CN105694935A - 一种粉煤干馏活化一体炉 - Google Patents

一种粉煤干馏活化一体炉 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粉煤干馏活化一体炉，包括料仓，料仓的下部设有若干下料嘴，下料嘴下部连接有粉煤预热装置，粉煤预热装置下部连接至炭化室，炭化室的下部设有高温蒸汽布气装置，高温蒸汽布气装置的入口端连接至用于提供与粉煤反应的850～1000℃高温蒸汽的高温蒸汽管道，炭化室的底部设有活性焦排料阀，活性焦排料阀的底部设有刮板输料机；炭化室的两侧均设有用于将粉煤加热至750～800℃的粉煤加热装置。本发明具有热效率高、产油率高、焦油中含尘量低、产气率大、煤气热值高、能耗低、设备简单、维护量小、操作弹性大、自动化程度高及污染小等特点。

Description

一种粉煤干馏活化一体炉
技术领域
本发明煤化工技术领域，具体涉及一种粉煤干馏活化一体炉。
背景技术
煤炭深加工产业发展政策，鼓励发展以褐煤、烟煤等低质煤为原料的煤炭深加工项目，煤炭分质综合利用等煤炭深加工的新模式。
针对目前兰炭市场需求持续低迷，兰炭产业陷入了全行业亏损的境地。全力开拓兰炭应用市场，是促进兰炭产业持续发展的当务之急，也是兰炭产业必须转型升级唯一出路。针对神府粉煤不能在直立炉干馏的现状，急需研发一种粉煤连续低温干馏、热解、活化技术装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粉煤干馏活化一体炉，以克服现有技术中的问题，本发明具有热效率高、产油率高、焦油中含尘量低、产气率大、煤气热值高、能耗低、设备简单、维护量小、操作弹性大、自动化程度高及污染小等特点。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种粉煤干馏活化一体炉，包括料仓，料仓的下部设有若干下料嘴，下料嘴下部连接有粉煤预热装置，粉煤预热装置下部连接至炭化室，炭化室的下部设有高温蒸汽布气装置，高温蒸汽布气装置的入口端连接至用于提供与粉煤反应的850～1000℃高温蒸汽的高温蒸汽管道，炭化室的底部设有活性焦排料阀，活性焦排料阀的底部设有刮板输料机；炭化室的两侧均设有用于将粉煤加热至750～800℃的粉煤加热装置。
进一步地，粉煤预热装置的一侧连接有热废气进气管道，另一侧连接有废气排出管，且热废气进气管道连接至粉煤加热装置。
进一步地，粉煤加热装置包括上行加热装置和下行加热装置，所述上行加热装置包括上蓄热室以及与上蓄热室并列设置的若干空废气预热道，上蓄热室的上部设有连通空废气预热道顶部的上水平气道，上蓄热室的下部连接有上行空废气交换器；
所述下行加热装置包括下蓄热室以及与下蓄热室并列设置的若干立火道，所述立火道与空废气预热道上下对应设置，且上下对应的立火道与空废气预热道连通，下蓄热室的上部设有连通立火道底部的下水平气道，下蓄热室的下部连接有下行空废气交换器，上行空废气交换器与下行空废气交换器之间连接有废气管道，所述废气管道与热废气进气管道相连。
进一步地，立火道的顶部设有能够将煤气从立火道顶部通入的上行富煤气烧嘴，所述上行富煤气烧嘴连接至上行煤气进口管，立火道的底部设有能够将煤气从立火道底部通入的下行富煤气烧嘴，所述下行富煤气烧嘴连接至下行煤气进口管。
进一步地，上水平气道的顶部设有用于对空废气预热道与立火道进行测温及检查的探火孔。
进一步地，粉煤预热装置与炭化室之间设有煤气集气装置，煤气集气装置包括设置在炭化室上部的煤气集气阵伞，煤气集气阵伞的底部连接有若干并列设置的煤气集气通道，所述煤气集气通道包括若干串联设置的煤气集气罩，所述煤气集气罩为圆台形。
进一步地，煤气集气阵伞的出口端通过桥管和集气管连接至煤气净化系统，且桥管和集气管之间设有氨水喷淋装置。
进一步地，炭化室的内侧还设有用于将煤气输送至煤气集气阵伞的百叶窗转。
进一步地，下料嘴与粉煤预热装置之间设有插板阀。
