CN112920824A - 回转窑式热解反应器和煤的热解方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤的热解领域，公开了一种回转窑式热解反应器和煤的热解方法，所述回转窑式热解反应器包括回转筒体，回转筒体包括位于沿径向的两端的头部和尾部，回转窑式热解反应器在所述尾部一侧设置有固料入口和热解气出口、在所述头部一侧设置有高温气体入口，回转窑式热解反应器还具有固料出口，回转窑式热解反应器还包括设置于回转筒体上以用于向回转筒体内通入助燃气体的助燃通风单元；所述煤热解方法中，原料煤进入所述回转窑式热解反应器中进行热解，在热解过程中通过助燃通风单元向回转筒体内通入助燃气体，以使得原料煤热解反应过程中产生的焦油直接在回转筒体内进行燃烧。

Description

回转窑式热解反应器和煤的热解方法

技术领域

本发明涉及煤的热解领域，具体地涉及一种回转窑式热解反应器和一种煤的热解方法。

背景技术

随着雾霾的日益严重，人们对雾霾的成因认识越来越深入，研究表明民用散烧煤对雾霾的贡献不可小觑，因此提供清洁的民用散烧煤变得越来越重要。目前我国市场上的民用散烧煤绝大多数都是挥发分较高的煤种，如褐煤。因此，为了降低民用散烧煤对大气污染的影响，我们必须对民用散烧煤进行预处理，待其达到标准后再投放市场进行销售。与此同时，据统计2015年我国电厂的发电量不足电厂负荷能力的50％，发电厂存在较大的发电负荷未使用，而使用电厂1％以下的电厂锅炉烟气负荷即可进行年产约10万吨的民用散烧煤的提质生产，也即是可以利用电厂锅炉烟气对民用散烧煤进行清洁化预处理。

民用散烧煤的清洁化预处理包括在热解反应器中通过对原料煤进行热解而将原料煤中的挥发分、硫化物、汞和砷部分脱除，热解后获得的清洁煤在燃烧时污染物排放可显著降低，可以极大解决我国煤炭散烧带来的污染问题。

气体热载体煤热解工艺利用将气体热载体(可以为燃料燃烧所生的高温烟气或者煤热解产生的高温煤气)作为热源通入热解反应器中而将热量直接传递给煤料，从而使原料煤在高温下进行干燥并发生热解反应，脱除挥发分、硫化物、汞和砷等，获得煤气、焦油和半焦，此工艺具有传热快、加热均匀、加热效率高、设备简单、投资少等优点。

但在，应用现有的煤的热解反应器对原料煤进行清洁化预处理时，煤的热解过程中获得的热解气中所含有的焦油不仅会聚集堵塞管道和设备，而且对后续气体净化工序带来很大挑战。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的煤热解过程中获得的焦油会对热解设备和后续净化工序造成不利影响的问题，提供一种回转窑式热解反应器，该回转窑式热解反应器用于煤的清洁化预处理时，使焦油在热解反应器中直接燃烧，有利于减少焦油对后续气体净化工序的影响，简化煤的清洁化预处理工序；另外，相应地本发明还提供一种煤的热解方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种回转窑式热解反应器，该回转窑式热解反应器包括回转筒体，所述回转筒体包括位于沿径向的两端的头部和尾部，所述回转窑式热解反应器在所述回转筒体的尾部一侧设置有固料入口和热解气出口、在所述回转筒体的头部一侧设置有高温气体入口，并且所述回转窑式热解反应器还具有固料出口，所述回转窑式热解反应器还包括设置于所述回转筒体上以用于向所述回转筒体内通入助燃气体的助燃通风单元。

优选地，所述助燃通风单元包括沿所述回转筒体的轴向间隔设置的多个通风部和用于控制各个所述通风部通风量的风量控制部。

优选地，所述助燃通风单元包括沿所述回转筒体的轴向延伸的通风主管，所述通风部包括从所述通风主管上延伸出的通风支管，所述通风支管的一端连通于所述通风主管、另一端先延伸出所述回转筒体后再伸入所述回转筒体内部，所述风量控制部包括设置于每根所述通风支管的位于所述回转筒体外侧的部分上的风量调节阀。

优选地，沿所述回转筒体的周向间隔地设置有多根所述通风主管，在所述回转筒体头部外侧设置有一助燃气体缓冲腔，各个所述通风主管的头部均连接于所述助燃气体缓冲腔，并且所述助燃通风单元还包括用于向所述助燃气体缓冲腔内输送助燃气体的助燃气体进气管。

优选地，所述高温气体入口设置于所述回转筒体位于头部侧的端面的中央，所述助燃气体缓冲腔设置为与所述回转筒体同轴的空心环状柱体；在所述助燃气体缓冲腔的中央通道中套设有管道支撑轴承，所述回转窑式热解反应器还包括高温气体进气管，所述高温气体进气管的一端连接于所述高温气体入口，另一端延伸并支撑于所述管道支撑轴承；在所述助燃气体缓冲腔的外周面上沿周向开设有通槽，并且在所述通槽处还具有套设在所述助燃气体缓冲腔上的密封环结构，该密封环结构的外周面上开设有孔，所述助燃气体进气管穿过所述孔延伸至所述通槽处。

