CN105316015A - 粉煤油页岩粉上热下行低温热解炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉煤油页岩粉上热下行低温热解炉，为解决现有技术不能热解粉煤问题，其由将直径0.6cm以下的粉煤或油页岩粉预热干燥至200℃的干燥预热系统、间接加热热解系统、除尘系统、油气分离系统、熄焦系统组成；所述加热热解系统由提升机、存煤斗、上置加热装置和上置加热装置之间和上置加热装置下方配置的热解装置组成，对粉煤或油页岩粉进行间接加热至550-600℃，分解分离出半焦炭、油气和热煤气；所述除尘系统除去所述加热热解系统产生的油气和热煤气中的粉尘；所述油气分离系统是将所述除尘系统除去粉尘的油气和热煤气分离出清洁煤气和煤焦油；所述熄焦系统利用所述干燥系统产生的惰性气体对加热热解系统产出的所述半焦炭进行熄焦处理。其适用于对各种物料的低温热解炼油，特别对0.6cm以下粉煤或油页岩粉的热解；具有处理热解迅速，油气产率高等优点。

Description

粉煤油页岩粉上热下行低温热解炉

技术领域

本发明涉及一种煤热解装置，特别是涉及一种粉煤油页岩粉上热下行低温热解炉。

背景技术

随着石油资源量的逐渐减少，以及天然石油的勘探开发日益向复杂地层、边远地区和沿海大陆架发展，所需投资增加，未来国际石油价格总体上将呈上升趋势。国家对能源的综合开发利用和持续发展的要求越来越高，随着人们对煤热解工艺的研究开发重新重视，陆续开发出一些新工艺。这些新工艺与煤直接燃烧相比，可生产气、液、固三种不同形态的产品，实际上是对煤中不同成分进行分质利用。热解产物中：焦油加氢可生产汽油、柴油、渣油等石油代用品和石油焦；煤气可作为清洁燃料和制化工合成气的原料气；半焦是优质无烟燃料，可作为民用燃料及电石、铁合金、炼铁高炉喷吹料，也是优质的气化用原料、吸附材料。因此煤的热解干馏是煤洁净高效综合利用的有效方法，既可减少燃煤造成的环境污染，又能提高低阶煤资源综合利用的附加值，具有显著的经济效益和环保效益，符合国家产业政策。

我国20世纪50年代开始进行煤热解工艺的开发的研究工作。北京石油学院、大连理工大学、浙江大学、中科院山西煤化所、北京煤化所、陕西煤业化工集团等单位，先后发明了不同的煤热解技术，建立大型工业装置，并获得了很大的经济效益和社会效果。目前国内外存在着二十多种低温热解技术，各种技术各有优缺点，现有装置及工艺都存在主要是只能处理0.6cm以上的块煤。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种能处理直径0.6cm以下粉煤或油页岩粉的粉煤油页岩粉上热下行低温热解炉。其属于煤或油页岩粉的低温热解，实现粉煤或油页岩粉提质处理的低温热解方法，可用于提取焦油、半焦炭、煤气，属于煤化工领域。

为实现上述目的，本发明粉煤油页岩粉上热低温下行热解炉由粉煤或油页岩粉干燥预热系统、间接加热热解系统、除尘系统、油气分离系统、熄焦系统组成；所述干燥系统将直径0.6cm以下的粉煤或油页岩粉干燥预热至200℃；所述间接加热热解系统由提升机、存煤斗、上置加热装置和上置加热装置之间和上置加热装置下方配置的热解装置组成，对所述干燥预热的粉煤或油页岩粉进行间接加热至550-600℃，分解分离出半焦炭、油气和热煤气；所述除尘系统除去所述加热热解系统产生的油气和热煤气中的粉尘；所述油气分离系统是将所述除尘系统除去粉尘的油气和热煤气分离出清洁煤气和煤焦油；所述熄焦系统利用所述干燥系统产生的惰性气体对加热热解系统产出的所述半焦炭进行熄焦处理；

