CN104927889A - 一种煤热解提质一体化成套系统及工艺 - Google Patents

一种煤热解提质一体化成套系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种煤热解提质一体化系统,沿工艺路线依次连接设有所述干燥热解单元、提质煤冷却单元和增湿出料单元,通过设置所述干燥热解单元中煤干燥和煤热解反应在同一个回转筒体内完成,有效减少设备投资,提高.工艺可靠性;通过设置所述提质煤冷却单元中利用冷空气对布料列管内的物料进行间接冷却,设备简单,安全性好,废水废气产率低,换热后获得的热空气进行热量回收再利用;通过设置所述增湿出料单元中在利用螺旋输送机对提质煤进行输送的过程中,采用所述喷淋器对提质煤进行喷水增湿,操作简单可靠,且可根据工艺需要调节喷水量,产品质量好,工艺环保。

Description

一种煤热解提质一体化成套系统及工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种煤热解提质一体化成套系统及工艺,属于煤热解提质的技术领域。
背景技术
[0002] 我国是一个煤炭资源丰富、而石油及天然气资源相对匮乏的国家,近年来随着我国北方地区大气环境的日益恶化,为减少煤炭直接燃烧对环境的影响,同时提高煤炭资源的利用率,国内外越来越多的机构及学者开始研宄煤炭分质利用技术,即将原料煤进行中低温热解,得到高价值的煤气、煤焦油和提质煤的一种煤炭利用方法。
[0003]目前,国内所采用的煤炭热解提质工艺,多采用三套独立系统串联来实现,即干燥炉、炭化反应炉和冷却(熄焦)炉串联形成热解提质工艺核心部分。中国专利文献CN102250633A公开了一种用外热式回转炉进行褐煤提质的方法,具体步骤包括;(I)将原料褐煤送入回转干燥炉,使原料褐煤温度在100〜300°C的环境下进行干燥和脱吸20〜40分钟,除去褐煤中的水分以及吸附在煤的毛孔中的气体;(2)干燥和脱吸后的煤进入回转炭化炉热解提质,在物料温度450〜700°C下热裂解40min〜120min,热裂解提质后得到半焦和含有焦油的高温粗煤气,回转炭化炉的操作压力在微正压与微负压之间,具体数值为±500mmH20 ;(3)通过热解提质后产生的半焦由回转炭化炉的炉尾排出,送入回转冷却炉熄焦冷却,冷却后的半焦再送入筛焦装置筛分得到不同粒径的成品半焦;(4)通过热裂解提质后产生的含焦油的高温粗煤气由回转炭化炉导气管导出,进入焦油煤气分离纯化装置,进行吸收和纯化,得到高品质焦油成品和高热值煤气成品;其中一部分成品煤气和空气送入燃烧炉燃烧,燃烧后的热烟气送入回转炭化反应炉夹套内作为物料自身热裂解的热源,加热完物料后具有一定热值的热烟气由高温风机送到回转干燥炉干燥原煤。然而,上述工艺流程中,回转干燥炉与回转炭化反应炉之间、回转炭化反应炉与回转冷却炉之间均需要专门设置衔接装置,且三套炉体系统之间需要严格密封,但对于高温固体物料的密封始终是技术难点,因此,上述工艺存在设备数量多、装置庞大、布置复杂、工艺可靠性低、能耗高等缺点,此外,由于原料煤中含有大量粉尘,极易造成设备管道堵塞,且后续油气产品除尘工作量大。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于提出一种结构简单、高效节能、环境友好的煤热解提质一体化成套系统及工艺。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:
[0006] 一种煤热解提质一体化成套系统,其沿工艺路线依次连接设有干燥热解单元、提质煤冷却单元和增湿出料单元;
[0007] 所述干燥热解单元,包括横向设置的回转筒体以及套设于所述回转筒体侧壁外侧的外夹套,所述回转筒体与所述外夹套之间形成烟气通道;所述回转筒体的前端设有进料口,所述回转筒体的后端设有出料口;
[0008] 沿工艺路线方向所述回转筒体依次包括干燥段、反应段和保温段,在所述干燥段和反应段分界处设有料封区,所述料封区设有中心内筒和环设于所述中心内筒外侧的螺旋,所述中心内筒与所述回转筒体为同轴设置,沿竖直方向所述中心内筒的顶端高度低于所述回转筒体内的物料高度;在所述反应段的内部且沿所述回转筒体的轴向设有20-56根反应段加热管,所述反应段加热管沿所述回转筒体的内壁圆周均匀分布且所述反应段加热管的两端固定于所述回转筒体上,在所述保温段的内部且沿所述回转筒体的轴向设有20-56根保温段加热管,所述保温段加热管沿所述回转筒体的内壁圆周均匀分布且所述保温段加热管的两端固定于所述回转筒体上,
[0009] 沿工艺路线方向所述外夹套上依次设有干燥烟气出口、干燥烟气进口、加热烟气出口、加热烟气进口和保温烟气出口 ;所述干燥烟气进口与所述中心内筒通过一个连接管连通设置;所述反应段加热管的两端分别与所述加热烟气出口和所述加热烟气进口连通;所述保温段加热管的两端分别与所述加热烟气进口和所述保温烟气出口连通;
