CN1074446C - 喷流悬浮煤粉干馏装置 - Google Patents
喷流悬浮煤粉干馏装置Info
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Abstract
一种喷流悬浮煤粉干馏装置，是在一个立式圆筒型金属容器的下部装有燃烧室，以便通过压缩空气和气体燃料进行燃烧，提供干馏热能和气流。在燃烧室喷管上方的容器壁上等距间隔装有若干个干煤粉喷嘴，藉此喷入由一定气压携送的煤粉流，在塔内进行喷流悬浮干馏的加工处理，从中获取气相燃料—干馏煤气和固相燃料—精制焦炭粉颗粒。前者可供国内发展联合循环电站的燃料所需，后者可出口创汇，本装置具有很好的经济、社会效益。
Description
本发明涉及一种将原煤加工成精制燃料的设备，确切地说，涉及一种应用当代高新技术将原煤象加工原油一样，把原煤这种粗燃料进行精制，加工出气相和固相两种精制产品的专用装置，属于煤炭加工设备技术领域。
自古以来，人们一直习惯于将煤作为直接燃料使用。然而，作为自然界矿产资源的煤，尤其是从煤矿中直接开采出来的原煤中含有多种燃料和化工原料，如将其直接燃烧使用，既污染环境，又是对其资源的极大浪费，很不合理。正如人们早期也曾经将原油直接作为燃料使用一样，但是人们很早就发现了将原油炼制成各种精制石油产品后，其使用价值更高，还能大大减少对环境的污染，由此产生并发展了炼油和石油化工工业。炼油是将液相的石油加热蒸发成气相后进行分离其组成成分的，由于原煤是块状固体，要象炼油那样加工处理，采用传统的方法在技术上很难实现。随着地球工业化发展，要求保护人类生态环境的呼声日趋强烈，直接将原煤作为燃料使用的行为也将列入环境治理的议事日程。如在欧洲，已经规定了每个企业向大气层中排放有害气体的限额，如超标排放，要收取环保费用，在93年，每超标排放1吨有害气体，要收费699美元，到2000年将上涨到每吨6000美元。
从能源的合理利用角度出发，以煤作燃料的采用简单循环机组的火力电厂能耗高、污染大、发电效率低，今后大型火力电厂的发展超势是采用气体燃料(如天然气等)的以燃气轮机为主的高效电热联合循环机组。现在先进的联合循环机组发电效率达到52-54％，而目前的火力电厂仅是其一半。美国在安大略湖畔正在兴建的一容量为1000兆瓦(MW)的独立电厂就是采用燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电的电热联合循环机组，可将有害气体的排放控制到极小程度：每年向大气排放的氧化氮和一氧化碳的总量不足3000吨。虽然我国是个产油大国，但令人遗憾的是国内商品天然气的产量尚不足以供给国内发展大型联合循环电站。为了控制污染，93年年底美国能源部专家曾建议中国政府通过将煤气化的方法来获取燃气轮机燃料，以此推动使用联合循环机组发电。
本发明的目的是提供一种可以提供煤炭气相和固相精制燃料的喷流悬浮煤粉干馏加工装置。
本发明是这样实现的，它有底座、干馏塔、燃烧室、干煤粉喷管，其特征在于：干馏塔是个立式圆筒形金属容器，通过其底座固定在地基上，该容器底部装有通过输入压缩空气和气体燃料进行燃烧，以提供干馏热能和气流的燃烧室，在燃烧室喷管的上方的容器壁上等距间隔装设有若干个干煤粉喷嘴，该喷嘴外接有可输入由一定气压携送的煤粉流的汇流管，此干馏塔的上方是煤炭精制后的气相和固相两相混合物的出口；在该容器近旁安设有对燃烧室的压缩空气、气体燃料的压力、流量供给，煤粉喷嘴里的流速、压力和塔内温度进行实时控制的工业过程控制器。其中燃烧室可以是单管燃烧室，也可以是环形燃烧室。
本发明是将原煤象原油那样进行精制加工的一项关键设备，在申请人的专利技术《用于大规模生产煤粉的动力装置》(专利号CN92229284.1)基础上，利用航天技术先将块状原煤以工业化的方式大批量加工成粒度直径为φ1-10μ的超细煤粉，并与水混合而成水煤桨后，再在本发明装置里进行喷流、悬浮干馏的精制加工处理，从而获得支持国内发展燃蒸联合循环电热冷联供电站所需要的气体燃料来源和原煤的其它精制产品。
