CN207659383U - 一种挂壁式快速热解装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种挂壁式快速热解装置，主要包括：炉体、压缩机、设置于所述炉体内部的多根蓄热式辐射管、旋风分离器和油气抽伞，其中，所述压缩机设置于所述炉体的外部下方，且与所述炉体相连，将所述炉体排出的热解气加压后，从炉体的底部送入上升，与下落的物料进行对冲；每根所述蓄热式辐射管沿竖直方向紧贴所述炉体的内壁设置，形成竖直通道；所述旋风分离器设置于所述竖直通道的中部；所述油气抽伞设置于所述旋风分离器的上方，且与所述旋风分离器相连，将对冲后的热解气进行加速抽吸，送入所述旋风分离器。本实用新型有效的保证了热解装置内的温度场均匀，能够适应黏粘性易结焦煤种，减少蓄热式辐射管磨损，延长设备使用寿命。

Description

一种挂壁式快速热解装置

技术领域

本实用新型创造属于煤化工、化石燃料中低温热解处理技术领域，涉及一种含碳燃料（煤、油页岩、生物质等）的快速热解反应装置，具体涉及一种挂壁式快速热解装置，以制取焦油、热解气和半焦。

背景技术

我国的能源结构现状是富煤、贫油、少气，当今世界油气资源逐渐减少，日渐匮乏，我国油气资源短缺尤为严重，大量的油气资源依赖进口。油气资源匮乏严重制约着我国经济和社会发展，同时大量化石燃料的燃烧，又带来严重的环境问题，如粉尘，PM2.5、酸雨、温室气体等。大力发展煤制油、煤制气技术、热解、气化和液化技术等，一方面能有效地缓解我国油气资源短缺，严重依赖进口的窘迫局面；另一方面减少煤等化石燃料的利用，可有效的解决环境污染问题。目前，现代煤化工技术为实现低阶煤等含碳燃料的高效清洁转化利用，已开发出多种综合煤化工技术，粉煤快速热解技术就是其中之一。

粉煤快速热解技术较已有的热解技术相比，解决了粉状物料无法利用的难题，粉煤快速热解技术主要有气体热载体和固体热载体两种加热方式，但以气体为热载体的炉型，因冷凝回收系统庞大，热解气热值低，焦油收率低等问题，难以进一步推广示范；以固体为热载体的炉型，则存在原料和热载体均匀混合，分离等问题，而限制了其进一步发展；同时，现有的蓄热式快速热解炉采用蓄热式辐射管作为热源，做到了温度可以单独控温，能实现装置顺利运行。不过由于炉内辐射管布置较多，会使控制系统复杂化，产生的焦油易粘在辐射管管壁上，产生传热效率下降等问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种挂壁式快速热解装置，蓄热式辐射管合理设置，物料下料通畅，有效的保证了热解装置内的温度场均匀，能够适应黏粘性易结焦煤种，减少蓄热式辐射管磨损，延长设备使用寿命。

为至少解决上述技术问题之一，本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型提出了一种挂壁式快速热解装置，包括：炉体、压缩机、设置于所述炉体内部的多根蓄热式辐射管、旋风分离器和油气抽伞，其中，所述压缩机设置于所述炉体的外部下方，且与所述炉体相连，将所述炉体排出的热解气加压后，从炉体的底部送入上升，与下落的物料进行对冲；每根所述蓄热式辐射管沿竖直方向紧贴所述炉体的内壁设置，形成竖直通道；所述旋风分离器设置于所述竖直通道的中部；所述油气抽伞设置于所述旋风分离器的上方，且与所述旋风分离器相连，将对冲后的热解气进行加速抽吸，送入所述旋风分离器。

进一步的，还包括：鼓风机，其设置于所述炉体的外部，且与所述旋风分离器的入口相连，用于调节所述旋风分离器的入口风速。

进一步的，还包括：热解气循环管，所述热解气循环管一端与所述炉体的热解气出口相连，另一端与所述炉体的底部相连。

进一步的，所述压缩机设置于所述热解气循环管中。

进一步的，所述热解气出口设置于所述炉体的侧壁上，且位于所述旋风分离器的下方。

进一步的，还包括热解气出气管，所述热解气出气管与所述旋风分离器的出口相连，且所述热解气出气管的出口延伸至所述炉体的外部。

进一步的，每根所述蓄热式辐射管的两端均与所述炉体的内壁相连通。

进一步的，每根所述蓄热式辐射管包括：多层水平部和弧形部，其中，每两层水平部之间通过所述弧形部相连，每两层水平部之间的间距为所述蓄热式辐射管的直径的1-3倍。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1）结构简单，安装和控温方便，能够适应黏粘性易结焦煤种，减少蓄热式辐射管磨损，延长了设备使用寿命；