[0010] 所述提质煤冷却单元,包括纵向设置的筒体以及位于所述筒体内部的沿竖直方向平行设置的若干个布料列管,所述筒体的顶部与所述干燥热解单元的出料口连通设置,所述筒体的上部设有热空气出口,下部设有冷空气进口和水蒸气排出口 ;
[0011] 所述增湿出料单元,与所述筒体的底部连通设置,所述增湿出料单元包括螺旋输送机和喷淋器,所述喷淋器位于所述螺旋输送机的上方以对所述螺旋输送机的输送物料进行喷淋处理。
[0012] 在所述加热烟气进口处、位于所述外夹套的内侧设置两个烟气分流器,所述烟气分流器为人字形分流板。
[0013] 与所述回转筒体的进料口连通设置进料器,所述进料器为溜管或螺旋进料器。
[0014]与所述回转筒体的前端连通设有排灰箱,所述排灰箱的底部设有排灰口,所述排灰箱的侧壁上设有气体出口;
[0015] 与所述回转筒体的后端连通设有出料箱,所述出料箱的底部设有出料口,所述出料箱的顶部设有导气口。
[0016] 沿所述回转筒体的中心轴向,所述干燥段、反应段和保温段的长度占回转筒体总长的百分比依次为40%〜45%、40%〜45%、10%〜20%。
[0017] 沿所述回转筒体的中心轴向,所述反应段加热管的长度小于或等于所述反应段长度,所述保温段加热管的长度小于或等于所述保温段的长度。
[0018] 沿竖直方向,所述回转筒体内的物料高度比所述中心内筒的底端高出100〜200mmo
[0019] 在所述筒体内部且位于所述布料列管的上方设有物料分布器。
[0020] 所述布料列管的直径为DN200〜DN400,所述布料列管的长度与所述筒体的长度之比为0.8:1〜1:1。
[0021]与所述提质煤冷却单元还连接设置重量感应装置或者料位感应装置。
[0022] 本发明所述的煤热解提质一体化成套系统,工艺流程如下:
[0023] (I)原料煤进入所述干燥热解单元,先在所述干燥段利用热烟气对原料煤通过间接加热和直接加热的组合方式进行干燥处理,将原料煤的含水量降至到0.5%以下得到干燥煤;在对原料煤进行干燥的同时,与原料煤直接接触的烟气将原料煤中细微煤粉带走并除去;之后,在所述反应段利用热烟气对所述干燥煤进行逆流式间接加热,所述干燥煤被加热到350〜600°C进行热解反应,反应生成焦油气、煤气和提质煤,所述提质煤进入所述保温段后利用热烟气进行并流式加热,保温一段时间使所述提质煤中的挥发分析出;并将所述焦油气和煤气导出,得到高温提质煤进入所述提质煤冷却单元;
[0024] (2)在所述提质煤冷却单元,利用冷空气对所述高温提质煤进行间接换热冷却,将所述高温提质煤的温度降低至200°C以内,换热后获得的热空气进行热量回收;
[0025] (3)冷却降温后的提质煤进入所述增湿出料单元,在出料的过程中利用喷淋器对所述提质煤进行喷水增湿,同时对提质煤进行进一步降温,所述提质煤从出料口排出时,即为具有一定含水量且温度为70°C左右的提质煤成品。
[0026] 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0027] (I)本发明所述的煤热解提质一体化成套系统,沿工艺路线依次连接设有所述干燥热解单元、提质煤冷却单元和增湿出料单元,首先,通过设置所述干燥热解单元中煤干燥和煤热解反应在同一个回转筒体内完成,避免现有技术中由于需在干燥设备与热解反应设备之间专门设置衔接设备,导致系统密封性差的问题,同时还能有效减少设备投资,提高了工艺可靠性,且本发明在进行原料煤干燥处理时,能够同时除去细微煤粉,有利于后续工艺操作,确保煤热解反应能够长期稳定运行,有效解决现有技术中煤热解工艺中粉尘易造成设备管道堵塞且后续油气产品除尘工作量大的问题;
[0028] 其次,通过设置所述提质煤冷却单元中利用冷空气对布料列管内的物料进行间接冷却,设备简单,安全性好,废水废气产率低,换热后获得的热空气进行热量回收再利用;
[0029] 最后,通过设置所述增湿出料单元中在利用螺旋输送机对提质煤进行输送的过程中,采用所述喷淋器对提质煤进行喷水增湿,操作简单可靠,且可根据工艺需要调节喷水量,产品质量好,工艺环保,并且,通过在所述提质煤冷却单元的下端连接所述螺旋输送机进行冷却提质煤出料后的直接输送,从而能够实现通过利用所述螺旋输送机的螺旋转速调节所述提质煤冷却单元的筒体内的物料高度,同时实现了物料的密封,无需再增设其他物料密封设备。
