CN106047377A - 一种热解炉的火道、热解炉及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热解炉的火道、热解炉及应用，涉及低阶煤中低温热解应用技术领域。本发明热解炉的火道包括两端开口的封闭管路；所述封闭管路的前部设有具有燃气入口的火嘴，末端设有烟气出口，所述火嘴与所述烟气出口之间设有用于输入调温冷空气的调温冷空气支管的调温冷空气入口。本发明火道保证进入热解炉燃烧室的烟气温度低于炉体制造材料的耐热温度，可降低成本，并且不会在炉膛内产生局部的高温区，热解更加均匀。

Description

一种热解炉的火道、热解炉及应用

技术领域

本发明涉及低阶煤中低温热解应用技术领域，具体涉及一种热解炉的火道、热解炉及应用。

背景技术

煤炭作为一种化石能源资源，其洁净、高效、综合转化利用是未来的发展方向。以煤热解为基础的多联产或梯级分质利用，符合洁净、高效、综合转化利用原则，受到研究开发者的关注，作为其主要过程单元的煤炭热解则受到更多关注。

目前，热解炉主要分为内热式和外热式两种，而无论是内热式还是外热式的都没有单独设计的火道，并且这两种类型的热解炉都是将燃烧室作为火道使用，因此没法向火道中通入冷空气调温，这样易在炉膛内产生局部高温，造成产品品质较差。

本领域技术人员一直在努力寻求一种提高煤层在炭化室中的受热均匀度的设备或方法。中国专利文献CN 105295961 A公开一种热解炉及燃烧室，该现有技术中燃烧室的两侧为炭化室，炭化室与燃烧室之间具有导热隔墙，燃烧室的横断面呈扇形，燃烧室内设有若干在径向上间隔排布的第一隔墙以及一个楔形墙，以便将燃烧室分隔为若干腔道，并增加了燃烧室的整体稳定性；各腔道的底部均设有喷嘴，喷嘴与回炉煤气和助燃气连通，虽然该现有技术相对于空间较大的燃烧室，各腔道的加热均匀性更高也更容易控制，进而可以提高对炭化室的传热均匀性，使得炭化室中的煤层受热更加均匀，但由于该现有技术中将燃烧室作为火道使用，因此没法向火道中通入冷空气调温，会导致燃料气在燃烧时温度过高使得热解炉的炉膛内会产生一个大约1800℃左右高温区，而一般的耐火材料无法满足这么高的耐热温度，所以不得不使用一些价格昂贵的耐高温材料，使得炉体的造价增加；另外，由于炉膛中产生温度的不均匀性容易使炭化室的热解料得不到均匀的热解，降低产品的品质。

并且为了降低燃烧烟气的温度，往往需要更多的冷空气进入火道与烟气进行混合，而现有技术中一般是通过加大助燃空气过量系数的方式来实现的，这样势必会造成助燃空气的进口速度非常大，不利于与燃料气的充分混合，同时燃烧的火焰受助燃空气的影响较大，燃烧不稳定，容易熄灭。

发明内容

本发明针对现有技术中由于炉膛中温度的不均匀性容易使炭化室的热解料得不到均匀的热解以及为了降低燃烧烟气的温度而通过加大助燃空气过量系数的方式从而造成助燃空气的进口速度过大，不利于与燃料气的充分混合，致使燃烧的火焰受助燃空气的影响较大，燃烧不稳定，容易熄灭的缺陷，从而提供一种热解炉的火道、热解炉及应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种热解炉的火道，包括

两端开口的封闭管路；

所述封闭管路的前部设有具有燃气入口的火嘴，末端设有烟气出口，所述火嘴与所述烟气出口之间设有用于输入调温冷空气的调温冷空气支管的调温冷空气入口。

所述火嘴前端具有连接用于输入助燃空气的助燃空气管道的助燃空气入口，靠近所述火嘴前端的所述封闭管路侧壁设置连接用于输入燃料气的燃料气管道的燃料气入口，所述火嘴采用套管式，套管的内管为助燃空气管，外侧环管为燃料气管道。