优选地，所述回转筒体包括外壳和设置于外壳内壁上的保温浇注料层，所述通风主管埋设于所述保温浇注料层中。

优选地，所述通风部包括沿所述回转筒体的轴向间隔设置的多个通风口和从所述通风口延伸出的通风管，所述风量控制部包括设置于所述通风管上的风量调节阀。

优选地，对应于每个所述通风部所在位置，在所述回转筒体内还分别设置有温度传感器。

优选地，所述回转窑式热解反应器还包括中控单元，所述中控单元的输入端和输出端分别电连接于所述温度传感器和所述风量控制部。

优选地，所述回转窑式热解反应器还设置有低温气体出口以及在所述回转筒体内部延伸的换热气体管道，所述换热气体管道的一端与所述高温气体入口连通、另一端沿所述回转筒体的轴向延伸至所述回转筒体的尾部后再延伸并与所述低温气体出口连通。

优选地，所述低温气体出口位于所述回转筒体的头部一侧，所述换热气体管道包括从所述回转筒体的头部延伸至尾部的高温段、从所述回转筒体尾部延伸至头部的低温段和用于连接所述高温段和所述低温段的连接段；所述回转筒体在位于头部一侧端面上沿周向开设有环形通槽，所述高温段和所述低温段的背离所述连接段的一端均通过所述环形通槽的延伸至所述回转筒体外部；所述高温段位于所述低温段下方。

优选地，所述回转筒体在头部端面处还围绕所述环形通槽设置有动静密封部。

优选地，所述换热气体管道包括多根，并且各个所述换热气体管道的高温段紧密排布以对应于所述回转筒体的下半部形成高温区，各个所述换热气体管道的低温段紧密排布以对应于所述回转筒体的上半部形成低温区。

优选地，所述高温段和所述低温段均沿所述回转筒体的轴向延伸，所述连接段则垂直于所述回转筒体的轴线并且位于所述回转筒体内部。

优选地，所述回转窑式热解反应器还包括位于所述高温气体入口和所述高温段之间的高温气体缓冲腔以及位于所述低温气体出口和所述低温段之间的低温气体缓冲腔。

优选地，所述回转筒体位于头部的端面上开设有通孔，所述回转窑式热解反应器还包括高温气体管道和套设在所述高温气体管道内的低温气体管道，所述高温气体管道穿过所述通孔设置、位于所述回转筒体内部的一端封闭、另一端形成为所述高温气体入口，所述低温气体管道的内侧端封闭、外侧端从所述高温气体管道位于所述回转筒体外部的部分上穿过周向侧壁延伸出并形成为所述低温气体出口；所述回转窑式热解反应器还包括高温气体连通管和低温气体连通管，所述高温气体连通管的两端分别连接于所述高温气体管道的周向侧壁和所述高温气体缓冲腔，以连通所述高温气体缓冲腔与所述高温气体管道，所述低温气体连通管的两端分别连接于所述低温气体管道位于所述高温气体管道内部的部分和所述低温气体缓冲腔，以连通所述低温气体缓冲腔与所述低温气体管道。

优选地，所述回转筒体包括固料排出段，在所述固料排出段内，所述回转筒体在侧壁上形成有固料出口并且外侧套设有能够相对于所述回转套筒绕轴线转动的固料排出套筒，所述固料排出套筒至少在底部与所述回转筒体相间隔以在所述固料排出套筒和所述回转筒体之间形成固料缓存腔，在所述固料缓存腔的底部形成有套筒出料口，所述套筒出料口处设置有密封开关阀，并且，在所述固料排出套筒沿轴向的两侧边缘处，在所述固料排出套筒和所述回转筒体之间设置有密封部。

优选地，在所述固料排出段内，沿周向间隔地形成有多个所述固料出口。

优选地，所述固料缓冲腔的跨度大于相邻两个所述固料出口在所述回转筒体周向上的跨度并且小于相邻三个所述固料出口在所述回转筒体周向的跨度。

优选地，所述固料缓冲腔形成为漏斗式样。

优选地，沿着所述回转筒体的旋转方向，所述固料缓冲腔的靠前侧的壁与水平方向的夹角大于靠后侧的壁与水平方向的夹角。

优选地，所述回转筒体在头部安装有备用固料排出部，该备用固料排出部包括套设在所述回转筒体头部的备用固料排出套筒和形成于所述备用固料排出套筒底部的备用固料排出口，所述备用固料排出口处设置有密封开关阀。

