CN108165289A - 适用于煤料干馏的微波热解炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于煤料干馏的微波热解炉，属于煤料的干馏炉领域。所述适用于煤料干馏的微波热解炉包括炉体、位于所述炉体上方的加料斗和位于所述炉体下方的卸料斗，其特征在于，所述炉体的内侧壁上设置有多个上下布置的用于存放煤料的料床，所有料床均从所述炉体的内侧壁倾斜向炉体的中心延伸，每个料床上还设置有若干能够使煤料下落的下料口，每个料床的上方均设置有能够使煤料平铺在料床上的旋转装置，每个料床的下方均设置有若干微波发生器，所述炉体的上端设置有第一出气口。本发明既能降低加工能耗和生产成本，又能够提高加热效率和产率。

Description

适用于煤料干馏的微波热解炉

技术领域

本发明涉及煤料的干馏炉技术领域，特别是指一种适用于煤料干馏的微波热解炉。

背景技术

我国能源赋存结构的特点是煤多油少，其中品质较差的低阶煤占比达到约45％，由于其热稳定性差、燃点低、反应活性强、易氧化自燃，干燥后易龟裂粉化，使得加工应用受到一定限制。

目前，低阶煤提质加工的主要方式有热解、成型、干燥脱水等，其中，热解作为一种主要的加工方式，倍受关注和重视。传统的加热方式是利用高温介质和电加热，热量从物料表面向内部传递，热解产物则从内向外扩散。这样的加热方式速率低，均匀性差，产物得率低。

而微波加热则打破了以上的传热传质规律，它的升温不是通过热传输，而是通过外场与物体相互作用完成，加热均匀、速度快、热量损失小、且易于操作控制，安全卫生无污染。

现有的微波热解炉应用到工业生产中存在微波功率高，能耗大，投资生产成本高，或者由于炉体本身内部结构设计不合理，使得微波穿透物料加热受限，甚至微波的波长很短不足以加热物料，从而影响炉子的加工能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种既能降低加工能耗和生产成本，又能够提高加热效率和产率的适用于煤料干馏的微波热解炉。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种适用于煤料干馏的微波热解炉，包括炉体、位于所述炉体上方的加料斗和位于所述炉体下方的卸料斗，所述炉体的内侧壁上设置有多个上下布置的用于存放煤料的料床，所有料床均从所述炉体的内侧壁倾斜向炉体的中心延伸，每个料床上还设置有若干能够使煤料下落的下料口，每个料床的上方均设置有能够使煤料平铺在料床上的旋转装置，每个料床的下方均设置有若干微波发生器，所述炉体的上端设置有第一出气口。

进一步的，所述料床与炉体之间在水平方向的角度小于等于3°，上下相邻的两个料床相对于炉体倾斜的角度相反。

进一步的，每个料床上存放的煤料的厚度为不超过20cm。

进一步的，所述旋转装置包括设置于所述炉体中心且沿所述炉体的长度方向延伸的转轴和用于驱动所述转轴转动的驱动装置，所述转轴的外缘上位于每个料床的上方均设置有向所述炉体的内壁延伸的耙臂，所述耙臂的下端面设置有多个延伸至所述料床的上端面的耙齿。

进一步的，位于所述炉体内的所有的料床中，奇数层的料床的下料口为与炉体的内壁连接的料床的端部设置的开口槽，偶数层的料床的下料口为所述料床与转轴之间形成的间隙。

进一步的，所述驱动装置包括设置于所述炉体下方的电机、与所述电机的输出轴连接的主动齿轮和与所述主动齿轮外啮合的从动齿轮，所述从动齿轮设置于转轴的下端且位于所述炉体的外部。

进一步的，所述主动齿轮和从动齿轮为一对轴线相互垂直的锥齿轮，或者为一对轴线相互平的圆柱齿轮。

进一步的，所述适用于煤料干馏的微波热解炉还包括用于冷却所述主动齿轮和从动齿轮的循环冷却系统，所述炉体的内侧壁与所述料床之间还设置有保温层。

进一步的，所述炉体的上部和中部分别设置有成阵列分布的第一集气伞和第二集气伞，所述第一集气伞的出口连接至第一出气口，所述炉体的中部还设置有与所述第二集气伞的出口连接的第二出气口。

