CN107057737A - 一种螺旋混合干馏器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种螺旋混合干馏器，属于煤化工技术领域。螺旋混合干馏器包括干馏器本体、驱动机构以及搅拌机构；干馏器本体呈筒状结构，干馏器本体上开设有入料口、出料口以及多个热载体入口，热载体入口用于向干馏器本体中加入高温红焦；干馏器本体具有相对的第一侧端和第二侧端，驱动机构安装在第一侧端上，驱动机构靠近入料口，驱动机构用于驱动搅拌机构运转；搅拌机构包括中心轴和双螺旋机构，中心轴的一端与驱动机构转动连接，另一端穿过第二侧端且与干馏器本体转动连接，双螺旋机构绕设在中心轴上。该螺旋混合干馏器不仅结构简单，还具有热利用效率高的特点。

Description

一种螺旋混合干馏器

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，尤其涉及一种螺旋混合干馏器。

背景技术

“多煤、少气、贫油”的能源结构特点，决定了煤炭在我国能源消费结构中主导地位，大力发展煤化工产业，不断提高煤炭资源综合利用率对我国能源可持续发展意义重大。近年来，煤炭产业粗犷发展，导致中、高阶煤炭资源过渡开采，已经严重依赖进口；然而，储量巨大的低阶煤炭资源利用却得不到重视。在日益加剧的环境压力下，走清洁煤炭路线，促进低阶煤炭资源高效综合利用，将成为未来我国煤炭产业科学发展的重中之重。

随着机械化、自动化和智能化煤炭综采技术的广泛应用，坑口原煤的粉化现象严重，低阶煤的末化率甚至达到40～50％。现有低阶煤提质技术中，13mm以上的块、籽煤可通过成熟的干馏工艺实现高效利用；但13mm以下的细粒径粉煤-低阶末煤，却达不到常规煤炭提质工艺入料要求，常以垃圾形式大量堆弃或廉价出售，造成严重的环境污染和资源浪费；因此，实现低阶煤中细粒度末煤的综合利用已成为目前煤炭行业亟待解决的技术难题。

低阶末煤提质的技术难点在于粉状物料加工的危险性和工艺的稳定性。目前，针对13mm以下的低阶末煤干馏技术主要有以下三种：

(1)回转窑技术：属于外热式干馏技术，是利用高温饱和蒸汽或者高温烟气，通过间壁换热方式，间接加热末煤，将末煤升温至400～450℃进行干馏。该技术存在着设备投资巨大、装置易损件多，不易密封等不足之处。

(2)瓷球固体热载体技术：属于内热式固体热载体技术范畴，首先利用电或者高温烟气将瓷球加热至600～800℃，然后使瓷球与末煤混合，利用瓷球显热，接触加热末煤，实现干馏。该技术存在能耗大，热效率低，产能小等劣势。

(3)流化床技术：属于内热式气体热载体技术范畴，将600～700℃的高温烟气直接与末煤混合，实现流态化，利用烟气热量直接加热煤粉，实现干馏。该技术存在运行不稳定、能耗大、产品收率低、粉尘含量大等问题。

因此，设计一种结构简单且热利用效率高的干馏器对于煤化工干馏设备行业的发展有着极为重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种螺旋混合干馏器，此螺旋混合干馏器旨在解决低阶煤的利用率低的问题；

本发明的另一目的在于提供另一种螺旋混合干馏器，此螺旋混合干馏器旨在解决现有技术中低阶煤的热利用效率低的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种螺旋混合干馏器，螺旋混合干馏器包括干馏器本体、驱动机构以及搅拌机构；

