CN107384456A - 整体回转式固体热载体干馏炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粉煤热解设备技术领域，具体公开了一种整体回转式固体热载体干馏炉，包括炉体外筒，所述炉体外筒内设有预热室、干馏室和燃烧室，干馏室包括与炉体外筒固接的内筒，预热室内设置有至少一根预热管，预热管的一端与干馏室内筒连通；内筒上靠近预热管的一端开有高温半焦进料口，内筒的另一端开有热解半焦出料口，高温半焦进料口连接第一返料通道，第一返料通道的另一端与燃烧室连通，热解半焦出料口连接第二返料通道，第二返料通道的另一端与燃烧室连通。本发明所述的整体回转式固体热载体干馏炉，粉煤预热采用带有强化传热措施的间接加热方式，通过固体热载体与预热原煤直接混兑，实现粉煤快速热解。

Description

整体回转式固体热载体干馏炉

技术领域

本发明涉及粉煤热解设备技术领域，尤其涉及一种整体回转式固体热载体干馏炉。

背景技术

煤的热分解是指煤在隔绝空气条件下加热，形成煤气、焦油和半焦(或焦炭)产物的化学过程。按照热解温度分为500～650℃的低温热解、650～800℃的中温热解、900～1000℃的高温热解和＞1200℃的超高温热解。按照加热速度分为3～5℃/min的慢速热解，5～100℃/min的中速热解，50～105℃/min的快速热解和＞106℃的闪热解。

用快速热解方法将低阶粉煤提质，能提取出高产率的焦油和煤气，同时产生的半焦既是优质的无烟燃料，也是优质的铁合金用焦，粉煤快速低温热解是洁净、高效利用低阶煤资源，提高煤炭产品附加值的有效途径。

固体热载体热解技术热解时间短，系统热效率高，但是现有的固体热载体热解技术较多地采用了气-固两相流输送和分离设备，易发生焦油和半焦颗粒的粘结和系统管道堵塞，动力消耗及含尘气体处理量也较大，回转式热解设备适用于小粒径物料，且在热解过程热解粉料处于连续翻动状态，不采用气流输送物料，因此烟气和干馏气中含尘量显著降低，干馏气后处理难度降低，但是现有技术中的若干种回转式热解设备，均存在一定的局限性，热解速度慢，热解时间长，进而产生焦油二次分解，收油率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体热载体与预热原煤直接混兑的整体回转式固体热载体干馏炉。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种整体回转式固体热载体干馏炉，包括水平设置的炉体外筒，所述炉体外筒内设有预热室、干馏室和燃烧室，所述预热室、所述干馏室和所述燃烧室依次连接；

所述干馏室包括与炉体外筒固接的内筒，所述预热室内设置有至少一根预热管，所述预热管的一端内设置有能将粉煤推入预热管内的甩料机构，所述预热管内沿预热管轴向方向上均布有能推动粉煤向干馏室移动的第一推料机构，所述预热管的另一端与所述干馏室内筒连通，且预热管的外壁与炉体外筒的内壁固接；

所述内筒靠近预热管的一端开有高温半焦进料口，所述内筒的另一端开有热解半焦出料口，所述高温半焦进料口连接第一返料通道的一端，所述第一返料通道的另一端与燃烧室连通，所述热解半焦出料口连接第二返料通道的一端，所述第二返料通道的另一端与燃烧室连通。

作为优选技术方案，所述炉体外筒的外侧套有齿圈，变频电机经减速机带动齿圈转动，所述炉体外筒外侧下部沿轴线方向设有与炉体外筒外壁接触的多组托轮，在齿圈的带动下，炉体外筒、预热管、干馏室和燃烧室围绕炉体轴线整体回转。

作为优选技术方案，还包括料仓，所述预热管远离内筒的一端伸进料仓内，且预热管的端部安装有能将粉煤放入到预热管内的取料机构。

作为优选技术方案，所述甩料机构置于预热管内靠近料仓的一端，，在预热管前端设置甩料机构，使落入到预热管口处的粉煤被迅速的推入到预热管中，防止进料堆积。

作为优选技术方案，所述第一返料通道的出口端和所述第二返料通道的出口端分别安装有重力密封机构，当固体物料进入返料通道后，在重力作用下，密封盖将返料通道封闭，减少了烟气和干馏气的窜气，减轻干馏气净化负荷，所述第一返料通道和所述第二返料通道均置于炉体外筒的保温隔热层中。

