CN105295960B - 一种炭化炉及具有该炭化炉的炭化设备的炭化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有壁挂式煤气盘管装置的倒阶梯式炭化炉，主要有炉墙、燃烧室、燃烧室火孔、炭化室、集气罩，其特征在于；在炭化室两壁耐火砖墙体嵌入耐热加热盘管，该耐热加热盘管与其二次加热器连接。本发明充分利用炭化室高温段自身的热能，将镶嵌在炭化室两侧耐热加热盘管内流动的煤气加热汇集至煤气总管后，再进入二次加热器，最后送入燃烧室，经燃烧室火孔进入炭化室。本发明可将盘管内流动的煤气加热到530‑660℃之间，保障了小粒煤持续平稳热解温度的需求。

Description

一种炭化炉及具有该炭化炉的炭化设备的炭化方法

技术领域

本发明涉及炭化炉技术，具体地说是半焦炭化炉的炉体结构技术，以及具有该炭化炉的炭化设备的炭化方法。

技术背景

我国陕北神木县煤炭资源丰富，质量优良，半焦生产厂家众多，半焦产品供应陕北周边地区。

半焦是电石炉、铁合金生产中的优良还原剂，是电石、铁合金生产的重要原料之一。半焦生产中，伴生的煤气量很大，煤气中含有较多煤焦油。

煤焦油是半焦生产中的宝贵副产品，焦油加氢可制成柴油和燃料油等。但传统内热式炭化炉生产中产生的煤气热值较低，只能做为动力燃料使用－－应用价值较低。

“倒阶梯直立内热空腹炭化炉”(专利号：ZL 2009 1 0254409.5)，是本申请人的专利技术。该炭化炉可应用小粒煤做生产原料，其主要由炭化室④、燃烧室②、燃烧室火孔③、集气罩⑤组成。小粒煤由炉顶进入炉内，进入炉内的小粒煤经预热，自上而下移动至炭化室高温段⑨，炭化室高温段设有燃烧室②，煤气和空气的混合气体经燃烧室火孔③进入炭化室④，加热通过炭化室④的小粒煤，使其热解，产出固体产物半焦及副产品煤气和焦油。

倒阶梯直立内热空腹炭化炉的结构特点是：“炭化室呈上窄下宽的形状和结构,炭化室壁之上端，为多级倒阶梯型。”如此之炭化炉结构，使进入炭化室④的小粒煤比较松散，易于高温气体穿透整个煤层，使小粒煤和高温气体充分接触，顺利加热干馏炭化，杜绝了生焦出现。且，燃烧室火孔③隐藏在倒阶梯砖的台阶下，不会被小粒煤堵塞，使可燃气体进入炭化室④的通道畅通。该专利结束了小颗粒煤不能在直立内热空腹炭化炉内使用的历史，较好地解决了小颗粒煤在炭化室内透气性差，火孔易堵塞的问题；收到了增产增收，节能减排的良好效果。几年的生产实践证实了该炭化炉的明显优势，且被当地及新疆等地区广泛采用。但美中不足之处是：该炭化炉属内热式炭化炉，产出的煤气只能用于动力燃料使用，不能用于深加工成性价比更高的化工原料。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，改进的新型炭化炉能够产生高性价比的煤气副产品。

本发明是这样实现的：炭化炉包括炉墙、炭化室、燃烧室、耐热加热盘管和集气罩，所述集气罩位于所述炭化炉的顶部，所述炭化室呈上窄下宽的形状和结构，炭化室壁之上端为多级倒阶梯型；所述耐热加热盘管嵌入在炭化室两侧的中下部内壁上，其由多组U型耐热不锈钢管组成；所述燃烧室上设置有燃烧室火孔。

炭化设备还包括煤气净化系统、煤气风机、闸阀、煤气总管、第一保温总管、二次加热器、第二保温总管、支管；所述二次加热器位于炭化炉外部，由多根耐热不锈钢管组成，钢管外包裹耐高温、绝缘的云母纸，外缠绕电热丝。

