CN203782099U - 电加热低温干馏炉和低温干馏生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电加热低温干馏炉和低温干馏生产装置。所述电加热低温干馏炉自炉顶向下包括：加料段、干馏段、用于冷却热物料的冷却段和排料段。所述电加热低温干馏炉的干馏段包括预制有安装孔的导热墙，电加热元件被装配在所述安装孔中；由所述导热墙围合出的炭化室；设置在炭化室中部沿其中垂线纵向对称布置的集气部件阵列；与所述集气部件阵列中的集气部件的端部相连接且埋藏于导热墙内的集气管，所述集气管下端开口经由气体带出物返料通道直通炉内，以使在低温干馏过程中被气体带出的粉尘沉降返回炉内。本实用新型使低温干馏工艺过程得到简化，以单元并联方式可使单炉生产能力扩大至30万吨/年以上，实现了热解产物低温导出。

Description

电加热低温干馏炉和低温干馏生产装置

技术领域

本实用新型涉及一种电加热低温干馏炉、电加热低温干馏生产装置以及半焦生产方法，属于煤化工低温干馏领域。特别是，本实用新型涉及一种适于处理60mm以下，优选20mm以下（粒径<20mm），固体燃料（例如褐煤、长焰煤、油页岩等）的电加热低温干馏炉和电加热低温干馏生产装置。

背景技术

国内大规模应用低温干馏工艺进行煤炭低温干馏是在陕西神府地区，主要使用的是气体热载体的内热式直立炉工艺，内热式干馏工艺应用开发已经非常成熟。该工艺要求使用原料粒度在20~120mm的块煤。空气与煤气的混合气在块状物料自然堆积形成的空隙间燃烧，将热量直接传递给物料。燃烧产生的热烟气向上运动同时带走热解产物，在上升过程中与物料交换热量，混合气体温度不断降低，直至混合气与热解产物被导出炉外。

由于大量燃烧产生的烟气与热解产生的煤气混合，该工艺产出的煤气中氮气含量高达46%以上，煤气热值低，单位原料产气量大，回收系统庞大，用于煤气直冷的含酚污水循环量大，运行成本较高。这种低热值煤气只能作为工业燃气使用，无法用作化工合成的原料气。

随着低温干馏工艺的应用扩大，建设方要求煤气的利用途径要多样化和单炉生产能力扩大，同时要求炉型、工艺能应用于小颗粒（主要是<20mm以下）原料。煤气利用途径多样化要求煤气中氮气类的无用成分最少或没有才能实现，外热式低温干馏工艺就是一种选择。

外热式干馏工艺由于燃烧室与干馏室通过导热墙分隔开，燃烧产生的烟气不与干馏热解气混合，因此单位原料产气量低，只有内热式工艺的20%左右，回收系统小，煤气热值高，煤气中焦油浓度高，有利于焦油的回收。外热式干馏煤气中有效可燃成分比例高，可用作化工合成气源，用途广泛。

图1为示出了现有技术外热式低温干馏炉的基本结构的纵向剖面示意图。如图1所示，现有技术外热式干馏炉在炭化室两侧分别设有燃烧室15，燃料在燃烧室15燃烧产生的热量通过导热墙13将热量传递给由导热墙围合成的炭化室14内的物料，物料受热分解产生的裂解产物向上在炉顶被导出炉外。由于裂解产物的80%是沿炉墙即温度比较高的部位向上运动，热解产物受热二次分解，其中焦油裂解造成焦油产率下降，而焦油是低温干馏产品中价值最高的，产品收率的降低导致了整个生产系统的盈利能力的下降。

常规外热式干馏炉通常在燃烧烟气排出通道设置蓄热室，用来回收烟气热量，蓄热体一般采用粘土质格子砖，蓄热室体积庞大，虽然使用周期比较长但不便于维护。

炉顶导出热解产物的外热式低温干馏炉采用的原料要求有一定的粒度范围，不能含有太多的粉状原料，以利于热解产物的排出，减少粉尘带出。这种气体导出方式和原料粒度的要求也导致系统传热速度较慢，单炉生产能力较低。