[0030] (2)本发明所述的煤热解提质一体化成套系统,通过在加热烟气进口处、位于所述外夹套的内侧设置两个所述烟气分流器,在所述烟气分流器的作用下,热烟气从加热烟气进口进入后分成三部分,第一部分热烟气通过位于所述反应段与所述外夹套之间的烟气通道向位于所述反应段前端的所述加热烟气出口移动,第二部分热烟气通过所述反应段加热管向位于所述反应段前端的所述加热烟气出口移动,第三部分热烟气通过位于所述保温段与所述外夹套之间的烟气通道及所述保温段加热管向位于所述保温段后端的所述保温烟气出口移动,第一、第二部分烟气对提质煤热解反应提供热量,第三部分烟气对提质煤保温提供热量,从而有利于提高提质煤热解效率和产品煤质量。
[0031] (3)本发明所述的煤热解提质一体化成套系统,通过与所述回转筒体的前端连通设有排灰箱,从而能够将原料煤进行干燥处理时烟气带走的细微煤粉进行统一收集,进一步确保煤热解反应能够长期稳定运行,有效避免粉尘易造成设备管道堵塞且后续油气产品除尘工作量大的问题。
[0032] (4)本发明所述的煤热解提质一体化成套系统,通过与所述提质煤冷却单元连接设置重量感应装置或者料位感应装置,有利于实现自动化控制所述螺旋输送机的螺旋转速,即自动化调节所述提质煤冷却单元的出料速度,从而使得所述提质煤冷却单元筒体内的物料高度始终保持在一定高度,实现了所述提质煤冷却单元出料口处的物料密封。
附图说明
[0033] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解,下面根据本发明的具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中
[0034]图1是本发明所述的煤热解提质一体化成套系统的结构示意图。
[0035] 图中附图标记表示为:1-气体出口,2-排灰箱,3-进料器,4-干燥烟气出口,
5-回转筒体,6-外夹套,7-干燥段,8-螺旋,9-干燥烟气进口,10-连接管,11-中心内筒,12-加热烟气出口,131-反应段加热管,132-保温段加热管,14-反应段,15-加热烟气进口,16-烟气分流器,17-保温段,18-保温烟气出口,19-导气口,20-出料箱,21-出料箱出料口,22-提质煤冷却单元进料口,23-物料分布器,24-筒体,25-热空气出口,26-布料列管,27-冷空气进口,28-水蒸气排出口,29-提质煤冷却单元出料口,30-增湿出料单元进料口,31-喷淋器,32-螺旋输送机,33-增湿出料单元出料口,34-排灰口。
具体实施方式
[0036] 实施例1
[0037] 本实施例提供一种煤热解提质一体化成套系统,沿工艺路线依次连接设有干燥热解单元、提质煤冷却单元和增湿出料单元。
[0038] 所述干燥热解单元包括横向设置的回转筒体5以及套设于所述回转筒体5侧壁外侧的外夹套6,所述回转筒体5与所述外夹套6之间形成烟气通道;所述回转筒体5的前端设有进料口,所述回转筒体5的后端设有出料口。
[0039] 沿工艺路线方向所述回转筒体5依次包括干燥段7、反应段14和保温段17,本实施例中,沿所述回转筒体5的中心轴向,所述干燥段7、反应段14和保温段17的长度占回转筒体总长的百分比例分别为40%、40%、10%,本实施例中,所述干燥段7、反应段14和保温段17的长度分别为35m、35m、10m。
[0040] 在所述干燥段7和反应段14分界处设有料封区,所述料封区设有中心内筒11和环设于所述中心内筒11外侧的螺旋8,所述中心内筒11与所述回转筒体5为同轴设置,所述中心内筒11的外径由回转筒体5内径及物料高度确定,具体为:物料高度_(回转筒体的内径-中心内筒的外径)/2 = 200_,本实施例中,所述回转筒体5的内径为3800_,物料高度为1100mm,所述中心内筒11的外径为2000mm,以保证沿竖直方向所述回转筒体5内的物料高度比所述中心内筒11的底端高出200_,使得物料在通过所述螺旋8时形成料封,以防止热解反应气体窜入所述干燥段7。
[0041] 本实施例中,在所述反应段14内部、沿所述回转筒体5的轴向设有二十根反应段加热管131,以增加反应段14的换热面积;所述反应段加热管131沿回转筒体5内壁圆周均匀分布,所述反应段加热管131与回转筒体5内壁之间的间距以及相邻所述反应段加热管131之间的间距均为200mm,所述反应段加热管131的两端焊接固定在所述回转筒体5上。
[0042] 在所述保温段17内部、沿所述回转筒体5的轴向设有二十根保温段加热管132,以增加保温段17的换热面积;所述保温段加热管132均沿回转筒体5内壁圆周均匀分布,所述保温段加热管132与回转筒体5内壁之间的间距以及相邻所述保温段加热管132之间的间距均为200mm ;所述保温段加热管132的两端焊接固定在所述回转筒体5上。
[0043] 本实施例中,所述反应段加热管131和所述保温段加热管132均采用DN300的无缝钢管,所述反应段加热管131的长度等于所述反应段的长度,所述保温段加热管132的长度等于所述保温段的长度。
