CN111518581A - 一种直立多管分段导气型外热式粉煤干馏方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直立多管分段导气型外热式粉煤干馏方法及装置，利用管式干馏工艺，采用塔型的分段直立管状结构对原煤进行处理，从上到下依次为一段干燥、两段干馏和一段冷却工艺，各段之间多排输送粉煤的立管位置一一对应，每段均独立设置并有机耦合成一体。粉煤从装置顶部进入管内，下移过程中分别与管外高温烟气和循环水进行间接换热，干燥段加热介质为高温烟气经调温后的热烟气，干馏段加热介质为装置自身产生煤气燃烧生成的热烟气，冷却段冷却介质为循环水。烟气上升过程中与下行的粉煤进行换热，烟气的温度不断降低，煤的温度不断上升，触发干馏反应。本装置能够提升半焦的品质，换热效率高，提高资源利用率和产能，降低生产成本，减少污染。

Description

一种直立多管分段导气型外热式粉煤干馏方法及装置

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，特别涉及一种外热式粉煤干馏方法及装置。

背景技术

我国低阶煤资源丰富，超过50％的已探明煤炭储量为低阶煤，作为一种化石能源资源，其洁净、高效、综合转化利用是未来的发展方向。以煤干馏为基础的多联产或梯级分质利用，符合洁净、高效、综合转化利用原则，受到研究开发者的关注，作为其主要过程单元的煤炭干馏则受到更多关注。

目前，用于煤干馏的干馏炉主要分为内热式和外热式两种，而无论是内热式还是外热式都存在一定的弊病。内热式目前主要存在的缺陷是煤气质量差，后续净化系统负荷大，污水处理量大，不能处理粉煤等。内热式干馏法是将荒煤气燃烧产生的高温烟气直接通入炉内，与原煤直接接触进行干馏，炉内干馏气与烟气一起从炉顶排出，称之为荒煤气，由于烟气中含有大量的惰性气体-氮气，故该技术产生的煤气热值较低，不利于后续产业链对煤气的利用，资源利用率较低。另外，内热式直立炉无法处理8mm以下粉煤，造成资源极大浪费和粉尘污染。

目前，现有的外热式粉煤干馏技术主要存在的问题是产量小、运行不稳定、透气性差、投资大等问题。中国专利“一种直立外热式干馏炉”(申请号：201620854416.4)提供了一种直立外热式干馏炉，采用外热式干馏技术，并在干馏炉炭化室增设若干导气装置，将煤炭干馏产生的干馏气快速导出，减小炉膛的压力，能够处理透气性较差的沫煤，并且由于采用外热式方式干馏，即高温热源与原料煤采用间接换热的方式，大大改善了煤气的品质，也减小后续净化系统的规模。但是该方法也有其缺陷，首先该方法不能够将原料煤干馏过程中干燥水和干馏水分开，后续净化系统的污水量较大；其次由于该工艺炭化室采用矩形结构，受热面为炭化室两侧，受热面积较小，受热不均衡，传热速度较低，从而降低了装置的产能。

发明内容

本发明针对现有的粉煤干馏技术中存在的问题，提出一种直立多管分段导气型外热式粉煤干馏方法及装置。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种直立多管分段导气型外热式粉煤干馏方法及装置利用管式干馏工艺，采用塔型的分段直立管状结构对原煤进行处理。整个干馏装置从上到下依次为一段干燥、两段干馏和一段冷却工艺，各段之间输送粉煤的立管位置一一对应，每段均独立设置并有机耦合成一体。粉煤从装置顶部进入管内，缓慢向下移动，下移过程中分别与管外高温烟气和循环水进行间接换热，干燥段加热介质为干馏段燃烧室排出的高温烟气，干馏段加热介质为原煤干馏反应产生煤气燃烧生成的热烟气，冷却段冷却介质为循环水。烟气上升过程中与下行的粉煤进行换热，烟气的温度不断降低，煤的温度不断上升，触发干馏反应。干燥段和干馏段均采用烟气间接加热法，冷却段采用循环水间接冷却，完成粉煤干馏处理。

本发明的一种直立多管分段导气型外热式粉煤干馏装置为塔型结构，从上到下依次设置为干燥段(2)、第一干馏段(3)、第二干馏段(4)和冷却段(5)，在装置的最底层设置有熄焦箱(9)；

