CN207738717U - 一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，所述微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置包括顺次连接的煤炭传输系统、微波热解脱汞系统、漏能抑制系统和保护气循环系统。本实用新型公开的微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置具有升温快，受热均匀，能量利用率高的特点，可满足微波热解脱汞方法及系统的各项工作条件。

Description

一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置

技术领域

本实用新型涉及煤炭脱汞技术领域，特别是涉及煤炭低温热解脱汞装置。

背景技术

中国是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭在燃烧过程中产生大量有毒有害物质，汞是煤中最有害的微量重金属元素之一，尽管其含量很低，但因其具有易挥发性和高度的生物富集性，目前很难被有效脱除，其污染及危害问题已引起国际环境和卫生界的极大关注。

对燃煤汞排放的控制方法主要可分为燃烧前控制、燃烧中控制和燃烧后控制三大类。可在燃烧中控制汞排放的手段较少，目前大多数的汞排放控制技术为燃烧后的控制技术，燃烧后烟气中的汞以气态元素汞(Hg⁰)、气态氧化汞(Hg²⁺) 和颗粒态汞(Hg^P)的形式存在，不同形态的汞具有不同物理化学性质，烟气脱汞技术主要集中在吸附剂喷射技术和利用现有的空气污染控制装置协同脱汞方法。煤中汞在高温燃烧环境下，主要以Hg⁰的形式存在，由于Hg⁰具有不溶于水，易挥发，易迁移难富集的特征很难被脱除，并且目前燃烧后脱汞技术还有成本高，增加了系统复杂性，容易形成二次污染，占地面积大等缺点。总之，煤燃烧后烟气量大、汞浓度很低，其排放控制难度较大。

因此希望有一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置可以满足微波低温热解脱汞方法的工作条件，提高脱除效率，避免出现具有二次污染的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，以解决现有技术中存在的问题。

本实用新型提供了一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，包括顺次连接的煤炭传输系统、微波热解脱汞系统、漏能抑制系统和保护气循环系统；

所述煤炭传输系统贯穿所述微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，其包括：进料控制装置、电机与变速器、主动轮、传输带、尾轮和传输轮；进料控制装置设置所述装置的左端，并位于主动轮的上方；主动轮设置所述装置的左端，尾轮设置所述装置的右端，主动轮、尾轮和传输轮一起支撑传输带，传输带贯穿微波热解脱汞系统、漏能抑制系统和保护气循环系统，并对其上的煤炭进行支撑和运输；电机与变速器设置所述装置的左端，并位于主动轮的下方，对主动轮提供旋转的动力；

所述微波热解脱汞系统设置在所述装置的中部，其包括：连续波磁控管、防尘板、微波腔、检修盖和观察窗；微波腔呈矩形，所述微波热解脱汞系统由数个顺序排列的微波腔组成；每个微波腔的顶部位置设置有检修盖；每个微波腔的侧壁位置设置有观察窗；每个微波腔的内部上层位置设置有连续波磁控管，用于发射微波；每个连续波磁控管朝向微波腔内部的位置处设置有防尘板；

所述漏能抑制系统设置在所述微波热解脱汞系统的两端，其包括：第一吸波材料和换热-漏能抑制器；第一吸波材料设置在微波热解脱汞系统左端的微波腔的入口处；换热-漏能抑制器设置在微波热解脱汞系统右端的微波腔的出口处；

所述保护气循环系统设置在所述微波热解脱汞系统内以及所述微波热解脱汞系统右端处，其包括：换热-漏能抑制器、进气管、进气口、排气管、排气口、阻隔幕帘、防尘网、风机和活性炭固定床；换热-漏能抑制器设置在微波热解脱汞系统右端的微波腔的出口处，且位于传输带的上方；进气口设置在微波腔的内部底层位置处，且位于传输带的下方；进气管设置在微波腔的内部底层位置处，连接每个进气口，右端连接换热-漏能抑制器，以导入经换热- 漏能抑制器预热的保护气体；排气口设置在微波腔的内部上层位置处，且在连续波磁控管的两侧；排气管设置在微波腔的内部上层位置，且连接每个排气口，右端通过风机驱动将保护气体抽送到活性炭固定床；防尘网设置在每个排气口的朝向微波腔内部的位置处；在微波热解脱汞系统左端的微波腔的入口处与第一吸波材料之间安装有阻隔幕帘，在微波热解脱汞系统右端的微波腔的出口处与换热-漏能抑制器之间安装有阻隔幕帘。

