CN108728144A - 双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置 - Google Patents

Abstract

双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，包括多个热解室和加热室，加热室内含多个上下排列的多流程烟道，多流程烟道中各层烟道相互串联，形成折返式加热通道；热解室中安装两列搅拌器，每列搅拌器被划分为多个搅拌器串组，每个串组的搅拌器通过连通管实现首尾串联，形成折返式搅拌/加热通道；每列搅拌器跟与其相邻的一列搅拌器或加热室中的加热气体为逆向流动；外部动力使搅拌器转动，同一热解室内两列搅拌器旋转方向相反；每个热解室顶部设进料装置和热解气导出装置、底部安装出料装置。本发明增大了加热面积，降低了热阻，加热均匀，传热效率高，增加了透气性，热解室可复制可组合，生产能力高，内外加热、动静结合，适合大规模工业生产。

Description

双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置

技术领域

本发明涉及一种双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，属于煤炭裂解领域，用于低阶粉煤的热解，也可用于固体有机物的热解或干燥。

背景技术

低阶、高挥发分煤（简称低阶煤）约占我国煤炭的总量55%，低阶煤主要有褐煤、长焰煤等，低阶煤挥发分、水分含量高，灰分、硫分含量低。低阶煤热解后一般可回收8-12%的焦油、12-16%的高热值煤气，产生65%的提质煤（或半焦）。低阶煤通过快速热解回收焦油、煤气等宝贵的化工产品，降低用煤成本，资源化利用。提质煤燃烧速度降低，烟气中的氮氧化物的含量就会降低；提质煤硫分低，烟气二氧化硫含量低，脱硫负荷减小，清洁化利用；提质煤水分低，烟气的露点温度低，排烟温度就可以降低，高效化利用。提质煤气化生产合成气，不仅硫分低，降低合成气中硫化物含量，重要的是避免了走低阶煤直接气化再合成燃油和燃气不合理的技术路线。

低阶煤快速热解一般是指温度在500-600℃的绝氧热解，热解方法按照煤料加热方式，可分为直接加热方式和间接加热方式两种，即所谓的“内热式”和“外热式”。直接加热方式就是煤料与加热介质直接接触，因加热介质不同，又可以分为气体热载体和固体热载体法两种方法，气体热载体又可分为烟气加热和气化气加热两种。间接加热方式就是煤料与加热介质不直接接触，热量由间壁传入热解，因设备运动状态不同，又可分为转动的卧式回转窑和静止的立式炉两种。

到目前为止有低阶煤热解方法30多种，但是由于技术方法的原因，这些方法始终得不到很好地推广和应用。直接加热方式快速热解装置由于煤料与热载体直接接触，产物焦油和煤气粉尘含量普遍都很高，焦油与粉尘、煤气与粉尘无法分离；而气体热载体方法，煤气产品质差。

间接加热方式热解装置具有焦油、煤气产率高，品质好等优点。由于煤料与热载体不直接接触，加热面积不足，传热速度慢，生产能力低。卧式回转窑热解装置煤料动态回转加热，需要双气体密封，进出料和出气密封困难，维修维护工作量大，单台炉生产能力低，焦油和煤气含尘量大。立式炉热解装置煤料静态加热，加热面积小，热阻大，加热不均匀，传热效率低，透气性差，生产能力低。

发明内容

本发明的目的是改变国内直接加热装置产物焦油和煤气中粉尘含量高、煤气热值低；间壁加热装置静态加热，加热面积小，生产能力低等问题，开发出双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置。这种装置由多个立式热解室和加热室间隔交替并联组成，每个热解室左右两侧均为加热室，热解室前后为加热搅拌墙，每个热解室内并排上下安装两列搅拌器，每列由的多个搅拌器组成，这种装置内外动态加热搅拌，加热面积大，热阻小，加热均匀，传热效率高，透气性好，组合的热解室和加热室可复制，生产能力大，适用于小颗粒低阶煤热解，适合大规模工业生产。

双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于该装置包括多个立式热解室和多个加热室，所述的立式热解室和加热室间隔交替依次并排设置，且每个立式热解室左右两侧均设有一个加热室，每个立式热解室均为一个矩形的腔体，所述的每个立式热解室的前后两面为搅拌墙，每个立式热解室中安装多对水平设置的搅拌器，所述的多对搅拌器竖向分为左右两列；

每个加热室均为一个矩形的腔体，所述加热室被分隔成多个上下排列的多流程烟道，每个多流程烟道均包含大于2的奇数个上下排列的水平烟道，

所述多流程烟道中，上下相邻两层水平烟道之间由隔板进行分层，每层隔板的前端或后端留有一个折流孔，该折流孔连通上下相邻的两层水平烟道，每个多流程烟道的最下层水平烟道的其中一端有烟道进气孔，最下层隔板的折流孔则开设在远离烟道进气孔的一端，且相邻两个隔板的折流孔分别位于加热室的两端，在最上层水平烟道的远离最上层隔板的折流孔的一端开设烟道出气孔，从而实现一个多流程烟道中各层水平烟道的折返式串联，以及在加热室中形成一条通过水平烟道与折流孔连续折返上升的折返式加热通道；