作为优选技术方案，所述炉体外筒的内壁和内筒的外壁之间形成第一腔体，所述预热管的外壁与炉体外筒的内壁之间形成与第一腔体连通的第二腔体，所述炉体外筒包括固定外筒和回转外筒，所述固定外筒与回转外筒的连接处设置有第一动态密封件，避免烟气外漏。

作为优选技术方案，预热室内所述预热管的外壁上沿圆周方向均布有多个外翅片，外翅片具有存料功能，延长了高温半焦与预热管的接触时间，还起到了扩展预热管外表面积的作用，增加了管内外的间接换热强度。

作为优选技术方案，所述预热室和所述燃烧室的回转外筒内壁沿轴线方向间隔设置有扬料机构，在预热段使高温半焦充分接触预热管，实现半焦高效冷却，在燃烧段使半焦沿炉体横截面形成稳定料流，助燃空气也与半焦充分接触，增加燃烧强度，所述回转外筒的内壁上设有能将高温半焦推向料仓的第二推料机构，实现高温烟气与高温半焦同时对预热管内的煤粉进行预热，节约了能源，加快了预热的速度。

作为优选技术方案，所述固定外筒上开有烟气出口和半焦出口。

作为优选技术方案，所述内筒上连接有带隔热层的中心管，避免了中心管中的干馏气经过燃烧区时，在高温作用下发生二次分解，所述中心管的另一端穿过燃烧室伸出炉体外筒外部，且中心管与炉体外筒通过第二动态密封件密封，保证良好的密封效果。

本发明的有益效果：

(1)、热解升温是通过高温半焦固体热载体与原煤直接混合实现的，这种混合方式能实现50-105℃/min的快速升温，真正做到快速热解，热解时间短，避免焦油二次分解，提高收油率；

热解半焦从干馏室输送到燃烧室以及高温半焦返料循环均采用返料通道返料方式，在保证高温半焦固体热载体与原煤直接混合的前提下，还保证了炉体外筒回转到任何角度，在返料通道的最下部都能形成稳定的固体料封，有效地防止了烟气和干馏气的泄漏；

在预热管前端设置甩料机构，使落入到预热管口处的粉煤被迅速的推入到预热管中，防止进料堆积，第一推料机构将预热管中的粉煤推向干馏室，第一推料机构将粉煤分散，使粉煤受热均匀，第一推料机构还扩展了预热管的内表面积，起到强化传热的作用；

(2)、炉体外筒水平放置，通过设置推料螺旋实现预热管中粉煤由炉头向炉尾的移动，通过设置在外筒内壁上的反向推料螺旋实现高温半焦由炉尾向炉头方向移动；

(3)、返料通道的出口端设有重力密封机构，当固体物料进入返料通道后，在重力作用下，密封盖将返料通道封闭，减少了烟气和干馏气的窜气，减轻干馏气净化负荷，返料通道置于保温隔热层中，无需再单独对返料通道进行保温，简化了结构；

(4)、外翅片具有存料功能，延长了高温半焦与预热管的接触时间，还起到了扩展预热管外表面积的作用，这种强化传热措施的间接加热方式增加了管内外的间接换热强度；

(5)、设置在外筒内壁上的扬料机构，在预热段使高温半焦充分接触预热管，实现半焦高效冷却，在燃烧段使半焦沿炉体横截面形成稳定料流，助燃空气也与半焦充分接触，增加燃烧强度；

(6)、在中心管和炉尾端盖处设置动态密封件，由于中心管直径较小，能保证良好的密封效果，中心管带隔热层，避免了中心管中的干馏气经过燃烧区时，在高温作用下发生二次分解。