干馏器本体呈筒状结构，干馏器本体上开设有入料口、出料口以及多个热载体入口，入料口的轴线、出料口的轴线以及热载体的轴线不在同一直线上；

干馏器本体具有相对的第一侧端和第二侧端，驱动机构安装在第一侧端上，驱动机构用于驱动搅拌机构运转；

搅拌机构包括中心轴和双螺旋机构，中心轴的一端与驱动机构转动连接，另一端穿过第二侧端且与干馏器本体转动连接，双螺旋机构绕设在中心轴上。

作为本发明的一种优选技术方案，干馏器本体上安装有膨胀节，膨胀节将干馏器本体分隔成两个空腔。

作为本发明的一种优选技术方案，干馏器本体包括延伸机构，延伸机构包括支撑座和连接架，支撑座上开设有燕尾槽，连接架通过燕尾槽可滑动地安装在支撑座上，支撑座的一端与第二侧端连接，中心轴的另一端与连接架连接。

作为本发明的一种优选技术方案，中心轴靠近入料口处安装有刮板，中心轴穿过刮板，刮板呈之字状结构。

作为本发明的一种优选技术方案，中心轴上间隔均匀地安装有多个支撑杆，双螺旋机构上开设有安装槽，支撑杆插入安装槽中。

作为本发明的一种优选技术方案，干馏器本体的底部间隔均匀地安装有多个鞍座，干馏器本体的底部开设有多个与鞍座配合的安装孔，鞍座通过安装孔固定安装在干馏器本体的底部。

作为本发明的一种优选技术方案，鞍座包括基座和鞍架，鞍架固定安装在基座上。

作为本发明的一种优选技术方案，干馏器本体上还依次开设有排气口、备用口、测温口、测压口以及连接口。

作为本发明的一种优选技术方案，干馏器本体包括首尾相连的前挡板、第一壳体、后挡板以及第二壳体，第一壳体、第二壳体的材质为耐热钢。

一种螺旋混合干馏器，螺旋混合干馏器包括干馏器本体、驱动机构以及搅拌机构；

干馏器本体呈筒状结构，干馏器本体上开设有入料口、出料口、多个热载体入口以及补热口，入料口的轴线、出料口的轴线以及热载体的轴线不在同一直线上，热载体入口用于向干馏器本体中加入高温红焦；

干馏器本体具有相对的第一侧端和第二侧端，驱动机构安装在第一侧端上，驱动机构用于驱动搅拌机构运转；

搅拌机构包括中心轴和双螺旋机构，中心轴的一端与驱动机构转动连接，另一端穿过第二侧端且与干馏器本体转动连接，双螺旋机构绕设在中心轴上。

本发明的有益效果是：

本发明通过上述设计提供一种螺旋混合干馏器，该螺旋混合干馏器具有干馏器本体、驱动机构以及搅拌机构；由于干馏器本体上开设有多个热载体入口，通过该热载体入口将由方炉产生的高温红焦放入到干馏器本体中并与其中的末煤混合，混合之后的末煤通过搅拌机构进行搅拌；由于搅拌机构中具有双螺旋机构，双螺旋机构呈螺旋状，该种结构使得高温红焦能够最大角度和面积的与末煤接触，从而可从不同的方向和角度对末煤和红焦进行混合搅拌，使得红焦与末煤能够充分接触，从而将红焦的热量最大限度的传递给末煤，实现较高的热传递效率，因此，末煤在吸收红焦的热量之后发生热解反应，解析出热解气体。同时，由于干馏器本体上设置有膨胀节，因此当干馏器本体由于高温加热发生热伸缩情况时，该膨胀节便可通过其自身具有的可伸缩功能来防止干馏器本体的热伸缩问题。此外，干馏器本体的侧端上安装有连接架，因此，通过该连接架在水平方向上的可滑动性便可解决中心轴由于高温发生热变形的问题。其次，中心轴上安装有多个与双螺旋机构连接的支撑杆，因此其可进一步提高双螺旋机构的刚度。另外，由于该螺旋混合干馏器的转速较低，因此红焦和末煤的混合均匀，传热也较为均匀，末煤的热解比较充分，从而可以避免末煤的二次裂解和二次扬尘，使得产出的焦油的粉尘含量低、产品的收率高。以上可知，该螺旋混合干馏器不仅结构简单、投资成本低，还具有热利用率高、可自协调热变形且产品收率高、质量好的特点。

