CN105018120B - 一种低阶粉煤连续干馏工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低阶粉煤连续干馏工艺及装置，低阶粉煤通过双重密封加料装置和物料缓存仓进入外热式连续干馏炉中，通过集气装置和集气腔将荒煤气收集并由集气系统导出；干馏后的炉料通过排料装置排出；排料装置有2种形式可选，排料装置一是通过排焦滚筒将粉状炉料排出；排料装置二是将炉料经一次冷却后通过排料控制阀连续、均匀排入炉料缓存装置中，再经二次冷却后由定量排料阀排出。本发明实现了以低阶粉煤为原料在外加热连续干馏炉中进行连续干馏的过程，加料过程中能够防止干馏室内外空气串漏，实现有效密封；干馏过程中产生的荒煤气可快速导出，并可提高轻油产率和煤气热值；排焦过程中对于粉焦可控制其均匀、连续排出，半焦质量可控可调。

Description

一种低阶粉煤连续干馏工艺及装置

技术领域

本发明涉及低阶煤干馏技术领域，尤其涉及一种低阶粉煤连续干馏工艺及装置。

背景技术

低阶煤即煤化程度低的煤，该煤种品质低，在我国分布广，产量大。在低阶煤开采过程中会产生大量的粉煤(粒度在13mm以下的煤)，由于粉煤的透气性差、流动性好等原因，传统的工艺和技术不能对粉煤进行干馏，开采出来的粉煤基本上被白白浪费掉了。因此，如何能够连续地干馏粉煤，同时提高轻油产率，提高煤气热值；有效控制粉焦的排出；有效密封，防止粉尘和煤气外泄是本设计工艺及技术的重要环节。

传统的低阶煤干馏工艺及技术存在的主要问题：1)由于粉煤的透气性差，煤气不能顺利导出。因此，传统的煤干馏炉只能干馏块煤，不能干馏粉煤，原料成本高，经济效益低。由于干馏过程中产生的煤气不能顺利导出，使得煤气经受长时间高温后裂解，煤气中的轻质焦油产率低，煤气的热值也相应降低；2)由于粉焦的流动性好，传统的拨片式排料装置不能封住并控制粉焦的排出；3)装料阀与炉料导入装置的接口处采用承插的型式，不能有效密封，装煤时粉尘和煤气从承插的缝隙处外泄严重，造成环境污染。

发明内容

本发明提供了一种低阶粉煤连续干馏工艺，实现了以低阶粉煤为原料在外加热连续干馏炉中进行连续干馏的过程，加料过程中能够防止干馏室内外空气串漏，实现有效密封；干馏过程中产生的荒煤气可快速导出，并可提高轻油产率和煤气热值；排焦过程中对于粉焦可控制其均匀、连续排出，半焦质量可控可调；本发明同时提供了用于实现该工艺的装置。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种低阶粉煤连续干馏工艺，低阶粉煤原料通过双重密封加料装置和物料缓存仓进入外热式连续干馏炉中，在炭化室内，通过由从炉顶伸入干馏段中部的集气装置和外围的集气腔将炉内荒煤气收集起来，并由集气系统导出；干馏处理后的炉料通过排料装置排出；排料装置有2种形式可选，排料装置一是通过排焦滚筒将经冷却后的粉状炉料等速均匀排出；排料装置二是将粉状、块状或粉状和块状混合炉料经一次冷却后通过排料控制阀连续、均匀排入炉料缓存装置中，在炉料缓存装置中炉料经二次冷却后由定量排料阀排出。

通过双重密封加料装置加料时，双重密封加料装置的进料口闸门和出料口闸门联锁控制，同一时间只能有一个闸门处于开启状态，保证外部空气和干馏室内的气体相互隔绝。

在炭化室干馏段，荒煤气经下部集气伞收集后，通过集气道进入相互连通的顶部集气伞中，再汇集到上升管处由集气系统导出炉外；顶部集气伞同时起分料板作用。

采用排料装置二排料时，具体工艺过程为：在外加热连续干馏炉中进行干馏处理后的粉状、块状或粉状和块状混合炉料，在高温状态下进入炉体下部的炉料冷却装置中，通过剩余废水、蒸汽对炉料进行一次冷却，将炉料温度降至350℃以下；然后炉料经排料控制阀连续、均匀地排出炉体进入炉料缓存装置中，采用水或蒸汽进行二次冷却，将炉料温度降至150℃以下；成品炉料水分在8.0％以下范围内可调，达到要求的成品炉料通过定量排料阀排出。