[0044] 沿工艺路线方向所述外夹套6上依次设有干燥烟气出口 4、干燥烟气进口 9、加热烟气出口 12、加热烟气进口 15和保温烟气出口 18 ;所述干燥烟气进口 9与所述中心内筒11通过一个连接管10连通设置;所述反应段加热管的两端分别与所述加热烟气出口 12和所述加热烟气进口 15连通;所述保温段加热管132的两端分别与所述加热烟气进口 15和所述保温烟气出口 18连通;在所述加热烟气进口 15处、位于所述外夹套6的内侧设置两个烟气分流器16。
[0045] 本实施例中,所述烟气分流器16为人字形分流板。在所述烟气分流器16的作用下,热烟气从加热烟气进口 15进入后分成三部分,第一部分热烟气通过位于所述反应段14与所述外夹套6之间的烟气通道向位于所述反应段14前端的所述加热烟气出口 12移动,第二部分热烟气通过所述反应段加热管131向位于所述反应段14前端的所述加热烟气出口 12移动,第三部分热烟气通过位于所述保温段17与所述外夹套6之间的烟气通道及保温段加热管132向位于所述保温段17后端的所述保温烟气出口 18移动,第一、第二部分烟气对提质煤热解反应提供热量,第三部分烟气对提质煤保温提供热量,从而有利于提高提质煤热解效率和产品煤质量。
[0046] 所述提质煤冷却单元包括纵向设置的筒体24以及位于所述筒体24内部的沿竖直方向平行设置的若干个布料列管26,本实施例中,所述布料列管的直径取DN200,所述布料列管的长度与所述筒体的长度之比为0.9:1。所述筒体24的顶部设有提质煤冷却单元进料口 22,所述提质煤冷却单元进料口 22与所述干燥热解单元的出料口连通设置,所述筒体24的上部设有热空气出口 25,下部设有冷空气进口 27和水蒸气排出口 28,底部设有提质煤冷却单元出料口 29。
[0047] 所述增湿出料单元与所述筒体24的底部连通设置,所述增湿出料单元进料口 30与所述提质煤冷却单元出料口 29对接。所述增湿出料单元包括螺旋输送机32和喷淋器31,所述喷淋器31位于所述螺旋输送机32的上方以对所述螺旋输送机32的输送物料进行喷淋增湿处理,增湿后的提质煤成品由增湿出料单元出料口 33排出,增湿过程中产生的水蒸气及粉尘从所述提质煤冷却单元的水蒸气排出口 28排出。
[0048] 基于本实施例所述的煤热解提质一体化系统的煤热解提质一体化工艺,工艺流程如下:
[0049] (I)原料煤进入干燥热解单元后,首先在干燥段7进行干燥处理,热烟气对原料煤通过间接和直接组合加热方式,将原料煤的含水量降至到0.5%以下,在对原料煤进行干燥的同时,与原料煤直接接触的烟气将原料煤中细微煤粉带走并除去;之后,在所述反应段14利用热烟气对干燥煤进行逆流间接加热,干燥煤被加热到350〜600°C进行热解反应,反应生成焦油气、煤气及提质煤,提质煤进入保温段17后由热烟气并流加热,保温一定时间,以保证提质煤中挥发分一定程度地析出,将焦油气和煤气导出,得到的高温提质煤经出料口进入提质煤冷却单元;
[0050] (2)高温提质煤进入提质煤冷却单元后,利用冷空气对提质煤进行间接换热,将提质煤温度降低至200°C以内,换热后获得的热空气进行热量回收后另作它用;
[0051] (3)冷却后的提质煤进入增湿出料单元,在出料的过程中利用喷淋器31进行喷水增湿,同时对提质煤进行进一步降温,该提质煤从出料口排出时,即为具有一定含水量且温度为70°C左右的提质煤成品。
[0052] 本实施例所述的煤热解提质一体化成套系统,通过沿工艺路线依次连接设有所述干燥热解单元、提质煤冷却单元和增湿出料单元,首先,通过设置所述干燥热解单元中煤干燥和煤热解反应在同一个回转筒体5内完成,避免现有技术中由于需在干燥设备与热解反应设备之间专门设置衔接设备,导致系统密封性差的问题,同时还能有效减少设备投资,提高了工艺可靠性,且本发明在进行原料煤干燥处理时,能够同时除去细微煤粉,有利于后续工艺操作,确保煤热解反应能够长期稳定运行,有效解决现有技术中煤热解工艺中粉尘易造成设备管道堵塞且后续油气产品除尘工作量大的问题;其次,通过设置所述提质煤冷却单元中利用冷空气对布料列管26内的物料进行间接冷却,设备简单,安全性好,废水废气产率低,换热后获得的热空气进行热量回收再利用;最后,通过设置所述增湿出料单元中在利用螺旋输送机32对提质煤进行输送的过程中,采用所述喷淋器31对提质煤进行喷水增湿,操作简单可靠,且可根据工艺需要调节喷水量,产品质量好,工艺环保,并且,通过在所述提质煤冷却单元的下端连接所述螺旋输送机32进行冷却提质煤出料后的直接输送,从而能够实现通过利用所述螺旋输送机32的螺旋转速调节所述提质煤冷却单元的筒体24内的物料高度,同时实现了物料的密封,无需再增设其他物料密封设备。
[0053] 实施例2
[0054] 本实施例提供一种煤热解提质一体化成套系统,其结构如图1所示,沿工艺路线依次连接设有干燥热解单元、提质煤冷却单元和增湿出料单元。
