气管的一段为上通气口，另一端为下通气口。

9.如权利要求6所述的粉煤干馏热解装置，其特征在于，所述导气单元包括上通气口、下通气口和通气管，所述上通气口为管形结构，所述下通气口为管形结构，所述通气管为锥形结构。

10.如权利要求6所述的粉煤干馏热解装置，其特征在于，相邻导气单元的连接方式为：其中一个导气单元的上通气口吊挂式安装于另一个导气单元的下通气口中，且其中一个导气单元相对于另一个导气单元可以活动。