用于实现一种低阶粉煤连续干馏工艺的装置，包括外加热连续干馏炉、加料系统、集气系统和排料装置；所述加料系统由双重密封加料装置和物料缓存仓组成，干馏炉顶部设有伸入炭化室中部的集气装置，排料装置为排料装置一或排料装置二；排料装置一主要由排焦滚筒组成，排料装置二主要由炉料冷却装置、排料控制阀、炉料缓存装置和定量排料阀组成。

所述双重密封加料装置的进料口与原料仓的排料口连接，出料口与下方物料缓存仓的进料口连接，物料缓存仓的出料口伸入炉体干馏室内；双重密封加料装置的进料口和出料口处均设有密封闸门，其顶部还设有料位计。

所述集气装置由下部集气伞、集气道、顶部集气伞和集气道疏通管组成，下部集气伞由多个通过锥台承插结构连接的伞状体组成，顶部集气伞为整体连通结构，下部集气伞与顶部集气伞之间通过集气道连通，顶部集气伞一侧通过法兰连接上升管；顶部集气伞一端设有集气道疏通管，集气道疏通管是与管道疏通机连接用的预留管。

所述排料装置一由壳体、转轴、排焦滚筒、支承装置及驱动装置组成，排焦滚筒通过转轴与驱动装置连接，支承装置分别固定在壳体两端并支承转轴转动；排焦滚筒外侧设壳体，壳体上部设有与干馏室底部出料口尺寸相适应的入料口，壳体下部设出料口出料口侧板上设有冷却水喷洒口；排焦滚筒沿圆周方向设置至少一个通长的料仓，料仓数大于1时，相邻料仓的中心线夹角大于料仓的开口角度。

所述排料装置二包括由上至下依次连接的炉料冷却装置、排料控制阀、炉料缓存装置和定量排料阀，所述炉料冷却装置的侧面设有熄焦蒸汽接口、熄焦水接口、热电偶一；炉料缓存装置侧面设有二次冷却水接口或二次冷却蒸汽接口、高位料位计、低位料位计、热电偶二、水分在线检测装置和气体排出口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)实现了以低阶粉煤为原料在外加热连续干馏炉中进行连续干馏的过程，实现资源的充分利用；

2)加料过程中能够防止干馏室内外空气串漏，实现有效密封，防止大气污染，保证干馏炉工艺环境稳定；

3)干馏过程中产生的荒煤气可快速导出，避免荒煤气中的焦油在干馏段发生裂解，防止炉内压力过大损坏炉墙，并可提高轻油产率和煤气热值；

4)粉状熟料可控制其均匀、连续排出；

5)半焦可连续、稳定、均衡的在冷却后排出，其质量可控可调。

附图说明

图1是本发明所述装置的结构示意图。

图2是本发明所述加料系统的结构示意图。

图3a是本发明所述集气装置的主视图。

图3b是本发明所述集气装置的侧视图。

图4a是本发明所述排料装置一的结构示意图。

图4b是本发明所述排料装置一的排焦滚筒剖视图。

图5是本发明所述排料装置二的结构示意图。

图中：1.双重密封加料装置 101.进料口闸门 102.出料口闸门 2.物料缓存仓201.连续式料位计 202.物料缓存仓出料口 3.集气系统 4.外加热连续干馏炉 5.集气装置 501.下部集气伞 502.集气道 503.深入煤箱 504.顶部集气伞 505.集气道疏通管 6.集气腔 7.排料装置一 701.壳体 702.排焦滚筒 703.温度检测装置 704.气压检测装置705.支承装置一 706.联轴器 707.驱动装置 708.联接座709.冷却水喷洒口 710.支承装置二 711.侧板一 712.入料口 713.侧板二 714.检修孔 715.检修孔盖 716.料仓 717.出料口 718.间隙 719.转轴 8.排料装置二 801.炉料冷却装置 802.排料控制阀 803.二次冷却水或二次冷却蒸汽接口 804.炉料缓存装置 805.定量排料阀 806.定量排料阀驱动装置 807.水分在线检测装置808.低位料位计 809.高位料位计 810.热电偶二 811.气体排出口 812.排料控制阀驱动装置 813.熄焦水接口 814.熄焦蒸汽接口 815.热电偶一