其是先利用干燥系统将直径0.6cm以下的粉煤或油页岩粉干燥预热至200℃；再利用清洁煤气为燃料的加热热解系统对前述干燥预热的粉煤或油页岩粉进行间接加热至550-600℃，分解分离出半焦炭、油气和热煤气；再利用除尘系统除去油气和热煤气中的粉尘；后利用油气分离系统分离出清洁煤气与煤焦油；最后利用干燥系统产生的惰性气体和熄焦系统对加热热解系统产出的半焦炭进行熄焦处理。其由前置加配的干燥系统、作为热解炉主体的加热热解系统、排尘室为主的除尘系统、电捕焦为主的油气分离系统、后置加配的熄焦系统组成；其可实现粉煤或油页岩粉低温热加工过程，常压生产即可产出焦油、煤气和半焦。与煤的直接液化、间接液化相比，过程相对简单，投资少。竖式粉煤或油页岩粉下行低温上热式热解技术使用粉状原料(直径小于0.6cm)，适合于各种类型粉煤或油页岩粉。提供了新的低温热解装置，使用该装置能使粉煤或油页岩粉、粉状油页岩得到充分利用，且能提高焦油回收率、降低半焦含水量、改善半焦品质，同时具有安全性能高、能效比好、产气量品质好、单套装置生产能力大、生产成本低等技术优势。

作为优化，所述干燥系统由前后依次相连的选筛设备、输送设备和干燥器组成；其中选筛设备对粉煤或油页岩粉进行备选接收和筛分成直径0.6cm以下粉煤或油页岩粉，干燥器利用加热热解系统所排出的尾气对所选粉煤或油页岩粉进行干燥、提出水分，产出惰性气体和干燥的200℃粉煤或油页岩粉，输送设备将所选粉煤或油页岩粉送至存煤斗；

提升机将干燥好的粉煤或油页岩粉提升至存煤斗，存煤斗的粉煤或油页岩粉均布至加热装置的加热室，加热装置的燃烧室利用清洁煤气对加热室间的粉煤或油页岩粉进行间接加热，粉煤或油页岩粉通过燃烧室对加热室的导热，被加热成550-600℃，并热解成半焦炭、油气与热煤气；

所述除尘系统包括配有外套夹层装有除尘板的煤气主通道与排尘室、配有尘降斗的除尘室；粉煤或油页岩粉在热解炉分解产生的油气随热煤气从煤气支通道进入煤气主通道经外套夹层除尘后，从顶部送至二次除尘；

所述熄焦系统是螺旋出料机利用所述干燥系统所产出的惰性气体对来自热解炉的半焦炭进行熄焦。

作为优化，所述热解是被加热成200℃的粉煤或油页岩粉通过存煤斗均布在热解炉内，均布的粉煤或油页岩粉通过加热室和粉煤或油页岩粉热解料层经过多层加热，多层热解，多层拔气进而分解出半焦炭、油气与热煤气；

所述油气分离系统是来自所述除尘系统的油气进入喷淋装置，再进入初冷装置进行二次降温，再进入电捕焦装置，电捕焦装置利用电捕焦油器将焦油与煤气分离，焦油流入贮油室，煤气通过气体导出泵输入贮气室；

已经被热解出煤气的半焦炭经过多层热解后继续下沉到进一步连接螺旋出料机的半焦出料口；

热解产生的粉尘通过排烟口分离下沉经过排尘室收集到贮尘水封池。

作为优化，粉煤或油页岩粉干燥预热系统通过干热粉煤或油页岩粉输送机构与加热热解系统相连，间接加热热解系统的气相出口联通除尘系统的进气口，除尘系统的气相出料口联通油气分离系统的进气口，间接加热热解系统的半焦炭出料口连接熄焦系统进料口，粉煤或油页岩粉干燥预热系统的排气口联通熄焦系统的惰性气体进口；间接加热热解系统的燃烧室的热尾气出口通过管道联通粉煤或油页岩粉干燥预热系统的热源气进口。

作为优化，布煤斗下出口与底部排焦口之间的粉煤或油页岩粉下落空间为间接加热与热解空间，加热热解空间装有多层煤气支通道，煤气支通道通过排尘板联通煤气主通道、排尘室。

作为优化，所述煤气主通道内侧壁制有向上衔接所述煤气支通道，由内至外下斜的上位下斜除尘板，煤气主通道外侧壁制有向上承接所述上位下斜除尘板的由内至外下斜的下位下斜排尘板。