进一步的，所述加料斗与炉体之间设置有若干沿所述炉体的中心均匀分布的下料口。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的适用于煤料干馏的微波热解炉通过在炉体的内侧壁上设置多个上下布置的料床，使得炉体的内部被料床分割为多层，并且通过将料床设计为在炉体内是从炉体的内侧壁向炉体的中心倾斜延伸布置的结构，以及每个料床上设置下料口能够保证所有的料床上能够存放煤料并且热解完成后的煤料能够进入卸料斗完成卸料。当需要热解的煤料通过加料斗进入炉体内并落在最上层的料床上后，启动料床上方的旋转装置，一部分的煤料在重力和旋转装置的作用下从该料床的下料口掉落至下一层的料床，剩余部分的煤料在摩擦力的作用下存放在料床上，由该料床底部的微波发生器加热进行热解。本发明通过使用料床结构将炉体分割为多层，并且在每个料床的下方均设置若干微波发生器，使得每个料床上的煤料都能够被微波发生器均匀的加热，有效解决了微波发生器穿透煤料受限的问题，提高了煤料的热解效率和热解程度，进而提高了煤料的热解产率。此外，由于煤料在每层料床上不会将炉体内部的空间堆满以及每个料床上的下料口的设置，煤料热解时产生的荒煤气能够通过炉体内部的空间、料床上的下料口上升到炉体上端的出气口，这种结构使得本发明的适用于煤料干馏的微波热解炉即使不另行设计集气导出系统也能够使荒煤气顺利地从炉体内排出，并且在排出过程中不会发生二次裂解。

综上，本发明通过对炉体结构的合理设计，能够有效解决微波发生器加热煤料时穿透力受限的问题，使得炉体内的煤料被均匀加热，提高了煤料的热解效率和热解程度，进而提高了煤料的热解产率。

附图说明

图1为本发明的适用于煤料干馏的微波热解炉的结构示意图；

图2为图1所示的适用于煤料干馏的微波热解炉中A-A的剖视图；

图3为本发明的适用于煤料干馏的微波热解炉设置有集气伞的的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种适用于煤料干馏的微波热解炉，如图1至图3所示，包括炉体3、位于炉体3上方的加料斗1和位于炉体下方的卸料斗7，炉体3的内侧壁上设置有多个上下布置的用于存放煤料的料床4，所有料床4均从炉体3的内侧壁倾斜向炉体3的中心延伸，每个料床4上还设置有若干能够使煤料下落的下料口，每个料床4的上方均设置有能够使煤料平铺在料床上的旋转装置6，每个料床的下方均设置有若干微波发生器5，炉体3的上端设置有第一出气口10。

本发明的适用于煤料干馏的微波热解炉通过在炉体3的内侧壁上设置多个上下布置的料床4，使得炉体3的内部被料床4分割为多层，并且通过将料床4设计为在炉体3内是从炉体3的内侧壁向炉体3的中心倾斜延伸布置的结构，以及每个料床4上设置下料口能够保证所有的料床4上能够存放煤料并且热解完成后的煤料能够进入卸料斗7完成卸料。当需要热解的煤料通过加料斗1进入炉体3内并落在最上层的料床(如图1所示的料床4-1)上后，启动料床4-1上方的旋转装置6，一部分的煤料在重力和旋转装置6的作用下从该料床4-1的下料口掉落至下一层的料床(如图1所示的料床4-2)，剩余部分的煤料在摩擦力的作用下存放在料床4-1上，由该料床4-1底部的微波发生器5加热进行热解。本发明通过使用料床4结构将炉体3分割为多层，并且在每个料床4的下方均设置若干微波发生器5，使得每个料床4上的煤料都能够被微波发生器5均匀的加热，有效解决了微波发生器5穿透煤料受限的问题，提高了煤料的热解效率和热解程度，进而提高了煤料的热解产率。此外，由于煤料在每层料床4上不会将炉体3内部的空间堆满以及每个料床上的下料口的设置，煤料热解时产生的荒煤气能够通过炉体3内部的空间、料床4上的下料口上升到炉体3上端的出气口，这种结构使得本发明的适用于煤料干馏的微波热解炉即使不另行设计集气导出系统也能够使荒煤气顺利地从炉体内排出，并且在排出过程中不会发生二次裂解。

在使用本发明的适用于煤料干馏的微波热解炉进行煤料热解时，可以在煤料进入炉体3之间就启动微波发生器5和旋转装置6，这样可以使得煤料在掉落过程中即可被平铺在料床4上和被微波发生器产生的微波能热解，热解完成后的煤料通过卸料斗卸出，通过控制煤料进入炉体3的流量和速度使得煤料在从刚进入炉体3到从卸料斗7排出的过程中即可被热解完毕，由此完成煤料的同时进料和出料，极大地提高了煤料的热解效率和产率。