2）减少蓄热式辐射管数量，减少人为操作，装置故障率低，采用蓄热式辐射管合理布置方式，有效的保证炉内的温度场均匀；

3）炉内使用热解气作为循环气，不仅增加了原料煤在快速热解炉内的反应时间，保证热解效果，而且增加焦油产率；

4） 通过在炉内设置旋风分离器，可降低处热解产生的热解气中的尘含量，通过控制鼓风机的风速使旋风分离器效果最大化，减少了焦油的二次反应，减少焦油冷凝，增加油收率；

5）降低了热解气出口至激冷塔段的管道保温压力，避免管道堵塞。

附图说明

图1为本实用新型热解装置立体透视图。

图2为本实用新型热解装置主视内部结构图。

图3为本实用新型单根蓄热式辐射管结构示意图。

图4为本实用新型热解装置俯视内部结构图。

其中，蓄热式辐射管1，旋风分离器2，热解气出气管3，油气抽伞4，热解气循环管5，压缩机6，原料入口7，半焦出口8，鼓风机9，炉体10，热解气出口11。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述热解装置的炉体形状不受限制，下面优选为对形状为长方体型的炉体进行详细阐述。

根据本实用新型的实施例，图1为本实用新型热解装置立体透视图，图2为本实用新型热解装置主视内部结构图，参照图1和2所示，本实用新型所述热解装置包括：炉体、压缩机、四根蓄热式辐射管、旋风分离器、油气抽伞、鼓风机、热解气循环管和热解气出气管，其中，所述四根蓄热式辐射管、旋风分离器和油气抽伞均设置于所述炉体的内部。

根据本实用新型的实施例，参照图2所示，所述炉体的高度为5-20m，包括：顶部入口、热解气出口和半焦出口，其中，所述热解气出口设置所述炉体的侧壁上，高度为所述炉体高度的2/5-1/4，且位于所述旋风分离器的下方；所述半焦出口设置在所述炉体的底部，且呈倒棱台形，便于热解半焦的快速下落。

根据本实用新型的实施例，参照图1和2所示，所述热解气循环管一端与所述炉体的热解气出口相连，另一端与所述炉体的底部相连，所述压缩机设置于所述炉体的外部下方，且设置于所述热解气循环管中，将所述炉体排出的热解气加压后，从炉体的底部送入上升，与下落的粉煤物料进行对冲，使用热解产生的热解气作为循环气，减缓了所述物料的下落速度，延长了所述物料的停留时间，使热解效果更加充分；同时，较通常采用的烟气或其他组成气氛相比，不会导致再进行后续的气体成分分离工序，工艺简单化，与传统的氮气气氛相比，在热解气气氛下的焦油收率更高。

根据本实用新型的实施例，图4为本实用新型热解装置俯视内部结构图，参照图1和4所示，所述四根蓄热式辐射管沿竖直方向紧贴所述炉体的四个内壁设置，均匀的分布在所述炉体的四周，互不相连，紧密结合在一起，提供炉内稳定均匀的温度场，同时形成便于所述物料下落的竖直通道。

根据本实用新型的一些实施例，在材料介质为Cr28Ni48w5钢材下，3-5mm的颗粒在900℃以上长时间连续运行时，对钢材的磨损量将达到1-2.3mm每年，需要进行更换和维修时，带来经济损失且费时费力；本实用新型为解决煤的黏结性与煤的冲击磨损在热解过程中的不利因素，将所述蓄热式辐射管采用挂壁式处理，紧贴炉体内壁设置，形成中部落料的竖直通道，很大程度上避免了所述粉煤物料在下落过程中与蓄热式辐射管的接触，减少了冲击磨损，减少设备维护成本；同时，由于煤在热解过程中要经历软化、熔融、流动和膨胀直到再固化的过程，会出现气、液、固三相共存的胶质体现象，而胶质体的数量和质量又决定了煤的黏结性和结焦性，对于黏结性较强的煤，形成的胶质体会黏结在管道上，长时间运行会造成管壁增厚，传热下降，蓄热式辐射管的密集布置会使炉内下料不畅，甚至导致炉内憋压，采用本装置的蓄热式辐射管布置方式可极大地减弱了此现象的发生，保证装置长时间运行，延长了设备使用寿命。