附图说明

图1是本发明所述的干馏炉整体结构示意图；

图2是本发明所述的预热管与取料机构连接示意图；

图3是本发明所述的重力密封装置与返料通道连接示意图；

图4是本发明所述的预热管内第一推料机构结构示意图；

图5是本发明所述的预热管与外翅片连接结构示意图；

图6是本发明所述的扬料装置分布示意图；

图7是本发明所述的炉体外筒内第二推料机构结构示意图；

图8是本发明所述的中心管结构示意图。

图中：

1、炉体外筒；101、固定外筒；1011、半焦出口；1012、烟气出口；102、回转外筒；2、预热室；201、预热管；202、第二腔体；3、干馏室；301、内筒；302、第一腔体；303、高温半焦进料口；304、热解半焦出料口；4、燃烧室；5、第一返料通道；6、第二返料通道；7、料仓；8、取料机构；9、甩料机构；10、第一推料机构；11、外翅片；12、重力密封机构；13、扬料机构；14、第二推料机构；15、动态密封件；16、中心管；1601、隔热层；17、托轮；18、变频电机；19、齿圈；20、保温隔热层；21、进料管；22、内筒支撑件；23、第二动态密封件；S、空气入口。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例所述的整体回转式固体热载体干馏炉，如图1所示，该干馏炉适用于粒径为10mm以下的粉煤热解，干馏炉为整体回转式结构，包括炉体外筒1，炉体外筒1包括固定外筒101和回转外筒102，所述固定外筒101的一端设有料仓7，固定外筒101的另一端与回转外筒102的连接处安装有第一动态密封件15，固定外筒101上开有烟气出口1012和半焦出口1011。

所述回转外筒102内包括预热室2、干馏室3和燃烧室4，所述预热室2、干馏室3和燃烧室4依次连接，所述预热室2内设有多根预热管201，多根预热管201之间通过内筒支撑件22连接，多根预热管201与炉体外筒1的内壁固接，每根预热管201的一端分别与干馏室3内的内筒301连通，每根预热管201的另一端分别穿过固定外筒101与料仓7连通，且预热管201的端部固接有取料机构8，原煤从进料管21进入到进料仓7中，在料仓7下部形成一定高度的料位，每当预热管201回转到炉底部时，该取料机构8从料仓7中挖取粉煤，在预热管201继续回转向上运行时，取料机构8中的粉煤落入预热管201中，预热管201内最前端设置了快速甩料机构9，使落入到预热管201入口处的粉煤被迅速推入预热管201中，防止进料堆积。

预热管201内部设置有第一推料机构10，所述第一推料机构10包括多个推料螺旋板，该推料螺旋板是一组与轴线呈α角，高度为h的金属板，推料螺旋板沿预热管201内壁周向均布，与预热管201内壁焊接连接消除间隙，螺旋推料板还扩展了预热管201的内表面积，起到强化传热的作用，第一推料机构的推料螺旋板将粉煤分散，使粉煤受热均匀，管内粉煤在螺旋推料板的作用下向炉尾移动，在此过程中与管外第二腔体202中的高温烟气和高温半焦发生间接换热，预热管201的内外强化换热措施共同作用下，高温烟气和半焦的热量被预热管201内原煤充分吸收，使原煤在预热管201内实现更高的温升，达到200～300℃，而使出炉的烟气和半焦温度更低，降到450～550℃出炉。

预热管201通过焊接与内筒301连接，预热201管中的原煤最终共同进入到干馏室3前端，干馏室3的内筒301前端开有高温半焦进料口303，干馏室3的内筒301后端开有热解半焦出料口304，第一返料通道5的一端与高温半焦进料口303连通，另一端穿过炉体外筒1围绕炉体外筒1旋转且在燃烧室4前端进入燃烧室4，第一返料通道5的出口端端口安装有重力密封机构12，防止烟气进入到干馏室3内；第二返料通道6的一端与热解半焦出料口304连通，另一端穿过炉体外筒1围绕炉体外筒1旋转在燃烧室4后端进入，第二返料通道6的出口端端口安装有重力密封机构12，防止干馏气泄漏。