本发明通过上述设计提供另一种螺旋混合干馏器，该螺旋混合干馏器具有补热口，在出料夹生的状况下，通过该补热口可逆流通入高温气体，其作为高温辅热体，可以协同热载体来提高磨灭的热解效率。由此可知，该螺旋混合干馏器不仅结构简单、成本低廉，还具有热利用率高特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的螺旋混合干馏器结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的螺旋混合干馏器俯视图；

图3为本发明第一实施例提供的螺旋混合干馏器左视图；

图4为本发明第一实施例提供的螺旋混合干馏器右视图；

图5为本发明第一实施例提供的螺旋混合干馏器剖面图；

图6为本发明第一实施例提供的搅拌机构主视图；

图7为本发明第一实施例提供的搅拌机构的中心轴B向视图；

图8为本发明第一实施例提供的搅拌机构的中心轴C-C剖面图；

图9为本发明第一实施例提供的大端轴头与中心轴连接结构示意图；

图10为本发明第二实施例提供的螺旋混合干馏器结构示意图。

图标：1-螺旋混合干馏器；2-干馏器本体；3-驱动机构；4-搅拌机构；5-入料口；6-出料口；7-热载体入口；8-第一侧端；9-第二侧端；10-填料函；11-中心轴；12-双螺旋机构；16-膨胀节；17-延伸机构；18-支撑座；19-连接架；20-燕尾槽；21-刮板；22-支撑杆；23-安装槽；24-鞍座；25-排气口；26-备用口；27-测温口；28-测压口；29-连接口；30-前挡板；31-第一壳体；32-后挡板；33-第二壳体；34-补热口；35-轴承；36-安装组件；37-大端轴头；38-小端轴头；39-安装孔；40-基座；41-鞍架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和展示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

第一实施例：

请参照图1，配合参照图2至图9，本实施例提供一种螺旋混合干馏器1，其主要用于低阶煤的干馏，解决低阶煤提质技术中存在的原煤利用率较低以及热利用效率较低的问题。

请参照图1，该螺旋混合干馏器1包括干馏器本体2、驱动机构3、搅拌机构4以及延伸机构17；其中，干馏器本体2的两侧端分别安装驱动机构3和延伸机构17，搅拌机构4安装在干馏器本体2的内部，搅拌机构4的一端与驱动机构3连接，另一端与延伸机构17连接。驱动机构3用于驱动搅拌机构4的运转，延伸机构17用于补偿搅拌机构4的热变形。

干馏器本体2呈筒状结构，其由首尾相连的前挡板30、第一壳体31、后挡板32以及第二壳体33组合而成，干馏器本体2整体采用耐热钢材质，其上的各种结构件采用的是普通钢结构，整体的耗材量少，一次性投资成本较低。

干馏器本体2的顶部依次开设有入料口5、排气口25、备用口26、测温口27、测压口28、连接口29以及多个热载体入口7，其底部开设有出料口6，入料口5的轴线和出料口6的轴线不在同一直线上。入料口5处用于向干馏器本体2内部添加温度为150～200℃、含水量为8％的末煤，热载体入口7处用于向干馏器本体2中加入由方炉产生的600℃的高温红焦。同时，干馏器本体2的底部间隔均匀地安装有多个鞍座24，鞍座24主要是用于支撑螺旋混合干馏器1，以此提高整个装置支撑的均匀性。干馏器本体2的底部开设有多个与鞍座24配合的安装孔39，鞍座24包括基座40和鞍架41，鞍架41固定安装在基座40上，鞍架41通过安装孔39固定安装在干馏器本体2的底部。

干馏器本体2具有相对的第一侧端8和第二侧端9，驱动机构3安装在第一侧端8上，驱动机构3靠近入料口5，延伸机构17安装在第二侧端9上，其靠近出料口6。

此外，干馏器本体2上安装有膨胀节16，膨胀节16将干馏器本体2分隔成两个不同大小的空腔。其中，膨胀节16是为补偿因温度差与机械振动引起的附加应力，而设置在干馏器本体2上的一种挠性结构。由于它作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件，具有工作可靠、性能良好、结构紧凑等优点，因此运用在干馏器本体2上，防止干馏器本体2因高温而产生热膨胀的变形协调问题。

