CN107990741B - 一种炭化炉余热利用控温装置及其控温方法 - Google Patents

一种炭化炉余热利用控温装置及其控温方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种炭化炉余热利用控温装置及其控温方法，该装置包括依次连接的下料机、炭化炉、焚烧炉和余热锅炉相连接，炭化炉包括支架、回转筒体、转动装置及出料装置，回转筒体上设有炭化仓和烟道仓，出料装置的上部设置有引风管，引风管连接有第一引风机，第一引风机与焚烧炉的燃料进口相连接，焚烧炉的排气口分别与余热锅炉和烟道仓的烟气进口相连接，余热锅炉和烟道仓的烟气进口处均设置有电磁控制阀，烟道仓的烟气进口还设置有第一温度传感器，电磁控制阀、第一温度传感器和第一引风机均与一控制器电连接；本发明中烟道仓内的烟气温度得到有效控制，避免了干馏气在高温焚烧炉中焚烧后产生过量高温气体时导致烟道仓内温度不可控的问题。

Description

一种炭化炉余热利用控温装置及其控温方法
技术领域
本发明涉及活性炭制备技术领域，特别是涉及一种炭化炉余热利用控温装置及其控温方法。
背景技术
采用内热式炭化炉进行煤的干馏，对原料煤要求较高，只能对50-150mm的块煤进行炭化，受原料影响较大。且生产过程中有大量焦油和污水产生，生产出的炭化料含水量高，影响活性炭品质。
现有的炭化料制作过程中产生的干馏气体没有得到充分利用，造成能源的浪费和对环境的影响，并且炭化料制作过程中对原料的加热温度不可控，因此，亟待提供一种适用范围广、可靠稳定的设备推向整个低变质煤综合利用行业，在低变质煤产区投资外热式回转低温干馏系统可以促进企业取得颇丰的经济效益，为企业资源综合利用开辟了全新的途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种能源利用率高、温度可控性高的炭化炉余热利用控温装置及其控温方法，使得现有炭化料中存在的干馏气体没有得到充分利用、加热温度不可控的问题得以解决。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种炭化炉余热利用控温装置，包括依次连接的下料机、炭化炉、焚烧炉和余热锅炉相连接，所述炭化炉包括支架、回转筒体、转动装置及出料装置，所述回转筒体倾斜安装在所述支架上，所述转动装置通过滚圈带动所述回转筒体转动，所述回转筒体的一端与所述下料机相连接，所述回转筒体的另一端设置有所述出料装置，所述回转筒体的筒壁内侧均匀设置有若干炭化仓，所述回转筒体的中部设置有烟道仓，所述出料装置的下部设置有出料口，所述出料装置的上部设置有引风管，所述引风管连接有第一引风机，所述第一引风机与所述焚烧炉的燃料进口相连接，所述焚烧炉的排气口分别与所述余热锅炉和所述烟道仓的烟气进口相连接，所述余热锅炉和所述烟道仓的烟气进口处均设置有电磁控制阀，所述烟道仓的烟气进口还设置有第一温度传感器，所述电磁控制阀、所述第一温度传感器和所述第一引风机均与一控制器电连接。
优选的，所述出料装置的底部设置有冷却器。
优选的，所述烟道仓的烟气出口处设置有第二引风机，所述第二引风机连接有一换热装置，所述换热装置包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室的一端与所述第二引风机相连接，所述第一腔室的另一端与所述烟道仓的烟气进口相连接，所述第二腔室的一端与所述余热锅炉的蒸汽出口相连接，所述第二腔室的另一端与一集水箱相连接。
优选的，所述第二腔室的一端与所述余热锅炉的蒸汽出口之间的管路上设置有增压泵，所述第一腔室的另一端与所述烟道仓的烟气进口之间的管路上设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器和所述增压泵均与所述控制器电连接。
优选的，所述烟道仓的烟气进口与所述焚烧炉的排气口之间的管路上设置有第三引风机和燃烧器，所述燃烧器用于燃烧所述第三引风机引入的空气。
优选的，还设置有一布料器，所述回转筒体的一端通过所述布料器与所述下料机相连接。