作为优化，所述煤气主通道出口依次连接排尘室、降尘斗、温水喷淋降温装置、初冷降温装置和电捕焦油器，分离出洁净焦油和清洁煤气；

顶部存煤斗的进料口通过预热干燥粉煤或油页岩粉输送机构连接干燥系统；所述间接加热的热尾气出口通过热尾气输送管连接所述干燥系统的热尾气进口；

底部排焦口进一步连接螺旋出料机，所述干燥系统的水蒸汽和惰性气体出口通过干燥尾气输送管连通所述螺旋出料机。

作为优化，所述存煤斗与底部排焦口之间的上部配置底部有燃烧进气口、顶部有尾气排放口的多个并列竖向燃烧室，所述竖向燃烧室之间配置有多层燃烧室间热解层，所述竖向燃烧室和燃烧室间热解层与下方底部排焦口之间配置有上下错落分布的多层燃烧室下热解层，燃烧室与热解层之间及热解层之间及上下层热解层之间的粉煤或油页岩粉下落空间为加热室，每层热解层下的煤气支通道联通外周的煤气主通道，煤气主通道联通外周的排尘室。

作为优化，所述热解层为两端连接热解炉内壁的倒V形粉煤或油页岩粉导流板，所述热解炉内壁上制有与倒V形粉煤或油页岩粉导流板下的煤气支通道和所述热解炉外壁的煤气主通道联通的煤气通口；

所述燃烧室为内有加热火焰下宽上窄的塔形锅炉管；所述多层燃烧室间热解层位于所述燃烧室之间的上部；所述燃烧室内设置有多层上下错落的燃气导向板。

作为优化，所述下层燃烧室下热解层位于上层相邻燃烧室下热解层之间的垂线上，下层燃烧室下热解层位于上层相邻燃烧室下热解层之间的垂线上；所述热解层为两端连接热解炉内壁的中置倒V形粉煤或油页岩粉导流板层；数量少的每层燃烧室下热解层的边壁上分别置有与相邻倒V形粉煤或油页岩粉导流板层相对的直角形导流板或者热解层；

所述热解炉中部配置圆台形燃烧室，所述热解炉周边配置与所述塔形燃烧室对应的横截面为直角梯形的圆切台形燃烧室；所述燃烧室内设置有多层上下错落能形成S形火焰上升路径的燃气导向板。

采用上述技术方案后，本发明粉煤油页岩粉上热低温下行热解炉能适用于对各种物料的低温热解炼油，特别对0.6cm以下粉煤或油页岩粉的热解；竖式粉煤或油页岩粉下行低温上热式热解炉年处理能力在100万吨以上，处理热解迅速，油气产率高等特点，热解室采用多层热解结构，具有热能利用率高、热效率高、节能、环保，通过多系统净化，焦油回收率高、品质好，有利于获得更多的优质焦油与煤气；灵活性强、运行安全可靠的优点。对热解炼油工业的大规模、工业化，降低单位矿量的设备投资、运行管理成本具有重要意义。

附图说明

图1是本发明粉煤油页岩粉上热低温下行热解炉的结构示意图；

图2是本发明粉煤油页岩粉上热低温下行热解炉的流程框图。

具体实施方式

如图所示，本发明粉煤油页岩粉上热低温下行热解炉由粉煤或油页岩粉干燥预热系统、间接加热热解系统、除尘系统、油气分离系统、熄焦系统组成；所述干燥系统将直径0.6cm以下的粉煤或油页岩粉干燥预热至200℃；所述加热热解系统对所述干燥预热的粉煤或油页岩粉进行间接加热至550-600℃，分解分离出半焦炭、油气和热煤气；所述除尘系统除去所述加热热解系统产生的油气和热煤气中的粉尘；所述油气分离系统是将所述除尘系统除去粉尘的油气和热煤气分离出清洁煤气和煤焦油；所述熄焦系统利用所述干燥系统产生的惰性气体对加热热解系统产出的所述半焦炭进行熄焦处理；

所述干燥系统由前后依次相连的选筛设备、输送设备和干燥器组成；其中选筛设备对粉煤或油页岩粉进行备选接收和筛分成直径0.6cm以下粉煤或油页岩粉，干燥器利用加热热解系统所排出的尾气对所选粉煤或油页岩粉进行干燥、提出水分，产出惰性气体和干燥的200℃粉煤或油页岩粉，输送设备将所选粉煤或油页岩粉送至存煤斗1；

