CN107858163B - 一种混煤制备富碳固体清洁产品的装置 - Google Patents
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Abstract
一种混煤制备富碳固体清洁产品的装置，包括由上至下依次设置在立式腔体内的第一内置构件、第二内置构件和第三内置构件；第一内置构件的上方设置补料口，第三内置构件的下方连接卸料通道；第一内置构件包括主通道以及与主通道垂直且并列镶嵌在主通道上的多个副通道；主通道与副通道的头部均为渐扩型；主通道头部设有多个引流管；第二内置构件均包括开设有通气孔道的渐扩型头部以及直立侧壁，直立侧壁上开设有排气眼，第二内置构件的底部敞开；第三内置构件包括多条拱形布气墙以及与拱形布气墙垂直且并列镶嵌在拱形布气墙上的多个三尖布气墙；拱形布气墙与三尖布气墙上设有进气孔眼，本发明能够弥补小粒径煤热加工布气不均匀的问题。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭分质清洁利用领域，具体涉及一种混煤制备富碳固体清洁产品的装置。
背景技术
煤炭分质清洁利用是煤深加工利用的重要途径之一，是指煤在隔绝空气或惰性气氛条件下热加工，生成富碳固体产品、混合烃类液体、气体等产物的过程。按加热终温的不同，可分为三种：900～1100℃为高温加热，即炭化；700～900℃为中温加热；500～600℃为低温加热。煤清洁化利用技术有煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制芳烃、煤分质利用等技术。
国内的煤制备清洁固体产品，主要是煤制型煤，即利用粘结剂中的有效组分在燃烧过程与煤中的硫发生反应生成其它化合物进行脱硫，其他的也有煤分质制固体产品。近年来煤分质利用技术发展迅猛，目前开发的技术有十几种，但是从运行的安全性、稳定性、长周期性考虑，主要应用的是内热式直立炉，该炉针对块煤运行较成熟。
针对机械化采煤带来块煤不足的困境，通过开发新技术提升直立炉适应混煤分质利用效果很有意义，现有煤热加工装置中所用内构件如已公布的专利CN201574140U和CN1966611A，现有煤热加工装置的收气构件中，两相邻副伞之间存在一定空隙，因此无法将混合烃类气体更全面、大量的导出，降低了副产液体的产物收率，同时会造成煤气与混合烃类气体上升至直立炉立式腔体的顶部，这些气体与补料仓进来的空气相遇容易着火，发生事故；另外煤气和混合烃类气体会经补料口进入布料仓，最后排到大气中造成严重污染；煤热加工过程因透气性差，导致布气不均匀，发生伴生情况，造成富碳固体产品的清洁度不高。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种混煤制备富碳固体清洁产品的装置，能够提高收气效率，使热源气均匀分布，得到的富碳固体产品清洁度较高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
包括由上至下依次设置在立式腔体内的第一内置构件、第二内置构件和第三内置构件；所述第一内置构件的上方设置补料口，所述第三内置构件的下方连接卸料通道；第一内置构件包括水平设置的主通道以及与主通道垂直且并列镶嵌在主通道上的多个副通道；主通道与副通道的头部均为渐扩型；主通道的渐扩型头部上设置有多个引流管；第二内置构件在立式腔体内至少并排设置两层，并且每个第二内置构件均包括开设有通气孔道的渐扩型头部以及连接在渐扩型头部下方的直立侧壁，所述的直立侧壁上开设有若干个排气眼；同一层的第二内置构件间隔设置，相邻层的第二内置构件相互错位；第二内置构件的底部敞开；第三内置构件包括水平设置的多条拱形布气墙以及与拱形布气墙垂直且并列镶嵌在拱形布气墙上的多个三尖布气墙；拱形布气墙与三尖布气墙上设置有若干层进气砖，进气砖上设置有进气孔眼。
主通道、副通道以及第二内置构件的渐扩型头部采用圆弧型或者尖型。