本发明中还提供一种应用上述炭化炉余热利用控温装置的炭化炉余热利用控温方法，包括如下步骤：
将原料放入下料机中，下料机通过布料器将所述原料均匀的放入炭化炉的回转筒体一端，同时将燃料放入焚烧炉，启动所述焚烧炉，所述焚烧炉中产生的高温烟气进入烟道仓中，启动第三引风机和燃烧器，所述燃烧器燃烧所述第三引风机引入的低温空气，并将高温空输送至炭化炉的烟道仓中；
所述原料在所述回转筒体上的若干炭化仓中产生炭化料和干馏气，所述炭化料和所述干馏气进入设置在所述回转筒体另一端的出料装置中，所述炭化料通过设置在所述出料装置下部的出料口排出，所述干馏气通过设置在所述出料装置上部的引风管和第一引风机进入所述焚烧炉中，所述焚烧炉燃烧所述干馏气；
所述焚烧炉内产生的高温烟气中一部分通过排气口进入所述烟道仓中，另外一部分通过所述排气口进入余热锅炉中，用于加热所述余热锅炉；
所述余热锅炉和所述烟道仓的烟气进口处均设置有电磁控制阀，所述烟道仓的烟气进口还设置有第一温度传感器，所述电磁控制阀和所述第一温度传感器均与一控制器电连接，其中，当所述第一温度传感器监测所述烟道仓内的烟气温度低于预设阈值时，所述控制器根据所述第一温度传感器的数据信息分别控制设置在所述余热锅炉和所述烟道仓烟气进口处电磁控制阀的启闭。
优选的，所述烟道仓的烟气出口处设置有第二引风机，所述第二引风机连接有一换热装置，所述换热装置包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室的一端与所述第二引风机相连接，所述第一腔室的另一端与所述烟道仓的烟气进口相连接，所述第二腔室的一端与所述余热锅炉的蒸汽出口相连接，所述第二腔室的另一端与一集水箱相连接，所述余热锅炉内产生的高温水蒸气进入所述第二腔室中，并对所述第一腔室内的低温烟气进行加热。
本发明相对于现有技术取得了以下有益效果：
1、本发明提供的炭化炉余热利用控温装置及其控温方法中采用在炭化炉后设置焚烧炉的方式，使得炭化炉中产生的干馏气体进行焚烧后产生高温气体，对干馏气体进行有效利用，使得炭化炉在炭化过程中实现能源资源，提高了能源利用率，降低了生产成本；进一步的采用将焚烧炉的排气口分别与余热锅炉和烟道仓的烟气进口相连接，且在余热锅炉和烟道仓的烟气进口处均设置有电磁控制阀，烟道仓的烟气进口还设置有第一温度传感器，电磁控制阀和第一温度传感器均与一控制器电连接的方式，使得高温焚烧炉焚烧后产生的一部分高温气体进入余热锅炉中，对余热锅炉中的水进行加热，并产生水蒸气，高温焚烧炉焚烧后产生的另一部分高温气体直接送入炭化炉的烟道仓中，对炭化仓进行加热，不仅使得干馏气在高温焚烧炉焚烧后产生的高温气体得到充分利用，还使得烟道仓内的烟气温度得到有效控制，避免了干馏气在高温焚烧炉中焚烧后产生过量高温气体时导致烟道仓内温度不可控的问题，进而避免了烟道仓中热量过大影响原料炭化效果的问题。
2、本发明提供的炭化炉余热利用控温装置及其控温方法中采用在烟道仓的烟气出口设置相连接的第二引风机、换热装置，且换热装置与余热锅炉蒸汽出口相连接的方式，使得由烟道仓的烟气出口中流出的低温烟气，在高温蒸汽的作用下，重新恢复较高温度，并且排入烟道仓的进气端，减少了低温烟气的排放量，进一步提高了干馏气体燃烧后产生高温气体的能量利用率。
3、本发明提供的炭化炉余热利用控温装置及其控温方法中采用在第二腔室与余热锅炉之间的管路上设置增压泵，第一腔室与烟道仓之间的管路上设置第二温度传感器，且第二温度传感器和增压泵均与控制器电连接的方式，通过控制蒸汽量，使得烟道仓中出来的低温烟气的加热温度可控，避免烟气温度过高过低导致炭化仓中热量稳定性差影响原料炭化效果的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明炭化炉余热利用控温装置的整体结构示意图；