所述调温空气支管设于火道混合段，朝向所述封闭管路的末端并与所述封闭管路有夹角，所述火道混合段为所述火嘴与所述烟气出口之间管路，高温烟气与调温冷空气在该处充分混合以降低高温烟气的温度到合适的范围。

所述调温空气支管与火嘴的距离为800～1500mm。

所述调温空气支管与所述封闭管路的夹角为40°～50°。

所述调温空气支管与与所述封闭管路的夹角为45℃。

所述火嘴后端的上部留有火焰观察孔，用于观察火焰的燃烧情况。

上述的热解炉的火道，其特征在于，所述火嘴的末端还设有导流旋片。

采用上述热解炉的火道的热解炉。

上述热解炉中的火道与炉体分体设计。

上述的热解炉的应用。

本发明通过设计调温冷空气入口，采用燃料气与调温冷空气分道的设计的理念，使回炉煤气在火道中充分燃烧，产生的高温烟气进入热解炉燃烧之前通过通入过量的冷空气以降低高温烟气的温度，这样热解炉就不必要使用一些价格昂贵的耐高温材料，降低了成本；另外进入热解炉前的高温烟气的温度的降低使炭化室的热解料能够得到均匀的热解，提高产品的品质，同时调温冷空气与助燃空气的分道的通入也避免了燃烧的火焰受助燃空气的影响过大的问题，燃烧更加稳定，不容易熄灭。

热解炉火道是热解炉的一个重要组成部分，其设计方法直接影响热解炉工艺及其造价。由于热解炉的回炉煤气的燃烧温度约为1800℃左右，由于普通的耐火材料耐火温度均低于该燃烧温度，为了降低热解炉造价，不使用特殊昂贵的耐火材料，本发明热解炉火道采用燃料气与调温冷空气分道的设计的理念，使回炉煤气在火道中充分燃烧，产生的高温烟气进入热解炉燃烧之前通过通入过量的冷空气使得温度降至热解炉制造材料能够满足的温度。本发明的这种设计能够使得燃料气的燃烧更加稳定，不至于由于空气过量太多而吹灭火焰，从而提高了工艺的安全性。

并且为了使燃烧烟气的温度降低，所以需要更多的冷空气进入火道与烟气混合进行降低烟气的温度，现有的一些技术是通过加大助燃空气过量系数的方式来实现的，这样势必会造成助燃空气的进口速度非常大，不利于与燃料气的充分混合，同时燃烧的火焰受助燃空气的影响较大，燃烧不稳定，容易熄灭，而本发明采用助燃空气与调温冷空气分开进入火道的方式，即在燃料气在火嘴处于助燃空气混合燃烧，产生的高温烟气经火道运行一段距离后与通过调温冷空气支管进入火道的调温冷空气混合，使温度降低至普通耐火材料能够满足要求后进入炉膛。该设计能够使助燃空气与燃料气以最佳的配比进行燃烧，使燃烧更加稳定。并且通过该方法可以使热解炉的制造材料可以使用普通的耐火材料即可满足要求，大大降低了炉体的造价，减少投资。

本发明热解炉火道采用燃料气与调温冷空气分道的设计既能够使得燃料气的燃烧更加稳定，又可以通过使用普通的耐火材料大大降低了炉体的造价，同时又能提高产品品质。

本发明火道的设计，本发明火道火嘴采用预混燃烧的方式，并采用套管式，其中套管的内管走助燃空气，外管走燃料气，喷嘴的出口处设有火嘴旋片，可以使燃料气能够和助燃空气快速混合，充分燃烧；该方式所需燃烧空间小，减小火道占地面积及空间占用率，并且火嘴采用套管式，技术成熟且价格低。

