CN112126473B - 加热集气装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤化工技术领域，公开了一种加热集气装置，所述加热集气装置(1)包括加热组件(10)和与所述加热组件间隔设置且与所述加热组件之间形成有供煤经过的流通空间的集气组件(12)，所述加热组件包括供加热介质流通的加热主体和设置于加热主体上分别供加热介质进入和排出的进口和排出口；所述集气组件设置为能够收集经过所述流通空间且被加热主体加热的煤所产生的气体。该加热集气装置具有加热组件和集气组件，从而使得加热煤所产生的水蒸气不会进入到气化炉的气化区中。

Description

加热集气装置

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，具体地涉及加热集气装置。

背景技术

煤气化炉是煤气化的主要设备。褐煤作为煤化程度最低的煤，碳含量低、氢和氧含量高，具有水分及挥发分含量高、热值低、热稳定性差等特点，与烟煤和无烟煤相比，在品质上存在较大差距。我国褐煤储量占煤炭总储量的17％，褐煤已成为我国主要使用的煤。

由于褐煤内孔丰富，其内水含量较高，多数褐煤内水含量可达10％-20％，而全水含量可达30％-50％，在利用煤气化炉对褐煤气化时，产气率低，热效率低。故此，现有技术中，在对褐煤气化前基本进行预干燥，但是多采用直接加热干燥的方式，这样褐煤干燥蒸发的水汽会进入气化区，从而导致合成气的组分发生变化。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的干燥煤所产生的水汽会进入气化炉的气化区而使得合成气的组分发生变化的问题，提供加热集气装置，该加热集气装置具有用于加热待加热物料的加热组件和收集加热待加热物料所产生的水蒸气的集气组件，从而使得在干燥煤时所产生的水蒸气不会进入到气化炉的气化区中。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种加热集气装置，所述加热集气装置包括加热组件，所述加热组件包括供加热介质流通的加热主体以及设置于所述加热主体上分别供加热介质进入和排出的进口和排出口；所述加热集气装置还包括与所述加热组件间隔设置的集气组件，所述集气组件与所述加热组件之间形成有供待加热物料经过的流通空间，并且所述集气组件设置为能够收集经过所述流通空间且被所述加热主体加热的待加热物料所产生的气体。

在上述技术方案中，通过设置能够对待加热物料如煤进行加热的加热组件以及收集加热待加热物料如煤后所产生的气体的集气组件，从而在将所述加热集气装置应用于气化炉后，加热干燥煤所产生的水蒸气等气体可被集气组件所收集，这样，加热煤所产生的水蒸气等不会进入到气化炉的气化区，由此基本可避免气化区所产生的合成气的组分的改变，使得合成气的后续净化工艺较为简单。

优选地，所述加热主体包括间隔排布的多个呈直管状的加热管，所述加热组件包括分别与多个所述加热管相连通的供加热介质进入和排出的进入总管组件和排出总管组件。

优选地，所述集气组件包括集气主体，所述集气主体包括至少一个呈直管状的集气管，所述集气管与所述加热管的延伸方向一致，并且所述集气管上开设有供被加热的待加热物料所产生的气体进入的进气孔，所述集气组件还包括与所述集气管相连通的供所述气体排出的导出总管组件。

优选地，所述集气主体包括设置在所述进气孔上方的能够阻挡待加热物料进入该进气孔的挡料罩。

优选地，多个所述加热管共同围合形成环状体；

所述集气主体包括多个所述集气管时，多个所述集气管间隔排布，并且多个所述集气管共同围合形成环状体；

所述加热组件包括多个所述加热主体，所述集气组件包括多个所述集气主体，多个所述加热主体和多个所述集气主体沿所述环状体的径向交替分布。

优选地，所述进入总管组件包括分别与每个所述加热主体的多个所述加热管相连通的多个进入环形管以及将各个所述进入环形管相连通的进入总管。

优选地，所述排出总管组件包括分别与每个所述加热主体的多个所述加热管相连通的多个排出环形管以及将各个所述排出环形管相连通的排出总管，所述排出环形管与所述进入环形管沿所述环状体的轴向间隔设置。