集气罩、煤气净化系统、煤气风机、闸阀、煤气总管、耐热加热盘管、第一保温总管、二次加热器、第二保温总管、支管、燃烧室和炭化室顺次连接。

该炭化设备的工作原理和流程、步骤如下：

(1)从炉顶集气罩吸出的煤气，首先进入煤气净化系统，使煤气和焦油分离，焦油储存，煤气进一步处理；

(2)经煤气净化系统净化后的煤气，一部分送至煤气用户，另一部分进入煤气风机，煤气风机给煤气加压--由负压成为正压；

(3)上述正压之煤气，经管道上安装的闸阀进行调节流量，继而进入煤气总管，此时的煤气温度在70-80℃之间；

(4)进入煤气总管后的煤气分别进入各耐热加热盘管，耐热加热盘管内流动的煤气被炭化室内500-600℃的高温加热至480-580℃之间；

(5)各耐热加热盘管中被加热的煤气汇集至第一保温总管后，进入二次加热器；

(6)进入二次加热器的高温煤气被继续再加热50-80℃后，煤气温度达到530-660℃之间；

(7)煤气最后通过第二保温总管、支管，分别进入各燃烧室，经燃烧室火孔进入各炭化室，高温煤气持续热解炭化室内的小粒煤，使其产出固体物半焦，由炭化炉下部排出炉外，副产品煤气和焦油蒸汽自下而上进入集气罩。

本发明的有益效果－－炭化炉改进前后煤气质量情况的对比如下：

1)改进前的炭化炉。通过燃烧室火孔进入炭化室的可燃气体是煤气和空气的混合气体，在炭化室内着火热解小粒煤而产生的煤气,其化验结果：氢气占23.9％，一氧化碳占15.4％，甲烷占7.7％，而二氧化碳占9.5％，氮气占40.6％，其它是微量气体，热值1850大卡。只能做为动力燃料使用。

2)本发明之炭化炉。由燃烧室火孔进入炭化室的是530-660℃的高温煤气，可充分满足炭化室内低温热解小粒煤的温度要求。从表象炭化室结构看，依然是内热式炉型，但热解小粒煤的是高温煤气，而不加进空气，故此，本发明炭化炉产生的煤气中，氮气的含量会大大降低，而一氧化碳和甲烷气体会有所增加，从而提高了煤气的利用价值。

附图说明

图1、本发明的炭化炉之整体构造示意图

图2、煤气盘管装置在炭化炉中的形状、构造情况示意图

图3、本发明的炭化设备的工作原理示意图。

图中，1是炉墙；2是燃烧室；3是燃烧室火孔；4是炭化室；5是集气罩；6是耐热加热盘管；7是煤气总管；8是二次加热器；9是炭化室高温段；10是保温总管；11是支管；12是煤气净化系统；13是煤气用户；14是煤气风机；15是闸阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。

本发明的炭化炉的形状、构造如图1所示。主要由炭化室4、燃烧室2、燃烧室火孔3、集气罩5构成。炭化室4呈上窄下宽的形状和结构,炭化室壁之上端为多级倒阶梯型。每个炭化室4两侧的中下部内壁上分别嵌入一组耐热加热盘管6。本发明的炭化设备还包括煤气净化系统、煤气风机、闸阀、煤气总管、第一保温总管、二次加热器、第二保温总管、支管。集气罩、煤气净化系统、煤气风机、闸阀、煤气总管、耐热加热盘管、第一保温总管、二次加热器、第二保温总管、支管、燃烧室和炭化室顺次连接。

以10万吨炭化炉为例：有10个炭化室4，每个炭化室两侧各有一个内壁嵌入两组耐热加热盘管6，10个炭化室可嵌入20组耐热加热盘管6，受热面积大。增加二次加热器将480-580℃的高温煤气温度再提高50-80℃，达到530-660℃之间，可保持炭化室的热解小粒煤的温度保持在500-600℃之间，保障小粒煤持续平稳的热解温度。