根据本实用新型的实施例，每根所述蓄热式辐射管的两端均与所述炉体的内壁相连通，方便采用点火或电加热棒控制；图3为本实用新型单根蓄热式辐射管结构示意图，参照图3所示，每根所述蓄热式辐射管包括：多层水平部和弧形部，其中，每两层水平部之间通过所述弧形部相连，每两层水平部之间的间距为所述蓄热式辐射管的直径的1-3倍，优选为1.5-2.5倍，每根所述蓄热式辐射管的直径为10-45cm，优选为20-30cm。

根据本实用新型的实施例，参照图1和2所示，所述旋风分离器设置于所述竖直通道的中部，具体的，从高度方向上，从炉体的顶部至底部，所述旋风分离器安装的高度位置占炉体位置的40%-70%，所述油气抽伞设置于所述旋风分离器的上方，安装的高度位置占炉体位置的10%-30%，且所述油气抽伞的出口与所述旋风分离器的入口相连，将对冲后的热解气进行加速抽吸，送入所述旋风分离器中除尘；所述旋风分离器的出口与所述热解气出气管相连，且所述热解气出气管的出口延伸至所述炉体的外部。

根据本实用新型的一些实施例，本实用新型将所述旋风分离器设置于炉体内部，可降低处热解炉热解气中的尘含量，降低后续高温煤热解气激冷焦油中的尘含量，降低焦油的预处理成本；同时所述油气抽伞能在极短时间内将热解气抽出，减少热解气中热解油的二次裂解，提高油收率。同时，相比于外置旋风，内置旋风出来的半焦可以在炉内直接自重力落下，从半焦出口排出，减少了外置旋风的间断排料功能，减少了人为操作；而且内置旋风设计可以避免采用外置旋风时需添加的外保温处理，正常情况下，从热解气出口的管道至旋风分离器再到喷淋塔这一段管路都是需要做保温处理，如果外置旋风不做外保温，通常在400℃以下就会造成焦油粘结管道，影响设备正常运行，因此，本实用新型很好的解决了该技术问题。

根据本实用新型的实施例，参照图1和2所示，所述鼓风机设置于所述炉体的外部，且与所述旋风分离器的入口相连，用于调节所述旋风分离器的入口风速；由于所述旋风分离器通常有一个最佳的进气速度，能够使得所述旋风分离器的分离效率最佳，例如：通常情况下，所述旋风分离器的入口速度为15-25m/s，具体地，可以通过控制鼓风机的风速调节所述旋风分离器的入口速度为最佳值，通常，内置旋风分离器的入口速度需要在热解装置负荷一定情况下通过计算得出，但在热解装置的负荷变化时，入口速度也会发生改变，使得旋风除尘效率下降，本实用新型通过外置的鼓风机可以调节所述旋风分离器的入口速度，有效地保证旋风分离效率。如果不进行控速处理，热解装置在不同负荷条件下旋风的效率是不同的，不能使效率最大化，严重影响热解效率和产出物的品质。

可以理解的是，随着所述炉体的形状不同，所述蓄热式辐射管的根数和形状也随之相应改变，所述蓄热式辐射管的形状可以为U型、直型或其他形状；具体的，例如，当所述炉体的形状为圆柱形时，所述蓄热式辐射管的根数可以为一根、两根或多根，其具有与圆柱形相同的弧度，紧贴炉壁设置。

在本实用新型的另一方面，提出了一种利用所述的挂壁式快速热解装置进行热解的方法，具体包括以下步骤。

（1）经干燥器干燥后的粉煤通过吨装包斗提/提升管等方式送入到炉体的入口，可以在通过入炉前预先通过外置的布料器装置对粉煤物料进行均匀分散；

（2）所述粉煤物料进入所述竖直通道，下落过程中，利用燃气调节阀调节所述蓄热式辐射管的管壁温度为600-1200℃，粉煤在炉内被所述蓄热式辐射管加热到550-1100℃，完成热解过程。