所述间接加热热解系统由提升机、存煤斗1、上置加热装置和上置加热装置之间和上置加热装置下方配置的热解装置组成。提升机将干燥好的粉煤或油页岩粉提升至存煤斗1，存煤斗的粉煤或油页岩粉均布至加热装置的加热室4，加热装置的燃烧室2利用清洁煤气对加热室4间的粉煤或油页岩粉进行间接加热，粉煤或油页岩粉通过燃烧室2对加热室4的导热，被加热成550-600℃，并热解成半焦炭、油气与热煤气；

所述除尘系统包括配有外套夹层装有除尘板7的煤气主通道6与排尘室9、配有尘降斗的除尘室；粉煤或油页岩粉在热解炉分解产生的油气随热煤气从煤气支通道3进入煤气主通道6经外套夹层除尘后，从顶部送至二次除尘；

所述热解是被加热成200℃的粉煤或油页岩粉通过存煤斗1均布在热解炉内，均布的粉煤或油页岩粉通过加热室4和粉煤或油页岩粉热解料层经过多层加热，多层热解，多层拔气进而分解出半焦炭、油气与热煤气；

所述油气分离系统是来自所述除尘系统的油气进入喷淋装置，再进入初冷装置进行二次降温，再进入电捕焦装置，电捕焦装置利用电捕焦油器将焦油与煤气分离，焦油流入贮油室，煤气通过气体导出泵输入贮气室；

已经被热解出煤气的半焦炭经过多层热解后继续下沉到进一步连接螺旋出料机的半焦出料口；所述熄焦系统是螺旋出料机利用所述干燥系统所产出的惰性气体对来自热解炉的半焦炭进行熄焦。热解产生的粉尘通过排烟口分离下沉经过排尘室收集到贮尘水封池。

布煤斗1下出口与底部排焦口10之间的粉煤或油页岩粉下落空间为间接加热与热解空间，加热热解空间装有多层煤气支通道3，煤气支通道3通过排尘板7联通煤气主通道6、排尘室9。

所述煤气主通道6内侧壁制有向上衔接所述煤气支通道3，由内至外下斜的上位下斜除尘板7，煤气主通道6外侧壁制有向上承接所述上位下斜除尘板7的由内至外下斜的下位下斜排尘板8。所述煤气主通道6出口依次连接排尘室9、降尘斗、温水喷淋降温装置、初冷降温装置和电捕焦油器，分离出洁净焦油和清洁煤气。

顶部存煤斗1的进料口通过预热干燥粉煤或油页岩粉输送机构连接干燥系统；所述间接加热的热尾气出口通过热尾气输送管连接所述干燥系统的热尾气进口；

底部排焦口10进一步连接螺旋出料机，所述干燥系统的水蒸汽和惰性气体出口通过干燥尾气输送管连通所述螺旋出料机。

所述存煤斗1与底部排焦口10之间的上部配置底部有燃烧进气口12、顶部有尾气排放口11的多个并列竖向燃烧室2，所述竖向燃烧室2之间配置有多层燃烧室间热解层5，所述竖向燃烧室2和燃烧室间热解层5与下方底部排焦口10之间配置有上下错落分布的多层燃烧室下热解层5，燃烧室2与热解层5之间及热解层5之间及上下层热解层5之间的粉煤或油页岩粉下落空间为加热室4，每层热解层5下的煤气支通道3联通外周的煤气主通道6，煤气主通道6联通外周的排尘室9。

所述热解层5为两端连接热解炉内壁的倒V形粉煤或油页岩粉导流板，所述热解炉内壁上制有与倒V形粉煤或油页岩粉导流板下的煤气支通道3和所述热解炉外壁的煤气主通道6联通的煤气通口；所述燃烧室2为内有加热火焰下宽上窄的塔形锅炉管；所述多层燃烧室间热解层5位于所述燃烧室2之间的上部。

所述下层燃烧室下热解层5位于上层相邻燃烧室下热解层5之间的垂线上，下层燃烧室下热解层5位于上层相邻燃烧室下热解层5之间的垂线上；所述热解层5为两端连接热解炉内壁的中置倒V形粉煤或油页岩粉导流板层；数量少的每层燃烧室下热解层5的边壁上分别置有与相邻倒V形粉煤或油页岩粉导流板层相对的直角形导流板或者热解层5；