优选地，所述回转筒体在尾部设置有进料部，所述进料部包括螺旋输送机，该螺旋输送机的出料端通过所述固料入口伸入所述回转筒体的内部；或者，所述进料部包括进料桶和进料管，所述进料桶套设在所述回转筒体尾部并且能够相对于所述回转筒体绕轴线旋转，所述进料管从所述进料通顶端伸入所述进料桶内并延伸至所述固料入口处，并且所述进料桶在底部形成有溢料口。

优选地，所述回转窑式热解反应器还包括用于支撑所述回转筒体的支撑托辊以及用于驱动所述回转筒体的驱动装置。

本发明第二方面提供一种煤热解方法，使原料煤进入根据本发明的回转窑式热解反应器中进行热解，在热解过程中通过所述助燃通风单元向所述回转筒体内通入助燃气体，以使得原料煤热解反应过程中产生的焦油直接在回转筒体内进行燃烧。

通过上述技术方案，对原料煤进行热解反应，原料煤从固料入口进入到回转筒体中并从固料出口排出，高温气体，例如可以为燃料燃烧所产生的高温烟气，则从高温气体入口进入到底回转筒体中为回转筒体内的煤料提供热量，从而使得煤料干燥并发生热解反应，在此过程中，可以通过助燃通风单元向回转筒体内通入助燃气体，例如最经济方便地所述助燃气体可以为空气，使得原料煤热解过程中产生的焦油以及甲烷、一氧化碳等与助燃气体发生燃烧，并形成最终的煤气从热解气出口排出，可以减少焦油对后续气体净化工序的影响，简化煤的清洁化预处理工序，也防止焦油聚集或冷凝堵塞管道和设备。而焦油以及甲烷、一氧化碳等的燃烧反过来可以为原料煤的热解进一步提供热量，降低热解半焦的挥发分，保证使用本发明的回转窑式热解反应器所生产的产品满足相关行业和国家标准，提高了能量的利用效率。

附图说明

图1是根据本发明的一种实施方式的回转窑式热反应器的沿轴向的结构示意图；

图2是沿图1中A-A线所截取的剖视图；

图3是根据本发明的另一种实施方式的回转窑式热反应器的沿轴向的结构示意图；

图4是沿图3中B-B线所截取的剖视图。

附图标记说明

1回转筒体 21固料入口 22固料出口

31高温气体入口 311高温气体进气管 32低温气体出口

33换热气体管道 331高温段 332低温段

333连接段 41通风口 42通风主管

43通风支管 44风量调节阀 45助燃气体缓冲腔

46助燃气体进气管 47密封环结构 48管道支撑轴承

5热解气出口 61高温气体缓冲腔 62低温气体缓冲腔

71高温气体管道 72低温气体管道 73高温气体连通管

74低温气体连通管 81固料排出套筒 82套筒出料口

83固料缓存腔 9备用固料排出部 10驱动装置

111进料桶 112进料管 113溢料口

12支撑托辊

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在本发明中，需要理解的是，术语“背离”、“朝向”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，也与实际使用的方位或位置关系相对应；使用的方位词如“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外；仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

本发明提供了一种回转窑式热解反应器，该回转窑式热解反应器包括回转筒体1，所述回转筒体1包括位于沿径向的两端的头部和尾部，所述回转窑式热解反应器在所述回转筒体1的尾部一侧设置有固料入口21和热解气出口5、在所述回转筒体1的头部一侧设置有高温气体入口31，并且所述回转窑式热解反应器还具有固料出口22，并且，所述回转窑式热解反应器还包括设置于所述回转筒体1上以用于向所述回转筒体1内通入助燃气体的助燃通风单元。

使用根据本发明的回转窑式热解反应器对原料煤进行热解反应，原料煤从固料入口21进入到回转筒体1中并从固料出口22排出，高温气体，例如可以为燃料燃烧所生的高温烟气，则从高温气体入口31进入到回转筒体1中为回转筒体1内的煤料提供热量，从而使得煤料干燥并发生热解反应，在此过程中，可以通过助燃通风单元向回转筒体1内通入助燃气体，例如最经济方便地所述助燃气体可以为空气，使得原料煤热解过程中产生的焦油以及甲烷、一氧化碳等与助燃气体发生燃烧，并形成最终的热解气从热解气出口5排出，可以减少焦油对后续气体净化工序的影响，简化煤的清洁化预处理工序，也防止焦油聚集或冷凝堵塞管道和设备。而焦油以及甲烷、一氧化碳等的燃烧反过来可以为原料煤的热解进一步提供热量，降低热解半焦的挥发分，保证使用本发明的回转窑式热解反应器所生产的产品满足相关行业和国家标准，提高了能量的利用效率。

参见图1和图3，一般情况下，为了提供操作灵活性，所述助燃通风单元包括沿所述回转筒体1的轴向间隔设置的多个通风部和用于控制各个所述通风部通风量的风量控制部。风量控制部的设置，使得可以通过控制进入回转筒体1内的助燃气体的流量(风量)，而使热解半焦表面也发生燃烧，热解半焦的燃烧起到助燃作用，确保焦油以及甲烷、一氧化碳等的充分燃烧。