综上，本发明通过对炉体结构的合理设计，能够有效解决微波发生器加热煤料时穿透力受限的问题，使得炉体内的煤料被均匀加热，提高了煤料的热解效率和热解程度，进而提高了煤料的热解产率。

在保证煤料在其自身重力和旋转装置6的作用下能够从料床4的下料口落下的前提下便于料床4砌筑在炉体3的内壁上，料床4与炉体3之间在水平方向的角度优选为小于等于3°，角度过大既会造成料床4的砌筑难度，又不容易使煤料固定在料床4上。

作为本发明的一种改进，如图1所示，上下相邻的两个料床4相对于炉体3倾斜的角度优选为相反。在这种结构形式下，配合每层的料床4上对应的下料口位置的不同，煤料经过进料斗进入炉体3后，在其自身重力和旋转装置6的作用下，将会在炉体3内成S型掉落在不同层的料床4上，煤料的这种S型掉落方式会使得煤料在料床4上被旋转装置6铺设的更加均匀，微波发生器5也将由此将煤料加热的更加均匀。

在煤料的加热过程中，为了进一步保证每个料床4上的煤料都能够被微波发生器5发出的微波能穿透加热，每个料床4上存放的煤料的厚度为不超过20cm，即煤料从进入炉体3掉落在上层的料床(如图1中的料床4-1)，然后从上层的料床(如图1中的料床4-1)掉落在下层的料床(如图1中的料床4-2)的过程中，所有料床4上的煤料的厚度均不超过20mm，优选的，在正常热解过程中，煤料在料床4上的铺设厚度为15～20mm。这样，既能保证微波发生器5对煤料加热时的穿透能力，又能保证本发明的微波热解炉对煤料的热解效率和热解产率。

作为本发明的另一种改进，旋转装置6优选包括设置于炉体3中心且沿炉体3的长度方向延伸的转轴6-3和用于驱动转轴6-3转动的驱动装置6-4，转轴6-3的外缘上位于每个料床4的上方均设置有向炉体3的内壁延伸的耙臂6-1，耙臂6-1的下端面设置有多个延伸至料床3的上端面的耙齿6-2。当煤料经过加料斗1开始进入炉体3内部时，启动驱动装置6-4，驱动装置6-4驱动转轴6-3沿自身轴线(也是炉体3的轴线)旋转转轴6-3由此带动耙臂6-1和耙齿6-2在各自的高度层上(每个料床4)沿炉体3的中心圆周旋转，耙齿6-2即可将掉落在料床4上的一部分煤料均匀地铺设在料床4上，另一部分煤料在自身重力和耙齿6-2的作用下通过料床4上的下料口掉落在下一层的料床4上。

由于转轴6-3竖向穿过炉体3的内部，在炉体3内布置料床4时，可以在每层砌筑一个整体的料床，并在料床上预留需穿设转轴6-3的通孔。此外，在砌筑奇数层的料床(如图1所示的料床4-1)时，可在与炉体3的内壁连接的料床4-1的端部预留多个开口槽4-1-1作为奇数层的料床的下料口，在砌筑偶数层的料床(如图1所示的料床4-2)时，可以在料床4-2上预留通孔时，使该通孔与转轴6-3之间形成一定的间隙4-2-1作为偶数层的料床的下料口。这样可以实现煤料在每个料床4上以最大S型路径掉落。

此外，在奇数层的料床4上预留穿设转轴6-3的通孔时，也可以使该通孔与转轴6-3之间留有较小的间隙；以及可以在偶数层的料床4的与炉体3的内壁连接的端部预留较小的开口槽，这些小间隙和小开口槽与料床4的下料口一起可以使得煤料热解时产生的荒煤气顺利地排出炉体3。

进一步的，驱动装置6-4优选包括设置于炉体3下方的电机6-4-1、与电机6-4-1的输出轴连接的主动齿轮6-4-2和与主动齿轮6-4-2外啮合的从动齿轮6-4-3，从动齿轮6-4-3设置于转轴6-3的下端且位于炉体3的外部。

其中，主动齿轮6-4-2和从动齿轮6-4-3可以为一对轴线相互垂直的锥齿轮，这种结构通过改变电机6-4-1的转动方向可以使电机6-4-1在竖直方向上占据较小的安装空间，由此减小了本发明的热解炉的整体安装空间。当然，主动齿轮6-4-2和从动齿轮6-4-3也可以为一对轴线相互平的圆柱齿轮，同样能够实现本发明的技术方案。