主通道与副通道的渐扩型头部采用尖型，主通道的尖型头部通过第一三角开孔板焊接而成，副通道的尖型头部通过第二三角开孔板焊接而成。
副通道渐扩型头部连接对称设置的多个斜侧壁，斜侧壁设置为5层。
所述第二内置构件的渐扩型头部与第二直立侧壁之间通过弧形侧板过渡连接。
所述的引流管采用上大下小的筒体。
所述的第二直立侧壁上开设的排气眼大小相同。
所述的进气孔眼连接向进气砖内部倾斜设置的进气孔道，进气孔道的内径渐扩或者渐缩。
所述的排气眼采用方孔、梯形孔或者三角形孔结构。
所述的第二内置构件两端设置有第三三角开孔板(205)。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：第一内置构件主要用于收集煤热加工过程中产生的混合烃类气体以及煤气，现有的煤热加工混合烃类气体及煤气回收装置回收效率较低，一方面容易在立式腔体顶板部集聚混合烃类气体和煤气，混合烃类气体和煤气与补料口进来的空气易发生着火现象，另一方面混合烃类气体和煤气经补料口进入煤仓释放到大气中会造成污染，本发明的副通道结构能够提高混合烃类气回收率，避免立式腔体顶板着火的现象，此外还能够杜绝混合烃类气体和煤气由补料口进入煤仓再排入大气中造成污染。在煤热加工预热阶段错位设置数层第二内置构件，第二内置构件的作用是收集混合烃类气体以及支配热源气体，同时也对煤起到布料作用，在煤粒下移过程中对煤粒有扰动作用，起到疏松煤层的作用，具有增加煤层间透气性的功能，第二内置构件将煤层进行分割支撑，使第二内置构件上下相邻区域的煤层之间受力分割，减轻上部煤层对下部煤层的作用压力，减轻了煤粒之间挤压空隙，增大了透气性。另外第二内置构件内部会形成低压空区域，导致与相邻同水平部位煤层形成压差，集聚热源气体和混合烃类气体。现有立式空腔热加工装置，床层煤层较厚而且煤层为整体向下移动，煤粒之间几乎没有扰动作用，尤其适用于小粒径的煤热加工。本发明第三内置构件的拱形布气墙进行二次布气，并与三尖布气墙形成十字相错，这样能够弥补小粒径煤热加工布气不均匀，保证获得较高品质的富碳固体清洁产品。
进一步的，本发明的引流管采用上大下小的筒体，能够降低气体流速，使气流中的固体颗粒得到自然沉降，有效减少了混合烃类气中带尘问题。
进一步的，本发明第二内置构件的渐扩型头部与第二直立侧壁之间通过弧形侧板过渡连接，弧形侧板有利于减少热源气上升过程中能量损失。
附图说明
图1本发明的整体结构示意图；
图2本发明第一内置构件的结构示意图；
图3本发明第二内置构件的结构示意图；
图4本发明第三内置构件的结构示意图。
附图中：1-第一内置构件；2-第二内置构件；3-第三内置构件；101-主通道；102-副通道； 103-引流管；104-斜侧壁；105-第一三角开孔板；106-第二三角开孔板；107-立式腔体；108- 第一直立侧壁；201-通气孔道；202-空间区域；203-排气眼；204-弧形侧板；205-第三三角开孔板；206-第二直立侧壁；301-拱形布气墙；302-三尖布气墙；303-进气孔眼。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
参见图1-4，本发明针对应用于粒径在30mm以下的混煤，粒径在15mm以上较多时，该装置包括立式腔体107，立式腔体107为连通体，由上而下依次为补料口、第一内置构件1、第二内置构件2、第三内置构件3和卸料通道；在立式腔体107底部设置有第三内置构件3，第三内置构件3中设置有三尖布气墙302，三尖布气墙302设置为数道，三尖布气墙302侧壁设置有3层进气眼孔303，通过进气眼孔303将可燃气体与空气输送至进气眼孔303内，发生内燃后使煤达到650-700℃发生热加工分解，三尖布气墙303下方设置卸料通道。