对于本发明的助燃通风单元，其可以根据实际需求具有多种不同的形式，例如，参见图1，作为一种可供选择的实施方式，所述助燃通风单元包括沿所述回转筒体1的轴向延伸的通风主管42，所述通风部包括从所述通风主管42上延伸出的通风支管43，所述通风支管43的一端连通于所述通风主管42、另一端先延伸出所述回转筒体1后再伸入所述回转筒体1内部，所述风量控制部包括设置于每根所述通风支管43的位于所述回转筒体1外侧的部分上的风量调节阀44。风量调节阀的44设置在温度较低的回转筒体1的外部，避免高温对风量调节阀44的影响同时也方便工作人员在必要时对风量调节阀44进行人工调节和维护维修。

并且，为了为焦油提供充足的助燃气体以使得焦油以及甲烷、一氧化碳等充分燃烧，优选地，沿所述回转筒体1的周向间隔地设置有多根所述通风主管42，并且，在所述回转筒体1头部外侧设置有一助燃气体缓冲腔45，各个所述通风主管42的头部(即通风主管42的朝向所述回转筒体1头部的一侧)均连接于所述助燃气体缓冲腔45，并且所述助燃通风单元还包括用于向所述助燃气体缓冲腔45内输送助燃气体的助燃气体进气管46，从而有利于保障助燃气体通入回转筒体1内的连续性，尽量避免发生因助燃气体不足而产生焦油。而通入通风主管42内的助燃气体可以为空气，本发明的回转窑式热解反应器还可以包括用于向助燃气体缓冲腔45内通入空气的鼓风机。

更进一步具体地，参见图1，本实施方式中，所述高温气体入口31设置于所述回转筒体1位于头部侧的端面的中央，所述助燃气体缓冲腔45设置为与所述回转筒体1同轴的空心环状柱体；在所述助燃气体缓冲腔45的中央通道中套设有管道支撑轴承48，所述回转窑式热解反应器还包括高温气体进气管311，所述高温气体进气管311的一端连接于所述高温气体入口31，另一端延伸并支撑于所述管道支撑轴承48；在所述助燃气体缓冲腔45的外周面上沿周向开设有通槽，并且在所述通槽处还具有套设在所述助燃气体缓冲腔45上的密封环结构47，该密封环结构47的外周面上开设有孔，所述助燃气体进气管46穿过所述孔延伸至所述通槽处。在生产过程中，回转筒体1绕轴线旋转，通风主管42和助燃气体缓冲腔45也随着回转筒体1一起绕回转筒体1的轴线旋转，而助燃气体进气管46(以及可能设置有的鼓风机)则是固定不动的，助燃气体进气管46与助燃气体缓冲腔45上的通槽对接但不连接，其中，所述密封环结构47可以包括石墨盘根，以获得动静密封的效果，从而在不妨碍助燃气体进气管46与助燃气体缓冲腔45之间的相对运动的同时保障助燃气体向回转筒体1内通入；另外，图1的实施方式中，高温气体是经由高温气体进气管311直接通入回转筒体1中。

并且，其中，所述回转筒体1包括外壳和设置于外壳内壁上的保温浇注料层，所述通风主管42埋设于所述保温浇注料层中。

作为另一种可选择的实施方式，参见图3，所述通风部可以包括沿所述回转筒体1的轴向间隔设置的多个通风口41和从所述通风口41延伸出的通风管，所述风量控制部包括设置于所述通风管上的风量调节阀，用于向各个通风管中通入助燃气体的鼓风机可以安装在回转筒体1的外壁上。

对于图1、图3所示或者其它实施方式，优选地，对应于每个所述通风部所在位置，在所述回转筒体1内还分别设置有温度传感器，这种情况下，可以根据温度传感器所检测到的各个通风部处的温度，获知回转筒体1的温度分布状态，来判断和计算出启用哪个或者哪几个通风部来进行通风以及具体通入助燃气体的流量，从而合理选择通风部位并控制通风量，避免过度通入助燃气体，也保障通入足量的助燃气体从而确保焦油以及甲烷、一氧化碳等的充分燃烧。

优选地，所述回转窑式热解反应器还包括中控单元，所述中控单元的输入端和输出端分别电连接于所述温度传感器和所述风量控制部，可以在中控单元(例如计算机)中设置相关程序，当温度传感器将所检测得的温度以电信号传输至中控单元后，中控单元依据程序自动计算出各个通风部所需要的通风量进而将电信号指令再传输至风量控制部，对各个风量控制部进行调节。

在图1的实施方式中，回转筒体1内所发生的热解反应、焦油燃烧等所产生的气体和烟尘，以及从高温气体入口31进入到回转筒体1内的气体，最终都经由热解气出口5排出并可以进一步回收热量以及进行进化处理，由于高温气体入口31通入的气体(例如烟气)主要用作与原料煤进行热交换，最后混入回转筒体1内所产生的气体中，由此带来的问题是，使得不管是回转筒体1内部还是最终从热解气出口5排出的气体量均很大，回转筒体1的尺寸需要设计较大，对后续的如除尘净化设备要求也提高。