所述热解炉中部配置圆台形燃烧室2，所述热解炉周边配置与所述塔形燃烧室2对应的横截面为直角梯形的圆切台形燃烧室2。所述燃烧室2内设置有多层上下错落的燃气导向板13。优选所述燃烧室2内设置有多层上下错落能形成S形(竖向波浪形)迂回火焰上升路径的燃气导向板13。

粉煤或油页岩粉干燥预热系统通过干热粉煤或油页岩粉输送机构与加热热解系统相连，间接加热热解系统的气相出口联通除尘系统的进气口，除尘系统的气相出料口联通油气分离系统的进气口，间接加热热解系统的半焦炭出料口连接熄焦系统进料口，粉煤或油页岩粉干燥预热系统的排气口联通熄焦系统的惰性气体进口；间接加热热解系统的燃烧室的热尾气出口通过管道联通粉煤或油页岩粉干燥预热系统的热源气进口。

本发明粉煤油页岩粉上热低温下行热解炉具有适用于对各种物料的低温热解炼油，特别对0.6cm以下粉煤或油页岩粉的热解；竖式粉煤或油页岩粉下行低温上热式热解炉年处理能力在100万吨以上，处理热解迅速，油气产率高等特点，热解室采用多层热解结构，热能利用率高、热效率高、节能、环保，通过多系统净化，焦油回收率高、品质好，有利于获得更多的优质焦油与煤气；灵活性强、运行安全可靠；对热解炼油工业的大规模、工业化，降低单位矿量的设备投资、运行管理成本具有重要意义。

Claims (10)

1.一种粉煤油页岩粉上热下行低温热解炉，其特征在于由粉煤或油页岩粉干燥预热系统、间接加热热解系统、除尘系统、油气分离系统、熄焦系统组成；所述干燥系统将直径0.6cm以下的粉煤或油页岩粉干燥预热至200℃；所述间接加热热解系统由提升机、存煤斗、上置加热装置和上置加热装置之间和上置加热装置下方配置的热解装置组成，对所述干燥预热的粉煤或油页岩粉进行间接加热至550-600℃，分解分离出半焦炭、油气和热煤气；所述除尘系统除去所述加热热解系统产生的油气和热煤气中的粉尘；所述油气分离系统是将所述除尘系统除去粉尘的油气和热煤气分离出清洁煤气和煤焦油；所述熄焦系统利用所述干燥系统产生的惰性气体对加热热解系统产出的所述半焦炭进行熄焦处理。

2.根据权利要求1所述热解炉，其特征在于所述干燥系统由前后依次相连的选筛设备、输送设备和干燥器组成；其中选筛设备对粉煤或油页岩粉进行备选接收和筛分成直径0.6cm以下粉煤或油页岩粉，干燥器利用加热热解系统所排出的尾气对所选粉煤或油页岩粉进行干燥、提出水分，产出惰性气体和干燥的200℃粉煤或油页岩粉，输送设备将所选粉煤或油页岩粉送至存煤斗；

提升机将干燥好的粉煤或油页岩粉提升至存煤斗，存煤斗的粉煤或油页岩粉均布至加热装置的加热室，加热装置的燃烧室利用清洁煤气对加热室间的粉煤或油页岩粉进行间接加热，粉煤或油页岩粉通过燃烧室对加热室的导热，被加热成550-600℃，并热解成半焦炭、油气与热煤气；

所述除尘系统包括配有外套夹层装有除尘板的煤气主通道与排尘室、配有尘降斗的除尘室；粉煤或油页岩粉在热解炉分解产生的油气随热煤气从煤气支通道进入煤气主通道经外套夹层除尘后，从顶部送至二次除尘；

所述熄焦系统是螺旋出料机利用所述干燥系统所产出的惰性气体对来自热解炉的半焦炭进行熄焦。

3.根据权利要求2所述热解炉，其特征在于所述热解是被加热成200℃的粉煤或油页岩粉通过存煤斗均布在热解炉内，均布的粉煤或油页岩粉通过加热室和粉煤或油页岩粉热解料层经过多层加热，多层热解，多层拔气进而分解出半焦炭、油气与热煤气；