所述的干燥段(2)包括设置于装置顶部的辅助煤仓(1)、多排干燥管(2.1)、干燥烟气腔(2.2)、干燥烟气管(2.3)、配风口(2.4)、废气出口(2.5)和支撑板(10)；干燥管(2.1)上端与辅助煤仓(1)连通，其下端穿过干燥烟气腔(2.2)通入到第一集气箱(6)中；利用干燥烟气管(2.3)将干燥烟气腔(2.2)和第一燃烧室(3.3)连通，在干燥烟气管(2.3) 上连通有配风口(2.4)；在干燥烟气腔(2.2)的侧壁上部连通废气出口(2.5)；

所述的第一干馏段(3)包括第一干馏管受料口(3.1)、多排第一干馏管(3.2)、第一燃烧室(3.3)、干馏烟气管(3.4)和支撑板(10)；第一干馏管(3.2)上端的第一干馏管受料口(3.1)设置于第一集气箱(6)的下部，与干燥管(2.1)位置一一对应，其下端穿过第一燃烧室(3.3)通入到第二集气箱(7)中；利用干馏烟气管(3.4)将第一燃烧室(3.3)和第二燃烧室(4.3)连通；在干燥段(2)和第一干馏段(3)之间设置第一集气箱(6)，在第一集气箱(6)的箱体上连通有干馏气出口(6.1)；

所述的第二干馏段(4)包括第二干馏管受料口(4.1)、多排第二干馏管(4.2)、第二燃烧室(4.3)、燃烧火嘴(4.5)和支撑板(10)；第二干馏管(4.2)上端的第二干馏管受料口(4.1)设置于第二集气箱(7)的下部，与第一干馏管(3.2)位置一一对应，其下端穿过第二燃烧室(4.3)通入到第三集气箱(8)中；在第二燃烧室(4.3)的侧壁上连通有燃烧火嘴 (4.5)；在第一干馏段(3)和第二干馏段(4)之间设置第二集气箱(7)，利用第一导气管 (6.2)与第一集气箱(6)连通；

所述的冷却段(5)包括冷却管受料口(5.1)、多排冷却管(5.2)、冷却水腔(5.3)、循环水进口(5.4)和循环水出口(5.5)；冷却管(5.2)上端的冷却管受料口(5.1)设置于第三集气箱(8)的下部，与第二干馏管(4.2)位置一一对应，其下端穿过冷却水腔(5.3)通入到熄焦箱(9)中；在冷却水腔(5.3)的两边侧壁上分别连通有循环水进口(5.4)和循环水出口(5.5)；在第二干馏段(4)和冷却段(5)之间设置第三集气箱(8)，利用第二导气管(7.1)与第二集气箱(7)连通。

熄焦箱(9)底部设有出焦口(9.1)，半焦从出焦口(9.1)排出装置外。

所述的支撑板(10)分别固定于干燥烟气腔(2.2)、第一燃烧室(3.3)和第二燃烧室(4.3) 下部的四壁上，支撑板(10)的板体上均匀地开有若干排烟气分布孔(10.1)；

在第二燃烧室(4.3)的侧壁上连通有多排燃烧火嘴(4.5)，每排设置有若干个燃烧火嘴 (4.5)；

本发明的一种直立多管分段导气型外热式粉煤干馏方法采用分段处理工艺，从上至下依次设置为干燥段(2)、第一干馏段(3)、第二干馏段(4)和冷却段(5)四个独立的功能段，同时将各段有机耦合成为一体；干燥段和干馏段均采用烟气间接加热工艺，冷却段采用循环水间接冷却工艺冷却熄焦；

具体采用的煤粉干馏工艺步骤如下：

步骤1：通过斗提机或皮带机等原料输送工具，将粉煤运送至炉顶辅助煤仓(1)中；

步骤2：粉煤从辅助煤仓(1)进入干燥管(2.1)内，在下移的过程中，与管外干燥烟气腔(2.2)中上升的高温烟气换热，温度不断升高，将粉煤中的水分干燥，干燥产生的水蒸气从干燥管(2.1)的顶部和底部排出，其中顶部排出外界，底部排至第一集气箱(6)中；

