CN107723006A - 一种长焰煤干馏用全循环瓦斯的加热装置及工艺 - Google Patents
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- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
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Abstract
本发明公开了一种长焰煤干馏用全循环瓦斯的加热装置及工艺，其包括至少一组蓄热式加热系统、循环瓦斯系统、助燃空气系统、燃烧瓦斯系统和烟气系统，其中，每组蓄热式加热系统包括四个加热炉和两个混合室，每组的四个加热炉采用两烧两送制度，连续燃烧，连续向所述混合室输出高温循环瓦斯。本发明能够连续、稳定、均衡地向干馏炉提供任意温度的热循环瓦斯，大大改善了干馏炉的工况，同时，本发明具有处理量大、流程简单、配套设施小、投资省、效率高、以及适用范围广等优点。
Description
技术领域
本发明涉及低阶煤中低温干馏领域，更具体地，涉及一种长焰煤干馏用全循环瓦斯的加热装置及工艺。
背景技术
我国煤炭资源储量丰富，煤的高效加工利用已成为我国煤炭能源领域高度关注的问题。
低阶煤的中低温干馏工艺是煤炭除了燃烧利用外的主要应用方向。低阶煤的中低温干馏工艺是指低阶煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成煤焦油、煤气和半焦等干馏产物的过程。具体干馏过程为：当加热温度高于100℃时，煤中的水分蒸发出；当温度升高到200℃以上时，煤中结晶水释出；高达350℃以上时,粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体(泥煤、褐煤等不发生此现象)；至400～500℃大部分煤气和焦油析出；在450～550℃，热分解继续进行，残留物逐渐变稠并固化形成半焦；高于550℃，半焦继续分解,析出余下的挥发物(主要成分是氢气)，半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；温度高于800℃,半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。通过控制煤干馏过程的加热温度，可以获得不同的干馏产物。
煤干馏按供热介质的不同，可以分为气体热载体、固体热载体和气-固结合热载体方式。本发明属于气体热载体加热方式，以高温瓦斯气为气体热载体，提供干馏炉内升高温度的热量。准确控制热载体气体的进炉温度以及维持温度较小波动，是提高干馏质量和产率的关键。
目前，对瓦斯气体热载体进行加热的装置分为管式加热炉和蓄热式加热炉两种方式。管式加热炉一般由三个主要部分组成：辐射室、对流室及烟囱。燃料(油或气)在辐射室的炉膛内燃烧，燃烧后的高温烟气进入对流室，冲刷装有瓦斯气体热载体的换热管，将热量传给换热管内的瓦斯气，完成对流传热，温度降低的烟气由烟囱排出。上述加热工艺主要存在以下缺陷：由于烟气温度高且不易控制，换热管束易烧损，寿命短；高温瓦斯气在管束表面易积碳，降低换热效率，换热管束积碳严重时，会导致管束堵塞，使换热过程失效；对于管式换热器而言，没有清除积碳的有效方法；管束表面易积碳，在过剩空气条件下可发生燃烧，从而烧损管束；送出的热瓦斯气呈现周期性波动，无法保持恒定的出口温度。尤其在大规模工业化的应用中，管式加热炉面临严峻考验。
蓄热式加热炉为间歇式加热炉，加热分为两个阶段，一为燃烧蓄热阶段，燃料(油或气)在加热炉内或外燃烧，燃烧产生的高温烟气进入换热室，高温烟气与换热室内的蓄热材料发生热交换，蓄热材料温度升高，低温烟气从烟囱排出；二为送风加热阶段，低温瓦斯气体热载体进入换热室，与高温蓄热材料发生热交换，加热后的高温瓦斯被输送至干馏炉作为气体热载体使用。上述燃烧蓄热阶段与送风加热阶段交替进行，会造成进入干馏炉的瓦斯气体热载体的温度出现较大范围波动，影响干馏过程，降低干馏产物的质量，以及降低收油率。