同一个加热室中所有多流程烟道的烟道进气孔均位于加热室的同一侧，多流程烟道的层数使得每个多流程烟道最上层的烟道出气孔均位于加热室的另一侧，所述烟道进气孔和烟道出气孔分别与一根烟道进气立管和一根烟道出气立管相通，从而实现各组多流程烟道之间的并联；

相邻两个加热室的烟道进气孔呈反方向设置，即烟道进气立管和烟道出气立管呈反方向设置，以实现相邻两个加热室中的加热气体为逆向流动；

每个搅拌器包括位于搅拌器中部的多个搅拌管，搅拌管的两端分别连通在轴鼓上，两个轴鼓的外侧分别连通轴筒，轴筒上个有一个轴瓦，所述搅拌墙上安装有轴套，所述搅拌器前后两端轴筒上的轴瓦分别安装在前后两面搅拌墙的轴套中，且前后两面搅拌墙的外侧面上各有前后两侧轴筒的外端口；

所述轴鼓是一个中空结构体，轴鼓外侧中心为轴孔、里侧设有多个气流孔；加热气体通过搅拌器一端的轴筒、轴鼓，进入中搅拌管的一端，并从搅拌管另一端依次经过该端的轴鼓、轴筒之后排出，从而形成了一个水平加热通道；

每个热解室前后两端均设有一个竖向的进气立管和一个竖向的出气立管；

一列搅拌器被划分为多个上下排列的搅拌器串组，每个搅拌器串组的搅拌器数量为大于2的奇数，且每个搅拌器串组中底层搅拌器的一个外端口连接进气连通管，顶层搅拌器的一个外端口连接出气连通管，且同一列搅拌器中每个进气连通管均位于立式热解室的同一侧，每个出气连通管均位于立式热解室的另一侧；

前后两个搅拌墙的外侧均有多个连通管，连通管将同一搅拌器串组上下相邻的两个搅拌器的外端口连接起来从而实现该组搅拌器的逐一首尾串联；进入立式热解室的加热气体经进气端进入底层搅拌器，并从底层搅拌器的另一端排出，再反复经过各连通管折返进入上一层搅拌器，直至从顶层搅拌器一端的出气连通管排出，从而在搅拌器串组中形成一组通过搅拌器与连通管连续折返上升的折返式搅拌/加热通道；

所述进气连通管和出气连通管分别与一根进气立管和一根出气立管相通；搅拌器串组的搅拌器个数使得加热气体从一侧进入各搅拌器串组进行折返上升后，能够全部从位于另一侧的出气连通管排至出气立管；从而实现各搅拌器串组之间的并联；

相邻两列搅拌器的进气连通管呈反方向设置，以实现相邻两列搅拌器中的加热气体为逆向流动；

一列搅拌器的进气连通管跟相邻的加热室的烟道进气孔也呈反方向设置，以实现一列搅拌器跟与之相邻的加热室中的加热气体为逆向流动以实现均匀地加热物料；

所述加热搅拌管一侧的轴筒上还设有齿轮，外部动力通过驱动齿轮使搅拌器转动，且同一立式热解室内两列搅拌器的旋转方向相反；

每个立式热解室的顶部安装一个或多个进料装置，在进料装置两侧分别安装一个热解气导出装置；每个立式热解室底部安装一个或多个出料装置。

所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于所述搅拌管以水平设置的方式安装在两个轴鼓之间。

所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于所述搅拌管以较水平面倾斜的方式安装在两个轴鼓之间。

所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于所述搅拌管中还包括一个中心搅拌管，所述的中心搅拌管设置在两个轴鼓之间的轴线上，且中心搅拌管的两端分别连通在两个轴鼓内侧面的中央位置。

所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于每个搅拌管上还设有搅拌柱，所述的搅拌柱的轴线与其所在的搅拌管的轴线垂直。

所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于所述轴鼓是一个轴线水平的中空扁圆筒体，该空心扁圆筒体的外侧中心为轴孔、里侧设有多个用于连通搅拌管的气流孔；或者所述的轴鼓为一个轴线水平的中空锥台状结构体，该锥台状结构体直径小的圆面朝外，并在中心设有轴孔，该锥台状结构体直径大的圆面朝内，并设有多个用于连通搅拌管的气流孔。

所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于进料装置包括进料斗，进料斗顶部设有斗盖、下部连接矩形筒体，矩形筒体内设有星形阀，星形阀的轴向与搅拌器的轴向垂直，起连续密闭进料作用。

所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于出料装置包括出料斗，出料斗为一倒梯形筒体，出料斗下部连接矩形筒体，矩形筒体内设有星形阀，星形阀的轴向与搅拌器的轴向垂直，起连续密闭下料作用。