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1，是本发明所述装置的结构示意图，本发明所述一种低阶粉煤连续干馏工艺，低阶粉煤原料通过双重密封加料装置1和物料缓存仓2进入外热式连续干馏炉4中，在炭化室内，通过由从炉顶伸入干馏段中部的集气装置5和外围的集气腔6将炉内荒煤气收集起来，并由集气系统3导出；干馏处理后的炉料通过排料装置排出；排料装置有2种形式可选，排料装置一7是通过排焦滚筒702将经冷却后的粉状炉料等速均匀排出；排料装置二8是将粉状、块状或粉状和块状混合炉料经一次冷却后通过排料控制阀802连续、均匀排入炉料缓存装置804中，在炉料缓存装置804中炉料经二次冷却后由定量排料阀805排出。

通过双重密封加料装置1加料时，双重密封加料装置1的进料口闸门101和出料口闸门102联锁控制，同一时间只能有一个闸门处于开启状态，保证外部空气和干馏室内的气体相互隔绝。

在炭化室干馏段，荒煤气经下部集气伞501收集后，通过集气道502进入相互连通的顶部集气伞504中，再汇集到上升管处由集气系统3导出炉外；顶部集气伞504同时起分料板作用。

采用排料装置二8排料时，具体工艺过程为：在外热式连续干馏炉4中进行干馏处理后的粉状、块状或粉状和块状混合炉料，在高温状态下进入炉体下部的炉料冷却装置801中，通过剩余废水、蒸汽对炉料进行一次冷却，将炉料温度降至350℃以下；然后炉料经排料控制阀802连续、均匀地排出炉体进入炉料缓存装置804中，采用水或蒸汽进行二次冷却，将炉料温度降至150℃以下；成品炉料水分在8.0％以下范围内可调，达到要求的成品炉料通过定量排料阀805排出。

本发明所述用于实现一种低阶粉煤连续干馏工艺的装置，包括外加热连续干馏炉4、加料系统、集气系统3和排料装置；所述加料系统由双重密封加料装置1和物料缓存仓2组成，干馏炉顶部设有伸入炭化室中部的集气装置5，排料装置为排料装置一7或排料装置二8；排料装置一7主要由排焦滚筒702组成，排料装置二8主要由炉料冷却装置801、排料控制阀802、炉料缓存装置804和定量排料阀805组成。

所述双重密封加料装置1的进料口与原料仓的排料口连接，出料口与下方物料缓存仓2的进料口连接，物料缓存仓的出料口202伸入炉体干馏室内；双重密封加料装置1的进料口和出料口处均设有密封闸门101、102，其顶部还设有料位计。

所述集气装置5由下部集气伞501、集气道502、顶部集气伞504和集气道疏通管505组成，下部集气伞501由多个通过锥台承插结构连接的伞状体组成，顶部集气伞504为整体连通结构，下部集气伞501与顶部集气伞504之间通过集气道502连通，顶部集气伞504一侧通过法兰连接上升管；顶部集气伞504一端设有集气道疏通管505，集气道疏通管505是与管道疏通机连接用的预留管。

所述排料装置一7由壳体701、转轴719、排焦滚筒702、支承装置705、710及驱动装置707组成，排焦滚筒702通过转轴719与驱动装置707连接，支承装置705、710分别固定在壳体701两端并支承转轴719转动；排焦滚筒702外侧设壳体701，壳体701上部设有与干馏室底部出料口尺寸相适应的入料口712，壳体701下部设出料口717，出料口侧板上设有冷却水喷洒口709；排焦滚筒702沿圆周方向设置至少一个通长的料仓716，料仓数大于1时，相邻料仓的中心线夹角度大于料仓的开口角度。