由于齿轮传动过程中，主动齿轮6-4-2和从动齿轮6-4-3会产生较高的热量，为了保证主动齿轮6-4-2和从动齿轮6-4-3的正常工作和使用寿命，本发明的适用于煤料干馏的微波热解炉还优选包括用于冷却主动齿轮6-4-2和从动齿轮6-4-3的循环冷却系统8。

此外，炉体3的内侧壁与料床4之间还可以设置有保温层9以保证炉体3内部对煤料的加热温度。

为了进一步收集煤料热解时产生的荒煤气，如图3所示，炉体3的上部和中部也可以分别设置有成阵列分布的第一集气伞11和第二集气伞12，第一集气伞11的出口连接至第一出气口10，炉体3的中部还设置有与第二集气伞12的出口连接的第二出气口13。这种结构特别适用于炉体3体积特别大的热解炉，第一集气伞11和第二集气伞12更利于荒煤气的收集，第二出气口13增加了荒煤气的导出通道，使得炉体3下方的荒煤气经过较短的距离即可排出炉体3。

由于本发明的适用于煤料干馏的微波热解炉中，煤料不适用中心下料和全部边缘下料，因此，为了使煤料的下料位置适应本发明的炉体内部结构，加料斗1与炉体3之间优选设置有若干沿炉体的中心均匀分布的下料口2。这样使得煤料能够掉落在最上层的料床4-1比较中部的位置，便于旋转装置6将煤料均匀地铺设在料床4-1上，以防止煤料不能铺设在料床4-1的边缘。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于煤料干馏的微波热解炉，包括炉体、位于所述炉体上方的加料斗和位于所述炉体下方的卸料斗，其特征在于，所述炉体的内侧壁上设置有多个上下布置的用于存放煤料的料床，所有料床均从所述炉体的内侧壁倾斜向炉体的中心延伸，每个料床上还设置有若干能够使煤料下落的下料口，每个料床的上方均设置有能够使煤料平铺在料床上的旋转装置，每个料床的下方均设置有若干微波发生器，所述炉体的上端设置有第一出气口。

2.根据权利要求1所述的适用于煤料干馏的微波热解炉，其特征在于，所述料床与炉体之间在水平方向的角度小于等于3°，上下相邻的两个料床相对于炉体倾斜的角度相反。

3.根据权利要求2所述的适用于低阶煤料干馏的微波热解炉，其特征在于，每个料床上存放的煤料的厚度为不超过20cm。

4.根据权利要求1至3中任一所述的适用于煤料干馏的微波热解炉，其特征在于，所述旋转装置包括设置于所述炉体中心且沿所述炉体的长度方向延伸的转轴和用于驱动所述转轴转动的驱动装置，所述转轴的外缘上位于每个料床的上方均设置有向所述炉体的内壁延伸的耙臂，所述耙臂的下端面设置有多个延伸至所述料床的上端面的耙齿。

5.根据权利要求4中所述的适用于煤料干馏的微波热解炉，其特征在于，位于所述炉体内的所有的料床中，奇数层的料床的下料口为与炉体的内壁连接的料床的端部设置的开口槽，偶数层的料床的下料口为所述料床与转轴之间形成的间隙。

6.根据权利要求4所述的适用于煤料干馏的微波热解炉，其特征在于，所述驱动装置包括设置于所述炉体下方的电机、与所述电机的输出轴连接的主动齿轮和与所述主动齿轮外啮合的从动齿轮，所述从动齿轮设置于转轴的下端且位于所述炉体的外部。

7.根据权利要求6所述的适用于煤料干馏的微波热解炉，其特征在于，所述主动齿轮和从动齿轮为一对轴线相互垂直的锥齿轮，或者为一对轴线相互平的圆柱齿轮。

8.根据权利要求6所述的适用于煤料干馏的微波热解炉，其特征在于，所述适用于煤料干馏的微波热解炉还包括用于冷却所述主动齿轮和从动齿轮的循环冷却系统，所述炉体的内侧壁与所述料床之间还设置有保温层。

9.根据权利要求1至3中任一所述的适用于煤料干馏的微波热解炉，其特征在于，所述炉体的上部和中部分别设置有成阵列分布的第一集气伞和第二集气伞，所述第一集气伞的出口连接至第一出气口，所述炉体的中部还设置有与所述第二集气伞的出口连接的第二出气口。

10.根据权利要求1所述的适用于煤料干馏的微波热解炉，其特征在于，所述加料斗与炉体之间设置有若干沿所述炉体的中心均匀分布的下料口。