所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于所述热解气导出装置包括一根水平的热解气导出管，热解气导出管底部一端设有与热解出气口相连的热解气进口，另一端顶部设有热解气出口，热解气导出管内部设有由电机驱动的螺旋板。

所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于所述连通管是一个180⁰变径弯头管件，连通管下部、中部和上部依次为口径递减的大管段、中管段和小管段，小管段用于插入上面一层搅拌器的外端口，而位于下面一层的搅拌器的外端口则插入大管段中，中管段的中部为波纹管，所述连通管外侧还设有固定环。

所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解装置，其特征在于星形阀由阀轴和阀齿板构成，阀齿板一般有3-6块，等间距、呈辐射方向、沿轴向焊接在阀轴上。

所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解装置，其特征在于在于出料斗内腔顶部和底部分别安装有水雾汽介质冷却盘管和水蒸气介质冷却盘管，起化学降温和物理降温作用。

本发明提供的低阶煤热解装置由多个立式热解室和加热室间隔交替并联组成，开发的搅拌器实现了内部动态加热，加大了加热面积，降低了热阻，加热均匀，传热效率高，增加了透气性，热解室可复制可组合，生产能力高，适合大规模工业生产；立式热解室上下的星形阀可以连续密闭进料和出料，煤料靠自身重力下排，在出料斗中喷洒水蒸气和水雾汽实现提质煤的化学和物理降温，热解气导出装置使热解气高速螺旋，可以离心分离其中的粉尘；利用加热气体流体力学的性质，在热解室和加热室内外动静、横向间壁加热，把搅拌器或水平烟道串联/并联组成不同的加热方式，为煤料热解提供了强有力地保障。

所述低阶煤热解装置内外加热、动静结合，避免了直接加热方法产物焦油、煤气粉尘含量高，煤气品质差等缺点。克服了动态方法加热面积小，生产能力低，动态回转加热进出料和出气密封困难，维修维护工作量大，焦油和煤气含尘量高；克服了静态方法加热，热阻大，传热效率低，加热不均匀，透气性差等问题。

附图说明

图1是本发明总体结构的剖视图。

图2是图1的A-A位置水平截面图。

图3是图2的B-B位置左视截面图。

图4是图2的C-C位置左视截面图。

图5是图2的D-D位置左视截面图。

图6是图2的E-E位置左视截面图。

图7是图3中上下相邻的两个搅拌器的示意图（图中含有搅拌柱）。

图8A是图3所示的出气连通管、内加热搅拌出气管及其相邻连通管的局部放大图。

图8B是图3所示的进气连通管、内加热搅拌进气管及其相邻连通管的局部放大图。

图9是图3中连通管局部放大图。

图10是图4中三流程搅拌器串组局部放大图。

图11是图5中三流程烟道局部放大图。

图12是图3中热解气导出装置结构示意图。

图13是立式热解室中的双列搅拌器立体结构示意图。

图14是搅拌器两端一对扁圆筒体轴鼓的立体结构示意图。

图15是搅拌器两端一对中空锥台状轴鼓的立体结构示意图。

其中：1、加热室， 2、立式热解室，3、搅拌器， 4、进料装置， 5、出料装置，6、热解气导出装置；

11、水平烟道，12、隔板，13、折流孔，14、多流程烟道，15、烟道进气立管，16、烟道出气立管，17、烟道进气孔，18、烟道出气孔；

21、搅拌墙，22、搅拌器串组，23、进气立管，24、出气立管，25、进气连通管，26、出气连通管，27、进气调节阀，28、连通管，29、波纹管，30、安装环；

31、轴筒，32、轴鼓，33、搅拌管，34、齿轮，35、搅拌柱；

41、进料斗，42、斗盖，43矩形筒体，44、星形阀；

51、出料斗，52、水雾汽盘管，53、水蒸气盘管；

61、热解气导出管，62、螺旋板，63、热解气进口，64、热解气出口。

具体实施方式

如图1-15所示，为了实现上述目的，开发的双列多流程内外动态加热固体有机物热解组合装置，由多个立式热解室2和加热室1间隔交替并联组成，每个立式热解室2都为矩形的腔体，其左右两侧均为加热室1，前后两面为搅拌墙21，用于安装搅拌器3。在搅拌墙3上并排安装的两列搅拌器3，每列上下由多个水平排列的搅拌器3组成，每个搅拌器3都是一个中空装置，可以通过加热气体，多个搅拌器3通过连通管28的串联，可以构成多流程的搅拌器串组22，几个搅拌器3和搅拌器串组22的并联，构成了热解室2内部不同的加热方式，并起搅拌作用。每个立式热解室2两侧的加热室1也是一个矩形的空腔，上下由隔板12分隔成多个水平烟道11，水平烟道11通过折流孔13的串联，构成了烟道串组14，几个水平烟道11和烟道串组14的并联，构成了热解室2外部不同的加热方式。每个立式热解室2的顶部都安装一个或多个进料装置4，在进料装置4两边各安装一个热解气导出装置6；每个立式热解室2的底部都安装一个或多个出料装置5。

