CN202610183U - 用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备 - Google Patents

Abstract

一种用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备，该设备由干馏炉回转主机、物料螺旋喂料机、气固分离箱三部分构成，物料螺旋喂料机与干馏炉回转主机的进料端连接，气固分离箱与干馏炉回转主机的出料端连接。干馏炉回转主机是从进料端至出料端向下倾斜布置的筒状结构，筒体内部沿轴向同心分布有用于存储固体物料并作为反应析出气体流动通道的内螺旋管。进料段小直径滚筒外壁环向连接有高温烟气进气环箱，出料段小直径滚筒外壁环向连接有低温烟气进气环箱。本实用新型构造简单、处理产量大、换热高效节能、干馏气体纯度高，可广泛用于各类低阶煤及油页岩、石油残渣等低品位化石能源的低温干馏，可获得高品位的煤气、焦油、页岩油、半焦等产品。 　

Description

用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备

技术领域

本实用新型属于能源化工领域，特别是一种低品位化石能源的低温干馏设备。

背景技术

干馏一般是指固体有机物在隔绝空气的状态下进行加热从而发生热解反应的过程，根据不同的加热温度大致可分为低温、中温、高温和超高温干馏，工业上常用于煤的干馏，而采用低温干馏(500～650℃)可广泛用于低阶煤和油页岩等低品位化石能源，其产物可得到高产率的焦油和煤气，剩余固体物为高含炭半焦。干馏工艺用于处理煤、油页岩和石油残渣等已有很长的历史，以煤为例，其热解干馏技术始于20世纪初，在历史上曾经出现过很多煤的低温干馏（热解）提质方法，但工业上获得成功的只有几种，这些方法按炉的加热方式分为外热式、内热式及内热外热混合式，按照加热介质又可分为气体热载体、固体热载体方式，按照加热介质与物料是否接触又分为直接加热和间接加热方式。

20世纪50年代，随着世界范围石油、天然气的开发与应用，煤热解工艺发展速度减慢甚至停顿，但在一些煤资源丰富的国家，一直没有间断对煤热解的研究与开发。20世纪70年代，由于世界三次石油危机和对清洁能源需求的增长，再度引起对低阶煤以及油页岩等能源热解干馏的重视。随着人们对煤热解工艺的研究开发重新重视，陆续开发出一些新工艺。这些新工艺与煤直接燃烧相比，可生产气、液、固三种不同形态的产品，实际上是对煤中不同成分进行分质利用，热解产物中：焦油加氢可生产汽油、柴油、渣油等石油代用品和石油焦；煤气可作为清洁燃料和制化工合成气的原料气；半焦是优质无烟燃料，可作为民用燃料及电石、铁合金、炼铁高炉喷吹料，也是优质的气化用原料、吸附材料。因此煤的热解干馏是煤洁净高效综合利用的有效方法，既可减少燃煤造成的环境污染，又能提高低阶煤资源综合利用率和产品的附加值，具有显著的经济效益和环保效益，符合国家产业政策。

在国外，美、日、德、澳等国广泛开展了研究和试验工作，如1989年美国能源部批准并资助在怀俄明州吉列镇Buckskin煤矿建设一套日处理1000吨的褐煤干燥干馏工业示范装置，1992年6月投产，运行了近5年，从煤中提取的液体产品（CDL），作为石油替代燃料，年处理煤300万吨的商业化工厂正在设计和建设之中。美国联合碳化物公司的Coalcon公司开发了先进的非催化加氢热解技术，热解温度为560℃，加氢压力最高为6.9MPa，其液体和气体产率高、产品容易分离。

我国20世纪50年代开始进行煤热解工艺的开发和研究工作。北京石油学院、大连理工大学、浙江大学、中科院山西煤化所、北京煤化所、陕西煤业化工集团等单位，先后开发了不同工艺的煤热解技术，并建立大型工业装置。陕西榆林地区90年初开始建起一批以三江煤化公司为代表的内热式方形炉长焰煤块煤干馏炉，从单炉能力3～5万吨/年，发展到目前的单炉能力7.5～10万吨/年，单炉20万吨/年的大型干馏炉也已投入运行，同时开发成功了外热式干馏炉、两段式干馏炉等炉型。总能力达到2600多万吨。