步骤3：干燥后的粉煤继续下移，从干燥管(2.1)下端进入第一干馏管(3.2)中，下移过程中与管壁外第一燃烧室(3.3)中上升的高温烟气进行换热，温度继续升高，原料煤发生初期干馏反应，将煤中的一部分挥发分和剩余少量水分以气体的形态析出，从第一干馏管 (3.2)的上部和下部排出，分别进入第一集气箱(6)和第二集气箱(7)中；

步骤4：发生初期干馏反应的粉煤继续下移，从第一干馏管(3.2)下端进入第二干馏管 (4.2)中，下移过程中与管壁外第二燃烧室(4.3)中上升的高温烟气进行换热，温度继续升高，继续发生深度干馏反应，将原料煤中剩余的大部分挥发分以气体的形态析出，完成干馏反应；气体从第二干馏管(4.2)的上端和下端排出，分别进入第二集气箱(7)和第三集气箱(8)中；第二干馏管(4.2)中剩余的固体残余物为半焦产品；

步骤5：生成的半焦从第二干馏段(4)下移进入冷却段(5)，在冷却管(5.2)内下移过程中与管壁外的循环水换热降温，从冷却管下端排入熄焦箱(9)中；半焦定时的从熄焦箱底部出焦口(9.1)排出装置；

步骤6：煤气通过燃烧火嘴(4.5)喷入第二燃烧室(4.3)中燃烧产生的高温烟气由下到上依次经过第二燃烧室(4.3)、第一燃烧室(3.3)上升至干燥烟气腔(2.2)，烟气从第一燃烧室(3.3)进入干燥烟气腔(2.2)之前需在干燥烟气管(2.3)段通过配风口(2.4)进行调温；烟气上升过程中与下行的粉煤进行换热，烟气的温度不断降低，煤的温度不断上升，发生干馏反应；

步骤7：排入第一集气箱(6)、第二集气箱(7)和第三集气箱(8)中的干馏气汇集后通过干馏气出口(6.1)进入后续净化系统，经过冷却处理后分离出煤焦油和优质荒煤气。

与现有粉煤干馏技术相比，本发明的有益效果是：

(1)干燥段、干馏段和冷却段均采用间接换热方式，使产生的煤气和半焦的品质更好，提高产品附加值，更适合下游产业利用；

(2)采用管状结构进行换热，管体四周均为传热面，对于相同体积的物料，其受热面积或冷却面积更大，换热速率更快；

(3)采用多段式结构，段之间设置排气装置，改进管内煤层透气性，使装置能够处理颗粒更小的粉煤，提高资源利用率；

(4)干燥水和干馏水分别单独排出，干燥水量远大于干馏水量，由于干燥水处理成本远低于干馏水，大幅降低生产成本，减少污染；

(5)充分利用烟气中的剩余热量，提高整套装置热利用率；

(6)煤气火嘴分层设计，尽量减小燃烧室纵向方向的温度梯度，提高高温烟气与煤层的温差，加快换热速率，保证干馏装置的产能；

(7)第二燃烧室火嘴入口、第一干馏段高温烟气入口及干燥段烟气室热烟气入口均从第二干馏管、第一干馏管和干燥管管排之间进入，保证高速气流不直接冲击管壁，提高立管寿命；另外，可以保证燃烧产生的高温烟气流场更加平稳顺畅，减少整套装置由于气流湍动而引起的震动；

(8)干馏段燃烧室和干燥段烟气室中设置板状支撑结构，增强装置整体的结构强度；板状支撑结构上均匀布设若烟气分布孔，使燃烧室中各个部位烟气均匀，不出现烟气死区，粉煤受热均衡；

(9)本发明在干燥段、干馏段及冷却段之间设置集气箱，既可以将干馏气及时收集导出，又能使气速降低，起到降尘除尘作用，提高净化工段焦油质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明粉煤干馏装置的剖视结构示意图；