大规模工业化的煤干馏工艺具有模块化、易实现自动化控制、经济、环保、煤分质利用率高、节约人力成本、安全、生产率高等优点，但是迫切需要一种适应大规模工业化、寿命长、易清理、能够输送恒定温度的瓦斯气体热载体的加热装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能够适应不同规模工业化的长焰煤干馏用全循环瓦斯的加热装置及工艺，能够实现连续燃烧、连续送气，且温度恒定，且易模块化和自动化，操作简单，投资省，效率高。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种长焰煤干馏用全循环瓦斯的加热装置，其特征在于，包括至少一组蓄热式加热系统，循环瓦斯系统、助燃空气系统、燃烧瓦斯系统和烟气系统，其中，每组蓄热式加热系统包括四个加热炉和两个混合室。
所述加热炉为蓄热式加热炉，包括依次相连的燃烧室和换热室，所述换热室的内壁具有蓄热材料，所述换热室的一侧具有低温循环瓦斯入口，另一侧具有高温循环瓦斯出口。
所述混合室为内壁设置耐火砖的空腔，分为上下两部分，且上部比下部的直径较大，所述混合室的上部具有循环瓦斯入口和冷瓦斯入口，下部具有循环瓦斯出口。高温循环瓦斯和冷瓦斯从上部直径较大处进入混合室，有利于高温、低温瓦斯的混合，之后经较小直径部分输出恒定温度的循环瓦斯。
所述循环瓦斯系统包括低温循环瓦斯管路和高温循环瓦斯管路。
所述燃烧瓦斯系统分别与各个加热炉的燃烧室相连，分别向各个加热炉提供用于燃烧的瓦斯。
所述助燃空气系统也分别与各个加热炉的燃烧室相连，分别向各个加热炉提供助燃空气。
所述烟气系统分别与各个加热炉的换热室相连，用于将燃烧室内燃烧产生的高温烟气在与换热室内壁的蓄热材料换热后温度降低的烟气从换热室排出。
所述低温循环瓦斯管路与所述加热炉的低温循环瓦斯入口相连，用于将循环瓦斯输送到所述换热室进行热交换。
所述高温循环瓦斯管路的一端与所述加热炉的高温循环瓦斯出口相连，另一端与所述混合室的循环瓦斯入口相连，用于将加热后的循环瓦斯输送至所述混合室。
所述混合室的冷瓦斯入口与低温瓦斯相连，通过调节低温瓦斯的流量，调节循环瓦斯出口的瓦斯的温度。
所述混合室的循环瓦斯出口与干馏炉相连，向干馏炉输送恒定温度的瓦斯热载体。
所述每组的四个加热炉采用两烧两送制度，连续燃烧，连续向所述混合室输出高温循环瓦斯。
所述蓄热式加热炉可以为顶燃式加热炉、外燃式加热炉、或内燃式加热炉。
从上述技术方案可以看出，本发明通过以四个加热炉和两个混合室为一组，加热炉采用两烧两送制度，能够实现连续燃烧，连续送气，且温度恒定，大大改善了干馏炉的工况；组与组之间通过复制即可增加规模，加大处理能力，并且易模块化和自动化，操作简单，大大提高生产效率。
附图说明
图1是本发明的一种长焰煤干馏用全循环瓦斯的加热装置的结构示意图；
图2是本发明的具体实施例中的混合室的结构示意图；
图中1、低温循环瓦斯管路，2、高温循环瓦斯管路，3、燃烧室，4、换热室，5、冷瓦斯入口，6、循环瓦斯入口，7、循环瓦斯出口。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图1，图1是本发明的一种长焰煤干馏用全循环瓦斯的加热装置的结构示意图。如图所示，一种长焰煤干馏用全循环瓦斯的加热装置，包括至少一组蓄热式加热系统，循环瓦斯系统、助燃空气系统、燃烧瓦斯系统和烟气系统，其中，每组蓄热式加热系统包括四个加热炉和两个混合室。
加热炉为蓄热式加热炉，包括依次相连的燃烧室3和换热室4，换热室的内壁具有蓄热材料，具体为格子砖，换热室的一侧具有低温循环瓦斯入口，另一侧具有高温循环瓦斯出口。加热炉可以采用顶燃式加热炉、外燃式加热炉、或内燃式加热炉，适用范围大。蓄热式加热炉与管式加热炉相比，具有生产规模大、投资少、使用寿命长、易清楚积碳等优点，特别适合长期连续运转的大规模生产应用。
燃烧瓦斯和助燃空气从加热炉穹顶进入加热炉内，燃烧瓦斯管线和助燃空气管线进入加热炉后有一道隔墙，使进入加热炉的气体沿着加热炉内壁进入炉体形成旋转气流，使其充分混合，混合后的气体在燃烧室燃烧，然后在烟囱和风机的作用下向下经过换热室与换热室内的格子砖换热。换热完毕的烟气温度降到150℃以下，从加热炉底部的烟道通过烟囱排向大气，加热炉转为通循环。冷循环瓦斯经低温循环瓦斯管路1从换热室底部的低温循环瓦斯入口进入炉内与格子砖换热，然后从换热室上部的高温循环瓦斯出口经高温循环瓦斯管路2排出通过混合室的循环瓦斯入口6进入混合室。