因此，作为一种优选实施方式，参见图3，所述回转窑式热解反应器还设置有低温气体出口32以及在所述回转筒体1内部延伸的换热气体管道33，所述换热气体管道33的一端与所述高温气体入口31连通、另一端沿所述回转筒体1的轴向延伸至所述回转筒体1的尾部后再延伸并与所述低温气体出口32连通。

本实施方式中，作为原料煤热解反应热源的高温气体(例如高温烟气)从高温气体入口31通入后沿换热气体管道33大致通过整个回转筒体1内部，并在此过程中为原料煤提供热量与之发生热交换，高温气体温度降低，最终经由低温气体出口32排出，并可以用于进行下一步处理，由此，作为热量的高温气体是不会直接与回转筒体1内的固料或气体等接触的，由此，从热解气出口5排出的气体和粉尘等中也不包含作为热源的高温气体，因此，相较于传统的以气体为载体的热解反应器，对原料煤的清洁化预处理能力等同的情况下，本优选实施方式的回转窑式热解反应器从热解气出口5排出的气体量大大减少，可以具有更小的尺寸并且对后续除尘净化设备要求也更低，有利于节能提效，并且换热后的低温烟气还可以进一步回收后加热再循环利用，优化利用效率。

优选地，所述低温气体出口32位于所述回转筒体1的头部一侧，所述换热气体管道33包括从所述回转筒体1的头部延伸至尾部的高温段331、从所述回转筒体1尾部延伸至头部的低温段332和用于连接所述高温段331和所述低温段332的连接段333；所述回转筒体1在位于头部一侧端面上沿周向开设有环形通槽，所述高温段331和所述低温段332的背离所述连接段333的一端均通过所述环形通槽的延伸至所述回转筒体1外部；所述高温段331位于所述低温段332下方。由此，在对原料煤热解过程中，回转筒体1绕轴线旋转，但是换热气体管道33是不随回转筒体1转动而固定不动地，由此可以始终在回转筒体1的靠下侧的部分形成高温区，这也与煤料的运动轨迹相呼应，使得高温段331始终与煤料相接触进行换热，换热后的低温气体则从位于上侧的低温段332排出，并且，低温气体在经过低温段332中的过程中获得回转筒体1上部燃烧产生的热量获得升温，以提高换热效率，优化能量利用率。其中，为了保持回转筒体1内部的封闭性，所述回转筒体1在头部端面处还可以围绕所述环形通槽设置有动静密封部，例如可以使用石墨盘根等在回转筒体1和换热气体管道33之间形成动静密封。

进一步优选地，所述换热气体管道33包括多根，并且每根各个所述换热气体管道33的高温段331紧密排布以对应于所述回转筒体1的下半部形成均位于高温区中，每根各个所述换热气体管道33的低温段332紧密排布以对应于所述回转筒体1的上半部形成低温区均位于低温区中，例如，沿回转筒体1的周向，高温区和低温区对半平分，以使得回转筒体1内大部分的原料煤处于高温区中。

进一步具体地，参见图3，所述高温段331和所述低温段332均沿所述回转筒体1的轴向延伸，所述连接段333则垂直于所述回转筒体1的轴线并且位于所述回转筒体1内部，这种方式也方便了多根换热气体管道33的布置。

优选地，所述回转窑式热解反应器还包括位于所述高温气体入口31和所述高温段331之间的高温气体缓冲腔61以及位于所述低温气体出口32和所述低温段332之间的低温气体缓冲腔62。从而有利于保障换热用高温气体通过回转筒体1内的连续性，持续而充足地为原料煤的热解提供热量，相应地，高温气体缓冲腔61和低温气体缓冲腔62均可以为半个空心环状柱体，并且彼此对接为一个空心环状柱体。

参见图3，具体地，在本实施方式中，所述回转筒体1位于头部的端面上开设有通孔，所述回转窑式热解反应器还包括高温气体管道71和套设在所述高温气体管道71内的低温气体管道72，所述高温气体管道71穿过所述通孔设置、位于所述回转筒体1内部的一端封闭、另一端形成为所述高温气体入口31，所述低温气体管道72的内侧端封闭、外侧端从所述高温气体管道71位于所述回转筒体1外部的部分上穿过周向侧壁延伸出并形成为所述低温气体出口32；所述回转窑式热解反应器还包括高温气体连通管73和低温气体连通管74，所述高温气体连通管73的两端分别连接于所述高温气体管道71的周向侧壁和所述高温气体缓冲腔61，以连通所述高温气体缓冲腔61与所述高温气体管道71，所述低温气体连通管74的两端分别连接于所述低温气体管道72位于所述高温气体管道71内部的部分和所述低温气体缓冲腔62，以连通所述低温气体缓冲腔62与所述低温气体管道72，并且，可以想象地，为保障回转筒体1内部的封闭性，在本实施方式的所有动静结合的部件之间均可以设置有动静密封部件或者机构。