本发明中的火嘴的头部还设有导流旋片，使得燃料气在与空气接触之前就产生一个预旋的效果，使得与空气的混合更加快速均匀，燃烧更加充分。

本发明中的调温空气支管设于火道混合段，并与火道有夹角，即偏向于烟气流动的方向，这样可以使调温冷空气与高温烟气更快的混合均匀，优选地，调温空气支管与火道夹角为45℃，这样既最大程度的不影响由于冷空气的进入影响燃料气的燃烧，又能使调温冷空气与高温烟气更快的混合均匀。

在火道火嘴的上部留有火焰观察孔，可以随时的观察火焰的燃烧情况，方便直接。

本发明可提高热解炉燃烧室结构，提高热烟气分布的均匀性，使炭化室中煤层受热的均匀性，提高提质煤的质量。

本发明的上述技术方案具有以下优点：

(1)本发明热解炉火道采用燃料气与调温冷空气分道的设计的理念，使回炉煤气在火道中充分燃烧，产生的高温烟气进入热解炉燃烧之前通过通入过量的冷空气使得温度降至热解炉制造材料能够满足的温度，并且使得燃料气的燃烧更加稳定，不至于由于空气过量太多而吹灭火焰，从而提高了工艺的安全性；

(2)本发明火道火嘴采用预混燃烧的方式，并采用套管式可以使燃料气能够和助燃空气快速混合，充分燃烧，并且该方式所需燃烧空间小，减小火道占地面积及空间占用率，并且技术成熟且价格低；

(3)本发明中的火嘴的头部还设有倒流旋片，使得燃料气在与空气接触之前就产生一个预旋的效果，使得与空气的混合更加快速均匀，燃烧更加充分；

(4)本发明中的调温空气支管设于火道混合段，并与火道有夹角，即偏向于烟气流动的方向，优选夹角为45℃这样既最大程度的不影响由于冷空气的进入影响燃料气的燃烧，又能使调温冷空气与高温烟气更快的混合均匀；

(5)本发明提供一种热解炉火道结构的设计，能够使进入热解炉燃烧室中的热源气体温度适当，燃烧室中的温度分布均匀，不产生局部高温的现象；

(6)本发明提供的热解炉火道结构的设计，采用火道与炉体的分体设计，使得在对燃烧的控制更加灵活多变，操作性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获

得其他的附图。

图1是本发明热解炉火道结构示意图；

图2是本发明热解炉火道俯视图；

图3是本发明热解炉火道A向示意图；

图中附图标记表示为：1-助燃空气入口，2-助燃空气管道，3-燃料气导流旋片，4-火嘴，5-火焰观察口，6-烟气出口，7-燃料气入口，8-调温冷空气入口，9-火道混合段。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本发明的一种热解炉的火道，包括两端开口的封闭管路；所述封闭管路的前部设有具有燃气入口的火嘴4，末端设有烟气出口6，所述火嘴4与所述烟气出口6之间设有用于输入调温冷空气的调温冷空气支管的调温冷空气入口8。燃料气和助燃空气都从燃气入口进入火嘴4，从火嘴4出来后在火道内燃烧，燃烧的高温的烟气与通过调温冷空气支管进入的调温冷空气混合从而将烟气温度降到适当的范围，然后从烟气出口6出去进入热解炉以用于煤的热解。

所述火嘴4前端具有连接用于输入助燃空气的助燃空气管道2的助燃空气入口1，靠近所述火嘴4前端的所述封闭管路侧壁设置连接用于输入燃料气的燃料气管道的燃料气入口7，所述火嘴4采用套管式，套管的内管为助燃空气管道2，外侧环管为燃料气管道。使用时，燃料气由燃料气入口7进入，经燃料气管道到达火嘴4，助燃空气由助燃空气入口1进入，经助燃空气管道2输送到火嘴4处，在火嘴4处助燃空气与燃料气充分混合燃烧，产生的高温烟气与由调温冷空气入口8进入的冷空气相遇，经过火道混合段9充分混合后经火道烟气出口6进入热解炉的燃烧室中，为热解料提供热量。并且火道采用预混燃烧的方式，该方式所需燃烧空间小，减小火道占地面积及空间占用率，并且其中火嘴4采用套管式，技术成熟且价格低。