优选地，所述进料控制装置包括进料斗、进料转轮和刮板；进料斗呈漏斗形，设置在进料控制装置的上部，且并位于传输带的上方；进料转轮位于进料斗的底部开口处；刮板由不锈钢制成，设置在微波热解脱汞系统左端的微波腔的入口处的传输带的上方，位于第一吸波材料的左侧，刮板与煤炭的接触面呈“V”字形结构，刮板共有三个，刮板的底端与传输带的距离从左到右依次降低，通过调节刮板的高度控制煤层的厚度。

优选地，传输带由不吸收微波的聚丙及硅胶制成，煤炭经过传输带输送到微波腔内进行热解脱汞流程后，经过尾轮输送出去。

优选地，微波腔的数量由煤炭的种类和处理速率分类设定；每个微波腔内均安装有湿度和温度测控装置；每个微波腔每部设置有照明灯，便于观察微波腔内部情况；防尘板由聚四氟材料制成；观察窗由含有金属网夹层的钢化玻璃制成。

优选地，磁控管微波发生器发射的微波频率在2000MHz至2500MHz之间，单管功率范围为300W至1300W连续可调。

优选地，换热-漏能抑制器左端的端口处设置1/2波导波长终端的短路波导，换热-漏能抑制器中段设置多个梳状抑制片组成的衰减器，换热-漏能抑制器右端设置第二吸波材料，以形成混合结构的微波泄漏抑制器；换热-漏能抑制器与传输带之间由耐高温玻璃隔开，耐高温玻璃与换热-漏能抑制器紧密安装为一体。

优选地，换热-漏能抑制器的左、右两端分别有保护气体的出口和入口；梳状抑制片由合金铝制成，梳状抑制片前侧或后侧有开口，保护气体经开口可在相邻两块梳状抑制片之间呈“弓”字形流动。

优选地，进气管和排气管均由超高分子量聚乙烯材料制成；防尘网由不锈钢制成。

优选地，经微波热解后的含汞气体被保护气体携带经过设置在微波腔内部的排气口进入排气管，通过风机驱动进入活性炭固定床，活性炭固定床吸附混合气体内的含汞气体，经净化后的保护气体可重复利用。

本实用新型公开了一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，所述装置具有升温快，受热均匀，能量利用率高的特点，可满足微波热解脱汞方法及系统的各项工作条件。进料控制装置、电机与变速器、主动轮、传输带、尾轮、传输轮组成的煤炭传输系统，自动化水平高，启停方便快捷，便于调节煤炭的输送量和厚度等条件，可持续高效的对各种煤质的煤炭进行解热；并且所述装置采用换热-露能抑制器一体化设计，充分利用煤炭余热对保护气预热，具有节能环保的特点，内部由短路波导、梳状抑制片、吸波材料构成的露能抑制结构，针对连续波磁控管发射出的2-8GHz频率的大功率微波具有良好的吸收效果，对运行人员的安全提供了可靠保障；活性炭固定床充分吸收混合气体中的有毒气体，净化后的保护气可重复利用，该设计避免了二次污染，降低了运行成本。经微波热解后的煤炭孔隙结构得到发展，活性组分分解消失，稳定相组分增加，因此本装置对煤炭同时具有一定的脱水提质作用。

附图说明

图1是微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置的示意图；

图2是微波腔结构示意图；

图3是换热-漏能抑制器结构示意图；

图4是沿着图3换热-漏能抑制器A-A线的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

微波热解脱汞与采用传导、对流、辐射和由外而内的传统加热方式不同，微波采用电磁能量作用机理，能够深入煤炭颗粒的内部，是一种由内而外的体积式热解方式。与传统加热方式相比，微波热解具有非接触加热，选择性加热，升温快，受热均匀，能量迁移而非热量传递方式，自动化水平和安全性高，能量利用率高的特点。