其中，1-下料机、2-布料器、3-支架、4-回转筒体、5-转动装置、6-出料装置、7-炭化仓、8-引风管、9-第一引风机、10-焚烧炉、11-烟道仓、12-余热锅炉、13-电磁控制阀、14-第一温度传感器、15-冷却器、16-第二引风机、17-换热装置、18-集水箱、19-增压泵、20-第二温度传感器、21-第三引风机、22-燃烧器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本发明的目的是提供一种能源利用率高、温度可控性高的炭化炉余热利用控温装置及其控温方法，使得现有炭化料中存在的干馏气体没有得到充分利用、加热温度不可控的问题得以解决。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种炭化炉余热利用控温装置，包括依次连接的下料机1、炭化炉、焚烧炉10和余热锅炉12相连接，炭化炉包括支架3、回转筒体4、转动装置5及出料装置，回转筒体4倾斜安装在支架3上，转动装置5通过滚圈带动回转筒体4转动，回转筒体4的一端与下料机1相连接，回转筒体4的另一端设置有出料装置，回转筒体4的筒壁内侧均匀设置有若干炭化仓7，回转筒体4的中部设置有烟道仓11，出料装置的下部设置有出料口，出料装置的上部设置有引风管8，引风管8连接有第一引风机9，第一引风机9与焚烧炉10的燃料进口相连接，焚烧炉10的排气口分别与余热锅炉12和烟道仓11的烟气进口相连接，余热锅炉12和烟道仓11的烟气进口处均设置有电磁控制阀13，烟道仓11的烟气进口还设置有第一温度传感器14，电磁控制阀13、第一温度传感器14和第一引风机9均与一控制器电连接。
在使用本发明的炭化炉余热利用控温装置时，原料从下料机1进入炭化炉的炭化仓7内，依靠重力作用向出料装置方向下落，炭化炉的炭化仓7分段控制温度加热，从常温缓慢加热到550℃-600℃，原料在炭化炉的炭化仓7内经过热处理、低温干馏、热裂解后生产出的炭化料进入出料装置，自由下落经出料装置下部的出料口排出；原料在低温干馏过程中挥发出的干馏气通过第一引风机9的控制，与原料在炭化仓7内进行同向运动，干馏气进入出料装置，并经出料装置上部的引风管8排出，排出后进入高温焚烧炉10焚烧，焚烧后产生的高温气体一部分进入炭化炉的烟道仓11，与原料逆向运动间接加热炭化仓7中的原料，达到低温干馏效果，高温气体的另一部分进入余热锅炉12中，加热余热锅炉12中的热水，产生水蒸气；高温气体进入烟道仓11后，经烟道仓11逐步给炭化仓7内的原料加热，在烟道仓11的烟气出口处温度降为低温气体排出炭化炉；为了提高炭化炉中温度的控制能力，本发明中采用将焚烧炉10的排气口分别与余热锅炉12和烟道仓11的烟气进口相连接，且在余热锅炉12和烟道仓11的烟气进口处均设置有电磁控制阀13，烟道仓11的烟气进口还设置有第一温度传感器14，电磁控制阀13和第一温度传感器14均与一控制器电连接的方式，使得高温焚烧炉10焚烧后产生的一部分高温气体进入余热锅炉12中，对余热锅炉12中的水进行加热，并产生水蒸气，高温焚烧炉10焚烧后产生的另一部分高温气体直接送入炭化炉的烟道仓11中，对炭化仓7进行加热，不仅使得干馏气在高温焚烧炉10焚烧后产生的高温气体得到充分利用，还使得烟道仓11内的烟气温度得到有效控制，避免了干馏气在高温焚烧炉10中焚烧后产生过量高温气体时导致烟道仓11内温度不可控的问题，进而避免了烟道仓11中热量过大影响原料炭化效果的问题。其中，转动装置5通过滚圈带动回转筒体4转动，滚圈与回转筒体4之间设置有滚圈垫板，使回转筒体4与滚圈的摩擦力增大，更有利于回转筒体4的有效转动。
为了降低生产场所的高温环境，提高炭化料的生产、收集效率，本发明中在出料装置的底部设置有冷却器15，使高温炭化料冷却后排出。
为了保证进入烟道仓11内烟气的顺利运行，避免烟气运行速度慢、烟气郁结的问题，同时保证对烟道仓11内的低温烟气进行二次利用，本发明中在烟道仓11的烟气出口处设置有第二引风机16，第二引风机16连接有一换热装置17，换热装置17包括第一腔室和第二腔室，第一腔室的一端与第二引风机16相连接，第一腔室的另一端与烟道仓11的烟气进口相连接，第二腔室的一端与余热锅炉12的蒸汽出口相连接，第二腔室的另一端与一集水箱18相连接；其中，第二引风机16将烟道仓11内的低温烟气吸引出来，送入换热装置17的第一腔室中，同时将余热锅炉12中的高温水蒸气通过蒸汽出口送入换热装置17的第二腔室中，第二腔室内的高温水蒸气对第一腔室内的低温烟气进行加热，高温水蒸气降温后产生的水气进入集水箱18中，低温烟气加热后产生的高温烟气进入烟道仓11内；即采用在烟道仓11的烟气出口设置相连接的第二引风机16、换热装置17，且换热装置17与余热锅炉12蒸汽出口相连接的方式，使得由烟道仓11的烟气出口中流出的低温烟气，在高温蒸汽的作用下，重新恢复较高温度，并且排入烟道仓11的进气端，减少了低温烟气的排放量，进一步提高了干馏气体燃烧后产生高温气体的能量利用率。