所述排料装置二8包括由上至下依次连接的炉料冷却装置801、排料控制阀802、炉料缓存装置804和定量排料阀805，所述炉料冷却装置801的侧面设有熄焦蒸汽接口814、熄焦水接口813、热电偶一815；炉料缓存装置804侧面设有二次冷却水接口或二次冷却蒸汽接口803、高位料位计809、低位料位计808、热电偶二810、水分在线检测装置807和气体排出口811。

如图2所示，是本发明所述加料系统的结构示意图。加料系统设置在干馏炉上部装料口与原料仓之间，物料缓存仓2的有效容积大于双重密封加料装置1的有效容积，物料缓存仓2上设有连续式料位计201；双重密封加料装置1的进料口闸门101及出料口闸门102采用气动、液动或电动方式驱动，并可实现自动控制。当物料缓存仓2中的料位为低料位时，连续式料位计201将检测信号发送到控制系统，控制系统控制出料口闸门102自动开启，使物料从双重密封加料装置1进入物料缓存仓2。当双重密封加料装置1中的物料全部进入物料缓存仓2时出料口闸门102关闭，此时物料缓存仓2的物料到达高料位，因为每次加入物料缓存仓2(也即是加入干馏室)中的物料体积均为双重密封加料装置1的有效容积，因此通过统计加料次数就可以准确的计算出加入干馏室中的物料量。随后控制系统开启双重密封加料装置1的进料口闸门101重新进料，使物料从原料仓进入双重密封加料装置1；当料位计发出物料加满信号时，进料口闸门101自动关闭。整个装料过程中双重密封加料装置1的进料口闸门101和出料口闸门102总有一个处于关闭状态，保证了外部空气和干馏室内的气体不会相互流窜。

常规干馏炉的炭化室内均设有集气腔，本发明为了及时地将低阶粉煤在干馏段产生的荒煤气收集和导出，增设了集气装置5。如图3a和图3b所示，是本发明所述集气装置5的结构示意图。下部集气伞501位于干馏段，为单个伞状体通过卡座或销轴连接的组合式结构，荒煤气通过各伞状体之间的缝隙进入下部集气伞501中部的通道，向上通过集气道502进入顶部集气伞504。集气道502同样为分段连接的组合式结构，集气道502上段与顶部集气伞504均固定在深入煤箱503上，深入煤箱503安装在炭化室上方。顶部集气伞504同时可起到分料板的作用，使粉煤由两侧均匀进入炉体内。根据荒煤气量可调节下部集气伞501锥台尺寸和集气道502的数量，可以控制荒煤气收集过程中下部集气伞501气体流速低于1m/s,避免荒煤气中含有的大量粉尘随荒煤气进入集气道502。

如图4a和图4b所示，是本发明所述排料装置一7的结构示意图。排料装置一入料口712侧板为2块分别设于入料口712两侧并沿轴向通长设置的倾斜板，其中侧板一711位于排焦滚筒702返程时的前端，侧板二713位于排焦滚筒702返程时的后端；侧板一711下端与垂直轴线的距离小于侧板二713下端与垂直轴线的距离；侧板二713上设有温度检测装置703、气压检测装置704和检修孔714。

支承装置二710和支承装置一705分别与壳体701的左右两端连接，转轴719两端分别由支承装置一705和支承装置二710支承；驱动装置707与转轴719通过联轴器706联接，与壳体701通过联接座708联接；排焦滚筒702上设有料仓716。

排料装置一的入料口712位于壳体701上部，通过法兰与干馏室底部连接，当驱动装置707通过联轴器706带动排焦滚筒702转动时，干馏室底部的熟料在重力作用下自动下落填满排焦滚筒702的料仓716，料仓716沿排焦滚筒702轴向呈直线或螺旋型分布，以保证干馏室底部沿长度方向物料排出的均匀性。设在入料口712两侧侧板上的温度检测装置703和气压检测装置704能将熟料排出时的温度和压力情况传往控制系统。