图2是本发明辅助煤仓俯视图；

图3是本发明干燥段烟气室横截面俯视图；

图4是本发明第一干馏段燃烧室横截面俯视图；

图5是本发明第二干馏段燃烧室横截面俯视图；

图6是本发明冷却段冷却水腔横截面俯视图；

图7是本发明焦箱横截面俯视图；

图8是本发明粉煤干馏工艺流程图。

图中标记表示为：1、辅助煤仓，2、干燥段，2.1、干燥管，2.2、干燥烟气腔，2.3、干燥烟气管，2.4、配风口，2.5、废气出口，3、第一干馏段，3.1、第一干馏管受料口，3.2、第一干馏管，3.3、第一燃烧室，3.4、干馏烟气管，4、第二干馏段，4.1、第二干馏管受料口，4.2、第二干馏管，4.3、第二燃烧室，4.4、燃烧火嘴，5、冷却段，5.1、冷却管受料口， 5.2、冷却管，5.3、冷却水腔，5.4、循环水进口，5.5、循环水出口，6、第一集气箱，6.1、干馏气出口，6.2、第一导气管，7、第二集气箱，7.1、第二导气管，8、第三集气箱，9、熄焦箱，9.1出焦口，10、支撑板，10.1、烟气分布孔。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。本发明所给出的实施例是便于更好地理解，但并不限定本发明。实施例中所使用的部件和材料，如无特殊说明，均为市售。

如图1、2、3、4、5、6、7所示，本发明的一种直立多管分段导气型外热式粉煤干馏装置为塔型结构，从上到下依次设置为干燥段2、第一干馏段3、第二干馏段4和冷却段5，每段均独立设置并有机耦合成一体，在装置的最底层设置有熄焦箱9；在干燥段2、第一干馏段3、第二干馏段4和冷却段5分别对应设置有干燥烟气腔2.2、第一燃烧室3.3、第二燃烧室4.3和冷却水腔5.3；辅助煤仓1设置于装置的顶部，其底部与干燥管2.1的上端口连通；各段垂直设置多排输送粉煤的立管，各段立管之间位置一一对应，干燥管2.1穿过干燥烟气腔2.2联通第一集气箱6并伸入到第一集气箱6内；第一干馏管3.2上部联通第一集气箱6，穿过第一燃烧室3.3联通至第二集气箱7并伸入第二集气箱7内；第二干馏管4.2上部联通第二集气箱7，穿过第二燃烧室4.3联通至第三集气箱8并伸入第三集气箱8内；冷却管5.2 上部联通第三集气箱8，穿过冷却水腔5.3联通至熄焦箱9的顶部；第一干馏管3.2、第二干馏管4.2和冷却管5.2的顶端都设计有喇叭形的受料口，上述受料口分别设置于第一集气箱 6、第二集气箱7和第三集气箱8的下部；干燥烟气腔2.2、第一燃烧室3.3和第二燃烧室4.3 之间分别通过干燥烟气管2.3和干馏烟气管3.4连通，在干燥烟气管2.3上连通有配风口2.4，干燥烟气腔2.2的侧壁上部连通废气出口2.5；在干燥段2、第一干馏段3、第二干馏段4和冷却段5之间，从上至下一次设置第一集气箱6、第二集气箱7和第三集气箱8，上述三个集气箱依次通过第一干馏管3.2和第二干馏管4.2连通，同时，三个集气箱之间还通过第一导气管6.2和第二导气管7.1相互连通，在第一集气箱6的侧壁上连通有干馏气出口6.1；在冷却水腔5.3一侧的下部设置有循环水进口5.4，在其另一侧的上部设置有循环水出口5.5；在装置的最底层设置有熄焦箱9，在熄焦箱9的底部设置有出焦口9.1，定时将半焦排出到装置外。

辅助煤仓1、干燥烟气腔2.2、第一燃烧室3.3、第二燃烧室4.3、第一集气箱6、第二集气箱7、第三集气箱8和熄焦箱9采用强度较高的耐热材料制造，其中：干燥烟气腔2.2 大约需承受400℃高温，第一燃烧室3.3和第二燃烧室4.3工作温度较高，大约需承受900 ℃左右高温，同时要求材料的线性膨胀系数较小，因此，优选的，在烟气腔2.2、第一燃烧室3.3、和第二燃烧室4.3内壁加装耐高温隔热材料；干馏管采用特殊耐热薄壁管材，具有良好的耐高温性、导热性以及耐磨性，最高可以耐温1300℃，由于该种材料具有良好的导热性和耐温性，故可以提高燃烧室中热烟气的温度，从而加快热量从高温烟气传导至管内煤层的速率，提高装置处理原料能力，改善现有外热式干馏技术产量低的缺陷；本发明采用管状干馏，管壁四周均为传热面，其单位体积原料煤的受热面相对较大，从而加快高温烟气和煤层之间的传热速率；干燥烟气管2.3和干馏烟气管3.4也优选耐高温管材加工。冷却水腔5.3 由于外部设置水夹套，故工作温度相对较低，大约为300℃左右，故采用普通的钢板焊接，冷却管5.2可采用高导热材料制作。