为了提高温度控制精度，本发明中第二腔室的一端与余热锅炉12的蒸汽出口之间的管路上设置有增压泵19，第一腔室的另一端与烟道仓11的烟气进口之间的管路上设置有第二温度传感器20，第二温度传感器20和增压泵19均与控制器电连接；即采用在第二腔室与余热锅炉12之间的管路上设置增压泵19第一腔室与烟道仓11之间的管路上设置第二温度传感器20，且第二温度传感器20和增压泵19均与控制器电连接的方式，通过控制蒸汽量，使得烟道仓11中出来的低温烟气的加热温度可控，避免烟气温度过高过低导致炭化仓7中热量稳定性差影响原料炭化效果的问题。
本发明中烟道仓11的烟气进口与焚烧炉10的排气口之间的管路上设置有第三引风机21和燃烧器22，燃烧器22用于燃烧第三引风机21引入的空气；其中，为了在炭化炉初始工作时，避免进入炭化炉的空气温度低，不能满足炭化所需的能量，因此需要打开燃烧器22，在第三引风机21的作用下，将低温空气燃烧成高温空气送入烟道仓11供给炭化仓7能量。
为了提高布料的准确、均匀性，本发明中还设置有一布料器2，回转筒体4的一端通过布料器2与下料机1相连接，使得下料机1中的原料通过布料器2进入回转筒体4的炭化仓7中。
本发明中还提供一种应用上述炭化炉余热利用控温装置的炭化炉余热利用控温方法，包括如下步骤：
将原料放入下料机1中，下料机1通过布料器2将原料均匀的放入炭化炉的回转筒体4一端，同时将燃料放入焚烧炉10，启动焚烧炉10，焚烧炉10中产生的高温烟气进入烟道仓11中，启动第三引风机21和燃烧器22，燃烧器22燃烧第三引风机21引入的低温空气，并将高温空输送至炭化炉的烟道仓11中；
原料在回转筒体4上的若干炭化仓7中产生炭化料和干馏气，炭化料和干馏气进入设置在回转筒体4另一端的出料装置中，炭化料通过设置在出料装置下部的出料口排出，干馏气通过设置在出料装置上部的引风管8和第一引风机9进入焚烧炉10中，焚烧炉10燃烧干馏气；
焚烧炉10内产生的高温烟气中一部分通过排气口进入烟道仓11中，另外一部分通过排气口进入余热锅炉12中，用于加热余热锅炉12；
余热锅炉12和烟道仓11的烟气进口处均设置有电磁控制阀13，烟道仓11的烟气进口还设置有第一温度传感器14，电磁控制阀13和第一温度传感器14均与一控制器电连接，其中，当第一温度传感器14监测烟道仓11内的烟气温度低于预设阈值时，控制器根据第一温度传感器14的数据信息分别控制设置在余热锅炉12和烟道仓11烟气进口处电磁控制阀13的启闭。
本发明中烟道仓11的烟气出口处设置有第二引风机16，第二引风机16连接有一换热装置17，换热装置17包括第一腔室和第二腔室，第一腔室的一端与第二引风机16相连接，第一腔室的另一端与烟道仓11的烟气进口相连接，第二腔室的一端与余热锅炉12的蒸汽出口相连接，第二腔室的另一端与一集水箱18相连接，余热锅炉12内产生的高温水蒸气进入第二腔室中，并对第一腔室内的低温烟气进行加热；同时，通过第二温度传感器20对第一腔室与烟道仓11之间的管路内的烟气进行温度监测，当第二温度传感器20的监测值低于预设阈值时，控制器控制增压泵19加压，提高第二腔室内高温水蒸气的含量，提高了第一腔室内的烟气温度，使之达到预设阈值，当第二温度传感器20的监测值高于预设阈值时，控制器控制增压泵19减压，降低第二腔室内高温水蒸气的含量，降低了第一腔室内的烟气温度，使之达到预设阈值。