[0055] 所述干燥热解单元包括横向设置的回转筒体5以及套设于所述回转筒体5外侧的外夹套6,所述回转筒体5与所述外夹套6之间形成烟气通道;所述回转筒体5的前端设有进料口,所述回转筒体5的后端设有出料口。作为优选的实施方式,本实施例中,与所述回转筒体5的进料口连通设置进料器3,所述进料器3为溜管;与所述回转筒体5的前端连通设有排灰箱2,所述排灰箱2的底部设有排灰口 34,所述排灰箱2的侧壁上设有气体出口 I ;与所述回转筒体5的后端连通设有出料箱20,所述出料箱20的底部设有出料箱出料口 21,所述出料箱20的顶部设有导气口 19,所述出料箱20的侧壁上还设有检修人孔(图中未示出)。
[0056] 沿工艺路线方向所述回转筒体5依次包括干燥段7、反应段14和保温段17,本实施例中,沿所述回转筒体5的中心轴向,所述干燥段7、反应段14和保温段17的长度占回转筒体总长的百分比例分别为45%、45%、10%。
[0057] 在所述干燥段7和反应段14分界处设有料封区,所述料封区设有中心内筒11和环设于所述中心内筒11外侧的螺旋8,所述中心内筒11与所述回转筒体5为同轴设置,本实施例中,所述中心内筒11的外径由回转筒体5内径及物料高度确定,具体为:物料高度_(回转筒体的内径-中心内筒的外径)/2 = 100mm,以保证沿竖直方向所述中心内筒11的底端高度低于所述回转筒体5内的物料高度,使得物料在通过所述螺旋8时形成料封,以防止热解反应气体窜入所述干燥段7。
[0058] 本实施例中,在所述反应段14内部、沿所述回转筒体5的轴向设有四十八根反应段加热管131,以增加反应段14的换热面积;所述反应段加热管131沿回转筒体5内壁圆周均匀分布,所述反应段加热管131与回转筒体5内壁之间的间距以及相邻所述反应段加热管131之间的间距均为120_,所述反应段加热管131的两端焊接固定在所述回转筒体5上。
[0059] 在所述保温段17内部、沿所述回转筒体5的轴向设有四十八根保温段加热管132,以增加保温段17的换热面积;所述保温段加热管132均沿回转筒体5内壁圆周均匀分布,所述保温段加热管132与回转筒体5内壁之间的间距以及相邻所述保温段加热管132之间的间距均为120mm ;所述保温段加热管132的两端焊接固定在所述回转筒体5上。
[0060] 本实施例中,所述反应段加热管131和所述保温段加热管132优选采用DN200的无缝钢管,所述反应段加热管131的长度略小于所述反应段的长度,所述保温段加热管132的长度略小于所述保温段的长度。
[0061] 沿工艺路线方向所述外夹套6上依次设有干燥烟气出口 4、干燥烟气进口 9、加热烟气出口 12、加热烟气进口 15和保温烟气出口 18 ;所述干燥烟气进口 9与所述中心内筒11通过一个连接管10连通设置;所述反应段加热管的两端分别与所述加热烟气出口 12和所述加热烟气进口 15连通;所述保温段加热管132的两端分别与所述加热烟气进口 15和所述保温烟气出口 18连通;在所述加热烟气进口 15处、位于所述外夹套6的内侧设置两个烟气分流器16。
[0062] 本实施例中,所述烟气分流器16为人字形分流板。在所述烟气分流器16的作用下,热烟气从加热烟气进口 15进入后分成三部分,第一部分热烟气通过位于所述反应段14与所述外夹套6之间的烟气通道向位于所述反应段14前端的所述加热烟气出口 12移动,第二部分热烟气通过所述反应段加热管131向位于所述反应段14前端的所述加热烟气出口 12移动,第三部分热烟气通过位于所述保温段17与所述外夹套6之间的烟气通道及保温段加热管132向位于所述保温段17后端的所述保温烟气出口 18移动,第一、第二部分烟气对提质煤热解反应提供热量,第三部分烟气对提质煤保温提供热量,从而有利于提高提质煤热解效率和产品煤质量。
[0063] 所述提质煤冷却单元包括纵向设置的筒体24以及位于所述筒体24内部的沿竖直方向平行设置的若干个布料列管26,本实施例中,所述布料列管的直径取DN300,所述布料列管的长度与所述筒体的长度之比为0.8:1。所述筒体24的顶部设有提质煤冷却单元进料口 22,所述提质煤冷却单元进料口 22与所述出料箱出料口 21连通设置,所述筒体24的上部设有热空气出口 25,下部设有冷空气进口 27和水蒸气排出口 28,底部设有提质煤冷却单元出料口 29。作为优选的实施方式,本实施例在所述筒体24内部且位于所述布料列管26的上方设有物料分布器23,以使得物料均匀分配到各个所述布料列管26内,利用所述布料列管26外的冷空气对位于所述布料列管26内的物料进行间接冷却。