采用蓄热室的外热式干馏炉由于蓄热室内热烟气与空气交替换向流动，排烟管道和空气管道之间需要安装换向阀，一般1~2钟切换一次，且每个蓄热室的两侧都要安装排烟管道、空气管道和换向阀，大型炉的管道系统复杂，工艺管理要求严格。

现代化工提倡设计简单化、稳健化，因此，所属领域的技术人员需要一种能够克服以上现有技术中所存在的缺点的新型低温干馏炉，而本实用新型的电加热低温干馏炉正是这一设计理念的体现。

实用新型内容

为了解决热解产物（主要是焦油）受热裂解的技术性难题，同时使工艺过程简单化，以单元并联方式使单炉生产能力扩大至30万吨/年以上，通过采用炉体内部结构优化、设置集气部件阵列实现了热解产物低温导出、利用废烟气冷却固体产品、换热后的热烟气用于干燥原料等技术手段，本实用新型旨在提供一种能够克服现有技术外热式干馏炉的上述缺点的适于处理小颗粒固体燃料（例如褐煤、长焰煤、油页岩等）的电加热低温干馏炉和电加热低温干馏生产装置。

除非特殊情况有其他限制，否则下列定义适用于本说明书中使用的术语。

此外，除非另行定义，否则本文所用的所有科技术语的含义与本实用新型所属领域的技术人员通常理解是一样的。如发生矛盾，以本说明书及其包括的定义为准。

对于本实用新型而言，本申请中所使用的一些术语的定义如下：

“加料段”是指使经过初步破碎或被干燥后的原料煤经由原料入口进入本实用新型的电加热低温干馏炉内的位于炉顶的部段。

“干馏段”是指本实用新型的电加热低温干馏炉的核心工艺部段，在该工艺部段中，经由原料入口进入电加热低温干馏炉内的原料煤受热分解发生炭化。

“冷却段”是本实用新型的电加热低温干馏炉中位于干馏段下面且用于冷却热物料的部段。

“排料段”是指将受热分解后的固体产物半焦向下被下部连接的排料机械排出炉外的部段。

如本文中所用，方向性术语“上”、“下”与说明书附图纸面上的具体方向是相一致的。术语“垂直”、“纵向”是指在说明书附图纸面上大体上竖直的方向；而“横向”、“水平”是指在说明书附图纸面上大体上水平的方向。

如本文所用，术语“约”是指数量、尺寸、配方、参数以及其他数量和特性是不精确的并且不需要是精确的值，但是可以与精确值近似和/或大于或小于精确值，以便反映容许偏差、测量误差等，以及所属领域的技术人员已公知的其他因素。

当本文在描述材料、方法或机械设备时带有“所属领域的技术人员已公知的”短语、或同义的词或短语时，该术语表示所述材料、方法和机械设备在提交本专利申请时是常规的，并且包括在本说明书内。同样涵盖于该描述中的是，目前非常规的但是当适用于相似目的时将成为本领域公认的材料、方法、和机械。

如本文所用，术语“包含”、“含有”、“包括”、“涵盖”、“具有”或任何其他同义词或它们的任何其他变型均指非排他性的包括。例如，包括特定要素列表的工艺、方法、制品或设备不必仅限于那些具体列出的要素，而是可以包括其他未明确列出的要素，或此类工艺、方法、制品或设备固有的要素。

术语“由…组成”、“由…构成”或任何其他同义词或它们的任何其他变型均指排他性的包括。例如，由特定要素构成的工艺、方法、制品或设备仅限于那些具体列出的要素。

具体而言，为实现本实用新型的上述目的而采用的技术方案如下所述：

1. 一种电加热低温干馏炉，所述电加热低温干馏炉自炉顶向下包括：加料段、干馏段、用于冷却热物料的冷却段和排料段，

其特征在于，

所述电加热低温干馏炉的干馏段包括预制有安装孔的导热墙，电加热元件被装配在所述安装孔中；由所述导热墙围合出的炭化室；设置在炭化室中部沿其中垂线纵向对称布置的集气部件阵列；与所述集气部件阵列中的集气部件的端部相连接且埋藏于导热墙内的集气管，所述集气管下端开口经由气体带出物返料通道直通炉内，以使在低温干馏过程中被气体带出的粉尘沉降返回炉内。