排焦滚筒702与壳体701的间隙718小于所处理物料的平均粒度，这样大部分物料就不会进入这个间隙718，另外由于料仓716间隔的圆弧面与壳体701之间形成了一道密封，粉状物料和小于物料平均粒度的物料也因为物料与圆弧面和壳体701之间摩擦力的作用难以通过间隙，保证了排料的可控性。当温度检测装置703检测到物料温度高于设定值时，冷却水喷洒口709就会有自动喷出冷却水，使物料在从料仓716落到出料口717的过程中被喷出的水冷却，起到补充冷却的作用。

为了进一步保证排料的均匀性，入料口712的侧板一711的下端，比侧板二713的下端更加接近入料口712的中心。采取这种措施后，当排焦滚筒702转动时，物料就会在入料口712中心线附近的位置填入料仓716，这样干馏室两侧的物料就会以同样的速度排出，避免了由于排出速度不均造成的熟料生熟程度不一的问题。

当干馏室底部发生“膨料”事故或排焦滚筒702被异物卡住时，可以打开入料口712侧板二上的检修孔盖715，通过检修孔714检测炉内和设备情况，并排出故障。操作完成后用检修孔盖715盖上检修孔714，防止空气进入干馏室。

如图5所示，是本发明所述排料装置二8的结构示意图。排料装置二8可代替常规的熄焦装置，通过剩余废水和蒸汽同时冷却的方式，保证炉料冷却均匀，熄焦效果好于传统的熄焦装置。为了对炉料进一步冷却降温，在炉料缓存装置804中对炉料进行第二次冷却，二次冷却采用水或蒸汽从另一端对炉料进行冷却，从而进一步保证炉料冷却的均匀性。

为了保证炉料冷却后的温度达到要求，炉料冷却装置设有热电偶一815，热电偶一815为多个，沿炉料冷却装置801周向均匀布置，炉料缓存装置804设有热电偶二810，热电偶二810也为多个，沿炉料缓存装置804周向均匀布置。

排料装置二的具体工作过程为：在外加热连续干馏炉中进行干馏处理后的粉状、块状或粉状和块状混合炉料，在高温状态下进入炉体下部的炉料冷却装置801中，通过剩余废水、蒸汽对炉料进行一次冷却；剩余废水或蒸汽的流量根据热电偶一815测得的温度数据，通过控制系统自动对熄焦水或熄焦蒸汽输送管道上的调节阀进行调节，将炉料温度降至350℃以下；当多个热电偶一815所测得的温度数据全部符合要求后，控制系统控制排料控制阀驱动装置812启动，驱动排料控制阀802打开，炉料经排料控制阀802连续、均匀地排出炉体进入炉料缓存装置804中。排料量由控制系统根据炉料缓存装置804中的料位自动控制。

在炉料缓存装置804中，采用水或蒸汽进行二次冷却，采用热电偶二810检测炉料温度，采用水分在线检测装置807检测炉料水分，采用高位料位计809和低位料位计808检测料位。将炉料温度降至150℃以下，成品炉料水分控制在8.0％以下，达到要求后，控制系统控制定量排料阀驱动装置806启动，的成品炉料通过定量排料阀805排出；

二次冷却过程中产生的气体通过炉料缓存装置804上的气体排出口811引至净化处理装置进行净化处理后排放，冷却水循环利用，降低了生产过程对环境的污染。

Claims (6)

1.一种低阶粉煤连续干馏工艺，其特征在于，低阶粉煤原料通过双重密封加料装置和物料缓存仓进入外热式连续干馏炉中，在炭化室内，通过由从炉顶伸入干馏段中部的集气装置和外围的集气腔将炉内荒煤气收集起来，并由集气系统导出；干馏处理后的炉料通过排料装置排出；排料装置有2种形式可选，排料装置一是通过排焦滚筒将经冷却后的粉状炉料等速均匀排出；排料装置二是将粉状、块状或粉状和块状混合炉料经一次冷却后通过排料控制阀连续、均匀排入炉料缓存装置中，在炉料缓存装置中炉料经二次冷却后由定量排料阀排出；

物料缓存仓的有效容积大于双重密封加料装置的有效容积，物料缓存仓上设有连续式料位计；当物料缓存仓中的料位为低料位时，连续式料位计将检测信号发送到控制系统，控制系统控制出料口闸门自动开启，使物料从双重密封加料装置进入物料缓存仓；当双重密封加料装置中的物料全部进入物料缓存仓时出料口闸门关闭，此时物料缓存仓的物料到达高料位，因为每次加入物料缓存仓中的物料体积均为双重密封加料装置的有效容积，因此通过统计加料次数就可以准确的计算出加入炭化室中的物料量；