图2显示煤气加热盘管装置在炭化炉中的位置、形状、结构加热盘管由不锈钢耐热管组成，由多层U型弯管组合而成。一端进入70-80℃煤气，另一端排出加热后达480-580℃煤气。

二次加热器同样由多根不锈钢耐热管组成，管外包云母纸，由多组电热丝加热，温度由电热丝全开或局部开控制。二次加热器选用电加热，是因为温度只需提高50-80℃之间，幅度不大，用电较小，环保。二次加热器设在炉外。

图3显示了利用本发明的炭化设备进行炭化的工作原理。

从炉顶集气罩5吸出的煤气，首先进入煤气净化系统12，使煤气和焦油分离。焦油储存，净化后的煤气一部分送至煤气用户13，另一部分进入煤气风机14，此前为负压段。经煤气风机加压的煤气是正压。经管道上安装的闸阀15调节流量，进入煤气总管7，此时的煤气温度是在70-80℃之间。进入煤气总管后的煤气分别进入各耐热加热盘管6，加热盘管内流动的煤气被炭化室4内500-600℃的高温加热至480-580℃之间。各加热盘管被加热的煤气汇集至保温总管10后，进入二次加热器8，二次加热盘管由云母纸，电热丝构成。将进入二次加热器的高温煤气再加热50-80℃后，煤气温度达到530-660℃之间，最后进入保温总管10、支管11，分别进入各燃烧室2，经燃烧室火孔3，进入各炭化室4。利用高温煤气持续热解炭化室内的小粒煤，使其产出固体物半焦，由炭化炉下部排出炉外。副产品煤气和焦油蒸汽自下而上进入集气罩5，开始上述周而复始的工作循环。

Claims (1)

1.一种具有炭化炉的炭化设备的炭化方法，所述炭化炉包括炉墙、炭化室、燃烧室、耐热加热盘管和集气罩，所述集气罩位于所述炭化炉的顶部，所述炭化室呈上窄下宽的形状和结构，炭化室壁之上端为多级倒阶梯型；所述耐热加热盘管嵌入在炭化室两侧的中下部内壁上，其由多组U型耐热不锈钢管组成；所述燃烧室上设置有燃烧室火孔；

所述炭化设备还包括煤气净化系统、煤气风机、闸阀、煤气总管、第一保温总管、二次加热器、第二保温总管、支管；所述二次加热器位于炭化炉外部，由多根耐热不锈钢管组成，钢管外包裹耐高温、绝缘的云母纸，外缠绕电热丝；

集气罩、煤气净化系统、煤气风机、闸阀、煤气总管、耐热加热盘管、第一保温总管、二次加热器、第二保温总管、支管、燃烧室和炭化室顺次连接；

所述炭化方法的工作流程、步骤如下：

(1)从炉顶集气罩吸出的煤气，首先进入煤气净化系统，使煤气和焦油分离，焦油储存，煤气进一步处理；

(2)经煤气净化系统净化后的煤气，一部分送至煤气用户，另一部分进入煤气风机，煤气风机给煤气加压--由负压成为正压；

(3)上述正压之煤气，经管道上安装的闸阀进行调节流量，继而进入煤气总管，此时的煤气温度在70-80℃之间；

(4)进入煤气总管后的煤气分别进入各耐热加热盘管，耐热加热盘管内流动的煤气被炭化室内500-600℃的高温加热至480-580℃之间；

(5)各耐热加热盘管中被加热的煤气汇集至第一保温总管后，进入二次加热器；

(6)进入二次加热器的高温煤气被继续再加热50-80℃后，煤气温度达到530-660℃之间；

(7)煤气最后通过第二保温总管、支管，分别进入各燃烧室，经燃烧室火孔进入各炭化室，高温煤气持续热解炭化室内的小粒煤，使其产出固体物半焦，由炭化炉下部排出炉外，副产品煤气和焦油蒸汽自下而上进入集气罩。