并且，图1至图4，优选地，所述回转筒体1包括固料排出段，在所述固料排出段内，所述回转筒体1在侧壁上形成有固料出口22并且外侧套设有能够相对于所述回转套筒1绕轴线转动的固料排出套筒81，所述固料排出套筒81至少在底部与所述回转筒体1相间隔以在所述固料排出套筒81和所述回转筒体1之间形成固料缓存腔83，在所述固料缓存腔83的底部形成有套筒出料口82，所述套筒出料口82处设置有密封开关阀，并且，在所述固料排出套筒81沿轴向的两侧边缘处，在所述固料排出套筒81和所述回转筒体1之间设置有密封部。

采用这种固料排出结构后，固料出口22可以设置在回转筒体1沿轴向上的任意位置，而不仅限于头部或者尾部，即所述固料排出段可以是回转筒体1上的任意一段，因此出料位置的布置更灵活，可以根据实际产品需要等进行调整。并且，参见图2和图4，在这种固料排出结构中，回转筒体1内部的煤料在堆密度和自身重力作用下先下落至固料缓存腔83内，使得固料缓冲腔83始终堆有固料，以形成固封效果，从而与套筒出料口82处的密封开关阀形成双重密封，以为回转筒体1内提供更好的气密性，使得本实施方式的回转窑式热解反应器适用于对气密效果更严苛的工况。所述固料排出套筒81和所述回转筒体1之间设置的密封部处于回转筒体1的外壁上，回转筒体1外壁的温度相对更低，降低了动静密封难度，所述密封部可以为石墨盘根。

具体地，在所述固料排出段内，可以沿周向间隔地形成有多个所述固料出口22，多个所述固料出口22可以是等间隔排布的。

并且，有利于固料在固料缓冲腔83中下落堆积形成更好地固封效果，优选地，所述固料缓冲腔83形成为漏斗式样。参见图2和图4，进一步具体地，沿着所述回转筒体1的旋转方向，所述固料缓冲腔83的靠前侧的壁与水平方向的夹角大于靠后侧的壁与水平方向的夹角。

依然是为了利于固料在固料缓冲腔83中下落堆积形成更好地固封效果，进一步优选地，在所述固料排出段内，沿周向等间隔地形成有多个所述固料出口22，并且沿所述回转筒体1的周向，所述固料缓冲腔83的跨度大于相邻两个所述固料出口22在所述回转筒体1周向上的跨度并且小于相邻三个所述固料出口22在所述回转筒体1周向的跨度，保证始终有固料从固料出口22下落并堆积在固料缓冲腔83中形成固封。

并且，为了保证回转窑式热解反应器的安全稳定运行，进一步地，所述回转筒体1在头部还可以安装有备用固料排出部9，该备用固料排出部9包括套设在所述回转筒体1头部的备用固料排出套筒和形成于所述备用固料排出套筒底部的备用固料排出口，所述备用固料排出口处设置有密封开关阀，并且同样可以理解地是，在所述固料排出套筒和所述回转筒体1之间需要设置的动静密封结构。

进一步地，对于本发明的回转窑式热解反应器，所述回转筒体1在尾部设置有进料部，参见图1，作为一种实施方式，所述进料部可以包括螺旋输送机，该螺旋输送机的出料端通过所述固料入口21伸入所述回转筒体1的内部，原料煤从螺旋输送机入口进入螺旋输送机内并从螺旋输送机的出料端排至回转筒体1内进行热解，螺旋输送机不随回转筒体1旋转，因此回转筒体1与螺旋输送机之间也设置有动静密封结构。

或者，参见图3，作为另一种实施方式，所述进料部包括进料桶111和进料管112，所述进料桶111套设在所述回转筒体1尾部并且能够相对于所述回转筒体1绕轴线旋转，所述进料管112从所述进料通111顶端伸入所述进料桶111内并延伸至所述固料入口21处，并且所述进料桶111在底部形成有溢料口113，从进料管112进入而溢流至进料桶11中的原料煤可以从溢料口113排出。

另外，所述回转窑式热解反应器还包括用于支撑所述回转筒体的支撑托辊12以及用于驱动所述回转筒体1旋转的驱动装置10，另外，在回转筒体1内部还可以设置有螺旋叶片，回转筒体1的旋转的使得回转筒体1内部的螺旋叶片将固料从尾部向头部推送。

根据本发明的另一方面，还提供了一种煤热解方法，在该煤热解方法中，原料煤进入根据本发明的回转窑式热解反应器中进行热解，在热解过程中通过所述助燃通风单元向所述回转筒体内通入助燃气体，以使得原料煤热解反应过程中产生的焦油直接在回转筒体内进行燃烧。