[0064] 所述增湿出料单元与所述筒体24的底部连通设置,所述增湿出料单元进料口 30与所述提质煤冷却单元出料口 29对接。所述增湿出料单元包括螺旋输送机32和喷淋器31,所述喷淋器31位于所述螺旋输送机32的上方以对所述螺旋输送机32的输送物料进行喷淋增湿处理,增湿后的提质煤成品由增湿出料单元出料口 33排出,增湿过程中产生的水蒸气及粉尘从所述提质煤冷却单元的水蒸气排出口 28排出。
[0065] 作为优选的实施方式,本实施例中,与所述提质煤冷却单元连接设置料位感应装置,有利于实现自动化控制所述螺旋输送机32的螺旋转速,即自动化调节所述提质煤冷却单元的出料速度,从而使得所述提质煤冷却单元筒体24内的物料高度始终保持在一定高度,实现了所述提质煤冷却单元出料口 29处的物料密封。
[0066] 基于本实施例所述的煤热解提质一体化成套系统的煤热解提质一体化工艺,工艺流程如下:
[0067] (I)原料煤通过所述进料器3进入干燥热解单元后,首先在干燥段7进行干燥处理,热烟气对原料煤通过间接和直接组合加热方式,将原料煤的含水量降至到0.5%以下,在对原料煤进行干燥的同时,与原料煤直接接触的烟气将原料煤中细微煤粉带走并吹入所述排灰箱2进行统一收集,进一步确保煤热解反应能够长期稳定运行,有效避免粉尘易造成设备管道堵塞且后续油气产品除尘工作量大的问题;
[0068] 之后,在所述反应段14利用热烟气对干燥煤进行逆流间接加热,干燥煤被加热到350〜600°C进行热解反应,反应生成焦油气、煤气及提质煤,提质煤进入保温段17后由热烟气并流加热,保温一定时间后进入所述出料箱20,将热解反应生成的焦油气和煤气导出,得到的高温提质煤经所述出料箱出料口 21排出后进入所述提质煤冷却单元;
[0069] (2)高温提质煤进入所述提质煤冷却单元后,采用所述物料分布器23将提质煤分配到各个布料列管26内,利用所述布料列管26外的冷空气与提质煤进行间接换热,对提质煤进行冷却降温至200°C以内,降温后的提质煤从所述提质煤冷却单元出料口 29排出,换热后获得的热空气进行热量回收后另作它用;
[0070] (3)冷却后的提质煤进入增湿出料单元,在出料的过程中利用喷淋器31对提质煤进行喷水增湿,同时对提质煤进行进一步降温,该提质煤从所述增湿出料单元出料口 33排出时,即为具有一定含水量且温度为70°C左右的提质煤成品,增湿过程中产生的水蒸气及粉尘从所述提质煤冷却单元的水蒸气排出口 28排出。
[0071] 实施例3
[0072] 本实施例提供一种煤热解提质一体化成套系统,沿工艺路线依次连接设有干燥热解单元、提质煤冷却单元和增湿出料单元。
[0073] 所述干燥热解单元包括横向设置的回转筒体5以及套设于所述回转筒体5侧壁外侧的外夹套6,所述回转筒体5与所述外夹套6之间设有烟气通道;所述回转筒体5的前端设有进料口,所述回转筒体5的后端设有出料口。作为优选的实施方式,本实施例中,与所述回转筒体5的进料口连通设置进料器3,所述进料器3为螺旋进料器;与所述回转筒体5的前端连通设有排灰箱2,所述排灰箱2的底部设有排灰口 34,所述排灰箱2的侧壁上设有气体出口 I ;与所述回转筒体5的后端连通设有出料箱20,所述出料箱20的底部设有出料箱出料口 21,所述出料箱20的顶部设有导气口 19,所述出料箱20的侧壁上还设有检修人孔。
[0074] 沿工艺路线方向所述回转筒体5依次包括干燥段7、反应段14和保温段17,本实施例中,沿所述回转筒体5的中心轴向,所述干燥段7、反应段14和保温段17的长度占回转筒体总长的百分比依次为42%、42%、16%。
[0075] 在所述干燥段7和反应段14分界处设有料封区,所述料封区设有中心内筒11和环设于所述中心内筒11外侧的螺旋8,所述中心内筒11与所述回转筒体5为同轴设置,本实施例中,所述回转筒体5的内径为5200mm,物料高度为1400mm,所述中心内筒11的外径为2800mm,沿竖直方向所述回转筒体5内的物料高度比所述中心内筒11的底端高出200_,使得物料在通过所述螺旋8时形成料封,以防止热解反应气体窜入所述干燥段7。
[0076] 本实施例中,在所述反应段14内部、沿所述回转筒体5的轴向设有五十六根反应段加热管131,以增加反应段14的换热面积;所述反应段加热管131沿回转筒体5内壁圆周均匀分布,所述反应段加热管131与回转筒体5内壁之间的间距以及相邻所述反应段加热管131之间的间距均为80mm,所述反应段加热管131的两端焊接固定在所述回转筒体5上。
[0077] 在所述保温段17内部、沿所述回转筒体5的轴向设有五十六根保温段加热管132,以增加保温段17的换热面积;所述保温段加热管132均沿回转筒体5内壁圆周均匀分布,所述保温段加热管132与回转筒体5内壁之间的间距以及相邻所述保温段加热管132之间的间距均为80mm ;所述保温段加热管132的两端焊接固定在所述回转筒体5上。
[0078] 本实施例中,所述反应段加热管131和所述保温段加热管132均采用DN250的无缝钢管,所述反应段加热管131的长度等于所述反应段的长度,所述保温段加热管132的长度等于所述保温段的长度。