所述油气分离系统是来自所述除尘系统的油气进入喷淋装置，再进入初冷装置进行二次降温，再进入电捕焦装置，电捕焦装置利用电捕焦油器将焦油与煤气分离，焦油流入贮油室，煤气通过气体导出泵输入贮气室；

已经被热解出煤气的半焦炭经过多层热解后继续下沉到进一步连接螺旋出料机的半焦出料口；

热解产生的粉尘通过排烟口分离下沉经过排尘室收集到贮尘水封池。

4.根据权利要求1所述热解炉，其特征在于粉煤或油页岩粉干燥预热系统通过干热粉煤或油页岩粉输送机构与加热热解系统相连，间接加热热解系统的气相出口联通除尘系统的进气口，除尘系统的气相出料口联通油气分离系统的进气口，间接加热热解系统的半焦炭出料口连接熄焦系统进料口，粉煤或油页岩粉干燥预热系统的排气口联通熄焦系统的惰性气体进口；间接加热热解系统的燃烧室的热尾气出口通过管道联通粉煤或油页岩粉干燥预热系统的热源气进口。

5.根据权利要求2所述热解炉，其特征在于布煤斗下出口与底部排焦口之间的粉煤或油页岩粉下落空间为间接加热与热解空间，加热热解空间装有多层煤气支通道，煤气支通道通过排尘板联通煤气主通道、排尘室。

6.根据权利要求5所述热解炉，其特征在于所述煤气主通道内侧壁制有向上衔接所述煤气支通道，由内至外下斜的上位下斜除尘板，煤气主通道外侧壁制有向上承接所述上位下斜除尘板的由内至外下斜的下位下斜排尘板。

7.根据权利要求6所述热解炉，其特征在于所述煤气主通道出口依次连接排尘室、降尘斗、温水喷淋降温装置、初冷降温装置和电捕焦油器，分离出洁净焦油和清洁煤气；

顶部存煤斗的进料口通过预热干燥粉煤或油页岩粉输送机构连接干燥系统；所述间接加热的热尾气出口通过热尾气输送管连接所述干燥系统的热尾气进口；

底部排焦口进一步连接螺旋出料机，所述干燥系统的水蒸汽和惰性气体出口通过干燥尾气输送管连通所述螺旋出料机。

8.根据权利要求5或者6或者7所述热解炉，其特征在于所述存煤斗与底部排焦口之间的上部配置底部有燃烧进气口、顶部有尾气排放口的多个并列竖向燃烧室，所述竖向燃烧室之间配置有多层燃烧室间热解层，所述竖向燃烧室和燃烧室间热解层与下方底部排焦口之间配置有上下错落分布的多层燃烧室下热解层，燃烧室与热解层之间及热解层之间及上下层热解层之间的粉煤或油页岩粉下落空间为加热室，每层热解层下的煤气支通道联通外周的煤气主通道，煤气主通道联通外周的排尘室。

9.根据权利要求8所述热解炉，其特征在于所述热解层为两端连接热解炉内壁的倒V形粉煤或油页岩粉导流板，所述热解炉内壁上制有与倒V形粉煤或油页岩粉导流板下的煤气支通道和所述热解炉外壁的煤气主通道联通的煤气通口；

所述燃烧室为内有加热火焰下宽上窄的塔形耐热金属壳；所述多层燃烧室间热解层位于所述燃烧室之间的上部；所述燃烧室内设置有多层上下错落的燃气导向板。

10.根据权利要求8所述热解炉，其特征在于所述下层燃烧室下热解层位于上层相邻燃烧室下热解层之间的垂线上，下层燃烧室下热解层位于上层相邻燃烧室下热解层之间的垂线上；所述热解层为两端连接热解炉内壁的中置倒V形粉煤或油页岩粉导流板层；数量少的每层燃烧室下热解层的边壁上分别置有与相邻倒V形粉煤或油页岩粉导流板层相对的直角形导流板或者热解层；

所述热解炉中部配置圆台形燃烧室，所述热解炉周边配置与所述塔形燃烧室对应的横截面为直角梯形的圆切台形燃烧室；所述燃烧室内设置有多层上下错落能形成S形火焰上升路径的燃气导向板。