国内外对油页岩的热解干馏技术研究相对于煤而言较少，现阶段一般是以低温干馏为主。目前，国内外存在着二十多种低温干馏技术，各种技术各有优缺点，现有装置及工艺大都存在安全性差、能效比差、产气量品质低、油收率低、能源浪费、成本过高等问题，丞待解决。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备，要解决现有低温干馏设备存在的安全性差、能效比差、产气量品质低、单套装置产量小、油收率低、能源浪费、生产成本过高等技术问题。

这种用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备，由干馏炉回转主机、物料螺旋喂料机、气固分离箱三部分构成，物料螺旋喂料机与干馏炉回转主机的进料端连接，气固分离箱与干馏炉回转主机的出料端连接；

所述干馏炉回转主机是从进料端至出料端向下倾斜布置的筒状结构；筒体包括进料段小直径滚筒、反应段大直径滚筒和出料段小直径滚筒三部分，反应段大直径滚筒两端分别由锥段滚筒与进料段小直径滚筒和出料段小直径滚筒连接；进料段小直径滚筒的进料端连接有进料内端板，并在进料内端板外罩有进料外端板，进料外端板朝向进料内端板的一面连接有呈正向螺旋分布的进料端扬料板，进料外端板朝外的一面中心连接进料中空轴；出料段小直径滚筒的出料端连接有出料内端板，并在出料内端板外罩有出料外端板，出料外端板朝向出料内端板的一面连接有呈反向螺旋分布的出料端扬料板，出料外端板朝外的一面中心连接出料中空轴；筒体内部沿轴向同心分布有用于存储固体物料并作为反应析出气体流动通道的内螺旋管，内螺旋管内壁分布有用于驱动固体物料的螺旋叶片，进料内端板和出料内端板均为蜂窝状板，内螺旋管两端分别与进料内端板和出料内端板上的蜂窝孔连接，反应段大直径滚筒内部连接有横向设置的支撑孔板，内螺旋管穿过支撑孔板上的孔支设于反应段大直径滚筒内部；

所述进料段小直径滚筒外壁环向连接有高温烟气进气环箱，高温烟气进气环箱与进料段小直径滚筒外壁之间设有高温烟气环箱密封，进料段小直径滚筒外壁在与高温烟气进气环箱对应处分布有高温烟气入口花孔，高温烟气进气环箱顶部与高温烟气进口管连接，高温烟气进气环箱底部设有高温出灰锁气阀；

所述出料段小直径滚筒外壁环向连接有低温烟气进气环箱，低温烟气进气环箱与出料段小直径滚筒外壁之间设有低温烟气环箱密封，出料段小直径滚筒外壁在与低温烟气进气环箱对应处分布有低温烟气出口花孔，低温烟气进气环箱顶部与低温烟气出口管连接，低温烟气进气环箱底部设有低温出灰锁气阀；

所述干馏炉回转主机由主电机、主减速机、小齿轮和大齿轮带动旋转，大齿轮连接在进料段小直径滚筒外壁，反应段大直径滚筒前部由固定端滚圈、固定端侧挡轮和固定端托轮支撑回转，反应段大直径滚筒后部由滑动端滚圈、滑动端侧挡轮和滑动端托轮支撑回转；

所述物料螺旋喂料机包括喂料螺旋、喂料螺旋机壳、喂料螺旋驱动电机和进料溜管；喂料螺旋安装于喂料螺旋机壳内部，喂料螺旋前端由喂料螺旋驱动电机驱动旋转，喂料螺旋末端插入干馏炉回转主机的腔体内，喂料螺旋机壳后部由进料端密封头与干馏炉回转主机的进料中空轴连接，喂料螺旋机壳顶面在与喂料螺旋前部对应处开有入料口，进料溜管与入料口连接；