2. 根据技术方案1所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，所述电加热元件沿所述导热墙的高度方向进行布置且被安装在导热体安装孔中。

3. 根据技术方案2所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，在20℃条件下，所述导热体的导热系数大于2W/m·k^-1。

4. 根据技术方案2所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，所述导热体被镶嵌或砌筑在所述导热墙的内表面上。

5. 根据技术方案1所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，所述集气部件阵列包括平行布置的截面呈伞形的集气伞。

6. 根据技术方案5所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，同一纵向垂线上的集气伞分别连接在两端的两根集气管上，所述集气管被埋设在侧面导热墙内，或者被安装在炉体外部。

7. 根据技术方案1所述的电加热低温干馏炉，其特征是：所述集气部件与所述集气管的连接方式为承插式连接，或者为焊接方式连接。

8. 根据技术方案1所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，所述冷却段包括由所述冷却段的炉墙围合形成且在装料状态下存在空隙空间的冷却气集气室；和沿所述冷却段中垂线纵向对称布置的用于提供冷却气体的气体分配通道。

9. 根据技术方案8所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，所述冷却气体分配通道为采用金属制作的伞形结构或使用带有开孔的耐火砖砌筑而成。

10. 根据技术方案8所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，围合形成冷却气集气室的炉墙是使用耐火砖砌筑或使用耐火浇注料制作而成的。

11. 根据技术方案1所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，所述冷却段包括设置在产品导料槽外围的水冷夹套。

12. 一种电加热低温干馏生产装置，所述电加热低温干馏生产装置由两个以上的根据技术方案1-11中任一项所述的电加热低温干馏炉通过串联或并联组合方式连接而成。

13. 一种使用根据技术方案1-11中任一项所述的电加热低温干馏炉或者使用根据技术方案12所述的电加热低温干馏生产装置通过低温干馏生产半焦的生产方法，所述方法包括以下步骤：

使经过初步破碎或被干燥后的原料煤经由原料入口进入所述电加热低温干馏炉的干馏段或者电加热低温干馏生产装置的干馏段内；

装设在导热墙安装孔中的电加热元件产生的热量通过导热墙横向传递给所述导热墙与所述集气部件之间的物料，物料受热产生裂解产物，产物横向运动被所述集气部件收集，再经所述集气管导出炉外；

受热分解后的固体产物半焦向下运动，经由所述冷却段得到冷却，继续向下被下部连接的排料机械排出炉外。

采用本实用新型的技术方案可以获得以下有益技术效果：

1. 由于炉内沿高度方向平行布置多个加热元件，高导热加热元件可以使温度分布更均匀，更便于调控；

2. 由于本实用新型采用电加热方式，完全去除了传统外热式干馏炉需要配置的回炉煤气、空气管道和排烟管道，系统极大简化，完全消除了燃气管道回火、燃烧室煤气爆燃、管道爆炸等危险情况发生的可能性；

3. 由于炉内沿高度方向平行布置多个集气部件，改善了热解产物导出路径，使得热解产物导出路径更短，炉内压力较低，炉体承压更小；

4. 由于热解产物在炉内是向温度较低的方向流动，完全消除了热解产物二次裂解的可能性，可使热解产物中的液体即焦油产率增加，提高项目的盈利能力；

5. 由于炉内沿高度方向布置多个集气部件形成阵列，加之单位原料产气量小，热解产物在炉内流动速度小，基本消除了气体夹带粉尘的可能；

6. 由于集气管安装在炉墙内，减少了管道占用的空间，炉外结构简单，便于维护和施工。  

7. 炉体下部设有冷却气体分布通道，冷却气体穿过热的料层后形成的热烟气通过经保温处理的管道送出，做入炉前的原料干燥气，利用了干馏固体产物的显热，提高了系统的热效率。  