使用根据本发明的煤热解方法，可以通过助燃通风单元向回转筒体内通入助燃气体，例如最经济方便地所述助燃气体可以为空气，使得原料煤热解过程中产生的焦油与助燃气体发生燃烧，并形成最终的热解气从热解气出口排出，可以减少焦油对后续气体净化工序的影响，简化煤的清洁化预处理工序，也防止焦油聚集或冷凝堵塞管道和设备。而焦油以及甲烷、一氧化碳等的燃烧反过来可以为原料煤的热解进一步提供热量，降低热解半焦的挥发分，保证使用本发明的煤热解方法所生产的产品满足相关行业和国家标准，提高了能量的利用效率。

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 (25)

1.一种回转窑式热解反应器，该回转窑式热解反应器包括回转筒体(1)，所述回转筒体(1)包括位于沿径向的两端的头部和尾部，所述回转窑式热解反应器在所述回转筒体(1)的尾部一侧设置有固料入口(21)和热解气出口(5)、在所述回转筒体(1)的头部一侧设置有高温气体入口(31)，并且所述回转窑式热解反应器还具有固料出口(22)，其特征在于，所述回转窑式热解反应器还包括设置于所述回转筒体(1)上以用于向所述回转筒体(1)内通入助燃气体的助燃通风单元。

2.根据权利要求1所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述助燃通风单元包括沿所述回转筒体(1)的轴向间隔设置的多个通风部和用于控制各个所述通风部通风量的风量控制部。

3.根据权利要求2所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述助燃通风单元包括沿所述回转筒体(1)的轴向延伸的通风主管(42)，所述通风部包括从所述通风主管(42)上延伸出的通风支管(43)，所述通风支管(43)的一端连通于所述通风主管(42)、另一端先延伸出所述回转筒体(1)后再伸入所述回转筒体(1)内部，所述风量控制部包括设置于每根所述通风支管(43)的位于所述回转筒体(1)外侧的部分上的风量调节阀(44)。

4.根据权利要求2所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，沿所述回转筒体(1)的周向间隔地设置有多根所述通风主管(42)，在所述回转筒体(1)头部外侧设置有一助燃气体缓冲腔(45)，各个所述通风主管(42)的头部均连接于所述助燃气体缓冲腔(45)，并且所述助燃通风单元还包括用于向所述助燃气体缓冲腔(45)内输送助燃气体的助燃气体进气管(46)。

5.根据权利要求4所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述高温气体入口(31)设置于所述回转筒体(1)位于头部侧的端面的中央，所述助燃气体缓冲腔(45)设置为与所述回转筒体(1)同轴的空心环状柱体；在所述助燃气体缓冲腔(45)的中央通道中套设有管道支撑轴承(48)，所述回转窑式热解反应器还包括高温气体进气管(311)，所述高温气体进气管(311)的一端连接于所述高温气体入口(31)，另一端延伸并支撑于所述管道支撑轴承(48)；在所述助燃气体缓冲腔(45)的外周面上沿周向开设有通槽，并且在所述通槽处还具有套设在所述助燃气体缓冲腔(45)上的密封环结构(47)，该密封环结构(47)的外周面上开设有孔，所述助燃气体进气管(46)穿过所述孔延伸至所述通槽处。

6.根据权利要求3所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述回转筒体(1)包括外壳和设置于外壳内壁上的保温浇注料层，所述通风主管(42)埋设于所述保温浇注料层中。

7.根据权利要求2所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述通风部包括沿所述回转筒体(1)的轴向间隔设置的多个通风口(41)和从所述通风口(41)延伸出的通风管，所述风量控制部包括设置于所述通风管上的风量调节阀。

8.根据权利要求2所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，对应于每个所述通风部所在位置，在所述回转筒体(1)内还分别设置有温度传感器。

9.根据权利要求8所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述回转窑式热解反应器还包括中控单元，所述中控单元的输入端和输出端分别电连接于所述温度传感器和所述风量控制部。

10.根据权利要求1-4和6-9中任意一项所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述回转窑式热解反应器还设置有低温气体出口(32)以及在所述回转筒体(1)内部延伸的换热气体管道(33)，所述换热气体管道(33)的一端与所述高温气体入口(31)连通、另一端沿所述回转筒体(1)的轴向延伸至所述回转筒体(1)的尾部后再延伸并与所述低温气体出口(32)连通。

11.根据权利要求10所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述低温气体出口(32)位于所述回转筒体(1)的头部一侧，所述换热气体管道(33)包括从所述回转筒体(1)的头部延伸至尾部的高温段(331)、从所述回转筒体(1)尾部延伸至头部的低温段(332)和用于连接所述高温段(331)和所述低温段(332)的连接段(333)；所述回转筒体(1)在位于头部一侧端面上沿周向开设有环形通槽，所述高温段(331)和所述低温段(332)的背离所述连接段(333)的一端均通过所述环形通槽的延伸至所述回转筒体(1)外部；所述高温段(331)位于所述低温段(332)下方。

12.根据权利要求11所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述回转筒体(1)在头部端面处还围绕所述环形通槽设置有动静密封部。