所述气固分离箱包括气固分离箱本体、煤气出口和半焦出料锁气阀，气固分离箱本体侧面的入料口由出料端密封头与干馏炉回转主机的出料中空轴连接，煤气出口设于气固分离箱本体顶部，半焦出料锁气阀设于气固分离箱本体底部。

所述进料中空轴内壁有进料内螺旋，出料中空轴内壁有出料内螺旋。

所述支撑孔板周边由呈齿轮状分布的齿板.与反应段大直径滚筒内壁固定。       

所述喂料螺旋机壳与喂料螺旋驱动电机的底部坐落于喂料螺旋移动底座上，喂料螺旋移动底座由滚轮行走于进料端导轨上。

所述气固分离箱本体的底部坐落于分离箱移动底座上，分离箱移动底座由滚轮行走于出料端导轨上。       

所述筒体外壁包裹有一层耐火材料。

所述物料螺旋喂料机的入料口上连接有膨胀节，进料溜管经膨胀节与入料口连接。

所述喂料螺旋驱动电机和主电机均为变频电机。

    本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的干馏炉回转主机内部同心分布内螺旋管可用于储存物料并作为反应析出气体的流动通道。采用多个内螺旋管构件增大了干馏炉内的填充系数，提高了单机设备产量。由于物料和烟气属于间接接触，且随筒体的转动物料在内螺旋管内与管壁充分换热，热传导快，换热效率高。采用间接加热的方式，热烟气不与物料混合，因此物料被加热后所析出干馏气不含其他杂质，气体纯度高，适用于作为煤化工的原料。干馏炉回转主机尾部的出料外端板连接有呈反向螺旋分布的出料端扬料板，可方便将物料喂入出料中空轴内，出料中空轴内壁有内螺旋，可在转动的过程中将物料卸至气固分离箱内。整个干馏炉全套装置采用耐火材料做保温，热量散失少，节能。

干馏炉回转主机和喂料螺旋通过各自的变频电机及传动装置驱动旋转，从而实现物料和瓷球的提升和推进。由于采用变频电机，因此喂料量和干馏炉筒体回转速度均可调，设备具有良好的调节性，可适应不同的物料，控制性好。

物料螺旋喂料机和气固分离箱均设有行走在导轨上的底座，在设备发生热膨胀时，底座可以在导轨上移动，从而提高了设备的安全性和可调节性。

本实用新型的低温干馏设备构造简单、处理产量大、换热高效节能、干馏气体纯度高，可广泛用于各类低阶煤（如：褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤）及油页岩、石油残渣等低品位化石能源的低温干馏，可以获得高品位的煤气、焦油、页岩油、半焦等产品。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

    图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1A-A剖面的结构示意图。

图3是图1B-B剖面的结构示意图。

图4是图1C-C剖面的结构示意图。

图5是内螺旋管的结构示意图。

附图标记：1- 进料端导轨、2-喂料螺旋移动底座、3-喂料螺旋驱动电机、4-喂料螺旋、5-膨胀节、6-进料溜管、7-进料中空轴、8-进料外端板、9-进料端扬料板、10-进料内端板、11-高温烟气进口管、12-高温烟气进气环箱、13-高温烟气入口花孔、14-大齿轮、15-内螺旋管、16-螺旋叶片、17-锥段滚筒、18-支撑孔板、18.1-齿板、19-反应段大直径滚筒、20-固定端滚圈、21-滑动端滚圈、22-低温烟气出口花孔、23-低温烟气出气环箱、24-低温烟气出口管、25-出料内端板、26-出料端扬料板、27-出料外端板、28-煤气出口、29-气固分离箱本体、30-出料端导轨、31-分离箱移动底座、32-半焦出料锁气阀、33-出料中空轴、34-低温出灰锁气阀、35-低温烟气环箱密封、36-出料段小直径滚筒、37-滑动端侧挡轮、38 滑动端托轮、39-固定端侧挡轮、40-固定端托轮、41-主电机、42-主减速机、43-小齿轮、44-高温出灰锁气阀、45-高温烟气环箱密封、46-进料段小直径滚筒、47-进料端密封头、48-喂料螺旋机壳、49-出料端密封头、50-耐火材料。