[0079] 沿工艺路线方向所述外夹套6上依次设有干燥烟气出口 4、干燥烟气进口 9、加热烟气出口 12、加热烟气进口 15和保温烟气出口 18 ;所述干燥烟气进口 9与所述中心内筒11通过一个连接管10连通设置;所述反应段加热管的两端分别与所述加热烟气出口 12和所述加热烟气进口 15连通;所述保温段加热管132的两端分别与所述加热烟气进口 15和所述保温烟气出口 18连通;在所述加热烟气进口 15处、位于所述外夹套6的内侧设置两个烟气分流器16。
[0080] 本实施例中,所述烟气分流器16为人字形分流板。在所述烟气分流器16的作用下,热烟气从加热烟气进口 15进入后分成三部分,第一部分热烟气通过位于所述反应段14与所述外夹套6之间的烟气通道向位于所述反应段14前端的所述加热烟气出口 12移动,第二部分热烟气通过所述反应段加热管131向位于所述反应段14前端的所述加热烟气出口 12移动,第三部分热烟气通过位于所述保温段17与所述外夹套6之间的烟气通道及保温段加热管132向位于所述保温段17后端的所述保温烟气出口 18移动,第一、第二部分烟气对提质煤热解反应提供热量,第三部分烟气对提质煤保温提供热量,从而有利于提高提质煤热解效率和产品煤质量。
[0081] 所述提质煤冷却单元包括纵向设置的筒体24以及位于所述筒体24内部的沿竖直方向平行设置的若干个布料列管26,本实施例中,所述布料列管的直径优选取DN400 ;所述布料列管的长度与所述筒体的长度之比为1:1。所述筒体24的顶部设有提质煤冷却单元进料口 22,所述提质煤冷却单元进料口 22与所述出料箱出料口 21连通设置,所述筒体24的上部设有热空气出口 25,下部设有冷空气进口 27和水蒸气排出口 28,底部设有提质煤冷却单元出料口 29。作为优选的实施方式,本实施例在所述筒体24内部且位于所述布料列管26的上方设有物料分布器23,以使得物料均匀分配到各个所述布料列管26内,利用所述布料列管26外的冷空气对位于所述布料列管26内的物料进行间接冷却。
[0082] 所述增湿出料单元与所述筒体24的底部连通设置,所述增湿出料单元进料口 30与所述提质煤冷却单元出料口 29对接。所述增湿出料单元包括螺旋输送机32和喷淋器31,所述喷淋器31位于所述螺旋输送机32的上方以对所述螺旋输送机32的输送物料进行喷淋增湿处理,增湿后的提质煤成品由增湿出料单元出料口 33排出,增湿过程中产生的水蒸气及粉尘从所述提质煤冷却单元的水蒸气排出口 28排出。
[0083] 作为优选的实施方式,本实施例中,与所述提质煤冷却单元连接设置重量感应装置,有利于实现自动化控制所述螺旋输送机32的螺旋转速,即自动化调节所述提质煤冷却单元的出料速度,从而使得所述提质煤冷却单元筒体24内的物料高度始终保持在一定高度,实现了所述提质煤冷却单元出料口 29处的物料密封。
[0084] 基于本实施例所述的煤热解提质一体化系统的煤热解提质一体化工艺,,工艺流程如下:
[0085] (I)原料煤通过所述螺旋进料器进入干燥热解单元后,首先在干燥段7进行干燥处理,热烟气对原料煤通过间接和直接组合加热方式,将原料煤的含水量降至到0.5%以下,在对原料煤进行干燥的同时,与原料煤直接接触的烟气将原料煤中细微煤粉带走并吹入所述排灰箱2进行统一收集,进一步确保煤热解反应能够长期稳定运行,有效避免粉尘易造成设备管道堵塞且后续油气产品除尘工作量大的问题;
[0086] 之后,在所述反应段14利用热烟气对干燥煤进行逆流间接加热,干燥煤被加热到350〜600°C进行热解反应,反应生成焦油气、煤气及提质煤,提质煤进入保温段17后由热烟气并流加热,保温一定时间后进入所述出料箱20,将热解反应生成的焦油气和煤气导出,得到的高温提质煤经所述出料箱出料口 21排出进入提质煤冷却单元;
[0087] (2)高温提质煤进入提质煤冷却单元后,采用所述物料分布器23将提质煤分配到各个布料列管26内,利用所述布料列管26外的冷空气与提质煤进行间接换热,对提质煤进行冷却降温至200°C以内,降温后的提质煤从所述提质煤冷却单元出料口 29排出,换热后获得的热空气进行热量回收后另作它用;
[0088] (3)冷却后的提质煤进入增湿出料单元,在出料的过程中利用喷淋器31对提质煤进行喷水增湿,同时对提质煤进行进一步降温,该提质煤从所述增湿出料单元出料口 33排出时,即为具有一定含水量且温度为70°C左右的提质煤成品,增湿过程中产生的水蒸气及粉尘从所述提质煤冷却单元的水蒸气排出口 28排出。