8. 本实用新型的电加热低温干馏炉可以通过单元组合的方式，使多个单元并联组合在一起形成具有更大生产能力（例如30万吨/年以上）的低温干馏生产装置(组合炉)，以满足大工业生产的需求。

附图说明

下面结合说明书附图对本实用新型进行详细描述。说明书附图并不一定是严格按照比例进行绘制的且说明书附图仅仅是示意性的图示。在本申请的说明书附图中，使用相同或相似的附图标号表示相同或相似的元件。

图1为示出了现有技术外热式低温干馏炉的基本结构的纵向剖面示意图；

图2为本实用新型的电加热低温干馏炉的第一实施例的纵向剖面示意图；

图3为沿图2所示A-A截取得到的剖面示意图；

图4为沿图2所示B-B截取得到的剖面示意图；

图5为沿图2所示C-C截取得到的剖面示意图；

图6为沿图2所示D-D截取得到的剖面示意图；

图7为沿图2所示E-E截取得到的剖面示意图；

图8为本实用新型的电加热低温干馏炉的第二实施例的纵向剖面示意图；

图9为本实用新型的电加热低温干馏炉的第二实施例的一种组合结构示意图；

图10为本实用新型的电加热低温干馏炉的第二实施例的另一种组合结构示意图；

图11为本实用新型的电加热低温干馏炉的第一实施例的一种组合结构示意图；

图12为本实用新型的电加热低温干馏炉的第一实施例的另一种组合结构示意图；和

图13示意性地示出了处于装料状态的本实用新型的电加热低温干馏炉的第一实施例的纵向剖面示意图。

部件及附图标记列表

1	原料入口
		2	导热墙
3	电加热元件安装孔
		4	集气部件
5	冷却气导出口
		6	冷却气分配通道
7	冷却气集气室
		8	产品导料槽
9	煤气集气管
		10	带出物返回通道
11	进料口
		12	气体导出口
13	导热墙
		14	炭化室
15	燃烧室
		16	水冷夹套

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明，但是需要指出的是，本实用新型的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由权利要求书来确定。

本实用新型的电加热低温干馏炉，所述电加热低温干馏炉自炉顶向下包括：加料段、干馏段、用于冷却热物料的冷却段和排料段。所述电加热低温干馏炉的干馏段包括预制有安装孔的导热墙，电加热元件被装配在所述安装孔中；由所述导热墙围合出的炭化室；设置在炭化室中部沿其中垂线纵向对称布置的集气部件阵列；与所述集气部件阵列中的集气部件的端部相连接且埋藏于导热墙内的集气管，所述集气管下端开口经由气体带出物返料通道直通炉内，以使在低温干馏过程中被气体带出的粉尘沉降返回炉内。优选地，所述电加热元件沿所述导热墙的高度方向进行布置且可定期或根据需要于炉外在不停产状态下进行更换。更优选地，所述导热体的导热系数大于2W/m·k^-1。优选地，所述冷却段包括由所述冷却段的炉墙围合形成且在装料状态下存在空隙空间的冷却气集气室；和沿所述冷却段中垂线纵向对称布置的用于提供冷却气体的气体分配通道。

图2为本实用新型的电加热低温干馏炉的第一实施例的纵向剖面示意图。该电加热低温干馏炉由发热体、集气部件阵列、集气管道、气体带出物返回通道、下部的冷却气体分布通道、冷却气集气室等组成。炉体的下部导料槽连接出料机，使炉内物料可以均匀排出炉外。