如图1-4所示，微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，包括进煤炭传输系统，微波热解脱汞系统，漏能抑制系统及保护气循环系统四个部分。煤炭传输系统由进料控制装置1、电机与变速器7、主动轮5、传输带6、尾轮9、传输轮10 组成；微波热解脱汞系统由连续波磁控管11、防尘板12、微波腔8、检修盖 13、观察窗组成14；漏能抑制系统包括微波腔入口处的第一吸波材料15、出口处的换热-漏能抑制器17组成；保护气循环系统由换热-漏能抑制器17、进气管22、进气口23、排气口24、阻隔幕帘27、防尘网25、排气管26、风机 28、活性炭固定床29组成。

进料斗2内粒径在1-10mm的煤炭在进料转轮3的转动下，落到下方的传输带6上，刮板4可将煤层的厚度调节小于8cm，传输带6将煤炭输送到微波腔8内进行微波热解脱汞，最后经过尾轮9传输出去，主动轮5与电机与变速器7之间由皮带连接，通过调节电机与变速器7的转速来控制煤炭在传输带6 上的前进速度，从而控制煤炭热解时间在2-15mi n之间。

微波腔8内安装有湿度和温度测控装置，可实时在线测量腔内的煤炭温度和湿度，并有照明灯便于观察，连续波磁控管11位于微波腔8内上层，发射的微波频率在2000-2500MHz之间，单管功率在300-1300W之间连续可调，防尘板12由聚四氟材料制成，可防止粉尘污染造成连续波磁控管11损坏，检修盖13位于所述微波腔8顶部，方便设备维修与保养，观察窗14由含有金属网夹层的钢化玻璃制成，不仅方便对煤炭热解进行观察，还能有效防止微波泄漏保护运行人员安全。

位于微波热解脱汞系统两端的微波腔8的入口处和出口处分别有第一吸波材料15和换热-漏能抑制器17防止微波泄漏，吸波材料由Fe纤维与环氧树脂复合材料制成，对2-8GHz的微波具有良好的吸收效果，换热-漏能抑制器 17在左侧端口采用1/2波导波长终端所述短路波导18并接,主要对高次模进行抑制，中段采用所述梳状抑制片19组成衰减器，末端加第二吸波材料16 构成一个混合结构微波泄漏抑制器，换热-漏能抑制器17与传输带之间由所述耐高温玻璃20隔开并与换热-漏能抑制器17紧密安装为一体，换热-漏能抑制器17外侧由聚氨酯制成的保温材料21包裹。梳状抑制片19由合金铝制成，在换热-漏能抑制器17左右两端分别有保护气的出口和入口，梳状抑制片19 前侧或后侧有开口，保护气可在相邻所述梳状抑制片19间呈“弓”字形流动，该设计使微波抑制和换热功能融为一体，节约建造成本和空间，保护气充分吸收煤炭余热，既节能又提高了所述微波腔8内煤炭热解环境的稳定性。

进气管22和排气管26都由超高分子量聚乙烯材料制成，具有耐高温，耐腐蚀，不易结垢的特点，进气管22位于所述微波腔8内底层，储气罐内的保护气经过换热-漏能抑制器17预热后进入进气管22，保护气从进气管22上的进气口23连续地进入到微波腔8内，排除所述微波腔8内的空气，使脱汞效果更彻底，可进一步提高煤的质量，为防止保护气从微波腔8内溢出，在微波腔8的进口和出口处安装有所述阻隔幕帘27，排气口24位于所述连续波磁控管11两侧，排气口24处有不锈钢制成的所述防尘网25，可以防止灰尘进入排气管26内，经微波热解后的含汞气体被保护气携带经过排气管26进入活性炭固定床29，活性炭固定床29吸附混合气体内的含汞气体，防止二次污染，经净化后的保护气可重复利用，降低运行成本。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，其特征在于：包括顺次连接的煤炭传输系统、微波热解脱汞系统、漏能抑制系统和保护气循环系统；

所述煤炭传输系统贯穿所述微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，其包括：进料控制装置、电机与变速器、主动轮、传输带、尾轮和传输轮；进料控制装置设置所述装置的左端，并位于主动轮的上方；主动轮设置所述装置的左端，尾轮设置所述装置的右端，主动轮、尾轮和传输轮一起支撑传输带，传输带贯穿微波热解脱汞系统、漏能抑制系统和保护气循环系统，并对其上的煤炭进行支撑和运输；电机与变速器设置所述装置的左端，并位于主动轮的下方，对主动轮提供旋转的动力；