进一步地，活性焦排料阀包括在竖直方向上平行设置的上段定量排料阀和下段定量排料阀。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
首先本发明可大型化设计：本发明的热量由燃烧室与炭化室之间的耐火材料隔墙传递。单炉规模可与大型冶金焦炉媲美，最大可达年产100万吨以上。其次本发明可入炉粉煤：与原有直立炭化炉相比较，该炉对原料煤的粒径要求与以往的传统直立炭化炉不同，可采用粒径较小的粉煤。因此本发明对原料煤的要求较低，采用劣、低质的粉煤作为生产原料，改变了原有兰炭直立炭化炉生产不能使用粉煤作为原料煤的现状。从原料煤上与现有兰炭生产工艺形成差别，既可以充分利用煤矿的煤炭资源，同时粉煤原料价格低，企业可降低原料成本，获得较好的经济效益，大大提高了煤炭资源的利用率，显著降低了入炉煤成本。
另外本发明可提高焦油产率：由于采用外热式加热，炭化室内焦油烧损率降低，加之因所产煤气体积减少，从而使焦油随煤气携带损失减少，结果使焦油产率从一般的6％提高到约10％。同时，本发明煤气品质高，体积少：由于采用外热式加热，废烟气未和煤的挥发分混合，所产煤气全部为煤本身的挥发物，N2和CO2含量大大减少，氢含量高达45％以上，煤气热值是常规传统直立炭化炉的2～3倍，而所产气体量仅为常规内热式炉的30～40％。这一优点不仅使得后续煤气冷却净化与直立炭化炉相比规模大大缩小，辅助生产设施规模、占地面积、投资、运行成本等都降低很多，而且大大拓展了煤气利用途径，使原来的低热值煤气仅能用以低效燃烧，扩大到诸如合成氨、天然气、甲醇、提氢等高附加值的化工利用。
最后，由于在兰炭直立炉通入850～1000度高温蒸汽与高温兰炭进行化学反应生成活性焦，使原来的炭火，活化在各自专用炉型分别进行，变为炭化、活化在直立炉中同时进行，简化了工艺流程，降低了能耗，更降低了生产成本，传统兰炭直立炉现在一直用作生产兰炭，本发明使该炉一炉多用，扩大了兰炭直立炉的适用范围。
附图说明
图1是本发明的剖面图；
图2是图1沿炭化室的剖面图；
图3是图1沿立火道的剖面图。
其中，1、料仓；2、插板阀；3、粉煤预热装置；4、热废气进气管道；5、煤气集气阵伞；6、探火孔；7、上水平气道；8、空废气预热道；9、上行富煤气烧嘴；10、立火道；11、下行富煤气烧嘴；12、下水平气道；13、高温蒸汽布气装置；14、上段定量排料阀；15、下段定量排料阀；16、刮板输料机；17、废气排出管；18、煤气集气罩；19、干馏段；20、蒸汽活化段；21、冷却段；22、上蓄热室；23、上行空废气交换器；24、废气管道；25、下蓄热室；26、下行空废气交换器；27、桥管；28、氨水喷淋装置；29、集气管；30、百叶窗砖；31、高温蒸汽管道；32、上行煤气进口管；33、下行煤气进口管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1至图3，一种粉煤干馏活化一体炉，包括料仓1，料仓1的下部设有若干下料嘴，下料嘴下部连接有粉煤预热装置3，下料嘴与粉煤预热装置3之间设有插板阀2，粉煤预热装置3下部连接至炭化室，粉煤预热装置3与炭化室之间设有煤气集气装置，煤气集气装置包括设置在炭化室上部的煤气集气阵伞5，煤气集气阵伞5的底部连接有若干并列设置的煤气集气通道，所述煤气集气通道包括若干串联设置的煤气集气罩18，所述煤气集气罩18为圆台形，炭化室的内侧还设有用于将煤气输送至煤气集气阵伞5的百叶窗转30，煤气集气阵伞5的出口端通过桥管27和集气管29连接至煤气净化系统，且桥管27和集气管29之间设有氨水喷淋装置28，炭化室的下部设有高温蒸汽布气装置13，高温蒸汽布气装置13的入口端连接至用于提供与粉煤反应的850～1000℃高温蒸汽的高温蒸汽管道31，炭化室的底部设有活性焦排料阀，活性焦排料阀包括在竖直方向上平行设置的上段定量排料阀14和下段定量排料阀15，活性焦排料阀的底部设有刮板输料机16；炭化室的两侧均设有用于将粉煤加热至750～800℃的粉煤加热装置，粉煤预热装置3的一侧连接有热废气进气管道4，另一侧连接有废气排出管17，且热废气进气管道4连接至粉煤加热装置。