优选地，所述进入总管沿所述环状体的径向延伸；和/或，

所述排出总管沿所述环状体的径向延伸。

优选地，所述进入总管组件包括多个所述进入总管，多个所述进入总管沿所述环状体的周向间隔分布的；和/或

所述排出总管组件包括多个所述排出总管，多个所述排出总管沿所述环状体的周向间隔分布。

优选地，所述导出总管组件包括分别与每个所述集气主体的多个所述集气管相连通的多个导出环形管以及将各个所述导出环形管相连通的导出总管。

附图说明

图1是本发明优选实施方式的气化炉的剖面结构示意图；

图2是本发明优选实施方式的加热集气装置的立体结构示意图；

图3是图2所示的加热集气装置的俯视结构示意图；

图4是图2所示的加热集气装置中的集气组件的立体结构示意图；

图5是图4所示的集气组件的俯视结构示意图；

图6是图2所示的加热集气装置中的加热组件的立体结构示意图；

图7是图6所示的加热组件的俯视结构示意图；

图8是本发明优选实施方式的加热集气装置的集气组件中的集气管的结构示意图。

附图标记说明

1-加热集气装置；10-加热组件；100-加热管；101-进入环形管；102-进入总管组件；103-排出环形管；104-排出总管组件；105-进入总管；107-排出总管；12-集气组件；120-集气管；121-导出环形管；122-进气孔；123-导出总管；124-导出总管组件；126-挡料罩；2-气化炉；20-炉体；21-水夹套进水管；22-气化区；23-水夹套蒸汽出口；24-进煤口；25-合成气原料入口；26-出灰口；27-合成气出口；28-布煤装置；29-排渣装置。

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图中所示的方位和实际应用中所示的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。

本发明提供了一种加热集气装置，加热集气装置1包括加热组件10，加热组件10包括供加热介质流通的加热主体以及设置于所述加热主体上分别供加热介质进入和排出的进口和排出口，所述加热介质可由所述进口进入，经过所述加热主体后由所述排出口排出，其中，当将加热集气装置1应用于气化炉时，可选用气化炉的气化区产生的合成气作为所述加热介质通入到所述加热主体中，这样，可充分利用煤气化反应所产生的的热量对煤进行加热，而基本无需额外供给热量。加热集气装置1还包括与加热组件10间隔设置的集气组件12，集气组件12与加热组件10之间形成有供待加热物料如煤经过的流通空间，可以理解的是，待加热物料如煤可从外部进入到该流通空间，经过该流通空间后排出该流通空间，并且集气组件12设置为能够收集经过所述流通空间且被所述加热主体加热的待加热物料如煤受热所产生的气体，可以明白的是，待加热物料如煤可被加热组件10加热干燥，在加热干燥的过程中，可产生水蒸气等气体。通过设置能够对待加热物料如煤进行加热的加热组件10以及收集加热待加热物料如煤后所产生的气体的集气组件12，从而在将加热集气装置1应用于气化炉2后，加热干燥煤所产生的水蒸气或是加热分解煤所产生的热解气等气体可被集气组件12所收集，这样，加热煤所产生的气体如水蒸气等不会进入到气化炉2的气化区，由此基本可避免气化区所产生的合成气的组分的改变，使得合成气的后续净化工艺较为简单。需要说明的是，如图1中所示，加热集气装置1可设置在气化炉2内的干燥区和/或热解区，其中干燥区和热解区均可位于气化区的上方且热解区位于所述干燥区和气化区之间，煤由进煤口24进入到气化炉2后，首先经过干燥区被加热组件10加热干燥，然后可落入热解区，之后再落入气化区，其中，下落过程中的煤可将干燥区和热解区分隔成两个彼此互不相通的空间，同样的，煤也可将热解区和气化区分隔成两个彼此互不相通的空间，这样，干燥区中的水蒸气等气体并不会进入到热解区中，而热解区中的热解气也不会进入到气化区中影响合成气的成分。

结合图2、图3、图6和图7中所示，所述加热主体可包括间隔排布的多个呈直管状的加热管100，加热组件10可包括分别与多个加热管100相连通的供加热介质进入和排出的进入总管组件102和排出总管组件104。这样，所述加热介质由进入总管组件102分别进入到各个加热管100中，然后再由各个加热管100汇总到排出总管组件104并由排出总管组件104排出。可以理解的是，将加热集气装置1应用于气化炉2后，可使得加热管100沿气化炉2的高度方向延伸。优选地，排出总管组件104可位于进入总管组件102的下方，这样，所述加热介质可对待加热物料如煤进行顺流加热。

为了便于加热组件10的设置以及提高加热组件10的加热效率，多个加热管100可共同围合形成环状体。另外，加热组件10可包括多个所述加热主体，多个所述加热主体可沿所述环状体的径向间隔排布。

可以明白的是，进入总管组件102可包括分别与每个所述加热主体的多个加热管100相连通的多个进入环形管101，也就是说，每个所述加热主体上均设置有与相应的加热主体中的多个加热管100相连通的进入环形管101，进入总管组件102还可包括将各个进入环形管101相连通的进入总管105，进入总管105可将加热介质导入到各个进入环形管101中，其中，进入总管105可沿所述环状体的径向延伸。为了更加顺畅的将加热介质导入，可设置多个进入总管105，多个进入总管105可沿所述环状体的周向间隔分布。