所述火道混合段9为所述火嘴与所述烟气出口之间管路，本发明中为了使燃烧烟气的温度降低，采用助燃空气与调温冷空气分开进入火道的方式，即在火道混合段9还设有调温冷空气入口8，这样燃料气在火嘴4处与助燃空气混合燃烧，产生的高温烟气经火道运行一段距离后与通过调温冷空气支管进入火道的调温冷空气混合，使温度降低，最后进入炉膛。该设计能够使助燃空气与燃料气以最佳的配比进行燃烧，使燃烧更加充分与稳定，提高整个工艺的安全性。

优选的，本发明中调温空气支管与火嘴4有一段距离，并与火道有一定的夹角，即偏向于烟气流动的方向，这样既最大程度的不影响由于冷空气的进入影响燃料气的燃烧，又能使调温冷空气与高温烟气更快的混合均匀。

进一步的优选，调温空气支管与火道呈40°-50°角，这样能够使调温的空气最大程度的不影响燃料气的燃烧，也使进入的冷空气和高温的烟气快速的混合均匀。

优选的，本发明中的火嘴4的末端还设有倒流旋片，使得燃料气在与空气接触之前就产生一个预旋的效果，使得与空气的混合更加快速均匀，燃烧更加充分。

优选的，在火道火嘴4的上部留有火焰观察孔5，可以随时的观察火焰的燃烧情况，方便直接。

本发明可提高热解炉燃烧室结构，提高热烟气分布的均匀性，使炭化室中煤层受热的均匀性，提高提质煤的质量。

图2为热解炉火道的俯视图，如图2所示可以通过火焰观察孔5可以直观的看到燃料气的燃烧情况。

图3为A向示意图，图3可以清楚的看到火嘴4的结构示意图。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，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 (11)

1.一种热解炉的火道，包括

两端开口的封闭管路；

其特征在于,所述封闭管路的前部设有具有燃气入口的火嘴，末端设有烟气出口，所述火嘴与所述烟气出口之间设有用于输入调温冷空气的调温冷空气支管的调温冷空气入口。

2.根据权利要求1所述的热解炉的火道，其特征在于，所述火嘴前端具有连接用于输入助燃空气的助燃空气管道的助燃空气入口，靠近所述火嘴前端的所述封闭管路侧壁设置连接用于输入燃料气的燃料气管道的燃料气入口，所述火嘴采用套管式，套管的内管为助燃空气管，外侧环管为燃料气管道。

3.根据权利要求2所述的热解炉的火道，其特征在于，所述调温空气支管设于火道混合段，朝向所述封闭管路的末端并与所述封闭管路有夹角，所述火道混合段为所述火嘴与所述烟气出口之间的管路，用于混合高温烟气与调温冷空气以降低高温烟气的温度。

4.根据权利要求3所述的热解炉的火道，其特征在于，所述调温空气支管与火嘴的距离为800～1500mm。

5.根据权利要求4所述的热解炉的火道，其特征在于，所述调温空气支管与所述封闭管路的夹角为40°～50°。

6.根据权利要求5所述的热解炉的火道，其特征在于，所述调温空气支管与与所述封闭管路的夹角为45℃。

7.根据权利要求6所述的热解炉的火道，其特征在于，所述火嘴后端的上部留有火焰观察孔，用于观察火焰的燃烧情况。

8.根据权利要求1-7任一所述的热解炉的火道，其特征在于，所述火嘴的末端还设有导流旋片。

9.采用权利要求8所述热解炉的火道的热解炉。

10.根据权利要求9所述的热解炉，其特征在于，火道与炉体分体设计。

11.权利要求9或10所述的热解炉的应用。