在第三内置构件3中还设置有拱形布气墙301，拱形布气墙301设置至少2道，在拱形布气墙301侧壁设置有2层进气眼孔303，通过进气眼孔303将可燃气体与空气输送至进气眼孔303内，发生内燃后使煤达到650℃-700℃发生热加工分解，热加工产生的混合烃类气体和热源气体逐渐上升至第二内置构件2处，最后上升至第一内置构件1下端口经引流管103 排出立式腔体107，第一内置构件1中引流管103设置由下向上逐渐变大。三尖布气墙302 和拱形布气墙301中均设置进气眼孔303，进气眼孔303的进气孔道由内向外孔径逐渐变大。
立式腔体107中部设置1层第二内置构件2，第二内置构件2设置多个，第二内置构件2 中第二直立侧壁206上设置排气眼203，排气眼203可设置为方孔、梯形孔或三角形孔等。
立式腔体107内顶部设置有补料口，立式腔体107内部设置有第一内置构件1、第二内置构件2、第三内置构件3以及卸料通道。
第一内置构件1结构包括主通道101、副通道102、引流管103、第一三角开孔板105以及第二三角开孔板106；主通道101由渐扩型头部和两个直立方向设置的侧壁108组合而成，渐扩型头部由上至下逐渐变大；引流管103与设置于主通道101上的锐角形上部连接，引流管103由下而上逐渐变大，副通道102由渐扩型头部和数个斜侧壁104组合而成，斜侧壁104 对称设置为5层；副通道102与主通道101设置数道且垂直镶嵌焊接而成。
第二内置构件2渐扩型头部、两个弧形侧壁204、两个第二直立侧壁206以及两个第三三角开孔板205组合而成，渐扩型头部由上至下逐渐变大并与两个弧形侧板204焊接，两个弧形侧板204与两个第二直立侧壁206焊接。第二内置构件2的下端为敞开口。
第三内置构件3包括三尖布气墙302、拱形布气墙301以及进气砖，三尖布气墙302的侧壁墙设置有进气砖，进气砖设置有进气眼孔303，第三内置构件3中进气眼孔303与外部通气管路连通，拱形布气墙301与三尖布气墙302十字相错设置，拱形布气墙301设置有进气眼孔303，拱形布气墙301与所述三尖布气墙302气道相通。进气眼孔303倾斜设置，进气眼孔303与水平面的夹角为35°-55°,且进气眼孔303的截面形状为椭圆形。
利用本发明混煤制备富碳固体清洁产品装置进行煤制取富碳固体清洁产品工艺流程如下：
混煤由补料口进入立式腔体107，经过第一内置构件1，然后进入第二内置构件2，在第二内置构件2下移的混煤被分割，第二内置构件2对煤粒起到扰动效果，有疏松混煤粒作用，利用第二内置构件2将部分煤层支撑，减少对第二内置构件2下方煤层的压力，同时能对混煤粒起到扰动作用，最后进入第三内置构件3，被拱形布气墙301分割为3部分，拱形布气墙301对混煤粒也起到扰动作用，疏松的混煤粒在经过拱形布气墙301的进气眼孔303时混煤与进气眼孔303输送进来的可燃气体和空气发生内燃使混煤受热分解，在拱形布气墙301 处温度为500℃-600℃，最后混煤进入三尖布气墙303之间，利用进气眼孔303进来的气体内燃，产生650℃-700℃左右温度使煤发生热加工分解，最后经过卸料通道排出立式腔体107。
混煤在第三内置构件3处发生反应，产生高温热源气体与高温混合烃类气体，由于卸料通道下方连接其它处理装置，气体阻力过大，故高温热源气体与高温混合烃类气体向煤移动方向逆向上升，到第二内置构件2，由于第二内置构件2在空间区域202处产生低压区，热源气体与高温混合烃类聚集在空间区域202，聚集到压力大于空间区域202附件气体阻力时，热源气体与高温混合烃类气体继续逆向混煤运动方向上升到第一内置构件1处，热源气体和混合烃类气体进入到第一内置构件1底部敞开口，由引流管103向外排出，同时第一内置构件1中副通道102设置斜侧壁104之间的缝隙会将副通道102之间剩余的混合烃类气体回收，一方面能够避免混合烃类气体和热源气在立式腔体107顶板部集聚发生着火现象，另一方面能够避免混合烃类和热源气体经补料口进入大气中造成无组织排放。
实施例2
参见图1-4，本发明混煤制备富碳固体清洁产品的装置，针对粒径30mm以下混煤，其中 15mm以下煤含量较多时，装置结构包括立式腔体107，立式腔体107为连通体，由上而下依次为补料口、第一内置构件1、第二内置构件2、第三内置构件3以及卸料通道。