粉煤加热装置包括上行加热装置和下行加热装置，所述上行加热装置包括上蓄热室22以及与上蓄热室22并列设置的若干空废气预热道8，上蓄热室22的上部设有连通空废气预热道8顶部的上水平气道7，上蓄热室22的下部连接有上行空废气交换器23；所述下行加热装置包括下蓄热室25以及与下蓄热室25并列设置的若干立火道10，所述立火道10与空废气预热道8上下对应设置，且上下对应的立火道10与空废气预热道8连通，下蓄热室25的上部设有连通立火道10底部的下水平气道12，下蓄热室25的下部连接有下行空废气交换器26，上行空废气交换器23与下行空废气交换器26之间连接有废气管道24，所述废气管道24与热废气进气管道4相连；立火道10的顶部设有能够将煤气从立火道10顶部通入的上行富煤气烧嘴9，所述上行富煤气烧嘴9连接至上行煤气进口管32，立火道10的底部设有能够将煤气从立火道10底部通入的下行富煤气烧嘴11，所述下行富煤气烧嘴11连接至下行煤气进口管33；上水平气道7的顶部设有用于对空废气预热道8与立火道10进行测温及检查的探火孔6。
下面对本发明的操作过程做详细描述：
本发明在实际运行时，由备煤单元运来粒度0～25mm粉煤首先装入炉顶最上部的料仓1，打开插板阀2装入粉煤预热装置3进行预热脱水，煤在此段被加热到80～250度左右，粉煤缓慢继续向下移动进入炉内干馏段19。煤通过此段被加热到750度，并炭化成兰炭；热量来自煤气在立火道10内燃烧产生的废气，热量通过炉墙传递至炭化室中。750～800度的高温兰炭继续向下移动进入蒸汽活化段20与高温蒸汽布汽装置13出来的850～1000度左右高温蒸汽相遇，通过高温蒸汽管道31送进来的高温蒸汽，与高温兰炭进行化学反应。随着活化反应的进行，高温兰炭的碳原子不断与高温蒸汽反应，使得活性焦的产品堆积密度逐渐减小，同时产生比较多的微孔和中孔，因而产品碘吸附值≥650mg/g、强度≥96％；反应过程中产生的水煤气通过耐高温的煤气集气罩18及炭化室内侧的百叶窗砖30导出，进入煤气集气阵伞5，再进入桥管27，并通过氨水喷淋装置28降温除尘后进入集气管29，送到煤气净化系统回收煤焦油和净化煤气。产生的活性焦由上段定量排料阀14及下段定量排料阀排出经刮板输料机16输送到炉区产品库。
本发明采用上下交换加热的方式对炭化室中的粉煤进行加热，每小时循环交换加热一次。上蓄热室22和下蓄热室25均采用蓄热体，蓄热体为高铝耐火格子砖。以拓展燃烧室高温区域，提高上下整体加热均匀性。设置上蓄热室22和下蓄热室25的目的为回收废气热量，因此热效率较高，加热强度高。
当上部加热时，从煤气净化系统送过来的煤气由上行煤气进口管32从干馏炉的炭化侧上部送入炉内，经上行富煤气烧嘴9进入各立火道10，空气从上行空废气交换器23进入上蓄热室22，经上蓄热室22高铝耐火格子砖预热后，再通过上水平气道7进入各空废气预热道8预热炉墙，再进入立火道10，在立火道10上入口处，煤气与空气相遇燃烧。燃烧后的废气下行到下水平气道12汇集后，进入下蓄热室25与格子砖换热，然后经由下行空废气交换器26、废气管道24送到炉顶热废气进气管道4，进入粉煤预热装置3进行预热粉煤，预热后的废气经废气排出管17送到烟囱排入大气。
当下部加热时，从煤气净化系统送过来的煤气由下行煤气进口管33从干馏炉的炭化侧下部送入炉内，经下行富煤气烧嘴11进入各立火道10，空气从下行空废气交换器26进入下蓄热室25，经下蓄热室25高铝耐火格子砖预热后，再通过下水平气道12进入立火道10，在立火道10下入口处，煤气与空气相遇燃烧。燃烧后的废气上行到空废气预热段8加热炉墙，再经过上水平气道7汇集后，进入上蓄热室22与格子砖换热，然后经由上行空废气交换器23、废气管道24送到炉顶热废气进气管道4，进入粉煤预热装置3进行预热粉煤，预热后的废气经废气排出管17送到烟囱排入大气。
粉煤干馏活化一体炉炉体由炭化室、燃烧室、蓄热室等组成，燃烧室包括空废气预热道和立火道。炭化室与燃烧室占据炉体一侧，炭化室沿炉体纵向贯通，其两侧为燃烧室。蓄热室占据炉体另一侧，沿炉体竖向分成两个蓄热室，一端分别与燃烧室相通，另一端与废气开闭器相连。炭化室为双排布置，采用净化后的煤气加热。