本发明是应用固体微粒可以悬浮分散在气体中的原理而研制的特殊分馏装置。它是将煤粉在严格控制的状态条件下进行干馏，使其碳氢组合物分解成气体，在本发明装置中完成干馏和两相分离，再经后续设备的废热回收、降温、冷却后分离成气相燃料——干馏煤气和固相燃料——精制焦炭粉颗粒。其中气体燃料可以作为“精细”燃料以供国内发展联合循环电站，既能改善人们生活燃料结构，又能大大改善生态环境减少污染。而焦炭则是国际市场上的紧俏商品，每吨焦炭粉的售价，国际市场为120美元，超过石油价格。由于我国是个煤炭资源储量和开采产量的大国，如何开发利用和扩大煤炭的深层次应用一直是能源部门不断探索的课题。本发明就是将原煤进行“粗粮细作”的一项新型装置，可以在充分发挥我国能源资源优势和技术优势的前提下，解决发展国内能源问题和环境保护问题所面临的燃料供应匮乏的矛盾，且其加工的精制品还可出口创汇，获益巨大。
图1是本发明的结构示意图。
参见图1，本发明是由底座1、干馏塔2、燃烧室3、干煤粉喷嘴4等组成，其中干馏塔2是个立式圆筒形金属容器，通过其底座1固定在地基上，在干馏塔底部装有燃烧室3，通过输入压缩空气31和气体燃料32使之燃烧，以提供干馏过程所需的热能和气流，干馏塔内的温度应控制在400-700℃之间，这里的燃烧室3中的空气过剩系统数α不要太大，应严格控制在1∶1.05-1∶1.20的范围之内，绝不可达到燃气轮机中的空气过剩系数的数值(1∶3.5-1∶5)。在燃烧室喷管的上方容器壁上等距间隔装设有若干个干煤粉喷嘴4，喷嘴4外接有其管道内充填由一定气压携送煤粉流的汇流管41，此煤粉流通过喷嘴送入塔内，其煤粉颗粒应控制在直径φ1-10μ之间，即超细煤粉。当燃烧室3中的高温气体喷入干馏塔2内时，就会遇到从燃烧室喷嘴上部的干馏塔内向下沉降飘落的干煤粉颗粒，该高温气体就会携带煤粉颗粒悬浮地向塔顶上升，并在上升过程中完成干馏过程。在干馏塔内，气流的上升速度可控制到略微超过其中最大颗粒的煤粉在干馏塔内的沉降速度，以便可以在严格控制塔内温度、压力、流速、气氛等条件下，对煤粉进行干馏，将其分割成气体燃料和粉状的固体颗粒。干馏塔的顶部21是此两相混合物的出口，输出的两组混合物经过常规的分离、余热回收、冷却、袋式过滤器过滤后，其中气相燃料进入输出管道，再经净化处理、增压、计量后就可由外输管道配送给用户使用。粉状焦炭则经称重、包装后可入成品仓库储存外销。由于上述装置都是常规标准设备，也非本发明设备的构成，故不再细述。需要特别指出的是，虽然本发明设备的机械结构相当简单，但其干馏过程的状态控制必须是在相当严格的工艺操作条件下进行的。所以，在干馏塔2的近旁安设有工业过程控制器5，该控制器5通过其接口介面51对燃烧室的压缩空气、气体燃料的压力、流量，煤粉的流速、压力和塔内温度、压力等参数进行关时采集、控制。上述燃烧室3可以是单管式燃烧室，也可以是环形燃烧室。
本发明还可以把干馏容器2制成如同烟囱般的竖直塔形结构，其中燃烧室3喷嘴仍位于干馏容器的下部，向容器2内喷入压缩空气和气体燃料，以提供塔内升温所需燃料和悬浮气流，煤粉喷嘴4这时应位于干馏塔的上部，使煤粉流在依其颗粒重力而沉降的过程中，遇到上升的热气流而产生悬浮干馏作用。因塔身很高，可在煤粉颗粒下降过程中充分干馏气化，这样从干馏塔顶部出来的是本装置的气体燃料产品，而固态燃料产品则从塔底排出。塔身内可以装有金属隔层，以减少煤粉与氧气的接触。
总之，利用本发明对煤进行喷流悬浮干馏处理，可以获得精细燃料、节能、增加经济效益和治理改善环境污染等综合经济效益和社会效益，是一项很有发展潜力和应用前景的重要装置。
Claims (2)
1、一种喷流悬浮煤粉干馏装置，它有底座、干馏塔、燃烧室、干煤粉喷管，其特征在于；干馏塔是个立式圆筒形金属容器，通过其底座固定在地基上，该容器底部装有通过输入压缩空气和气体燃料进行燃烧，以提供干馏热能和气流的燃烧室，在燃烧室喷管的上方的容器壁上等距间隔装设有若干个干煤粉喷嘴，该喷嘴外接有可输入由一定气压携送的煤粉流的汇流管，此干馏塔上方是煤炭精制后的气相和固相两相混合物的出口；在该容器近旁安设有对燃烧室的压缩空气、气体燃料的压力、流量供给，干煤粉喷嘴里的流速、压力和塔内温度进行实时控制的工业过程控制器。
2、如权利要求1所述的喷流悬浮煤粉干馏装置，其特征在于：其中燃烧室可以是单管燃烧室，也可以是环形燃烧室。
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