在立式腔体107底部设置有第三内置构件3，第三内置构件3中设置有三尖布气墙302，三尖布气墙302设置为数道，在三尖布气墙侧壁302设置有三层进气眼孔303，将可燃气体与空气输送至进气眼孔303内，发生内燃后使煤达到650-700℃发生热加工分解，三尖布气墙 302下方设置所述卸料通道。第三内置构件3中还设置有拱形布气墙301，拱形布气墙301设置至少3道，在拱形布气墙301侧壁设置有2层进气眼孔303，通过进气眼孔303将可燃气体与空气输送至进气眼孔内303，发生内燃然后使煤达到650-700℃发生热加工分解，在第三内置构件3处产生的混合烃类气体和热源气体上升至第二内置构件2处集聚后，继续上升至第一内置构件1下端口经由引流管103排出立式腔体107；
三尖布气墙302和拱形布气墙201中设置进气眼孔303的孔道由内向外孔径逐渐变小；
在立式腔体107中部设置上下两层第二内置构件2，下层第二内置构件2设置多个，上层第二内置构件2较下层第二内置构件2少1个，上下两层第二内置构件2错位设置；
立式腔体中的第一内置构件1、第二内置构件2、第三内置构件3结构如下：
第一内置构件1结构包括：主通道101、副通道102、引流管103、第一三角开孔板105和第二三角开孔板106；主通道101由一个渐扩型头部和两个直立方向设置的侧壁105组合而成，锐角口朝下，由上而下锐角口逐渐变大；副通道102由一个渐扩型头部和数个口朝下的斜侧壁104组合而成，斜侧壁对称设置为10层(对称设置指两边各10个斜侧壁)；副通道102与主通道101设置6个副通道102道垂直镶嵌焊接而成，主通道101与副通道102两端均设置三角开孔板焊接而成，对称锐角形上部结构能够设置为拱形上部结构；
第二内置构件2由一个渐扩型头部、两个弧形侧壁204、两个第二直立侧壁206以及两个第三三角开孔板205组合而成，第二内置构件2的空间区域202两端与第三三角开孔板205 焊接。锐角口朝下，第二内置构件2中锐角口开口由上至下逐渐变大，第二内置构件2下端为敞开口；对称锐角边设置至少3排排气眼203，在直立侧壁206上设置有通气道201，通气道201设置至少为1行，第二内置构件的渐扩型头部的口向下并且逐渐变大，排气眼203可设置为方孔、梯形孔或三角形孔等；
第三内置构件3结构包含三尖布气墙302、拱形布气墙301、进气砖，三尖布气墙302侧壁墙设置进气砖，进气砖设置有进气眼孔303，第三内置构件3中进气眼孔303与外部通气管路连通，拱形布气墙301与三尖布气墙302十字相错设置，拱形布气墙301设置有进气眼孔303，拱形布气墙301与三尖布气墙气道302相通。进气眼孔303倾斜设置，进气眼孔303 与水平面的夹角为35°-55°,且进气眼孔303的截面形状为椭圆形。
本发明新型混煤制备富碳固体清洁产品的装置进行煤制取固体清洁产品工艺流程如下：
混煤由补料口进入立式腔体107，经过第一内置构件1，然后进入第二内置构件2，混煤在经过第二内置构件2时被第二内置构件2分割为两部分向下移动，在移动过程中，第二内置构件2对混煤粒有扰动作用，对混煤粒之间可以起到疏松作用，最后进入第三内置构件3，经过第三内置构件3的拱形布气墙301时混煤被分割成4部分，在混煤分割过程中也起到疏松混煤层作用，在拱形布气墙301进气眼孔303处与进气眼孔303中输送进来的可燃气体和空气内燃受热分解，在拱形布气墙301处温度为600℃，最后混煤再次被分割为7部分进入三尖布气墙302间，利用进气眼孔303进来的可燃气体与空气内燃，产生700℃温度使煤发生热加工分解，最后经过卸料通道排出立式腔体107。