具体实施方式　  

实施例参见图1所示，这种用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备，由干馏炉回转主机、物料螺旋喂料机、气固分离箱三部分构成，物料螺旋喂料机与干馏炉回转主机的进料端连接，气固分离箱与干馏炉回转主机的出料端连接；

所述干馏炉回转主机是从进料端至出料端向下倾斜布置的筒状结构；筒体包括进料段小直径滚筒46、反应段大直径滚筒19和出料段小直径滚筒36三部分，筒体外壁包裹有一层耐火材料50，反应段大直径滚筒19两端分别由锥段滚筒17与进料段小直径滚筒46和出料段小直径滚筒36连接；进料段小直径滚筒46的进料端连接有进料内端板10，并在进料内端板10外罩有进料外端板8，进料外端板8朝向进料内端板10的一面连接有呈正向螺旋分布的进料端扬料板9，进料外端板8朝外的一面中心连接进料中空轴7，进料中空轴7内壁有进料内螺旋；出料段小直径滚筒36的出料端连接有出料内端板25，并在出料内端板25外罩有出料外端板27，出料外端板27朝向出料内端板25的一面连接有呈反向螺旋分布的出料端扬料板26，出料外端板27朝外的一面中心连接出料中空轴33，出料中空轴33内壁有出料内螺旋；筒体内部沿轴向同心分布有用于存储固体物料并作为反应析出气体流动通道的内螺旋管15，内螺旋管15内壁分布有用于驱动固体物料的螺旋叶片16，进料内端板10和出料内端板25均为蜂窝状板，内螺旋管15两端分别与进料内端板10和出料内端板25上的蜂窝孔连接，反应段大直径滚筒19内部连接有横向设置的支撑孔板18，内螺旋管15穿过支撑孔板18上的孔支设于反应段大直径滚筒19内部；

所述进料段小直径滚筒46外壁环向连接有高温烟气进气环箱12，高温烟气进气环箱12与进料段小直径滚筒46外壁之间设有高温烟气环箱密封45，进料段小直径滚筒46外壁在与高温烟气进气环箱12对应处分布有高温烟气入口花孔13，高温烟气进气环箱12顶部与高温烟气进口管11连接，高温烟气进气环箱12底部设有高温出灰锁气阀44；

所述出料段小直径滚筒36外壁环向连接有低温烟气进气环箱23，低温烟气进气环箱23与出料段小直径滚筒36外壁之间设有低温烟气环箱密封35，出料段小直径滚筒36外壁在与低温烟气进气环箱23对应处分布有低温烟气出口花孔22，低温烟气进气环箱23顶部与低温烟气出口管24连接，低温烟气进气环箱23底部设有低温出灰锁气阀34；

所述干馏炉回转主机由主电机41、主减速机42、小齿轮43和大齿轮14带动旋转，大齿轮14连接在进料段小直径滚筒46外壁，反应段大直径滚筒19前部由固定端滚圈20、固定端侧挡轮39和固定端托轮40支撑回转，反应段大直径滚筒19后部由滑动端滚圈21、滑动端侧挡轮37和滑动端托轮38支撑回转；

所述物料螺旋喂料机包括喂料螺旋4、喂料螺旋机壳48、喂料螺旋驱动电机3和进料溜管6；喂料螺旋4安装于喂料螺旋机壳48内部，喂料螺旋4前端由喂料螺旋驱动电机3驱动旋转，喂料螺旋4末端插入干馏炉回转主机的腔体内，喂料螺旋机壳48后部由进料端密封头47与干馏炉回转主机的进料中空轴7连接，喂料螺旋机壳48顶面在与喂料螺旋4前部对应处开有入料口，入料口上连接有膨胀节5，进料溜管6经膨胀节5与入料口连接，喂料螺旋机壳48与喂料螺旋驱动电机3的底部坐落于喂料螺旋移动底座2上，喂料螺旋移动底座2由滚轮行走于进料端导轨1上，在设备发生热膨胀时，底座可以在导轨上移动。