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种炭化炉余热利用控温装置，其特征在于，包括依次连接的下料机、炭化炉、焚烧炉和余热锅炉，所述炭化炉包括支架、回转筒体、转动装置及出料装置，所述回转筒体倾斜安装在所述支架上，所述转动装置通过滚圈带动所述回转筒体转动，所述回转筒体的一端与所述下料机相连接，所述回转筒体的另一端设置有所述出料装置，所述回转筒体的筒壁内侧均匀设置有若干炭化仓，所述回转筒体的中部设置有烟道仓，所述出料装置的下部设置有出料口，所述出料装置的上部设置有引风管，所述引风管连接有第一引风机，所述第一引风机与所述焚烧炉的燃料进口相连接，所述焚烧炉的排气口分别与所述余热锅炉和所述烟道仓的烟气进口相连接，所述余热锅炉和所述烟道仓的烟气进口处均设置有电磁控制阀，所述烟道仓的烟气进口还设置有第一温度传感器，所述电磁控制阀、所述第一温度传感器和所述第一引风机均与一控制器电连接；所述烟道仓的烟气出口处设置有第二引风机，所述第二引风机连接有一换热装置，所述换热装置包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室的一端与所述第二引风机相连接，所述第一腔室的另一端与所述烟道仓的烟气进口相连接，所述第二腔室的一端与所述余热锅炉的蒸汽出口相连接，所述第二腔室的另一端与一集水箱相连接。
2.根据权利要求1所述的炭化炉余热利用控温装置，其特征在于，所述出料装置的底部设置有冷却器。
3.根据权利要求1所述的炭化炉余热利用控温装置，其特征在于，所述第二腔室的一端与所述余热锅炉的蒸汽出口之间的管路上设置有增压泵，所述第一腔室的另一端与所述烟道仓的烟气进口之间的管路上设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器和所述增压泵均与所述控制器电连接。
4.根据权利要求1或3所述的炭化炉余热利用控温装置，其特征在于，所述烟道仓的烟气进口与所述焚烧炉的排气口之间的管路上设置有第三引风机和燃烧器，所述燃烧器用于燃烧所述第三引风机引入的空气。
5.根据权利要求1所述的炭化炉余热利用控温装置，其特征在于，还设置有一布料器，所述回转筒体的一端通过所述布料器与所述下料机相连接。
6.一种基于权利要求1所述的炭化炉余热利用控温装置实施的炭化炉余热利用控温方法，其特征在于，包括如下步骤：
将原料放入下料机中，下料机通过布料器将所述原料均匀的放入炭化炉的回转筒体一端，同时将燃料放入焚烧炉，启动所述焚烧炉，所述焚烧炉中产生的高温烟气进入烟道仓中，启动第三引风机和燃烧器，所述燃烧器燃烧所述第三引风机引入的低温空气，并将高温空气输送至炭化炉的烟道仓中；
所述原料在所述回转筒体上的若干炭化仓中产生炭化料和干馏气，所述炭化料和所述干馏气进入设置在所述回转筒体另一端的出料装置中，所述炭化料通过设置在所述出料装置下部的出料口排出，所述干馏气通过设置在所述出料装置上部的引风管和第一引风机进入所述焚烧炉中，所述焚烧炉燃烧所述干馏气；
所述焚烧炉内产生的高温烟气中一部分通过排气口进入所述烟道仓中，另外一部分通过所述排气口进入余热锅炉中，用于加热所述余热锅炉；
所述余热锅炉和所述烟道仓的烟气进口处均设置有电磁控制阀，所述烟道仓的烟气进口还设置有第一温度传感器，所述电磁控制阀和所述第一温度传感器均与一控制器电连接，其中，当所述第一温度传感器监测所述烟道仓内的烟气温度低于预设阈值时，所述控制器根据所述第一温度传感器的数据信息分别控制设置在所述余热锅炉和所述烟道仓烟气进口处电磁控制阀的启闭。
7.根据权利要求6所述的炭化炉余热利用控温方法，其特征在于，所述烟道仓的烟气出口处设置有第二引风机，所述第二引风机连接有一换热装置，所述换热装置包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室的一端与所述第二引风机相连接，所述第一腔室的另一端与所述烟道仓的烟气进口相连接，所述第二腔室的一端与所述余热锅炉的蒸汽出口相连接，所述第二腔室的另一端与一集水箱相连接，所述余热锅炉内产生的高温水蒸气进入所述第二腔室中，并对所述第一腔室内的低温烟气进行加热。
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