如图3、4、7、10、13所示，搅拌器3由两端的轴筒31、轴鼓32，及其中间多个搅拌管33构成，中间多个搅拌管33通过两边的轴鼓32，与两端的轴筒31连通。如图14，轴鼓32是一个两个端口带有鼓面的、短的圆筒体，水平摆放。其中在左边的一个轴鼓32，外侧端口焊接一个中心带有轴孔的圆盘，里侧端口焊接一个带有多个气流孔的圆盘；而在右边的一个轴鼓32，里侧端口焊接一个带有多个气流孔的圆盘，外侧端口焊接一个中心带有轴孔的圆盘。在左、右轴鼓32里侧、带气流孔圆盘的中心位置，开有中心气流孔，在中心气流孔周边，以环绕中心气流孔的方式开有多个气流孔，中心搅拌管33两端的端口与左、右两个中心气流孔焊接、水平连接，若干条搅拌管33两端的端口与周边气流孔焊接，在搅拌管33之间垂直焊接若干个搅拌柱35。在左边轴鼓外侧带轴孔圆盘的中心位置，与中心搅拌管33同轴焊接一个轴筒31；在右边轴鼓32外侧带轴孔圆盘的中心位置，与中心搅拌管33同轴焊接一个轴筒31，两个轴筒31上各有一个轴瓦，搅拌器33通过两个轴筒31的轴瓦安装在搅拌墙21的轴套中。加热气体可以通过左边的轴筒31、轴鼓32，进入中间多个搅拌管33，再通过右边的轴鼓32、轴筒31排出，从而形成了一个水平加热通道。如图15，轴鼓32也可以是一个端口带有鼓面的、另一个端口直径与轴筒31相同短的中空锥台状轴鼓。在立式热解室内，搅拌器除了起到内部加热，增大加热面积外，还起搅拌作用，减小热阻，加热均匀，提高传热效果，增加透气性等作用。

如图1-4、13所示，在每个立式热解室2的搅拌墙21上，左右安装两排搅拌器3，每列有多个搅拌器3组成，同列搅拌器3中上下相邻的两个搅拌器3之间有一定间隙；同一位置左右两排搅拌器3之间，也有一定间隙。在立式热解室2左列搅拌器3逆时针转动，而右列搅拌器3顺时针转动，通过减速机由电动机驱动。

在一个立式热解室2内，每列搅拌器3可以是多个单流程搅拌器3或者几个搅拌器串组22的并联，也可以是单流程的搅拌器3和多种流程的搅拌器串组22的组合。单流程的搅拌器3就是加热气体从搅拌器3轴筒31的一个端口进入，从另一个端口排出，加热气体在其中放出热量，加热煤料。特点是停留时间短、温降小、加热温度高。

如图3、4、10、13，多流程的搅拌器串组22是把数量为奇数（三、五、七等）的搅拌器3从下到上，通过连通管28串联起来，加热气体从搅拌器串组22下面一个搅拌器3轴筒31的一个端口进入，从搅拌器串组22上面一个搅拌器3轴筒31的另一端的端口排出，形成了一个搅拌器串组22，加热气体在其中放出热量，加热煤料。特点是停留时间、温降、加热温度可调。上下搅拌器3同端串联方法是由180°变径连通管28连通，如图9，连通管28由大、中、小管径的三管段成直角插接构成，其中中间段管段的直径与轴筒的直径相当，大管段的直径大于轴筒的直径、小管段的管径小于轴筒的直径，连通方式为在加热气体的流动方向，连通部位小管径入大管径，每个搅拌器串组22都有一个的加热气体的进气端口和出气端口。另外，连通管28中管径管段上中间部位有一段波纹管29，用以吸收安装膨胀量，波纹管两边各有一个安装环30，用以固定连通管。

如附图，在本实施方式的热解室2中，把每列搅拌器3串联形成上下两个三流程的搅拌器串组22，再把两个三流程的搅拌器串组22并联，这种加热方式加热温度中等。这种搅拌器串组22的选择与组合，主要是要根据实际煤料的加热温度、停留时间和热能利用率的需要进行，本发明只是举例说明，实际并不限于此种搅拌器串组22的选择和组合。

如图2、3、4，在这个立式热解室2的前端，在左列上下两个三流程搅拌器串组的前面，有一根从下到上的搅拌器串组进气立管23，进气立管23通过两个进气连通管25，分别与这两个三流程搅拌器串组22轴筒的端口相连通，连通方式是进气连通管25插入轴筒端口，填料密封。在两个进气连通管25上面，都有一个进气调节阀27，用于气流分配、调节加热气体流量。在这个立式热解室2的后端，在左列下面这两个三流程搅拌器串组22的后面，从下到上同样有一根出气立管24，出气立管24通过两个出气连通管26，分别与这个一流程的搅拌器3和上面一个五流程的搅拌器串组22轴筒的端口相连通，连通方式是轴筒端口插入出气连通管26，填料密封。