另外，排出总管组件104可包括分别与每个所述加热主体的多个加热管100相连通的多个排出环形管103，也就是说，每个所述加热主体上均设置有与相应的加热主体中的多个加热管100相连通的排出环形管103，排出环形管103可与相应的进入环形管101沿所述环状体的轴向间隔设置，排出总管组件104还可包括将各个排出环形管103相连通的排出总管107，排出环形管103与进入环形管101可沿所述环状体的轴向间隔设置。排出总管107可将加热介质导出各个排出环形管103。其中，排出总管107可沿所述环状体的径向延伸。为了更加顺畅的导出加热介质，可设置多个排出总管107，多个排出总管107可沿所述环状体的周向间隔分布。

结合图4、图5和图8中所示，集气组件12可包括集气主体，所述集气主体可包括至少一个集气管120，集气管120可呈直管状，且集气管120可与加热管100的延伸方向一致，并且可在集气管120上开设供被加热的待加热物料如煤所产生的气体进入的进气孔122，优选地，可在集气管120上设置多个进气孔122，集气组件12还可包括与集气管120相连通的供所述气体排出的导出总管组件124，可明白的是，加热待加热物料如煤所产生的水蒸气可进入进气孔122然后由导出总管组件124汇总导出，这样，干燥待加热物料如煤所产生的水蒸气可单独收集，并且其中也不会混入其他成分，基本无需后续的净化处理。如图8中所示，可在进气孔122上方设置能够阻挡待加热物料如煤进入该进气孔122的挡料罩126。

需要说明的是，所述集气主体包括多个集气管120时，多个集气管120可间隔排布，并且多个集气管120可共同围合形成环状体。

另外，当加热组件10包括多个所述加热主体以及集气组件12包括多个所述集气主体时，多个所述加热主体和多个所述集气主体可沿所述环状体的径向交替分布，也就是说，除了沿所述环状体的中心轴线分布的那根集气管120外，其余的集气主体可位于相邻的加热主体之间，这样，下落过程中的待加热物料如煤可被加热组件10更好的加热，同时加热后产生的水蒸气可被集气组件12更好的收集。

如图4中所示，导出总管组件124可包括分别与每个所述集气主体的多个集气管120相连通的多个导出环形管121，也就是说，每个集气主体上设置有与相应的集气主体中的多个集气管120相连通的导出环形管121，导出环形管121可设置于集气管120的中部位置，导出总管组件124还包括将各个导出环形管121相连通的导出总管123，由此，可将相应的集气主体中的多个集气管120收集的气体导出，其中，导出总管123可沿所述环状体的径向延伸。优选地，可设置多个导出总管123，多个导出总管123可沿所述环状体的周向间隔分布。

本发明还提供了一种气化炉，如图1中所示，气化炉2包括炉体20，炉体20内设置有气化区22以及位于气化区22上方的干燥区，所述干燥区内设置有本发明所提供的加热集气装置1。通过在气化炉2中设置本发明所提供的加热集气装置1，不仅对煤进行了干燥，而且收集了干燥过程中所产生的水蒸气，从而节约了水资源，且水蒸气在煤封的作用下不会进入到气化炉2的气化区中，大大简化了对气化区中所产生的合成气的后续净化工艺。需要说明的是，所述干燥区位于气化区22的上方，进煤口24可设置于炉体20的顶部，出灰口26可设置于炉体20的底部，还可在炉体20内设置排渣装置29，炉体20可设置为水夹套形式，因此炉体20的壁上可设置水夹套进水管21、合成气原料入口25、水夹套蒸汽出口23以及合成气出口27，此外，可在气化区22的顶部设置布煤装置28，在布煤装置28的作用下，煤可以一定速度进入气化区进行气化反应。通过向加热组件10中通入加热介质，可使得煤被加热到200-250℃，以褐煤为例，煤中的水分可降到大约6％。需要指出的是，在所述干燥区中设置加热集气装置1时，加热管100和集气管120均可沿炉体20的高度方向延伸。

优选地，在干燥区和气化区之间还设有热解区，于所述热解区同样设有至少一个加热集气装置1，于加热组件10中通入合成气等加热介质以通过间接加热的方式为自干燥区引入的待热解物料提供热量，促使待热解物料发生热解反应生成热解气和半焦，所述热解气被集气组件12收集并排出气化炉2外，半焦则被引入气化区中。以煤作为待加热物料为例，煤在干燥区的停留时间为30-45分钟，在热解区的停留时间为30-45分钟，在气化区的停留时间为50-60分钟，其具体停留时间和各反应区的温度可根据实际应用情形进行调整，以达到最优的产物收率和转化率。另外，还需要指出的是，加热集气装置1可应用于城市生活垃圾、城市垃圾与煤的掺混物的处理领域。