图3为沿图2所示A-A截取得到的剖面示意图；图4为沿图2所示B-B截取得到的剖面示意图；图5为沿图2所示C-C截取得到的剖面示意图；图6为沿图2所示D-D截取得到的剖面示意图；图7为沿图2所示E-E截取得到的剖面示意图。如图3-7所示，一种用于固体燃料的电加热低温干馏炉，包括原料入口1、导热墙2、加热元件安装孔3、集气部件4、冷却气导出口5、冷却气分配通道6、冷却气集气室7、产品导料槽8、煤气集气管9、带出物返回通道10。集气部件4沿垂直中线对称布置，产品导料槽8下部连接出料机械。优选地，导热墙的内表面镶嵌或砌筑有高导热的导热体，导热体内有预制的安装孔埋设电加热元件，该电热元件可定期或根据需要进行更换。优选地，导热体可以采用耐火砖等非金属材料制作，也可采用金属材料制作组件拼接组装而成。优选地，导热体可以采用镶嵌固定或使用耐火泥砌筑。优选地，集气部件截面呈伞形，也可以呈底部开口的圆形等适宜形状；集气部件采用铸铁或不锈钢等耐温金属材料制作，也可以用定制耐火砖等非金属材料砌筑而成。优选地，冷却气体分配通道采用金属制作的伞形结构或使用带有开孔的耐火砖砌筑而成。优选地，冷却气集气室的炉墙可以使用耐火砖砌筑或使用耐火浇注料制作而成。优选地，集气部件两端连接集气管，同一垂直线上的集气伞分别连接在两端的两根集气管上，集气管可以埋设在侧面炉墙内，也可以安装在炉体外部，埋设在炉墙内的集气管截面可以是圆形，也可以是方型结构。优选地，集气部件与集气管连接方式可以是承插式连接，也可以采用焊接方式连接。

图13示意性地示出了处于装料状态的本实用新型的电加热低温干馏炉的第一实施例的纵向剖面示意图。经过初步破碎或被干燥后的原料煤经过原料入料口1进入炉内，进入炉内原料分布在导热墙2和集气部件4之间，物料向下运动进入冷却段，被烟气冷却后经过成品导出料槽8由出料机械排出。装设在导热墙2安装孔3中的电热元件产生的热量通过导热墙2传递给导热墙2与集气阵伞4之间的物料，物料受热产生裂解产物（主要为煤气、焦油），裂解产物被集气阵伞4收集，再经集气管9导出炉外；受热分解后的固体产物（也可称为半焦）向下运动，被来自冷却气分配管道6中喷出的冷却气体冷却，继续向下经产品导料槽8被下部连接的排料机械排出炉外。冷却气体通过分配通道6侧面的开孔进入炉内与热的固体产物接触并使其降温，换热后的冷却气进入冷却气集气室7。热烟气经冷却气导出口5导出炉外，经热风机送去做入炉原料干燥。

图8为本实用新型的电加热低温干馏炉的第二实施例的纵向剖面示意图。如图8所示，该第二实施例去除了下部的冷却段，产品导料槽8改为水冷夹套16，回收的热量用于工厂采暖或其他部位供热。

图9为本实用新型的电加热低温干馏炉的第二实施例的一种组合结构示意图；图10为本实用新型的电加热低温干馏炉的第二实施例的另一种组合结构示意图；图11为本实用新型的电加热低温干馏炉的第一实施例的一种组合结构示意图；图12为本实用新型的电加热低温干馏炉的第一实施例的另一种组合结构示意图。若干个电加热低温干馏炉单元并联组合在一起形成一台大型干馏炉，其下部有多个出料机构，采用联动控制；各单元煤气集气管9通过支管与煤气总管连接至回收系统。当然，所属领域的技术人员也可以想到将若干个电加热低温干馏炉单元串联组合在一起形成一台大型干馏炉，以满足特定的实际需求。

下面对本实用新型的使用所述电加热低温干馏炉或者电加热低温干馏生产装置通过低温干馏生产半焦的生产方法进行示例性说明（参见图13）：本实用新型的通过低温干馏生产半焦的生产方法利用了如上面所述的本实用新型的电加热低温干馏炉或者电加热低温干馏生产装置，所述方法包括以下步骤：

使经过初步破碎或被干燥后的原料煤经由原料入口进入所述电加热低温干馏炉的干馏段或者电加热低温干馏生产装置的干馏段内；

装设在导热墙安装孔中的电加热元件产生的热量通过导热墙横向传递给所述导热墙与所述集气部件之间的物料，物料受热产生裂解产物，产物横向运动被所述集气部件收集，再经所述集气管导出炉外；