如图3、4、7、8、10，加热气体从每个搅拌器串组22的进气立管23，通过进气连通管25及其进气调节阀27，进入搅拌器串组22第一个搅拌器3前端的轴筒31、轴鼓32，进入搅拌管33释放热量，再经过后端的轴鼓32、轴筒31，通过连通第一和第二个搅拌器3的连通管28，进入第二个搅拌器3后端的轴筒31、轴鼓32，进入其搅拌管33释放热量，再经过前端的轴鼓32、轴筒31，通过串联第二和第三个搅拌器3的连通管28，经过第三个搅拌器3前端的轴筒31、轴鼓32，进入其搅拌管33释放热量，再经过后端的轴鼓32、轴筒31，以此类推，最后从第五个搅拌器3后端的轴鼓32、轴筒31，通过出气连通管26，进入出气立管24外排，从而形成两个五流程的搅拌器串组22的内部加热通道。

同样，在这个立式热解室2的后端，在右列上下两个三流程搅拌器串组22的后面，有一根从下到上的搅拌器串组进气立管23，进气立管23通过进气连通管25与这个搅拌器串组22轴筒的端口相连通，连通方式是进气连通管25插入轴筒端口，填料密封。在两个进气连通管25上面，都有一个调节阀门27，用于气流分配、调节加热气体流量。在这个立式热解室2的后端，在右列两个五流程搅拌器串组22的前面，从下到上同样有一根出气立管24，出气连通管26分别与这个一流程的搅拌器3和上面一个五流程的搅拌器串组22轴筒的端口相连通，连通方式是轴筒端口插入出气连通管26，填料密封。

加热气体从每个搅拌器串组22的进气立管23，通过进气连通管25及其进气调节阀27，进入搅拌器串组22第一个搅拌器3后端的轴筒31、轴鼓32，进入搅拌管33释放热量，再经过前端的轴鼓32、轴筒31，通过连通第一和第二个搅拌器3的连通管28，进入第二个搅拌器3前端的轴筒31、轴鼓32，进入其搅拌管33释放热量，再经过后端的轴鼓32、轴筒31，通过串联第二和第三个搅拌器3的连通管28，经过第三个搅拌器3后端的轴筒31、轴鼓32，进入其搅拌管33释放热量，再经过前端的轴鼓32、轴筒31，以此类推，最后从第五个搅拌器3前端的轴鼓32、轴筒31，通过出气连通管26，进入出气立管24外排，从而形成两个五流程的搅拌器串组22的内部加热通道。

这样加热气体通过两列加热气体逆向流动的搅拌器串组22，释放热量，进行内部加热，热解物料；同时两列逆向转动的搅拌器，把低阶煤不断地向上翻动，消除热阻，增加透气性，加热均匀，降低快速热解时间，提高传热效率。

如图1、2所示，在这个立式热解室2的左右两侧，各有一个加热室1，每个加热室1都是一个矩形的腔体，矩形的腔体上下由长的隔板12分成两个三流程的烟道串组14。如图5、6、11，每个三流程的烟道串组14通过短的隔板+折流孔13，分隔成多个水平烟道11，水平烟道11通过折流孔13的串联，把多个水平烟道11串通成烟道串组14。在烟道串组14上下相邻两层水平烟道11之间，由短的隔板12进行分层，每层短的隔板12的前端或后端留有一个折流孔13，该折流孔13连通上下相邻的两层水平烟道。在这个烟道串组14的最下层水平烟道11的一端连通一个烟道进气孔17，在最上层水平烟道11的另一端连通一个烟道出气孔18，从而形成一条通过水平烟道11与折流孔13连续折返上升的烟道串组14。

两个烟道串组14的加热作用与两个搅拌器串组22的加热作用相同；不同的是搅拌器串组22起动态内部加热/搅拌作用，烟道串组14起外部加热作用。

本发明的加热室1采取与热解室2相同的加热方式，由两个三流程的烟道串组14并联，这样的加热方式加热温度中等。这种选择与组合，主要是要根据实际煤料的加热温度、停留时间和热能利用率的需要进行选择和组合，本发明只是举例说明，实际并不限于此种选择和组合。

如图2、5、6、11，在这个立式热解室2左侧的加热室1，在这个加热室1后端的后面，有一根从下到上的烟道进气立管15，通过烟道进气孔17烟道进气立管15与加热室1的两个三流程的烟道串组14相连通，每个烟道进气孔17的孔径大小不同，以调节进气量的均匀与平衡；在这个加热室1前端的前面，从下到上也有一根烟道出气立管16，通过烟道出气孔18把两个三流程的烟道串组14与烟道出气立管16相连通。

加热气体从烟道进气立管15通过烟道进气孔17，进入每个烟道串组14的第一层水平烟道11释放热量，再经过前端的折流孔13，进入第二层水平烟道11释放热量，再经过后端的折流孔13，进入第三层水平烟道11释放热量，通过前端的烟道出气孔18，进入烟道出气立管16外排，从而形成两个三流程的烟道串组14的外部加热通道。