13.根据权利要求11所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述换热气体管道(33)包括多根，并且各个所述换热气体管道(33)的高温段(331)紧密排布以对应于所述回转筒体(1)的下半部形成高温区，各个所述换热气体管道(33)的低温段(332)紧密排布以对应于所述回转筒体(1)的上半部形成低温区。

14.根据权利要求13所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述高温段(331)和所述低温段(332)均沿所述回转筒体(1)的轴向延伸，所述连接段(333)则垂直于所述回转筒体(1)的轴线并且位于所述回转筒体(1)内部。

15.根据权利要求11所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述回转窑式热解反应器还包括位于所述高温气体入口(31)和所述高温段(331)之间的高温气体缓冲腔(61)以及位于所述低温气体出口(32)和所述低温段(332)之间的低温气体缓冲腔(62)。

16.根据权利要求15所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述回转筒体(1)位于头部的端面上开设有通孔，所述回转窑式热解反应器还包括高温气体管道(71)和套设在所述高温气体管道(71)内的低温气体管道(72)，所述高温气体管道(71)穿过所述通孔设置、位于所述回转筒体(1)内部的一端封闭、另一端形成为所述高温气体入口(31)，所述低温气体管道(72)的内侧端封闭、外侧端从所述高温气体管道(71)位于所述回转筒体(1)外部的部分上穿过周向侧壁延伸出并形成为所述低温气体出口(32)；所述回转窑式热解反应器还包括高温气体连通管(73)和低温气体连通管(74)，所述高温气体连通管(73)的两端分别连接于所述高温气体管道(71)的周向侧壁和所述高温气体缓冲腔(61)，以连通所述高温气体缓冲腔(61)与所述高温气体管道(71)，所述低温气体连通管(74)的两端分别连接于所述低温气体管道(72)位于所述高温气体管道(71)内部的部分和所述低温气体缓冲腔(62)，以连通所述低温气体缓冲腔(62)与所述低温气体管道(72)。

17.根据权利要求1-9中任意一项所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述回转筒体(1)包括固料排出段，在所述固料排出段内，所述回转筒体(1)在侧壁上形成有固料出口(22)并且外侧套设有能够相对于所述回转套筒(1)绕轴线转动的固料排出套筒(81)，所述固料排出套筒(81)至少在底部与所述回转筒体(1)相间隔以在所述固料排出套筒(81)和所述回转筒体(1)之间形成固料缓存腔(83)，在所述固料缓存腔(83)的底部形成有套筒出料口(82)，所述套筒出料口(82)处设置有密封开关阀，并且，在所述固料排出套筒(81)沿轴向的两侧边缘处，在所述固料排出套筒(81)和所述回转筒体(1)之间设置有密封部。

18.根据权利要求17所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，在所述固料排出段内，沿周向间隔地形成有多个所述固料出口(22)。

19.根据权利要求18所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，沿所述回转筒体(1)的周向，所述固料缓冲腔(83)的跨度大于相邻两个所述固料出口(22)在所述回转筒体(1)周向上的跨度并且小于相邻三个所述固料出口(22)在所述回转筒体(1)周向的跨度。

20.根据权利要求17所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述固料缓冲腔(83)形成为漏斗式样。

21.根据权利要求20所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，沿着所述回转筒体(1)的旋转方向，所述固料缓冲腔(83)的靠前侧的壁与水平方向的夹角大于靠后侧的壁与水平方向的夹角。

22.根据权利要求17所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述回转筒体(1)在头部安装有备用固料排出部(9)，该备用固料排出部(9)包括套设在所述回转筒体(1)头部的备用固料排出套筒和形成于所述备用固料排出套筒底部的备用固料排出口，所述备用固料排出口处设置有密封开关阀。

23.根据权利要求1所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述回转筒体(1)在尾部设置有进料部，所述进料部包括螺旋输送机，该螺旋输送机的出料端通过所述固料入口(21)伸入所述回转筒体(1)的内部；或者，所述进料部包括进料桶(111)和进料管(112)，所述进料桶(111)套设在所述回转筒体(1)尾部并且能够相对于所述回转筒体(1)绕轴线旋转，所述进料管(112)从所述进料通(111)顶端伸入所述进料桶(111)内并延伸至所述固料入口(21)处，并且所述进料桶(111)在底部形成有溢料口(113)。

24.根据权利要求1所述的回转窑式热解反应器，其特征在于，所述回转窑式热解反应器还包括用于支撑所述回转筒体的支撑托辊(12)以及用于驱动所述回转筒体(1)的驱动装置(10)。

25.一种煤的热解方法，其特征在于，使原料煤进入根据权利要求1-24中任意一项所述的回转窑式热解反应器中进行热解，在热解过程中通过所述助燃通风单元向所述回转筒体(1)内通入助燃气体，以使得原料煤热解反应过程中产生的焦油直接在所述回转筒体(1)内进行燃烧。

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