受热分解后的固体产物半焦向下运动，经由所述冷却段得到冷却，继续向下被下部连接的排料机械排出炉外。

采用本实用新型的技术方案可以获得以下技术效果：

1. 由于炉内沿高度方向平行布置多个加热元件，高导热加热元件可以使温度分布更均匀，更便于调控；

2. 由于本实用新型采用电加热方式，完全去除了传统外热式干馏炉需要配置的回炉煤气、空气管道和排烟管道，系统极大简化，完全消除了燃气管道回火、燃烧室煤气爆燃、管道爆炸等危险情况发生的可能性；

3. 由于炉内沿高度方向平行布置多个集气部件，改善了热解产物导出路径，使得热解产物导出路径更短，炉内压力较低，炉体承压更小；

4. 由于热解产物在炉内是向温度较低（低于裂解温度）的方向流动，完全消除了热解产物二次裂解的可能性，可使热解产物中的液体即焦油产率增加，提高项目的盈利能力；

5. 由于炉内沿高度方向布置多个集气部件形成阵列，加之单位原料产气量小，热解产物在炉内流动速度小，基本消除了气体夹带粉尘的可能；

6. 由于集气管安装在炉墙内，减少了管道占用的空间，炉外结构简单，便于维护和施工。  

7. 炉体下部设有冷却气体分布通道，冷却气体穿过热的料层后形成的热烟气通过经保温处理的管道送出，做入炉前的原料干燥气，利用了干馏固体产物的显热，提高了系统的热效率。  

8. 本实用新型的电加热低温干馏炉可以通过单元组合的方式，使多个单元并联组合在一起形成具有更大生产能力（例如30万吨/年以上）的低温干馏生产装置(组合炉)，以满足大工业生产的需求。

以上虽然已结合实施例对本实用新型的具体实施方式进行了详细的说明，但是需要指出的是，本实用新型的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由所附的权利要求书来确定。所属领域的技术人员可在不脱离本实用新型的技术思想和主旨的范围内对这些实施方式进行适当的变更，而这些变更后的实施方式显然也包括在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电加热低温干馏炉，所述电加热低温干馏炉自炉顶向下包括：加料段、干馏段、用于冷却热物料的冷却段和排料段，

其特征在于，

所述电加热低温干馏炉的干馏段包括预制有安装孔的导热墙，电加热元件被装配在所述安装孔中；由所述导热墙围合出的炭化室；设置在炭化室中部沿其中垂线纵向对称布置的集气部件阵列；与所述集气部件阵列中的集气部件的端部相连接且埋藏于导热墙内的集气管，所述集气管下端开口经由气体带出物返料通道直通炉内，以使在低温干馏过程中被气体带出的粉尘沉降返回炉内。

2.根据权利要求1所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，所述电加热元件沿所述导热墙的高度方向进行布置且被安装在导热体安装孔中。

3.根据权利要求2所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，在20℃条件下，所述导热体的导热系数大于2W/m·k^-1；

所述导热体被镶嵌或砌筑在所述导热墙的内表面上。

4.根据权利要求1所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，所述集气部件阵列包括平行布置的截面呈伞形的集气伞。

5.根据权利要求4所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，同一纵向垂线上的集气伞分别连接在两端的两根集气管上，所述集气管被埋设在侧面导热墙内，或者被安装在炉体外部。

6.根据权利要求1所述的电加热低温干馏炉，其特征是：所述集气部件与所述集气管的连接方式为承插式连接，或者为焊接方式连接。

7.根据权利要求1所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，所述冷却段包括由所述冷却段的炉墙围合形成且在装料状态下存在空隙空间的冷却气集气室；和沿所述冷却段中垂线纵向对称布置的用于提供冷却气体的气体分配通道。

8.根据权利要求7所述的电加热低温干馏炉，其特征在于，所述冷却气体分配通道为采用金属制作的伞形结构或使用带有开孔的耐火砖砌筑而成；

围合形成冷却气集气室的炉墙是使用耐火砖砌筑或使用耐火浇注料制作而成的。

9.一种电加热低温干馏生产装置，所述电加热低温干馏生产装置由两个以上的根据权利要求1-8中任一项所述的电加热低温干馏炉通过串联或并联组合方式连接而成。