在这个立式热解室2右侧的加热室1，在这个加热室1前端的前面，有一根从下到上的烟道进气立管15，通过烟道进气孔17烟道进气立管15与加热室的两个三流程的烟道串组14相连通，每个烟道进气孔17的孔径大小不同，以调节进气量的均匀与平衡；在这个加热室1后端的前面，从下到上也有一根烟道出气立管16，通过烟道出气孔18把两个三流程的烟道串组14与烟道出气立管16相连通。

加热气体从烟道进气立管15通过烟道进气孔17，进入每个烟道串组14的第一层水平烟道11释放热量，再经过后端的折流孔13，进入第二层水平烟道11释放热量，再经过前端的折流孔13，进入第三层水平烟道11释放热量，通过后端的烟道出气孔18，进入烟道出气立管16外排，从而形成两个三流程的烟道串组14的外部加热通道。

两个相邻的加热室1的两个三流程的烟道串组14之间的加热气体是逆向流动的；两列相邻的搅拌器串组22之间的加热气体是逆向流动的；三流程的烟道串组14与搅拌器串组14与之间加热气体也是逆向流动的。这样可以使固体有机物加热均匀。

如图3所示，在每个立式热解室2的顶部连接一个或多个进料装置4，进料装置4是由进料斗41和星形阀体连接成，进料装置4的星形阀体底部沿着前后方向安装在立式热解室2的顶部。在进料斗41就是一个倒梯形筒体，顶部安装一个进料斗盖42。星形阀体是矩形筒体43中安装了一个星形阀44，矩形筒体43由一对上下呈圆弧形矩形板和一对矩形板焊接围拢而成，矩形板中心位置安装有轴套，用于安装星形阀44的阀轴，另一对矩形板中心位置呈圆弧形，适于星形阀44的转动。星形阀44由阀轴和阀齿板构成，阀齿板一般有3-6块，等间距、呈辐射方向、沿轴向焊接在阀轴上，阀轴通过轴套安装在矩形筒体43壁上，阀齿板在两个矩形圆弧板中间。星形阀44起连续进料和密闭作用，它类似写字楼的旋转门，起连续进出人和密闭作用。在每个立式热解室2顶部的进料装置前后两边，各安装一个裂解气导出装置6。

如图3所示，在每个立式热解室2底部连接一个或多出料装置5，出料装置5也是由出料斗51和星形阀体连接成，出料装置5的出料斗51顶部沿着前后方向安装在立式热解室2的底部。出料斗51也是一个倒梯形筒体，星形阀体是矩形筒体43中安装了一个星形阀44，起连续密闭下料作用。在出料斗51的上下分别安装有水雾汽52和水蒸气53两种介质冷却盘管，起化学降温和物理降温作用。

如图3、12所示，热解气导出装置6是由一根热解气导出管61和其中的螺旋板62构成的，螺旋板62安装在热解气导出管61一个端口的封堵法兰的轴套中，通过安装在轴套中螺旋板轴由电动机带动旋转，在热解气导出管61靠近封堵法兰的前面，有一个热解气出口64，在热解气导出管封堵法兰的另一端，有一个热解气进口63，进口安装在热解室2上。在热解气导出管的热解气出口64通过管道与热解装置外的引风机相连通，物料在热解装置内微负压热解。热解气通过旋转的螺旋板高速排出，其中的粉尘颗粒在离心力和管壁冷却的作用下，沉降到热解气导出管管壁上，螺旋板不断地把沉积的粉尘、油泥捕集，并推回到热解装置中。

本发明的使用方法

内外动态加热低阶煤热解装置适合小颗粒面煤的快速热解，首先在出料装置中加入部分提质煤料底料，在进料装置中装入煤料，开启电动机，让搅拌器正反方向处于旋转搅拌状态。

开启自热风炉，把加热气体调整到合适的温度，加热气体分两路进入热解装置，第一路加热气体从每个进气立管进入每个加热室中的搅拌器串组，在搅拌器串组中放出热量，形成内热源，冷烟气则出气立管外排。第二路加热气体由每个烟道进气管进入每个加热室中的烟道串组，在烟道串组中释放热量，形成外热源，冷烟气则通过烟道出气管外排。

由于煤料的粒度和停留时间不同，热解的温度就不同，一般来说粒度小于10mm、时间在50-60分钟的煤粉热解温度在500-600℃比较合适，而进入热解装置的加热气体温度（加热气体）要高于热解温度100-200℃。释放热量的冷烟气通过引风机抽吸经过烟囱高空排放，另一部分冷烟气回到热风炉用于调节加热气体温度，实现低氮燃烧排放。引风机还可以使热解装置的加加热气体负压流动，有利于密封。