如图1、5所示，在第二燃烧室4.3的侧壁上连通有多排燃烧火嘴4.4，每排设置有若干个燃烧火嘴4.4，煤气和助燃空气从燃烧火嘴4.4混合喷入干馏段燃烧室燃烧；由于燃烧火嘴4.4分层设计，其一便于控制燃烧室中烟气的温度，其二可以减小高温烟气在燃烧室纵向方向的温度梯度，提高烟气与煤层的换热速度；燃烧火嘴4.4采用耐高温的金属合金制造。

如图3、4、5所示，支撑板10分别固定于干燥烟气腔2.2、第一燃烧室3.3和第二燃烧室4.3下部的四壁上，干燥管2.1、第一干馏管3.2和第二干馏管4.2均穿过支撑板10，板体上均匀地开有若干排烟气分布孔10.1；支撑板10优选耐高温金属、陶瓷等耐高温、高强度板材制造，其四边与烟气腔和燃烧室四壁固定联结；支撑板10主要有两个作用：其一，对干燥管、干馏管起到支撑作用，增强装置整体结构强度；其二，由于支撑板10上均匀布置若干排烟气分布孔10.1，可将上行的高温烟气进行二次分布，控制烟气的流场，减少干燥烟气腔和燃烧室中温度死区，提高换热效率；

将第二燃烧室4.3下部燃烧火嘴4.4入口、干馏烟气管3.4进入第一燃烧室3.3的入口、干燥烟气管2.3进入干燥烟气腔2.2的入口分别布设于第二干馏管4.2、第一干馏管3.2及干燥管2.1的管排之间，保证高速气流不直接冲击管壁，提高立管寿命；另外，可以保证燃烧产生的高温烟气流场更加平稳顺畅，减少整套装置由于气流湍动而引起的震动。

根据煤层的透气性，亦可在干馏管中心增设导气管，将干馏段产生的干馏气快速导出，避免干馏气发生二次裂解，提高煤焦油的收率；导气管下端伸入干馏管中产生干馏气最多的位置。

该装置中，干燥段、干馏段以及冷却段衔接处均设置集气箱，主要有两个目的：第一，将集气箱所联通的管段内产生的气体及时排出；第二，由于集气箱截面积远大于管截面，故管内出来的气体在集气箱中流动速度急剧下降，气体中夹带的煤尘在集气箱中快速沉降，使进入后续净化系统的气体含尘量少，减少焦油产品中机械杂质含量。

本发明冷却段采用循环水间接冷却法，将干馏反应生成的半焦冷却，半焦的含水率非常低，半焦的品质好。

如图1、8所示，本发明的一种直立多管分段导气型外热式粉煤干馏方法采用分段处理工艺，从上至下依次设置为干燥段2、第一干馏段3、第二干馏段4和冷却段5四个独立的功能段，同时将各段有机耦合成为一体；干燥段和干馏段均采用烟气间接加热，冷却段采用循环水间接冷却熄焦；

具体的煤粉干馏步骤如下：

步骤1：通过斗提机或皮带机等物料输送装置，将粉煤运送至炉顶辅助煤仓1中；

步骤2：粉煤从辅助煤仓1进入干燥管2.1内，在下移的过程中，与管外干燥烟气腔2.2 中上升的高温烟气换热，温度不断升高，将粉煤中大部分水分干燥，产生的水蒸气从干燥管 2.1的顶部和底部排出，其中顶部排出外界，底部排至第一集气箱6中；

步骤3：干燥后的粉煤继续下移，从干燥管2.1下端进入第一干馏管3.2中，下移过程中与管壁外第一燃烧室3.3中上升的高温烟气进行换热，温度继续升高，原料煤发生初期干馏反应，将煤中的一部分挥发分和剩余少量水分以气体的形态析出，从第一干馏管3.2的上部和下部排出，分别进入第一集气箱6和第二集气箱7中；