请参照图6，配合参照图1，搅拌机构4包括中心轴11和双螺旋机构12，中心轴11的大端轴头37通过轴承35、安装组件36与驱动机构3转动连接，轴承35与安装组件36之间安装有填料函10，安装组件36包括螺栓紧固件、法兰以及端管，其均用于固定安装该中心轴11；中心轴11的小端轴头38穿过第二侧端9而与干馏器本体2转动连接，双螺旋机构12呈螺旋状结构，其周向地绕设在中心轴11上且与中心轴11呈夹角设置。

请参照图1和图4，延伸机构17包括支撑座18和连接架19，支撑座18上开设有燕尾槽20，连接架19通过燕尾槽20可滑动地安装在支撑座18上，支撑座18的一端与第二侧端9连接，中心轴11的另一端与连接架19连接。

此外，中心轴11靠近入料口5处安装有刮板21，刮板21可以有效解决入料端积料的问题。

请参照图8和图9，配合参照图1，中心轴11上间隔均匀地安装有多个支撑杆22，双螺旋机构12上开设有安装槽23，支撑杆22插入安装槽23中，从而起到提高双螺旋机构12的刚度的作用。

需要说明的是，在本实施例中，驱动机构3采用的是电机驱动，在其他的实施例中，其也可以采用其他的驱动装置进行驱动。

综上，此螺旋混合干馏器1的工作原理是：经调湿后温度为150～200℃、含水量为8％的末煤由入料口5进入到螺旋混合干馏器1内；同时，方炉产生的600℃的高温红焦由多个热载体入口7进入螺旋混合干馏器1内。在电机的驱动下，中心轴11做顺时针回转运动，双螺旋机构12剪切推动，螺旋混合干馏器1的内部物料产生对流混合和扩散混合效应，末煤和高温红焦充分混合，并向出料口6方向移动。物料在混合和推移过程中，高温红焦与干燥后的低温末煤接触传热，末煤吸收红焦显热被加热至420～450℃，发生热解反应，析出热解气体，同时产生半焦。最终固相物料由出料口6排出，进入干熄焦工序；气相由顶部排气口25进入方炉，经方炉干燥过滤后，进入后续净化工序。

由以上可知，该螺旋混合干馏器1具有干馏器本体2、驱动机构3以及搅拌机构4；由于干馏器本体2上开设有多个热载体入口7，通过该热载体入口7将由方炉产生的高温红焦放入到干馏器本体2中并与其中的末煤混合，混合之后的末煤通过搅拌机构4进行搅拌；由于搅拌机构4中具有双螺旋机构12，双螺旋机构12呈双层螺旋状结构，该种结构能够最大角度和面积的与末煤接触，从而可从不同的方向和角度对末煤和红焦进行混合搅拌，使得红焦与末煤能够充分接触，从而将红焦的热量最大限度的传递给末煤，实现较高的热传递效率；因此，末煤在吸收红焦的热量之后发生热解反应，解析出热解气体。同时，由于干馏器本体2上设置有膨胀节16，因此当干馏器本体2由于高温加热发生热膨胀情况时，该膨胀节16便可通过其自身具有的可伸缩功能来防止干馏器本体2的热膨胀问题。此外，干馏器本体2的侧端上安装有连接架19，因此，通过该连接架19在水平方向上的可滑动性便可解决中心轴11由于高温发生热变形的问题。其次，中心轴11上安装有多个与双螺旋机构12连接的支撑杆22，因此其可进一步提高双螺旋机构12的刚度。另外，由于该螺旋混合干馏器1的转速较低，因此红焦和末煤的混合均匀，传热也较为均匀，末煤的热解比较充分，从而可以避免末煤的二次裂解和二次扬尘，使得产出的焦油的粉尘含量低、产品的收率高。以上可知，该螺旋混合干馏器1不仅结构简单、投资成本低，还具有热利用率高、可自协调热变形且产品收率高、质量好的特点。