采用第一返料通道5、第二返料通道6在干馏室输送固体物料，这一结构可保证无论回转到任何角度，在通道内最下部都能形成稳定的固体料封，可以有效地防止烟气和干馏气的泄漏，一方面减少干馏气损失，另一方面也减少干馏气中漏入过多烟气，减轻干馏气净化负荷。

燃烧室4位于干馏炉的尾部，热解后的半焦经第二返料通道6送入到燃烧室4，燃烧室4的炉体外筒1内壁上设有扬料机构13，在扬料机构13作用下，热解后的半焦在燃烧室4区域内形成自上而下的料流，从炉尾端的空气入口S鼓入经预热的空气，在半焦过量的条件下，通过控制空气量调整燃烧强度，使半焦由500～650℃升温到800～900℃，半焦的燃烧量根据温度要求为全部半焦量的1～3％。

在干馏炉的炉体外筒1内壁上设置的第二推料机构14，第二推料机构14由多个推料螺旋板组成，该推料螺旋板是一组与轴线呈β角的金属板，将在燃烧室4升温后的半焦反向输送到炉头方向。其中约50～80％的高温半焦通过第一返料通道5循环回到干馏室3，作为固体热载体给半焦热解提供热量，剩余的半焦在设置于炉体外筒1内壁上的推料板推动下向炉头移动。

半焦在经过预热区时，在设置于炉体外筒1内壁上的扬料机构13的作用下，落到预热管201外壁上，与管内原煤间接换热，在预热管201的内外强化传热措施作用下，半焦温度降低到450～550℃，从半焦出口1011排出炉外。

预热管201外壁上设置了带有存料功能的外翅片11，这些外翅片11与预热管201采用焊接连接消除间隙，起到了扩展预热管201外表面积的作用，经设置在炉体外筒1内壁上的扬料机构13扬起的高温半焦，在炉顶部落到预热管201外带有存料功能的外翅片11上，延长了高温半焦与预热管201的接触时间，增加管内外的间接换热强度。

燃烧区产生的高温烟气在负压作用下，沿第一腔体302和第二腔体202由炉尾向炉头流动，并与内筒301和预热管201内的原煤发生间接换热，烟气从烟气出口1012排出炉外。

解析出来的干馏气从内筒301上连接的中心管16中经燃烧室4排出干馏炉，中心管16与内筒301采用焊接结构，保证良好的密封性能，防止干馏气泄漏到燃烧室4中，为避免中心管16中的干馏气经过燃烧区时，在高温作用下发生二次分解，采用了带隔热层1601的中心管16，本发明的中心管16直径为≤500mm，与炉体外筒1的尾端通过第二动态密封件23组合连接，在高温区小直径动密封能获得更可靠的密封性能。

在干馏炉的炉体外筒1中部套有齿圈19，在变频电机18驱动下，经减速机带动齿圈19实现1-6圈/小时的转动，根据干馏炉工作负荷变频调节炉体回转速度。

干馏炉的炉头端和炉尾端分别设置托轮17支撑整个炉体，炉体外筒1内部设置有保温隔热层20，降低热损失，设置在炉体外筒1内壁上的推料螺旋板和扬料机构13均通过铨锚穿过保温隔热层20，在炉体外筒1外侧用螺栓固定，便于维修保温层和更换磨损零部件。

在使用本干馏炉时，干燥的原煤先经过预热室2，在预热室2内设置了多根预热管201，原煤在预热管201内被流经管外的高温烟气和高温半焦间接加热到200～300℃，然后进入干馏室3，与从燃烧室4循环回来的800～900℃高温半焦混合，在干馏室3内与高温半焦混合的原煤得到快速升温热解，产物干馏气从干馏室3尾部的中心管16排出炉外，半焦从干馏室3尾部经第二返料通道6输送到燃烧室4，1～3％的热解半焦在燃烧室4内经燃烧产生的热量半其余半焦升温到800～900℃，50～80％的高温半焦再通过第一返料通道5循环回干馏室3，作为固体热载体加热原煤，其余的半焦作为产品从炉头的半焦出口1011排出，燃烧产生的烟气从燃烧室4，经地第一腔体302和第二腔体202向炉头运动，同时与干馏室3和预热室2内的物料发生间接换热，使烟气温度在出热解炉时降温到450～550℃。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种整体回转式固体热载体干馏炉，其特征在于，包括水平设置的炉体外筒(1)，所述炉体外筒(1)内设有预热室(2)、干馏室(3)和燃烧室(4)，所述预热室(2)、所述干馏室(3)和所述燃烧室(4)依次连接；