当热解装置温度达到120-200℃时投入煤料，开启进料装置的星形阀，使煤料连续进入热解装置。

煤料进入热解装置后，吸收加热室和搅拌器传递过来的热量，煤料中挥发分产生热解，同时搅拌器不断搅拌，使煤料受热均匀，降低热阻，增加透气性，加快热解。热解析出的气体通过热解气体出气管排出，热解气体出气管通过管道和设备与热解装置外的引风机相连通，煤料在热解装置内微负压热解，在热解装置外热解气通过冷凝冷却回收焦油；煤气经过净化去除有害物质，一部分进入热风炉燃烧生成加热气体用于回炉加热，另一部分作为燃气用于燃料或化工原料。

当煤料在热解装置内达到一定高度和一定热解时间后，不能热解的提质煤，受重力和搅拌作用不断下降，最后进入出料装置。当热解温度达到600℃的提质煤，靠重力和搅拌作用进入出料装置后，开启水蒸气下盘管，喷洒水蒸气，在出料装置中首先发生水煤气反应，高温的C和水蒸气H₂O生成CO₂和H₂，水煤气反应是个吸热反应，提质煤被迅速冷却到150℃左右；然后开启水雾汽上盘管，喷洒水雾，进一步将提质煤冷却到80℃左右。开启出料装置星形卸料阀，连续排出提质煤。停车时，首先排净热解室内的煤料，保持出料装置中煤料在一半的位置，然后关闭进料装置盖，关闭所有转动电动机。煤料经过热解装置的热解，煤中的挥发分热解析出，有用的煤焦油和煤气作为资源得到回收进一步利用，生产出的提质煤可用作动力、民用燃料或化工气化原料，有助于煤炭清洁高效利用。

Claims (12)

1.双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于该装置包括多个立式热解室（2）和多个加热室（1），所述的立式热解室（2）和加热室（1）间隔交替依次并排设置，且每个立式热解室（2）左右两侧均设有一个加热室（1），每个立式热解室（2）均为一个矩形的腔体，所述的每个立式热解室（2）的前后两面为搅拌墙（21），每个立式热解室（2）中安装多对水平设置的搅拌器（3），所述的多对搅拌器（3）竖向分为左右两列；

每个加热室（1）均为一个矩形的腔体，所述加热室（1）被分隔成多个上下排列的多流程烟道（14），每个多流程烟道（14）均包含大于2的奇数个上下排列的水平烟道（11），

所述多流程烟道（14）中，上下相邻两层水平烟道（11）之间由隔板（12）进行分层，每层隔板（12）的前端或后端留有一个折流孔（13），该折流孔（13）连通上下相邻的两层水平烟道（11），每个多流程烟道（14）的最下层水平烟道（11）的其中一端有烟道进气孔（17），最下层隔板（12）的折流孔（13）则开设在远离烟道进气孔（17）的一端，且相邻两个隔板（12）的折流孔（13）分别位于加热室（1）的两端，在最上层水平烟道（11）的远离最上层隔板（12）的折流孔（13）的一端开设烟道出气孔（18），从而实现一个多流程烟道（14）中各层水平烟道（11）的折返式串联，以及在加热室（1）中形成一条通过水平烟道（11）与折流孔（13）连续折返上升的折返式加热通道；

同一个加热室（1）中所有多流程烟道（14）的烟道进气孔（17）均位于加热室（1）的同一侧，多流程烟道（14）的层数使得每个多流程烟道（14）最上层的烟道出气孔（18）均位于加热室（1）的另一侧，所述烟道进气孔（17）和烟道出气孔（18）分别与一根烟道进气立管（15）和一根烟道出气立管（16）相通，从而实现各组多流程烟道（14）之间的并联；

相邻两个加热室（1）的烟道进气孔（17）呈反方向设置，以实现相邻两个加热室（1）中的加热气体为逆向流动；

每个搅拌器（3）包括位于搅拌器（3）中部的多个搅拌管（33），搅拌管（33）的两端分别连通在轴鼓（32）上，两个轴鼓（32）的外侧分别连通轴筒（31），轴筒（31）上个有一个轴瓦，所述搅拌墙（21）上安装有轴套，所述搅拌器（3）前后两端轴筒（31）上的轴瓦分别安装在前后两面搅拌墙（21）的轴套中，且前后两面搅拌墙（21）的外侧面上各有前后两侧轴筒（31）的外端口；

所述轴鼓（32）是一个中空结构体，轴鼓（32）外侧中心为轴孔、里侧设有多个气流孔；加热气体通过搅拌器（3）一端的轴筒（31）、轴鼓（32），进入中搅拌管（33）的一端，并从搅拌管（33）另一端依次经过该端的轴鼓（32）、轴筒（31）之后排出，从而形成了一个水平加热通道；

每个热解室（2）前后两端均设有一个竖向的进气立管（23）和一个竖向的出气立管（24）；

一列搅拌器（3）被划分为多个上下排列的搅拌器串组（22），每个搅拌器串组（22）的搅拌器（3）数量为大于2的奇数，且每个搅拌器串组（22）中底层搅拌器（3）的一个外端口连接进气连通管（25），顶层搅拌器（3）的一个外端口连接出气连通管（26），且同一列搅拌器（3）中每个进气连通管（25）均位于立式热解室（2）的同一侧，每个出气连通管（26）均位于立式热解室（2）的另一侧；