可以理解地，依据本发明一个实施方式的气化炉按照待加热物料的流动方向顺序设有三个反应区，分别是干燥区、热解区和气化区，待加热物料在各反应区均以移动床的方式进行反应，在气化区22设置的布煤装置28可实现为慢速转动的炉篦，通过转动将热解区的物料送入气化区。显然，可通过调节布煤装置28和/或排渣装置29的处理速度来控制各区的床层高度和物料的停留时间。优选地，依据本发明一个实施方式的气化炉的处理规模为800～1000吨/天。

另外，气化炉2可包括将由气化区22内产生的合成气分别导入到位于所述干燥区的加热组件10的所述进口如进入总管105的进口和位于所述热解区的加热组件10的所述进口如进入总管105的进口的管路。这样，可充分利用气化区产生的合成气所释放的热量，从而节约了能源，达到环保的目的。具体来讲，可将合成气出口27处排出的合成气分别导入到干燥区和气化区中的进入总管105中。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种加热集气装置，其特征在于，所述加热集气装置(1)包括加热组件(10)，所述加热组件(10)包括供加热介质流通的加热主体以及设置于所述加热主体上分别供加热介质进入和排出的进口和排出口；所述加热集气装置(1)还包括与所述加热组件(10)间隔设置的集气组件(12)，所述集气组件(12)与所述加热组件(10)之间形成有供待加热物料经过的流通空间，并且所述集气组件(12)设置为能够收集经过所述流通空间且被所述加热主体加热的待加热物料所产生的气体；

所述加热主体包括间隔排布的多个呈直管状的加热管(100)，所述加热组件(10)包括分别与多个所述加热管(100)相连通的供加热介质进入和排出的进入总管组件(102)和排出总管组件(104)，多个所述加热管(100)共同围合形成环状体；

所述集气组件(12)包括集气主体，所述集气主体包括至少一个呈直管状的集气管(120)，所述集气管(120)与所述加热管(100)的延伸方向一致，并且所述集气管(120)上开设有供被加热的待加热物料所产生的气体进入的进气孔(122)，所述集气组件(12)还包括与所述集气管(120)相连通的供所述气体排出的导出总管组件(124)；其中：

所述加热主体和所述集气主体沿所述环状体的径向交替分布。

2.根据权利要求1所述的加热集气装置，其特征在于，所述集气主体包括设置在所述进气孔(122)上方的能够阻挡待加热物料进入该进气孔(122)的挡料罩(126)。

3.根据权利要求1所述的加热集气装置，其特征在于，所述集气主体包括多个所述集气管(120)时，多个所述集气管(120)间隔排布，并且多个所述集气管(120)共同围合形成环状体；

所述加热组件(10)包括多个所述加热主体，所述集气组件(12)包括多个所述集气主体，多个所述加热主体和多个所述集气主体沿所述环状体的径向交替分布。

4.根据权利要求3所述的加热集气装置，其特征在于，所述进入总管组件(102)包括分别与每个所述加热主体的多个所述加热管(100)相连通的多个进入环形管(101)以及将各个所述进入环形管(101)相连通的进入总管(105)。

5.根据权利要求4所述的加热集气装置，其特征在于，所述排出总管组件(104)包括分别与每个所述加热主体的多个所述加热管(100)相连通的多个排出环形管(103)以及将各个所述排出环形管(103)相连通的排出总管(107)，所述排出环形管(103)与所述进入环形管(101)沿所述环状体的轴向间隔设置。

6.根据权利要求5所述的加热集气装置，其特征在于，所述进入总管(105)沿所述环状体的径向延伸；和/或，

所述排出总管(107)沿所述环状体的径向延伸。

7.根据权利要求6所述的加热集气装置，其特征在于，所述进入总管组件(102)包括多个所述进入总管(105)，多个所述进入总管(105)沿所述环状体的周向间隔分布的；和/或

所述排出总管组件(104)包括多个所述排出总管(107)，多个所述排出总管(107)沿所述环状体的周向间隔分布。

8.根据权利要求3所述的加热集气装置，其特征在于，所述导出总管组件(124)包括分别与每个所述集气主体的多个所述集气管(120)相连通的多个导出环形管(121)以及将各个所述导出环形管(121)相连通的导出总管(123)。

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