步骤4：已发生初期干馏反应的粉煤继续下移，从第一干馏管3.2下端进入第二干馏管 4.2中，下移过程中与管壁外第二燃烧室4.3中上升的高温烟气进行换热，温度继续升高，继续发生深度干馏反应，将原料煤中剩余的大部分挥发分以气体的形态析出，完成干馏反应；气体从第二干馏管4.2的上端和下端排出，分别进入第二集气箱7和第三集气箱8中；第二干馏管4.2中剩余的固体残余物为半焦产品；

步骤5：生成的半焦从第二干馏段4下移进入冷却段5，在冷却管5.2内下移过程中与管壁外的循环水换热降温，从冷却管下端排入熄焦箱9中；半焦定时从熄焦箱底部出焦口9.1 排出装置；

步骤6：煤气通过燃烧火嘴4.4喷入第二燃烧室4.3中燃烧产生的高温烟气由下到上依次经过第二燃烧室4.3、第一燃烧室3.3上升至干燥烟气腔2.2，三个腔室依次由干馏烟气管 3.4和干燥烟气管2.3联通；其中烟气从第一燃烧室3.3进入干燥烟气腔2.2之前需在干燥烟气管2.3段通过配风口2.4吸入环境中低温空气进行调温。烟气上升过程中与下行的粉煤进行换热，烟气的温度不断降低，煤的温度不断升高，发生干馏反应；

步骤7：排入第一集气箱6、第二集气箱7和第三集气箱8中的干馏气汇集后通过干馏气出口6.1进入后续净化系统，经过冷却处理后从干馏气中分离出煤焦油和优质荒煤气，煤焦油直接供下游产业利用，优质荒煤气分为两部分，一部分供下游产业利用，另一部分作为本装置的燃料，经燃烧火嘴4.4进入装置燃烧；两段干馏段产生的干馏气首先进入其联通的上下端集气箱，三个集气箱相互联通，气体汇集于第一集气箱6后从干馏气出口6.1排出进入后续净化工段；集气箱截面积远大于干馏管、干燥管的截面积，故干馏气、蒸汽从干馏管、干燥管进入集气箱后速度瞬间变慢，气体中夹带的煤尘在集气箱中快速沉降，降低气体中的煤尘，从而减少净化工段分离出的焦油中机械杂质含量。

本发明的一种直立多管分段导气型外热式粉煤干馏装置运行原理如下：

粉煤经皮带机输送至炉顶辅助煤仓1中，煤层缓慢向下移动，依次经过干燥段2、第一干馏段3、第二干馏段4及冷却段5，最后排入熄焦箱9中，半焦产品定时从熄焦箱9下端出焦口9.1排出装置。在干燥段2和两段干馏段3和4中，管内物料与管外高温烟气进行间接换热，温度不断升高并逐渐发生干馏反应，生成的高温半焦在冷却段5中与循环水间接换热，温度降低完成熄焦过程。在干燥段2中，原料中大部分水以水蒸汽的形式从干燥管2.1顶部排出，少量蒸汽从干燥管2.1下端口排入第一集气箱6中。第一干馏段3上部产生的少量水蒸气和部分干馏气进入第一集气箱6中，第一干馏段下部产生的部分干馏气和第二干馏段4上部产生的干馏气进入第二集气箱7中，第二干馏段4下部部分干馏气和冷却段5上部产生的少量干馏气进入第三集气箱8中，其中三个集气箱通过导气管连通，汇集后从干馏气出口6.1排出至后续干馏气净化系统。

煤气和助燃空气从燃烧火嘴4.4进入第二燃烧室4.3中燃烧，生成高温烟气与第二干馏管4.2中的原煤进行换热后，经干馏烟气管3.4进入第一燃烧室3.3中，加热第一干馏管3.2 中的粉煤；第一燃烧室3.3中换热后的烟气通过配风口2.4调温后，经干燥烟气管2.3进入干燥烟气腔2.2中，对干燥管2.1中粉煤加热；换热后的烟气温度较低，属于低品质烟气，利用价值不高，经废烟气出口2.6排出装置；循环冷却水从冷却水进口5.4进入冷却水腔5.3中，对冷却管5.2中的高温半焦进行冷却熄焦，最后从冷却水出口5.5排出；冷却水可循环利用，减少装置运行费用。