请参考图2。混合室为内壁设置耐火砖的空腔，分为上下两部分，且上部比下部的直径较大，混合室的上部具有循环瓦斯入口6和冷瓦斯入口5，下部具有循环瓦斯出口7。高温循环瓦斯从循环瓦斯入口6进入混合室，与从冷瓦斯入口5进入的冷瓦斯从上部直径较大处进入混合室，有利于气体降低流速，使高温、低温瓦斯充分混合，之后经较小直径部分输出恒定温度的循环瓦斯。冷瓦斯可调节混合室内热循环瓦斯温度。经混合后的特定温度的循环瓦斯从混合室下部的循环瓦斯出口7排出送入干馏炉或其它用户。
燃烧瓦斯系统分别与各个加热炉的燃烧室相连，分别向各个加热炉提供用于燃烧的瓦斯。
助燃空气系统也分别与各个加热炉的燃烧室相连，分别向各个加热炉提供助燃空气。
烟气系统分别与各个加热炉的换热室相连，用于将燃烧室内燃烧产生的高温烟气在与换热室内壁的蓄热材料换热后温度降低的烟气从换热室排出。
四个加热炉为一组，配备两个混合室，加热炉采用两烧两送制度，连续燃烧，连续向混合室输出高温循环瓦斯。
以一个组为一个模块，成组复制，增加规模，模块内设置相同，便于扩大规模，便于自动化。
每组蓄热式加热系统加热循环瓦斯的工艺，包括以下步骤：
1)燃烧蓄热阶段；助燃空气与燃烧瓦斯分别进入加热炉燃烧室，经充分混合燃烧，燃烧产生的高温烟气进入换热室4将蓄热体加热，换热后的低温烟气经烟气系统送出；
2)送风加热阶段；低温瓦斯进入换热室4，流经蓄热体被加热至高温，形成的高温循环瓦斯经循环瓦斯出口进入混合室，在混合室高温循环瓦斯与低温瓦斯气混合，形成用户所需的恒温瓦斯气输出；
3)蓄热燃烧阶段与送风阶段连续进行，循环交替；
4)两台加热炉处于燃烧蓄热阶段，其余两台加热炉处于送风加热阶段，整组加热装置连续送风，连续加热。
为了安全生产和检修的需要，如果每组加热装置中的一个加热炉需要检修，其余三个加热炉采用两烧一送机制，仍可正常工作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种长焰煤干馏用全循环瓦斯的加热装置，其特征在于，包括至少一组蓄热式加热系统、循环瓦斯系统、助燃空气系统、燃烧瓦斯系统和烟气系统，其中，每组蓄热式加热系统包括四个加热炉和两个混合室；
所述加热炉为蓄热式加热炉，包括依次相连的燃烧室和换热室，所述换热室的内壁具有蓄热材料，所述换热室的一侧具有低温循环瓦斯入口，另一侧具有高温循环瓦斯出口；
所述混合室为内壁设置耐火砖的空腔，分为上下两部分，且上部比下部的直径较大，所述混合室的上部具有循环瓦斯入口和冷瓦斯入口，下部具有循环瓦斯出口；
所述循环瓦斯系统包括低温循环瓦斯管路和高温循环瓦斯管路；
所述燃烧瓦斯系统分别与各个加热炉的燃烧室相连，分别向各个加热炉提供用于燃烧的瓦斯；
所述助燃空气系统也分别与各个加热炉的燃烧室相连，分别向各个加热炉提供助燃空气；
所述烟气系统分别与各个加热炉的换热室相连，用于将燃烧室内燃烧产生的高温烟气在与换热室内壁的蓄热材料换热后温度降低的烟气从换热室排出；
所述低温循环瓦斯管路与所述加热炉的低温循环瓦斯入口相连，用于将循环瓦斯输送到所述换热室进行热交换；
所述高温循环瓦斯管路的一端与所述加热炉的高温循环瓦斯出口相连，另一端与所述混合室的循环瓦斯入口相连，用于将加热后的循环瓦斯输送至所述混合室；
所述混合室的冷瓦斯入口与低温瓦斯相连；
所述混合室的循环瓦斯出口与干馏炉相连；
所述每组的四个加热炉采用两烧两送制度，连续燃烧，连续向所述混合室输出高温循环瓦斯。
2.根据权利要求1所述的一种长焰煤干馏用全循环瓦斯的加热装置，其特征在于，所述蓄热式加热炉为顶燃式加热炉、外燃式加热炉、或内燃式加热炉。
3.使用权利要求1～2所述的装置对长焰煤干馏用全循环瓦斯进行加热的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)燃烧蓄热阶段；助燃空气与燃烧瓦斯进入加热炉燃烧室，经充分混合燃烧，燃烧产生的高温烟气进入换热室将蓄热材料加热，换热后的低温烟气经烟气系统送出；
2)送风加热阶段；低温瓦斯进入换热室，流经蓄热材料被加热至高温，形成的高温循环瓦斯经循环瓦斯出口进入混合室，在混合室高温循环瓦斯与低温瓦斯气混合，形成用户所需的任意温度的瓦斯气输出；
3)蓄热燃烧阶段与送风阶段连续进行，循环交替；
4)每组加热装置内，两台加热炉处于燃烧蓄热阶段，其余两台加热炉处于送风加热阶段，整组加热装置连续送风，连续加热。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180223 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |