CN112852449B - 一种荒煤烟气二次利用的炭化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种荒煤烟气二次利用的炭化炉,包括管式的碳化腔以及燃烧炉,所述碳化腔的两端分别设置燃烧炉和烟气收集仓,所述燃烧炉内设有花格墙,所述燃烧炉连通热辐射管,所述碳化腔的内部沿轴线方向设有用于使炭化料分层的筛筒以及用于驱动炭化料移动的涡轮,且所述热辐射管贯穿碳化腔延伸至外部,筛筒和涡轮跟随碳化腔由驱动机构驱动转动,本发明通过轴流风机将荒煤烟气引流到燃烧室内进行充分燃烧,从而使荒煤烟气代替天然气或燃煤降低生产成本,而碳化腔处于密封无氧状态,使炭化料不能在碳化腔内产生明火、杜绝炭化料自燃,有效降低炭化料烧失率、避免炭化料产生灰质层,提高产品质量指标和得率。

Description

一种荒煤烟气二次利用的炭化炉
技术领域
本发明涉及炭化设备技术领域,具体为一种荒煤烟气二次利用的炭化炉。
背景技术
目前国内多采用THL15160内热式炭化炉,该炭化炉炭化工艺是通过炉头燃烧室内添加燃煤产生热辐射和成型条自燃进行炭化,所产生的荒煤烟气则直接进入焚烧室焚烧后经烟囱塔排入大气,其缺陷有以下几点:
1.因炭化料于明火接触炭化料表面产生灰质层导致活化时间长,增加生产成本;
2.普通的炭化炉设备还需外供燃料,能源消耗大,且所产生的荒煤烟气则直接进入焚烧室焚烧后经烟囱塔排入大气,致使荒煤烟气处理能力不足导致产量低,造成炭化工艺成本高且环保难以达标;
3、炭化料倒入碳化腔内部后,体积不同的碳化料掺杂在一起后,受热辐射相同情况下,体积小的炭化料与体积大的炭化料炭化时间不相同,出现体积小的炭化料炭化过度或体积大的炭化料炭化不足的现象发生;
4、炭化时所产出的焦油会掺杂在荒煤烟气中,焦油杂质对炭化炉系统中的装置(导流烟道、轴流风机等)有腐蚀和堵塞的隐患,不能合理的将荒煤烟气中的焦油分离出来,造成该装置使用寿命的缩短;
通过对现有炭化炉炭化工艺缺陷分析,因此我们提出了一种荒煤烟气二次利用的炭化炉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种荒煤烟气二次利用的炭化炉,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种荒煤烟气二次利用的炭化炉,包括管式的碳化腔以及燃烧炉,所述碳化腔的两端分别设置燃烧炉和烟气收集仓,所述燃烧炉内设有花格墙,所述燃烧炉连通热辐射管,所述碳化腔的内部沿轴线方向设有用于使炭化料分层的筛筒以及用于驱动炭化料移动的涡轮,且所述热辐射管贯穿碳化腔延伸至外部,所述筛筒和涡轮跟随碳化腔由驱动机构驱动转动,所述碳化腔靠近燃烧炉的一端连通进料口、另一端连通多个出料口,且所述碳化腔的尾端通过导气管连通导流烟道,所述导流烟道经轴流风机连通缓冲仓,所述缓冲仓设置在燃烧炉一侧并与之连通。
优选的,所述碳化腔通过驱动机构驱动旋转于支撑架上,所述支撑架的数量为两个,且分布在碳化腔两端,所述进料口、出料口分别位于两个支撑架上,且其上均设有堵盖,所述驱动机构包括基座、驱动齿轮与从动齿轮以及第一电机,所述驱动齿轮转动连接在基座上,所述从动齿轮固定在碳化腔上,所述第一电机通过驱动齿轮与从动齿轮驱动碳化腔旋转。
优选的,所述缓冲仓包括缓冲区和预热区,且所述导流烟道完全贯穿预热区延伸到缓冲区中,所述燃烧炉预热区的一侧侧壁均上安装有配风管和烧嘴。
优选的,所述导流烟道上串联有形状为U型的冷却段,所述冷却段设置在盛装有冷却水的箱体内部,所述冷却段的下端设有用于将焦油导出的引流管,所述引流管上设有防止荒煤烟气泄露的U型弯道。
优选的,所述导流烟道上串联有用于对荒煤烟气除尘的除尘装置。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明通过烟气收集仓对荒煤烟气进行有效的收集,并且增设的轴流风机作业时将荒煤烟气引流到燃烧室内进行充分燃烧,从而使荒煤烟气充分利用,而碳化腔因密封处于无氧状态,使炭化料不能在碳化腔内产生明火、杜绝炭化料自燃,有效降低炭化料烧失率、避免炭化料产生灰质层,提高产品质量指标和得率;
2、本发明因荒煤烟气导流至燃烧室内参与燃烧,增大荒煤烟气燃烧量,从而合理加大荒煤烟气燃烧空间,提高投料量和产品得率,有效的降低了荒煤烟气的排放量;
3、本发明通过碳化腔内增设的涡轮可驱使炭化料在碳化腔的内部进行移动,并且炭化料在移动过程中,筛筒将炭化料进行筛分,致使体积小的炭化料从筛筒的筛孔中穿过后堆积在远离热辐射管的一层,体积大的炭化料由于体积较大处于筛筒与热辐射管之间,这样大体积的炭化料与小体积的炭化料的炭化速度达到接近相同的状态,保证了炭化料在碳化腔炭化均匀,避免出现体积小的炭化料炭化过度或体积大的炭化料炭化不足的现象发生;
4、本发明通过箱体的冷却水对冷却段进行冷却,致使流经冷却段的荒煤烟气受冷,其掺杂在荒煤烟气中的焦油冷却呈液态状,并且从冷却段下方的的引流管引出,避免了焦油对炭化炉中的装置(导流烟道、轴流风机等)腐蚀和堵塞的隐患,延长了该装置的使用寿命,且有效的将焦油分离后进行统一收集利用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图I;
图2为本发明的整体结构示意图II;
图3为本发明的整体结构剖视图;
图4为本发明的燃烧炉、缓冲仓、花格墙与热辐射管处的剖视图;
图5为本发明的碳化腔、支撑架、热辐射管与驱动机构处的结构示意图;
图6为本发明的碳化腔、支撑架、进料口、涡轮与筛筒处的剖视图;
图7为本发明的碳化腔、支撑架、出料口、涡轮与筛筒处的剖视图;
图8为本发明的碳化腔、热辐射管、涡轮与筛筒处的剖视图;
图9为本发明的导流烟道、集尘箱与筛板处的剖视图I;
图10为本发明的导流烟道、集尘箱与筛板处的剖视图II;
图11为本发明的导流烟道、冷却段、箱体与引流管处的剖视图。
图中:1、碳化腔,2、燃烧炉,3、烟气收集仓,4、热辐射管,5、支撑架,6、筛筒,7、涡轮,8、进料口,9、出料口,10、堵盖,11、导气管,12、阀门,13、缓冲仓,1301、缓冲区,1302、预热区,14、导流烟道,15、轴流风机,16、驱动机构,1601、基座,1602、驱动齿轮,1603、从动齿轮,1604、第一电机,17、托辊,18、配风管,19、烧嘴,20、花格墙,21、冷却段,22、箱体,23、引流管,24、水泵,25、水箱,26、除尘装置,2601、集尘箱,2602、筛板,2603、弹簧,2604、震动电机,2605、安装槽,2606、挡板。
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。
请参阅图1-11,本发明提供一种技术方案:一种荒煤烟气二次利用的炭化炉,包括管式的碳化腔1以及燃烧炉2,所述碳化腔1的两端分别设置燃烧炉2和烟气收集仓3,燃烧炉2的内部处于燃烧状态时用于提供热量,烟气收集仓3用于收集碳化腔1中物料在高温碳化过程中排放的荒烟气,所述燃烧炉2连通热辐射管4,所述碳化腔1的内部沿轴线方向设有用于使炭化料分层的筛筒6以及用于驱动炭化料移动的涡轮7,且所述热辐射管4贯穿碳化腔1延伸至外部,燃烧炉2内部的高温烟气会顺着热辐射管4流动,这样高温烟气便可将燃烧炉2内部的高温引入碳化腔1的内部实现对碳化腔1内部的炭化料进行热辐射,继而进行炭化作业,所述筛筒6和涡轮7跟随碳化腔1由驱动机构16驱动转动,在转动碳化腔1时,涡轮7驱动碳化腔1内部的炭化料进行移动(通过碳化腔1的正向或反向旋转,实现炭化料在碳化腔1内往复移动,利于炭化料的搅拌),且筛筒6将碳化料按照体积大小筛分在具热辐射管4不同远近的炭化层中,致使体积大小不同的炭化料可进行均匀炭化,并且分层后的炭化料在炭化结束后,会从不同的出料口9导出(如图4所示),有利于后续工序的应用,所述碳化腔1靠近燃烧炉2的一端连通进料口8、另一端连通多个出料口9(如图所示,设有两个出料口9),且所述碳化腔1的尾端通过导气管11连通导流烟道14,所述导流烟道14经轴流风机15连通缓冲仓13,缓冲仓13用于降低荒烟气流速后能够匀量均速供应到燃烧炉2中,所述缓冲仓13根据实际情况可以设置在燃烧炉2任意一侧并与之连通,而且缓冲仓13的砌筑容量根据实际情况来调整,例如缓冲仓13可做砌筑长度为1970mm、宽度为1600mm、高度为1600mm、墙体厚度为120mm,内部墙面采用硅酸铝毡做500mm隔温夹层后采用二级高铝砖砌筑长度为1460mm、宽度为1100mm、高度为1600mm、墙体厚度为120mm,其内部容量为2.58m3。通过轴流风机15的运行,将烟气收集仓3内部的荒煤烟气顺着导流烟道14吸入至缓冲仓13的内部,且进入缓冲仓13内部的荒煤烟气会进入燃烧炉2的内部进行二次利用。
烟气收集仓3在本发明的荒煤烟气二次利用工艺中是不可缺少和无法替代的,烟气收集仓3的外墙体设计可以根据现场燃烧炉2的情况布置,具体的可以采用二级高铝砖施工,烟气收集仓3的目的是将荒煤烟气在集气导流仓内短时间集聚后,由轴流风机引流到燃烧炉2进行充分燃烧,所述燃烧炉2内设有花格墙20,花格墙20起到蓄热的作用,另外根据燃烧炉2的尺寸可以摆放多个花隔墙20,如第一道蓄热花格墙20布置在导流孔口100mm处(导流孔口为燃烧炉2与缓冲仓13的连通处)、墙体厚度为370mm、花格间距50-60mm,第二道蓄热花格墙20距第一道蓄热花格墙20为880mm处、墙体厚度为370mm、花格间距40-50mm,这样码放构筑的目的是经缓冲仓13进入燃烧炉2内部的荒煤烟气通过花格墙间距的不同形成流速较慢流径,使荒煤烟气不但能在燃烧炉2内燃烧更充分而且可以为燃烧炉2提供充足的混合燃气。
具体而言,所述碳化腔1通过驱动机构16驱动旋转于支撑架5上,所述支撑架5的数量为两个,且分布在碳化腔1两端,所述进料口8、出料口9分别位于两个支撑架5上,且其上均设有堵盖10,如图6-7所示,位于支撑架5内侧的碳化腔1开有圆周阵列状的槽口,当碳化腔1无论转动至何种状态时,碳化腔1的内腔均能与进料口8、出料口9相通,继而可实现从进料口8处向碳化腔1内填充炭化料以及从出料口9将炭化料导出,所述进料口8与出料口9上均通过堵盖10密封,增设的堵盖10可以将进料口8与出料口9在炭化时密封,这样可实现碳化腔1内部处于无氧状态,避免了碳化腔1内炭化料的明火燃烧,有效的提高了得炭率,位于开有出料口9的支撑架5上设有用于连通碳化腔1与烟气收集仓3的导气管11。
为了能够驱使碳化腔1进行轴向旋转,具体而言,所述驱动机构16包括基座1601、驱动齿轮1602与从动齿轮1603以及第一电机1604,所述驱动齿轮1602转动连接在基座1601上,基座1601固定在地面上,另外基座1601的数量可为多个,一个基座1601起到支撑驱动齿轮1602的作用,其余的基座1601上均设有两个托辊17,同一基座1601上的两个托辊17呈“V”型状托着碳化腔1的下侧,致使托辊17也起到支撑碳化腔1的作用,使碳化腔1更加稳固,且使碳化腔1旋转更加顺畅,所述从动齿轮1603固定在碳化腔1上,所述第一电机1604通过驱动齿轮1602与从动齿轮1603驱动碳化腔1旋转,如图1、5所示,第一电机1604安装在地面上,第一电机1604的输出轴通过皮带与驱动齿轮1602的一端连接,当第一电机1604启动时,第一电机1604的输出轴带着驱动齿轮1602进行旋转,又因为驱动齿轮1602与从动齿轮1603啮合连接,因此第一电机1604启动后,碳化腔1便会进行旋转,且通过第一电机1604驱动,碳化腔1可进行正向或反向旋转。
为了使荒煤烟气能够在燃烧炉2的内部充分燃烧,具体而言,所述缓冲仓13包括缓冲区1301和预热区1302,且所述导流烟道14完全贯穿预热区1302延伸到缓冲区1301中,所述燃烧炉2预热区1302的一侧侧壁均上安装有配风管18和烧嘴19。当荒煤烟气进入燃烧炉2的内部后,需要与氧气混合后才能燃烧,通过配风管18可向燃烧炉2的内部注入气体(混合有氧气的气体,外界大气即可),此时再通过烧嘴19的引燃实现荒煤烟气与气体中的氧气的混合燃烧,烧嘴19可以导入外部可燃气体进行燃烧,如图4所示,处于预热区1302处的烧嘴19喷出的火焰喷射到导流烟道14上,致使导流烟道14内部的荒煤烟气受热后升温,进行预热。
如图11所示,为了有效的将掺杂在荒煤烟气内部的焦油分离出来,具体而言,所述导流烟道14上串联有形状为U型的冷却段21,所述冷却段21设置在盛装有冷却水的箱体22内部,所述冷却段21的下端设有用于将焦油导出的引流管23,荒煤烟气顺着导流烟道14流动过程中会途径冷却段21,此时荒煤烟气在冷却段21内冷却后,荒煤烟气中掺杂的焦油受冷呈液体状,并且分离出的焦油会顺着引流管23从导流烟道14内流出,为了在引流焦油的过程中,防止荒煤烟气从引流管23处泄露,所述引流管23上设有防止荒煤烟气泄露的U型弯道,当引流管23对焦油进行引流后,焦油自身会将U型弯道充满后再向外部流出,从而在U型弯道处形成了一道焦油密封层,避免了荒煤烟气从该处泄露;
另外,为了进一步提高冷却段21的冷却效果,如图11所示,该装置还增设有水泵24以及水箱25,水泵24的水管与箱体22、水箱25连通,启动水泵24后,水泵24将箱体22与水箱25内部的冷却水循环流动,从而使箱体22内部的热水(热水为导流烟道14内荒煤烟气的热传递作用加热的)抽出后持续注入低温的冷却水,当然水箱25、水泵24也可替换成其他供水系统,例如应用自来水向箱体22内注水。
为了使参与在燃烧炉2内燃烧的荒煤烟气不含有杂质,具体而言,所述导流烟道14上串联有用于对荒煤烟气除尘的除尘装置26,如图9-10所示,除尘装置26包括收集箱2601、筛板2602、弹簧2603、震动电机2604、安装槽2605以及挡板2606,收集箱2601串联在导流烟道14上,且筛板2602挡在下游导流烟道14(荒煤烟气从收集箱2601流入导流烟道14处)处,此时筛板2602将荒煤烟气中掺杂的灰尘净进行过滤,使灰尘汇聚至集尘箱2601的内部,并且通过震动电机2604以及弹簧2603的配合(震动电机2604固定在收集箱2601的上侧壁上,且震动电机2604的输出轴上固定连接有偏心轮,震动电机2604启动时,偏心轮不断向下敲打筛板2602,且弹簧2603起到将筛板2602向上回弹复位的作用),使筛板2602产生震动,继而避免过滤的灰尘将筛板2602的筛孔堵住,影响荒煤烟气的通过效率,并且震动电机2604不使持续运作的,例如使用人员定期(定期时间可为一天)启动一次震动电机2604,以便将粘附在筛板2602上的杂质震掉,另外通过安装槽2605将挡板2606安装在集尘箱2601的下端,起到密封集尘箱2601的作用,避免该装置在运行时荒煤烟气从该处泄露,当进行清理集尘箱2601内部的灰尘时,只需将挡板2606从安装槽2605的内部抽出即可,且清理集尘箱2601内部的灰尘与启动震动电机2604的操作可同时进行。
所述导气管11上串联有阀门12,以控制烟气的流通情况。
工作原理:使用时,将堵盖10密封的进料口8打开后,将炭化料从进料口8处倒入碳化腔1的内部,通过驱动机构16驱动旋转碳化腔1,使碳化腔1内部的涡轮7驱动碳化料由进料口8朝着出料口9的方向移动,碳化物经过在碳化腔1的内部炭化后,从出料口9处导出;
当炭化料在碳化腔1的内部进行炭化时,炭化料加热炭化的同时释放荒煤烟气,荒煤烟气与碳化料相同方向前进,一定时间后可将阀门12打开,从而使碳化腔1内部的荒煤烟气顺着导气管11进入到烟气收集仓3的内部,并且再通过轴流风机15的运行,将烟气收集仓3内部的荒煤烟气顺着导流烟道14吸入至缓冲仓13的内部,并且荒煤烟气在导流烟道14与缓冲仓13的连接处受烧嘴19加热,此时缓冲仓13内部的加热荒煤烟气进入到燃烧炉2的内部,经配风管18充分配风后,在燃烧炉2的内部进行充分燃烧,荒煤烟气燃烧后产生的高温烟气从燃烧炉2进入到热辐射管4的内部,实现为碳化腔1内的炭化料炭化提供热量,最终高温烟气从远离燃烧炉2的一端排出。
荒煤烟气从烟气收集仓3顺着导流烟道14进入至缓冲仓13的内部经过为:首先烟气收集仓3的荒煤烟气通过导流烟道14被导出,导出后荒煤烟气会经过除尘装置26,除尘装置26的荒煤烟气进行除尘后,荒煤烟气中掺杂的颗粒杂质被分离出后,荒煤烟气顺着导流烟道14流动后,到达冷却段21,此时荒煤烟气在冷却段21内冷却后,荒煤烟气中掺杂的焦油受冷呈液体状,并且分离出的焦油会顺着引流管23从导流烟道14内流出,此时无杂质的荒煤烟气(除杂、除焦油)会再次顺着导流烟道14流动,最终荒煤烟气经过轴流风机15后回流到达缓冲仓13的内部参与在燃烧炉2内部的燃烧。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种荒煤烟气二次利用的炭化炉,包括管式的碳化腔(1)以及燃烧炉(2),其特征在于:所述碳化腔(1)的两端分别设置燃烧炉(2)和烟气收集仓(3),所述燃烧炉(2)内设有花格墙(20),所述燃烧炉(2)连通热辐射管(4),所述碳化腔(1)的内部沿轴线方向设有用于使炭化料分层的筛筒(6)以及用于驱动炭化料移动的涡轮(7),且所述热辐射管(4)贯穿碳化腔(1)延伸至外部,所述筛筒(6)和涡轮(7)跟随碳化腔(1)由驱动机构(16)驱动转动,所述碳化腔(1)靠近燃烧炉(2)的一端连通进料口(8)、另一端连通多个出料口(9),且所述碳化腔(1)的尾端通过导气管(11)连通导流烟道(14),所述导流烟道(14)经轴流风机(15)连通缓冲仓(13),所述缓冲仓(13)设置在燃烧炉(2)一侧并与之连通。
2.根据权利要求1所述的一种荒煤烟气二次利用的炭化炉,其特征在于:所述碳化腔(1)通过驱动机构(16)驱动旋转于支撑架(5)上,所述支撑架(5)的数量为两个,且分布在碳化腔(1)两端,所述进料口(8)、出料口(9)分别位于两个支撑架(5)上,且其上均设有堵盖(10),所述驱动机构(16)包括基座(1601)、驱动齿轮(1602)与从动齿轮(1603)以及第一电机(1604),所述驱动齿轮(1602)转动连接在基座(1601)上,所述从动齿轮(1603)固定在碳化腔(1)上,所述第一电机(1604)通过驱动齿轮(1602)与从动齿轮(1603)驱动碳化腔(1)旋转。
3.根据权利要求1所述的一种荒煤烟气二次利用的炭化炉,其特征在于:所述缓冲仓(13)包括缓冲区(1301)和预热区(1302),且所述导流烟道(14)完全贯穿预热区(1302)延伸到缓冲区(1301)中,所述燃烧炉(2)和预热区(1302)的一侧侧壁上均安装有配风管(18)和烧嘴(19)。
4.根据权利要求1所述的一种荒煤烟气二次利用的炭化炉,其特征在于:所述导流烟道(14)上串联有形状为U型的冷却段(21),所述冷却段(21)设置在盛装有冷却水的箱体(22)内部,所述冷却段(21)的下端设有用于将焦油导出的引流管(23),所述引流管(23)上设有防止荒煤烟气泄露的U型弯道。
5.根据权利要求1所述的一种荒煤烟气二次利用的炭化炉,其特征在于:所述导流烟道(14)上串联有用于对荒煤烟气除尘的除尘装置(26)。
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