在炭化室干馏段，荒煤气经下部集气伞收集后，通过集气道进入相互连通的顶部集气伞中，再汇集到上升管处由集气系统导出炉外；顶部集气伞同时起分料板作用，下部集气伞由多个通过锥台承插结构连接的伞状体组成，根据荒煤气量可调节下部集气伞锥台尺寸和集气道的数量，可以控制荒煤气收集过程中下部集气伞气体流速低于1m/s,避免荒煤气中含有的大量粉尘随荒煤气进入集气道；

排料装置一入料口的侧板一的下端，比侧板二的下端更加接近入料口的中心；采取这种措施后，当排焦滚筒转动时，物料就会在入料口中心线附近的位置填入料仓，这样炭化室两侧的物料就会以同样的速度排出，避免了由于排出速度不均造成的熟料生熟程度不一的问题；

采用排料装置二排料时，具体工艺过程为：在外加热连续干馏炉中进行干馏处理后的粉状、块状或粉状和块状混合炉料，在高温状态下进入炉体下部的炉料冷却装置中，通过剩余废水、蒸汽对炉料进行一次冷却，将炉料温度降至350℃以下；然后炉料经排料控制阀连续、均匀地排出炉体进入炉料缓存装置中，采用水或蒸汽进行二次冷却，将炉料温度降至150℃以下；成品炉料水分在8.0％以下范围内可调，达到要求的成品炉料通过定量排料阀排出。

2.用于实现权利要求1所述的一种低阶粉煤连续干馏工艺的装置，包括外热式连续干馏炉、加料系统、集气系统和排料装置；其特征在于，所述加料系统由双重密封加料装置和物料缓存仓组成，干馏炉顶部设有伸入炭化室干馏段中部的集气装置，排料装置为排料装置一或排料装置二；排料装置一主要由排焦滚筒组成，排料装置二主要由炉料冷却装置、排料控制阀、炉料缓存装置和定量排料阀组成。

3.根据权利要求2所述的一种低阶粉煤连续干馏装置，其特征在于，所述双重密封加料装置的进料口与原料仓的排料口连接，出料口与下方物料缓存仓的进料口连接，物料缓存仓的出料口伸入炉体干馏室内；双重密封加料装置的进料口和出料口处均设有密封闸门，其顶部还设有料位计。

4.根据权利要求2所述的一种低阶粉煤连续干馏装置，其特征在于，所述集气装置由下部集气伞、集气道、顶部集气伞和集气道疏通管组成，下部集气伞由多个通过锥台承插结构连接的伞状体组成，顶部集气伞为整体连通结构，下部集气伞与顶部集气伞之间通过集气道连通，顶部集气伞一侧通过法兰连接上升管；顶部集气伞一端设有集气道疏通管，集气道疏通管是与管道疏通机连接用的预留管。

5.根据权利要求2所述的一种低阶粉煤连续干馏装置，其特征在于，所述排料装置一由壳体、转轴、排焦滚筒、支承装置及驱动装置组成，排焦滚筒通过转轴与驱动装置连接，支承装置分别固定在壳体两端并支承转轴转动；排焦滚筒外侧设壳体，壳体上部设有与炭化室底部出料口尺寸相适应的入料口，壳体下部设出料口，出料口侧板上设有冷却水喷洒口；排焦滚筒沿圆周方向设置至少一个通长的料仓，料仓数大于1时，相邻料仓的中心线夹角大于料仓的开口角度。

6.根据权利要求2所述的一种低阶粉煤连续干馏装置，其特征在于，所述排料装置二包括由上至下依次连接的炉料冷却装置、排料控制阀、炉料缓存装置和定量排料阀，所述炉料冷却装置的侧面设有熄焦蒸汽接口、熄焦水接口、热电偶一；炉料缓存装置侧面设有二次冷却水接口或二次冷却蒸汽接口、高位料位计、低位料位计、热电偶二、水分在线检测装置和气体排出口。