第二实施例：

请参照图10，配合参照图1，本实施例提供另一种螺旋混合干馏器1，其与第一实施例中的区别在于：该螺旋混合干馏器1上还开设有补热口34。

为避免末煤热解热量不足问题，在螺旋混合干馏器1的尾侧设置补热口34，在出料夹生状况下，逆流通入高温惰性气体，作为热解辅热，协同热载体，提高末煤热解效率。最终固相物料由出料口6排出，进入干熄焦工序；气相由顶部排气口25进入方炉，经方炉干燥过滤后，进入后续净化工序。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种螺旋混合干馏器，其特征在于：所述螺旋混合干馏器包括干馏器本体、驱动机构以及搅拌机构；

所述干馏器本体呈筒状结构，所述干馏器本体上开设有入料口、出料口以及多个热载体入口，所述入料口的轴线、所述出料口的轴线以及所述热载体的轴线不在同一直线上；

所述干馏器本体具有相对的第一侧端和第二侧端，所述驱动机构安装在所述第一侧端上，所述驱动机构用于驱动所述搅拌机构运转；

所述搅拌机构包括中心轴和双螺旋机构，所述中心轴的一端与所述驱动机构转动连接，另一端穿过所述第二侧端且与所述干馏器本体转动连接，所述双螺旋机构绕设在所述中心轴上。

2.根据权利要求1所述的螺旋混合干馏器，其特征在于：所述干馏器本体上安装有膨胀节，所述膨胀节将所述干馏器本体分隔成两个空腔。

3.根据权利要求1所述的螺旋混合干馏器，其特征在于：所述干馏器本体包括延伸机构，所述延伸机构包括支撑座和连接架，所述支撑座上开设有燕尾槽，所述连接架通过所述燕尾槽可滑动地安装在所述支撑座上，所述支撑座的一端与所述第二侧端连接，所述中心轴的另一端与所述连接架连接。

4.根据权利要求2所述的螺旋混合干馏器，其特征在于：所述中心轴靠近所述入料口处安装有刮板，所述中心轴穿过所述刮板，所述刮板呈之字状结构。

5.根据权利要求2所述的螺旋混合干馏器，其特征在于：所述中心轴上间隔均匀地安装有多个支撑杆，所述双螺旋机构上开设有安装槽，所述支撑杆插入所述安装槽中。

6.根据权利要求1所述的螺旋混合干馏器，其特征在于：所述干馏器本体的底部间隔均匀地安装有多个鞍座，所述干馏器本体的底部开设有多个与所述鞍座配合的安装孔，所述鞍座通过所述安装孔固定安装在所述干馏器本体的底部。

7.根据权利要求6所述的螺旋混合干馏器，其特征在于：所述鞍座包括基座和鞍架，所述鞍架固定安装在所述基座上。

8.根据权利要求1所述的螺旋混合干馏器，其特征在于：所述干馏器本体上还依次开设有排气口、备用口、测温口、测压口以及连接口。

9.根据权利要求1所述的螺旋混合干馏器，其特征在于：所述干馏器本体包括首尾相连的前挡板、第一壳体、后挡板以及第二壳体，所述第一壳体、所述第二壳体的材质为耐热钢。

10.一种螺旋混合干馏器，其特征在于：所述螺旋混合干馏器包括干馏器本体、驱动机构以及搅拌机构；

所述干馏器本体呈筒状结构，所述干馏器本体上开设有入料口、出料口、多个热载体入口以及补热口，所述入料口的轴线、所述出料口的轴线以及所述热载体的轴线不在同一直线上，所述热载体入口用于向所述干馏器本体中加入高温红焦；

所述干馏器本体具有相对的第一侧端和第二侧端，所述驱动机构安装在所述第一侧端上，所述驱动机构用于驱动所述搅拌机构运转；

所述搅拌机构包括中心轴和双螺旋机构，所述中心轴的一端与所述驱动机构转动连接，另一端穿过所述第二侧端且与所述干馏器本体转动连接，所述双螺旋机构绕设在所述中心轴上。