干燥段2加热介质为干馏段燃烧室排出的经环境中空气调温后的热烟气；干馏段加热介质为原煤干馏反应产生干馏气净化分离出的煤气燃烧生成的高温烟气；冷却段5冷却介质为循环水；煤气经燃烧火嘴4.4进入第二燃烧室4.3底部燃烧产生高温烟气，通过第二干馏管 4.2的管壁与管内粉煤进行间接换热；换热后的烟气通过干馏烟气管3.4输送到第一燃烧室 3.3中与第一干馏管3.2中的粉煤间接换热；换热后的烟气通过干燥烟气管2.3，利用配风口 2.4调整到合适温度后进入干燥烟气腔2.2中，对干干燥管2.1中的粉煤进行加热干燥，调温的目的是保证不因烟气温度过高而使粉煤中挥发分析出，减少油气资源的浪费；在干燥段 2中，将煤中的大部分外水干燥，降低干馏气中水蒸气的含量，减少干馏气净化工段的污水量，从而减轻企业的环保压力；本装置通过多段设置，段间衔接处设集气箱，将产生的水蒸气、干馏气及时导出，巧妙提高装置透气性，使之能够处理透气性较差的粉煤，提高资源利用率；由于装置采用烟气间接加热干馏以及循环水间接换热冷却熄焦工艺，很大程度提升了煤气和半焦产品的品质；干馏段燃烧室中高温烟气与煤层换热后进入干燥段烟气室对粉煤进行干燥，充分利用烟气中的剩余热量，提高能量利用率；干燥后的烟气温度较低，属于低品质烟气，利用价值低，故从干燥段顶部排出装置，不再回收利用。

本发明可根据实际所需的产量，灵活调整干馏管和干燥管的数量，增强装置的适用性。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。

Claims (4)

1.一种直立多管分段导气型外热式粉煤干馏装置，其特征在于：该粉煤干馏装置为塔型结构，从上到下依次设置为干燥段（2）、第一干馏段（3）、第二干馏段（4）和冷却段（5），在装置的最底层设置有熄焦箱（9）；所述的干燥段（2）包括设置于装置顶部的辅助煤仓（1）、多排干燥管（2.1）、干燥烟气腔（2.2）、干燥烟气管（2.3）、配风口（2.4）、废气出口（2.5）和支撑板（10）；干燥管（2.1）上端与辅助煤仓（1）连通，其下端穿过干燥烟气腔（2.2）通入到第一集气箱（6）中；利用干燥烟气管（2.3）将干燥烟气腔（2.2）和第一燃烧室（3.3）连通，在干燥烟气管（2.3）上连通有配风口（2.4）；在干燥烟气腔（2.2）的侧壁上部连通废气出口（2.5）；所述的第一干馏段（3）包括第一干馏管受料口（3.1）、多排第一干馏管（3.2）、第一燃烧室（3.3）、干馏烟气管（3.4）和支撑板（10）；第一干馏管（3.2）上端的第一干馏管受料口（3.1）设置于第一集气箱（6）的下部，与干燥管（2.1）位置一一对应，其下端穿过第一燃烧室（3.3）通入到第二集气箱（7）中；利用干馏烟气管（3.4）将第一燃烧室（3.3）和第二燃烧室（4.3）连通；在干燥段（2）和第一干馏段（3）之间设置第一集气箱（6），在第一集气箱（6）的箱体上连通有干馏气出口（6.1）；所述的第二干馏段（4）包括第二干馏管受料口（4.1）、多排第二干馏管（4.2）、第二燃烧室（4.3）、燃烧火嘴（4.5）和支撑板（10）；第二干馏管（4.2）上端的第二干馏管受料口（4.1）设置于第二集气箱（7）的下部，与第一干馏管（3.2）位置一一对应，其下端穿过第二燃烧室（4.3）通入到第三集气箱（8）中；在第二燃烧室（4.3）的侧壁上连通有燃烧火嘴（4.5）；在第一干馏段（3）和第二干馏段（4）之间设置第二集气箱（7），利用第一导气管（6.2）与第一集气箱（6）连通；