（3）产生的热解气从所述热解气出口排出进入热解气循环管，经所述压缩机加压后，从所述炉体的底部送入，上升的热解气气流与下落的物料进行对冲，减缓了原料煤的下落速度，延长了原料的停留时间，使热解效果更加充分。

（4）与粉煤发生对冲后的热解气气流速度减弱，对冲后的热解气被所述油气抽伞加速抽吸，快速送入所述旋风分离器入口，调节所述鼓风机的风速，使所述旋风分离器的分离效率最佳，快速去除所述热解气中的灰尘，净化后的热解气和焦油经所述热解气出气管排出。

（5）热解产生的热解半焦从所述炉体的底部半焦出口排出。

实施例1：以印尼褐煤为原料，利用本实用新型所述的快速热解装置对其进行热解过程，印尼褐煤基础数据如表1所示。

表1：印尼褐煤基础数据

炉体高度为10米，辐射管直径24.5cm，辐射管间距为56cm，旋风分离器安装在快速热解炉高度方向从上至下1/2处，抽气伞安装在1/5处，物料粒径为1mm以下，反应过程中设置辐射管表面温度为600℃，热解结束后统计焦油产率为14.42%，热解气产率为13.08%，半焦产率为63.39%。其中焦油产率比格金焦油产率提高了18.2%。试验结果表明，焦油中的尘含量从9.8%降低到了1.15%，远低于5%的技术指标。

发明人发现，根据本实用新型所述的挂壁式快速热解装置，结构简单，安装和控温方便，能够适应黏粘性易结焦煤种，减少蓄热式辐射管磨损，延长了设备使用寿命；并且，减少蓄热式辐射管数量，减少人为操作，装置故障率低，采用蓄热式辐射管合理布置方式，有效的保证炉内的温度场均匀；并且，炉内使用热解气作为循环气，不仅增加了原料煤在快速热解炉内的反应时间，保证热解效果，而且增加焦油产率；同时，通过在炉内设置旋风分离器，可降低处热解产生的热解气中的尘含量，通过控制鼓风机的风速使旋风分离器效果最大化，减少了焦油的二次反应，减少焦油冷凝，增加油收率；此外，降低了热解气出口至激冷塔段的管道保温压力，避免管道堵塞。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“中部”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (8)

1.一种挂壁式快速热解装置，其特征在于，包括：炉体、压缩机、设置于所述炉体内部的多根蓄热式辐射管、旋风分离器和油气抽伞，其中，

所述压缩机设置于所述炉体的外部下方，且与所述炉体相连，将所述炉体排出的热解气加压后，从炉体的底部送入上升，与下落的物料进行对冲；

每根所述蓄热式辐射管沿竖直方向紧贴所述炉体的内壁设置，形成竖直通道；

所述旋风分离器设置于所述竖直通道的中部；

所述油气抽伞设置于所述旋风分离器的上方，且与所述旋风分离器相连，将对冲后的热解气进行加速抽吸，送入所述旋风分离器。

2.根据权利要求1所述的挂壁式快速热解装置，其特征在于，还包括：鼓风机，其设置于所述炉体的外部，且与所述旋风分离器的入口相连，用于调节所述旋风分离器的入口风速。

3.根据权利要求1所述的挂壁式快速热解装置，其特征在于，还包括：热解气循环管，所述热解气循环管一端与所述炉体的热解气出口相连，另一端与所述炉体的底部相连。

4.根据权利要求3所述的挂壁式快速热解装置，其特征在于，所述压缩机设置于所述热解气循环管中。

5.根据权利要求3所述的挂壁式快速热解装置，其特征在于，所述热解气出口设置于所述炉体的侧壁上，且位于所述旋风分离器的下方。

6.根据权利要求1所述的挂壁式快速热解装置，其特征在于，还包括：热解气出气管，所述热解气出气管与所述旋风分离器的出口相连，且所述热解气出气管的出口延伸至所述炉体的外部。

7.根据权利要求1所述的挂壁式快速热解装置，其特征在于，每根所述蓄热式辐射管的两端均与所述炉体的内壁相连通。

8.根据权利要求7所述的挂壁式快速热解装置，其特征在于，每根所述蓄热式辐射管包括：多层水平部和弧形部，其中，每两层水平部之间通过所述弧形部相连，每两层水平部之间的间距为所述蓄热式辐射管的直径的1-3倍。