所述气固分离箱包括气固分离箱本体29、煤气出口28和半焦出料锁气阀32，气固分离箱本体29侧面的入料口由出料端密封头49与干馏炉回转主机的出料中空轴33连接，煤气出口28设于气固分离箱本体29顶部，半焦出料锁气阀32设于气固分离箱本体29底部，气固分离箱本体29的底部坐落于分离箱移动底座31上，分离箱移动底座31由滚轮行走于出料端导轨30上，在设备发生热膨胀时，底座可以在导轨上移动。  

参见图2所示，所述进料端扬料板9呈正向螺旋分布。

参见图3所示，所述支撑孔板18的板面上分布有蜂窝状的穿孔，支撑孔板18周边由呈齿轮状分布的齿板18.1与反应段大直径滚筒19内壁固定。

参见图4所示，所述出料端扬料板26呈反向螺旋分布。

参见图5所示，所述内螺旋管15自进料端至出料端向下倾斜布置，内螺旋管15内壁分布有螺旋叶片16。

这种采用用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备的低温干馏方法，物料通过物料螺旋喂料机的入料口，在喂料螺旋驱动电机3带动下，通过喂料螺旋4的旋转将物料推送至进料中空轴7内，再经进料中空轴7进入进料外端板8和进料内端板10之间的腔体内，并且随着干馏炉回转主机的旋转由进料端扬料板9喂入到不同的内螺旋管15内，随着干馏炉回转主机的回转，内螺旋管绕干馏炉中轴线公转，并随着公转一圈，每一根内螺旋管也自转一圈，物料在内螺旋管15的螺旋叶片16旋转推动下在管内向前行进一个螺距，同时高温烟气从高温烟气进口管11进入高温烟气进气环箱12内，再通过高温烟气入口花孔13进入进料段小直径滚筒46内，高温烟气与内螺旋管15的外壁直接接触并将热量传递给内螺旋管内的物料，物料升温后发生热解反应，并析出干馏气体，干馏气体经内螺旋管15向后导入气固分离箱内，反应后剩余的固体物半焦在重力的作用下不断由从内螺旋管15的高位向低位移动，最后进入出料外端板27和出料内端板25之间的腔体内，由筒体尾部的出料端扬料板26扬起并送入到出料中空轴33内，再经出料中空轴33进入气固分离箱本体29内，在气固分离箱本体29内半焦下沉至半焦出料锁气阀32，半焦出料锁气阀32只允许固体半焦排出而不允许干馏气体排出，干馏气体则通过气固分离箱顶部的煤气出口28排出，与内螺旋管15换热完成的低温烟气经出料段小直径滚筒36上的低温烟气出口花孔22进入低温烟气进气环箱23内，最终通过低温烟气出口管24排出。

Claims (8)

1.一种用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备，其特征在于：由干馏炉回转主机、物料螺旋喂料机、气固分离箱三部分构成，物料螺旋喂料机与干馏炉回转主机的进料端连接，气固分离箱与干馏炉回转主机的出料端连接；

所述干馏炉回转主机是从进料端至出料端向下倾斜布置的筒状结构；筒体包括进料段小直径滚筒（46）、反应段大直径滚筒（19）和出料段小直径滚筒（36）三部分，反应段大直径滚筒（19）两端分别由锥段滚筒（17）与进料段小直径滚筒（46）和出料段小直径滚筒（36）连接；进料段小直径滚筒（46）的进料端连接有进料内端板（10），并在进料内端板（10）外罩有进料外端板（8），进料外端板（8）朝向进料内端板（10）的一面连接有呈正向螺旋分布的进料端扬料板（9），进料外端板（8）朝外的一面中心连接进料中空轴（7）；出料段小直径滚筒（36）的出料端连接有出料内端板（25），并在出料内端板（25）外罩有出料外端板（27），出料外端板（27）朝向出料内端板（25）的一面连接有呈反向螺旋分布的出料端扬料板（26），出料外端板（27）朝外的一面中心连接出料中空轴（33）；筒体内部沿轴向同心分布有用于存储固体物料并作为反应析出气体流动通道的内螺旋管（15），内螺旋管（15）内壁分布有用于驱动固体物料的螺旋叶片（16），进料内端板（10）和出料内端板（25）均为蜂窝状板，内螺旋管（15）两端分别与进料内端板（10）和出料内端板（25）上的蜂窝孔连接，反应段大直径滚筒（19）内部连接有横向设置的支撑孔板（18），内螺旋管（15）穿过支撑孔板（18）上的孔支设于反应段大直径滚筒（19）内部；