所述的冷却段（5）包括冷却管受料口（5.1）、多排冷却管（5.2）、冷却水腔（5.3）、循环水进口（5.4）和循环水出口（5.5）；冷却管（5.2）上端的冷却管受料口（5.1）设置于第三集气箱（8）的下部，与第二干馏管（4.2）位置一一对应，其下端穿过冷却水腔（5.3）通入到熄焦箱（9）中；在冷却水腔（5.3）的两边侧壁上分别连通有循环水进口（5.4）和循环水出口（5.5）；在第二干馏段（4）和冷却段（5）之间设置第三集气箱（8），利用第二导气管（7.1）与第二集气箱（7）连通；

熄焦箱（9）底部设有出焦口（9.1），半焦从出焦口（9.1）排出装置外。

2.根据权利要求1所述的直立多管分段导气型外热式粉煤干馏装置，其特征在于：所述的支撑板（10）分别固定于干燥烟气腔（2.2）、第一燃烧室（3.3）和第二燃烧室（4.3）下部的四壁上，支撑板（10）的板体上均匀地开有若干排烟气分布孔（10.1）。

3.根据权利要求1所述的直立多管分段导气型外热式粉煤干馏装置，其特征在于：在第二燃烧室（4.3）的侧壁上连通有多排燃烧火嘴（4.5），每排设置有若干个燃烧火嘴（4.5）。

4.一种直立多管分段导气型外热式粉煤干馏方法，其特征在于：该方法采用多段式的塔型结构，从上至下依次设置为干燥段（2）、第一干馏段（3）、第二干馏段（4）和冷却段（5）四个独立的功能段，同时将各段有机耦合成为一体；干燥段和干馏段均采用烟气间接加热工艺，冷却段采用循环水间接冷却工艺冷却熄焦；

具体采用的煤粉干馏工艺步骤如下：

步骤1：通过斗提机或皮带机等物料输送工具，将粉煤运送至炉顶辅助煤仓（1）中；

步骤2：粉煤从辅助煤仓（1）进入干燥管（2.1）内，在下移的过程中，与管外干燥烟气腔（2.2）中上升的高温烟气换热，温度不断升高，将粉煤中的水分干燥，干燥产生的水蒸气从干燥管（2.1）的顶部和底部排出，其中顶部排出外界，底部排至第一集气箱（6）中；

步骤3：干燥后的粉煤继续下移，从干燥管（2.1）下端进入第一干馏管（3.2）中，下移过程中与管壁外第一燃烧室（3.3）中上升的高温烟气进行换热，温度继续升高，原煤发生初期干馏反应，将煤中的一部分挥发分和剩余少量水分以气体的形态析出，从第一干馏管（3.2）的上部和下部排出，分别进入第一集气箱（6）和第二集气箱（7）中；

步骤4：发生初期干馏反应的粉煤继续下移，从第一干馏管（3.2）下端进入第二干馏管（4.2）中，下移过程中与管壁外第二燃烧室（4.3）中上升的高温烟气进行换热，温度继续升高，发生深度干馏反应，将原料煤中剩余的大部分挥发分以气体的形态析出，完成干馏反应；气体从第二干馏管（4.2）的上端和下端排出，分别进入第二集气箱（7）和第三集气箱（8）中；第二干馏管（4.2）中剩余的固体残余物为半焦产品；

步骤5：生成的半焦从第二干馏段（4）下移进入冷却段（5），在冷却管（5.2）内下移过程中与管壁外的循环水换热降温，从冷却管下端排入熄焦箱（9）中，半焦定时的从熄焦箱底部出焦口（9.1）排出装置；

步骤6：煤气通过燃烧火嘴（4.5）喷入第二燃烧室（4.3）中，燃烧产生的高温烟气由下到上依次经过第二燃烧室（4.3）、第一燃烧室（3.3）上升至干燥烟气腔（2.2），烟气从第一燃烧室（3.3）进入干燥烟气腔（2.2）之前需在干燥烟气管（2.3）段通过配风口（2.4）吸入环境中的低温空气进行调温；烟气上升过程中与下行的粉煤进行换热，烟气的温度不断降低，煤的温度不断上升，发生干馏反应；

步骤7：排入第一集气箱（6）、第二集气箱（7）和第三集气箱（8）中的干馏气汇集后通过干馏气出口（6.1）进入后续净化系统，经过冷却处理后分离出煤焦油和优质荒煤气。

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