前后两个搅拌墙（21）的外侧均有多个连通管（28），连通管（28）将同一搅拌器串组（22）上下相邻的两个搅拌器（3）的外端口连接起来从而实现该组搅拌器（3）的逐一首尾串联；进入立式热解室（2）的加热气体经进气端进入底层搅拌器（3），并从底层搅拌器（3）的另一端排出，再反复经过各连通管（28）折返进入上一层搅拌器（3），直至从顶层搅拌器（3）一端的出气连通管（26）排出，从而在搅拌器串组（22）中形成一组通过搅拌器（3）与连通管（28）连续折返上升的折返式搅拌/加热通道；

所述进气连通管（25）和出气连通管（26）分别与一根进气立管（23）和一根出气立管（24）相通；搅拌器串组（22）的搅拌器（3）个数使得加热气体从一侧进入各搅拌器串组（22）进行折返上升后，能够全部从位于另一侧的出气连通管（26）排至出气立管（24）；从而实现各搅拌器串组（22）之间的并联；

相邻两列搅拌器（3）的进气连通管（25）呈反方向设置，以实现相邻两列搅拌器（3）中的加热气体为逆向流动；

一列搅拌器（3）的进气连通管（25）跟相邻的加热室（1）的烟道进气孔（17）也呈反方向设置，以实现一列搅拌器（3）跟与之相邻的加热室（1）中的加热气体为逆向流动以实现均匀地加热物料；

所述加热搅拌管（33）一侧的轴筒（31）上还设有齿轮（34），外部动力通过驱动齿轮（34）使搅拌器（3）转动，且同一立式热解室（2）内两列搅拌器（3）的旋转方向相反；

每个立式热解室（2）的顶部安装一个或多个进料装置（4），在进料装置（4）两侧分别安装一个热解气导出装置（6）；每个立式热解室（2）底部安装一个或多个出料装置（5）。

2.如权利要求1所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于所述搅拌管（33）以水平设置的方式安装在两个轴鼓（32）之间。

3.如权利要求1所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于所述搅拌管（3）以较水平面倾斜的方式安装在两个轴鼓（32）之间。

4.如权利要求1所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于所述搅拌管（3）中还包括一个中心搅拌管，所述的中心搅拌管设置在两个轴鼓（32）之间的轴线上，且中心搅拌管的两端分别连通在两个轴鼓（32）内侧面的中央位置。

5.如权利要求2、3或4所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于每个搅拌管（33）上还设有搅拌柱（35），所述的搅拌柱（35）的轴线与其所在的搅拌管（33）的轴线垂直。

6.如权利要求2、3或4所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于所述轴鼓（32）是一个轴线水平的中空扁圆筒体，该空心扁圆筒体的外侧中心为轴孔、里侧设有多个用于连通搅拌管（33）的气流孔；或者所述的轴鼓（32）为一个轴线水平的中空锥台状结构体，该锥台状结构体直径小的圆面朝外，并在中心设有轴孔，该锥台状结构体直径大的圆面朝内，并设有多个用于连通搅拌管（33）的气流孔。

7.如权利要求1所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于进料装置（4）包括进料斗（41），进料斗（41）顶部设有斗盖（42）、下部连接矩形筒体（43），矩形筒体（43）内设有星形阀（44），星形阀（44）的轴向与搅拌器（3）的轴向垂直，起连续密闭进料作用。

8.如权利要求1所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于出料装置（5）包括出料斗（51），出料斗（51）为一倒梯形筒体，出料斗（51）下部连接矩形筒体（43），矩形筒体（43）内设有星形阀（44），星形阀（44）的轴向与搅拌器（3）的轴向垂直，起连续密闭下料作用。

9.如权利要求1所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于所述热解气导出装置（6）包括一根水平的热解气导出管（61），热解气导出管（61）底部一端设有与热解出气口相连的热解气进口（63），另一端顶部设有热解气出口（64），热解气导出管（61）内部设有由电机驱动的螺旋板（62）。

10.如权利要求1所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解组合装置，其特征在于所述连通管（28）是一个180⁰变径弯头管件，连通管（28）下部、中部和上部依次为口径递减的大管段、中管段和小管段，小管段用于插入上面一层搅拌器（3）的外端口，而位于下面一层的搅拌器（3）的外端口则插入大管段中，中管段的中部为波纹管（29），所述连通管（28）外侧还设有固定环（30）。

11.如权利要求7或8所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解装置，其特征在于星形阀（44）由阀轴和阀齿板构成，阀齿板一般有3-6块，等间距、呈辐射方向、沿轴向焊接在阀轴上。

12.如权利要求8所述的双列多流程内外动态加热低阶煤热解装置，其特征在于在于出料斗（51）内腔顶部和底部分别安装有水雾汽介质冷却盘管（52）和水蒸气介质冷却盘管（53），起化学降温和物理降温作用。