本发明解决了现有直立炉不能干馏粉煤的现状，现有传统直立炉只能使用≥25mm粒度的块煤。本发明使兰炭炉直接把原煤-低温干馏-活化融为一体，改变了目前国内活性炭炉的生产工艺，而现有国内活性炭炉使用原料—兰炭—活化，生产工艺复杂。该发明装置生产工艺非常简单，一体化结构减少物料冷却后再加温环节，节约大量能源，产品成本低，热效率高，而且还能生产煤焦油、高热值煤气，成本仅是国内活性炭炉一半。

Claims (10)

1.一种粉煤干馏活化一体炉，其特征在于，包括料仓(1)，料仓(1)的下部设有若干下料嘴，下料嘴下部连接有粉煤预热装置(3)，粉煤预热装置(3)下部连接至炭化室，炭化室的下部设有高温蒸汽布气装置(13)，高温蒸汽布气装置(13)的入口端连接至用于提供与粉煤反应的850～1000℃高温蒸汽的高温蒸汽管道(31)，炭化室的底部设有活性焦排料阀，活性焦排料阀的底部设有刮板输料机(16)；炭化室的两侧均设有用于将粉煤加热至750～800℃的粉煤加热装置。
2.根据权利要求1所述的一种粉煤干馏活化一体炉，其特征在于，粉煤预热装置(3)的一侧连接有热废气进气管道(4)，另一侧连接有废气排出管(17)，且热废气进气管道(4)连接至粉煤加热装置。
3.根据权利要求2所述的一种粉煤干馏活化一体炉，其特征在于，粉煤加热装置包括上行加热装置和下行加热装置，所述上行加热装置包括上蓄热室(22)以及与上蓄热室(22)并列设置的若干空废气预热道(8)，上蓄热室(22)的上部设有连通空废气预热道(8)顶部的上水平气道(7)，上蓄热室(22)的下部连接有上行空废气交换器(23)；
所述下行加热装置包括下蓄热室(25)以及与下蓄热室(25)并列设置的若干立火道(10)，所述立火道(10)与空废气预热道(8)上下对应设置，且上下对应的立火道(10)与空废气预热道(8)连通，下蓄热室(25)的上部设有连通立火道(10)底部的下水平气道(12)，下蓄热室(25)的下部连接有下行空废气交换器(26)，上行空废气交换器(23)与下行空废气交换器(26)之间连接有废气管道(24)，所述废气管道(24)与热废气进气管道(4)相连。
4.根据权利要求3所述的一种粉煤干馏活化一体炉，其特征在于，立火道(10)的顶部设有能够将煤气从立火道(10)顶部通入的上行富煤气烧嘴(9)，所述上行富煤气烧嘴(9)连接至上行煤气进口管(32)，立火道(10)的底部设有能够将煤气从立火道(10)底部通入的下行富煤气烧嘴(11)，所述下行富煤气烧嘴(11)连接至下行煤气进口管(33)。
5.根据权利要求3所述的一种粉煤干馏活化一体炉，其特征在于，上水平气道(7)的顶部设有用于对空废气预热道(8)与立火道(10)进行测温及检查的探火孔(6)。
6.根据权利要求1所述的一种粉煤干馏活化一体炉，其特征在于，粉煤预热装置(3)与炭化室之间设有煤气集气装置，煤气集气装置包括设置在炭化室上部的煤气集气阵伞(5)，煤气集气阵伞(5)的底部连接有若干并列设置的煤气集气通道，所述煤气集气通道包括若干串联设置的煤气集气罩(18)，所述煤气集气罩(18)为圆台形。
7.根据权利要求6所述的一种粉煤干馏活化一体炉，其特征在于，煤气集气阵伞(5)的出口端通过桥管(27)和集气管(29)连接至煤气净化系统，且桥管(27)和集气管(29)之间设有氨水喷淋装置(28)。
8.根据权利要求6所述的一种粉煤干馏活化一体炉，其特征在于，炭化室的内侧还设有用于将煤气输送至煤气集气阵伞(5)的百叶窗转(30)。
9.根据权利要求1所述的一种粉煤干馏活化一体炉，其特征在于，下料嘴与粉煤预热装置(3)之间设有插板阀(2)。
10.根据权利要求1所述的一种粉煤干馏活化一体炉，其特征在于，活性焦排料阀包括在竖直方向上平行设置的上段定量排料阀(14)和下段定量排料阀(15)。
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