混煤在第三内置构件3处发生反应产生高温热源气体与高温混合烃类气体，由于卸料通道下方连接其它处理装置，气体阻力过大，故高温热源气体与高温混合烃类气体向混煤移动方向逆向上升到第二内置构件2下层，由于第二内置构件2内部形成空间区域202导致产生低压区，热源气体与高温混合烃类聚集在此空间区域202，聚集到压力大于空间区域202附件气体阻力时，第二内置构件2中两锐角边开有通气孔道201，与两直立侧壁206开有排气眼203，热源气体与高温混合烃类气体经过排气眼203与通气孔道201继续上升至第二内置构件2中的空间区域202，通过上层第二内置构件2的通气孔道201与排气眼203，热源气体与高温混合烃类继续逆向煤运动方向上升到第一内置构件1处，热源气体和高温混合烃类气体进入所述第一内置构件1底部的敞开口，由引流管103向外排出，同时第一内置构件1中斜侧壁104之间缝隙会将副通道102之间剩余混合烃类气体高效回收，一方面避免立式腔体 107顶板部混合烃类气体和热源气体集聚发生着火现象，另一方面能够避免混合烃类产物和热源气经补料口进入大气造成污染。
显然上述案例仅仅是为清楚的说明所作案例，并非对实施方式所限定，对于所述领域普通技术人员来说，在上述说明的基础上还能做出其它不同形式的变化或者变动，这里无法对所有实施方式予以列举，由此所引伸显而易见的变化或者变动仍属于本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种混煤制备富碳固体清洁产品的装置，其特征在于：包括由上至下依次设置在立式腔体（107）内的第一内置构件（1）、第二内置构件（2）和第三内置构件（3）；所述第一内置构件（1）的上方设置补料口，所述第三内置构件（3）的下方连接卸料通道；
第一内置构件（1）包括水平设置的主通道（101）以及与主通道（101）垂直且并列镶嵌在主通道（101）上的多个副通道（102）；主通道（101）与副通道（102）的头部均为渐扩型；
主通道（101）的渐扩型头部上设置有多个引流管（103）；
第一内置构件（1）的底部设置有敞开口；
第二内置构件（2）在立式腔体（107）内至少并排设置两层，并且每个第二内置构件（2）均包括开设有通气孔道（201）的渐扩型头部以及连接在渐扩型头部下方的直立侧壁，所述的直立侧壁上开设有若干个排气眼（203）；同一层的第二内置构件（2）间隔设置，相邻层的第二内置构件（2）相互错位；第二内置构件（2）的底部敞开；
第三内置构件（3）包括水平设置的多条拱形布气墙（301）以及与拱形布气墙（301）垂直且并列镶嵌在拱形布气墙（301）上的多个三尖布气墙（302）；拱形布气墙（301）与三尖布气墙（302）上设置有若干层进气砖，进气砖上设置有进气孔眼（303）；
主通道（101）、副通道（102）以及第二内置构件（2）的渐扩型头部采用圆弧型或者尖型；副通道（102）渐扩型头部连接对称设置的多个斜侧壁（104），斜侧壁（104）之间设置有缝隙。
2.根据权利要求1所述混煤制备富碳固体清洁产品的装置，其特征在于：主通道（101）与副通道（102）的渐扩型头部采用尖型，主通道（101）的尖型头部通过第一三角开孔板（105）焊接而成，副通道（102）的尖型头部通过第二三角开孔板（106）焊接而成。
3.根据权利要求2所述混煤制备富碳固体清洁产品的装置，其特征在于：斜侧壁（104）设置为5层。
4.根据权利要求1所述混煤制备富碳固体清洁产品的装置，其特征在于：所述第二内置构件（2）的渐扩型头部与第二直立侧壁（206）之间通过弧形侧板（204）过渡连接。
5.根据权利要求4所述混煤制备富碳固体清洁产品的装置，其特征在于：所述的第二直立侧壁（206）上开设的排气眼（203）大小相同。
6.根据权利要求1所述混煤制备富碳固体清洁产品的装置，其特征在于：所述的引流管（103）采用上大下小的筒体。
7.根据权利要求1所述混煤制备富碳固体清洁产品的装置，其特征在于：所述的进气孔眼（303）连接向进气砖内部倾斜设置的进气孔道，进气孔道的内径渐扩或者渐缩。
8.根据权利要求1所述混煤制备富碳固体清洁产品的装置，其特征在于：所述的排气眼（203）采用方孔、梯形孔或者三角形孔结构。
9.根据权利要求1所述混煤制备富碳固体清洁产品的装置，其特征在于：所述的第二内置构件（2）两端设置有第三三角开孔板（205）。
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