[0089] 显然,上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种煤热解提质一体化成套系统,其特征在于,沿工艺路线依次至少连接设有干燥热解单元、提质煤冷却单元和增湿出料单元; 所述干燥热解单元,包括横向设置的回转筒体以及套设于所述回转筒体侧壁外侧的外夹套,所述回转筒体与所述外夹套之间形成烟气通道;所述回转筒体的前端设有进料口,所述回转筒体的后端设有出料口; 沿工艺路线方向所述回转筒体依次包括干燥段、反应段和保温段,在所述干燥段和反应段分界处设有料封区,所述料封区设有中心内筒和环设于所述中心内筒外侧的螺旋,所述中心内筒与所述回转筒体为同轴设置,沿竖直方向所述中心内筒的顶端高度低于所述回转筒体内的物料高度;在所述反应段的内部且沿所述回转筒体的轴向设有20-56根反应段加热管,所述反应段加热管沿所述回转筒体的内壁圆周均匀分布且所述反应段加热管的两端固定于所述回转筒体上,在所述保温段的内部且沿所述回转筒体的轴向设有20-56根保温段加热管,所述保温段加热管沿所述回转筒体的内壁圆周均匀分布且所述保温段加热管的两端固定于所述回转筒体上; 沿工艺路线方向所述外夹套上依次设有干燥烟气出口、干燥烟气进口、加热烟气出口、加热烟气进口和保温烟气出口 ;所述干燥烟气进口与所述中心内筒通过一个连接管连通设置;所述反应段加热管的两端分别与所述加热烟气出口和所述加热烟气进口连通;所述保温段加热管的两端分别与所述加热烟气进口和所述保温烟气出口连通; 所述提质煤冷却单元,包括纵向设置的筒体以及位于所述筒体内部的沿竖直方向平行设置的若干个布料列管,所述筒体的顶部与所述干燥热解单元的出料口连通设置,所述筒体的上部设有热空气出口,下部设有冷空气进口和水蒸气排出口 ; 所述增湿出料单元,与所述筒体的底部连通设置,所述增湿出料单元包括螺旋输送机和喷淋器,所述喷淋器位于所述螺旋输送机的上方以对所述螺旋输送机的输送物料进行喷淋处理。
2.根据权利要求1所述的煤热解提质一体化成套系统,其特征在于,在所述加热烟气进口处、位于所述外夹套的内侧设置两个烟气分流器,所述烟气分流器为人字形分流板。
3.根据权利要求1或2所述的煤热解提质一体化成套系统,其特征在于,与所述回转筒体的进料口连通设置进料器,所述进料器为溜管或螺旋进料器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的煤热解提质一体化成套系统,其特征在于,与所述回转筒体的前端连通设有排灰箱,所述排灰箱的底部设有排灰口,所述排灰箱的侧壁上设有气体出口; 与所述回转筒体的后端连通设有出料箱,所述出料箱的底部设有出料口,所述出料箱的顶部设有导气口。
5.根据权利要求1-4任一项所述的煤热解提质一体化成套系统,其特征在于,沿所述回转筒体的中心轴向,所述干燥段、反应段和保温段的长度占回转筒体总长的百分比依次为 40% 〜45%、40% 〜45%、10% 〜20%。
6.根据权利要求1-5任一项所述的煤热解提质一体化成套系统,其特征在于,所述回转筒体内的物料高度比所述中心内筒的底端高出100〜200mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的煤热解提质一体化成套系统,其特征在于,在所述筒体内部且位于所述布料列管的上方设有物料分布器。
8.根据权利要求1-7任一项所述的煤热解提质一体化成套系统,其特征在于,所述布料列管的直径为DN200〜DN400,所述布料列管的长度与所述筒体的长度之比为0.8:1〜1:1。
9.根据权利要求1-8任一项所述的煤热解提质一体化成套系统,其特征在于,与所述提质煤冷却单元还连接设置重量感应装置或者料位感应装置。
10.基于权利要求1-9任一所述的煤热解提质一体化成套系统的煤热解提质一体化工艺,其包括如下步骤: (1)原料煤进入所述干燥热解单元,先在所述干燥段利用热烟气对原料煤以间接加热和直接加热组合方式进行干燥处理,将原料煤的含水量降至到0.5%以下得到干燥煤;在对原料煤进行干燥的同时,与原料煤直接接触的烟气将原料煤中细微煤粉带走并除去;之后,在所述反应段利用热烟气对所述干燥煤进行逆流式间接加热,所述干燥煤被加热到350〜600°C进行热解反应,反应生成焦油气、煤气和提质煤,所述提质煤进入所述保温段后利用热烟气进行并流式加热,保温一段时间使所述提质煤中的挥发分析出;并将所述焦油气和煤气导出,得到高温提质煤进入所述提质煤冷却单元; (2)在所述提质煤冷却单元,利用冷空气对所述高温提质煤进行间接换热冷却,将所述高温提质煤的温度降低至200°C以内,换热后获得的热空气进行热量回收; (3)冷却降温后的提质煤进入所述增湿出料单元,在出料的过程中利用喷淋器对所述提质煤进行喷水增湿,同时对提质煤进行进一步降温,所述提质煤从出料口排出时,即为具有一定含水量且温度为70°C左右的提质煤成品。
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