所述进料段小直径滚筒（46）外壁环向连接有高温烟气进气环箱（12），高温烟气进气环箱（12）与进料段小直径滚筒（46）外壁之间设有高温烟气环箱密封（45），进料段小直径滚筒（46）外壁在与高温烟气进气环箱（12）对应处分布有高温烟气入口花孔（13），高温烟气进气环箱（12）顶部与高温烟气进口管（11）连接，高温烟气进气环箱（12）底部设有高温出灰锁气阀（44）；

所述出料段小直径滚筒（36）外壁环向连接有低温烟气进气环箱（23），低温烟气进气环箱（23）与出料段小直径滚筒（36）外壁之间设有低温烟气环箱密封（35），出料段小直径滚筒（36）外壁在与低温烟气进气环箱（23）对应处分布有低温烟气出口花孔（22），低温烟气进气环箱（23）顶部与低温烟气出口管（24）连接，低温烟气进气环箱（23）底部设有低温出灰锁气阀（34）；

所述干馏炉回转主机由主电机（41）、主减速机（42）、小齿轮（43）和大齿轮（14）带动旋转，大齿轮（14）连接在进料段小直径滚筒（46）外壁，反应段大直径滚筒（19）前部由固定端滚圈（20）、固定端侧挡轮（39）和固定端托轮（40）支撑回转，反应段大直径滚筒（19）后部由滑动端滚圈（21）、滑动端侧挡轮（37）和滑动端托轮（38）支撑回转；

所述物料螺旋喂料机包括喂料螺旋（4）、喂料螺旋机壳（48）、喂料螺旋驱动电机（3）和进料溜管（6）；喂料螺旋（4）安装于喂料螺旋机壳（48）内部，喂料螺旋（4）前端由喂料螺旋驱动电机（3）驱动旋转，喂料螺旋（4）末端插入干馏炉回转主机的腔体内，喂料螺旋机壳（48）后部由进料端密封头（47）与干馏炉回转主机的进料中空轴（7）连接，喂料螺旋机壳（48）顶面在与喂料螺旋（4）前部对应处开有入料口，进料溜管（6）与入料口连接；

所述气固分离箱包括气固分离箱本体（29）、煤气出口（28）和半焦出料锁气阀（32），气固分离箱本体（29）侧面的入料口由出料端密封头（49）与干馏炉回转主机的出料中空轴（33）连接，煤气出口（28）设于气固分离箱本体（29）顶部，半焦出料锁气阀（32）设于气固分离箱本体（29）底部。

2.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备，其特征在于：所述进料中空轴（7）内壁有进料内螺旋，出料中空轴（33）内壁有出料内螺旋。

3.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备，其特征在于：所述支撑孔板（18）周边由呈齿轮状分布的齿板（18.1）与反应段大直径滚筒（19）内壁固定。

4.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备，其特征在于：所述喂料螺旋机壳（48）与喂料螺旋驱动电机（3）的底部坐落于喂料螺旋移动底座（2）上，喂料螺旋移动底座（2）由滚轮行走于进料端导轨（1）上。

5.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备，其特征在于：所述气固分离箱本体（29）的底部坐落于分离箱移动底座（31）上，分离箱移动底座（31）由滚轮行走于出料端导轨（30）上。

6.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备，其特征在于：所述筒体外壁包裹有一层耐火材料（50）。

7.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备，其特征在于：所述物料螺旋喂料机的入料口上连接有膨胀节（5），进料溜管（6）经膨胀节（5）与入料口连接。

8.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩的低温干馏设备，其特征在于：所述喂料螺旋驱动电机（3）和主电机（41）均为变频电机。

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