所述干馏室(3)包括与炉体外筒(1)固接的内筒(301)，所述预热室(2)内设置有至少一根预热管(201)，所述预热管(201)的一端内设置有能将粉煤推入预热管(201)内的甩料机构(9)，所述预热管(201)内沿预热管(201)轴向方向上均布有能推动粉煤向干馏室(3)移动的第一推料机构(10)，所述预热管(201)的另一端与所述干馏室(3)内筒(301)连通，且预热管(201)的外壁与炉体外筒(1)的内壁固接；

所述内筒(301)靠近预热管(201)的一端开有高温半焦进料口(303)，所述内筒(301)的另一端开有热解半焦出料口(304)，所述高温半焦进料口(303)连接第一返料通道(5)的一端，所述第一返料通道(5)的另一端与燃烧室(4)连通，所述热解半焦出料口(304)连接第二返料通道(6)的一端，所述第二返料通道(6)的另一端与燃烧室(4)连通。

2.根据权利要求1所述的整体回转式固体热载体干馏炉，其特征在于，所述炉体外筒(1)的外侧套有齿圈(19)，变频电机(18)经减速机带动齿圈(19)转动，所述炉体外筒(1)外侧下部沿轴线方向设有与炉体外筒(1)外壁接触的多组托轮(17),在齿圈(19)的带动下，炉体外筒(1)、预热管(201)、干馏室(3)和燃烧室(4)围绕炉体轴线整体回转。

3.根据权利要求1所述的整体回转式固体热载体干馏炉，其特征在于，还包括料仓(7)，所述预热管(201)远离内筒(301)的一端伸进料仓(7)内，且预热管(201)的端部安装有能将粉煤放入到预热管(201)内的取料机构(8)。

4.根据权利要求3所述的整体回转式固体热载体干馏炉，其特征在于，所述甩料机构(9)置于预热管(201)内靠近料仓(7)的一端。

5.根据权利要求1所述的整体回转式固体热载体干馏炉，其特征在于，所述第一返料通道(5)的出口端和所述第二返料通道(6)的出口端分别安装有重力密封机构(12)，所述第一返料通道(5)和所述第二返料通道(6)均置于炉体外筒(1)的保温隔热层(20)中。

6.根据权利要求1所述的整体回转式固体热载体干馏炉，其特征在于，所述炉体外筒(1)的内壁和内筒(301)的外壁之间形成第一腔体(302)，所述预热管(201)的外壁与炉体外筒(1)的内壁之间形成与第一腔体(302)连通的第二腔体(202)，所述炉体外筒(1)包括固定外筒(101)和回转外筒(102)，所述固定外筒(101)与回转外筒(102)的连接处设置有第一动态密封件(15)。

7.根据权利要求6所述的整体回转式固体热载体干馏炉，其特征在于，预热室(2)内所述预热管(201)的外壁上沿圆周方向均布有多个外翅片(11)。

8.根据权利要求6所述的整体回转式固体热载体干馏炉，其特征在于，所述预热室(2)和所述燃烧室(4)的回转外筒(102)内壁沿轴线方向间隔设置有扬料机构(13)，所述回转外筒(102)的内壁上设有能将高温半焦推向料仓(7)的第二推料机构(14)。

9.根据权利要求6所述的整体回转式固体热载体干馏炉，其特征在于，所述固定外筒(101)上开有烟气出口(1012)和半焦出口(1011)。

10.根据权利要求1所述的整体回转式固体热载体干馏炉，其特征在于，所述内筒(301)上连接有带隔热层的中心管(16)，所述中心管(16)的另一端穿过燃烧室(4)伸出炉体外筒(1)外部，且中心管(16)与炉体外筒(1)通过第二动态密封件(23)密封。