所述微波热解脱汞系统设置在所述装置的中部，其包括：连续波磁控管、防尘板、微波腔、检修盖和观察窗；微波腔呈矩形，所述微波热解脱汞系统由数个顺序排列的微波腔组成；每个微波腔的顶部位置设置有检修盖；每个微波腔的侧壁位置设置有观察窗；每个微波腔的内部上层位置设置有连续波磁控管，用于发射微波；每个连续波磁控管朝向微波腔内部的位置处设置有防尘板；

所述漏能抑制系统设置在所述微波热解脱汞系统的两端，其包括：第一吸波材料和换热-漏能抑制器；第一吸波材料设置在微波热解脱汞系统左端的微波腔的入口处；换热-漏能抑制器设置在微波热解脱汞系统右端的微波腔的出口处；

所述保护气循环系统设置在所述微波热解脱汞系统内以及所述微波热解脱汞系统右端处，其包括：换热-漏能抑制器、进气管、进气口、排气管、排气口、阻隔幕帘、防尘网、风机和活性炭固定床；换热-漏能抑制器设置在微波热解脱汞系统右端的微波腔的出口处，且位于传输带的上方；进气口设置在微波腔的内部底层位置处，且位于传输带的下方；进气管设置在微波腔的内部底层位置处，连接每个进气口，右端连接换热-漏能抑制器，以导入经换热-漏能抑制器预热的保护气体；排气口设置在微波腔的内部上层位置处，且在连续波磁控管的两侧；排气管设置在微波腔的内部上层位置，且连接每个排气口，右端通过风机驱动将保护气体抽送到活性炭固定床；防尘网设置在每个排气口的朝向微波腔内部的位置处；在微波热解脱汞系统左端的微波腔的入口处与第一吸波材料之间安装有阻隔幕帘，在微波热解脱汞系统右端的微波腔出口处与换热-漏能抑制器之间安装有阻隔幕帘。

2.根据权利要求1所述的一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，其特征在于：所述进料控制装置包括进料斗、进料转轮和刮板；进料斗呈漏斗形，设置在进料控制装置的上部，且并位于传输带的上方；进料转轮位于进料斗的底部开口处；刮板由不锈钢制成，设置在微波热解脱汞系统左端的微波腔入口处的传输带的上方，位于第一吸波材料的左侧，刮板与煤炭的接触面呈“V”字形结构，刮板共有三个，刮板的底端与传输带的距离从左到右依次降低，通过调节刮板的高度控制煤层的厚度。

3.根据权利要求2所述的一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，其特征在于：传输带由不吸收微波的聚丙及硅胶制成，煤炭经过传输带输送到微波腔内进行热解脱汞流程后，经过尾轮输送出去。

4.根据权利要求3所述的一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，其特征在于：微波腔的数量由煤炭的种类和处理速率分类设定；每个微波腔内均安装有湿度和温度测控装置；每个微波腔每部设置有照明灯，便于观察微波腔内部情况；防尘板由聚四氟材料制成；观察窗由含有金属网夹层的钢化玻璃制成。

5.根据权利要求4所述的一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，其特征在于：磁控管微波发生器发射的微波频率在2000MHz至2500MHz之间，单管功率范围为300W至1300W连续可调。

6.根据权利要求5所述的一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，其特征在于：换热-漏能抑制器左端的端口处设置1/2波导波长终端的短路波导，换热-漏能抑制器中段设置多个梳状抑制片组成的衰减器，换热-漏能抑制器右端设置第二吸波材料，以形成混合结构的微波泄漏抑制器；换热-漏能抑制器与传输带之间由耐高温玻璃隔开，耐高温玻璃与换热-漏能抑制器紧密安装为一体。

7.根据权利要求6所述的一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，其特征在于：换热-漏能抑制器的左、右两端分别有保护气体的出口和入口；梳状抑制片由合金铝制成，梳状抑制片前侧或后侧有开口，保护气体经开口可在相邻两块梳状抑制片之间呈“弓”字形流动。

8.根据权利要求7所述的一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，其特征在于：进气管和排气管均由超高分子量聚乙烯材料制成；防尘网由不锈钢制成。

9.根据权利要求8所述的一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞装置，其特征在于：经微波热解后的含汞气体被保护气体携带经过设置在微波腔内部的排气口进入排气管，通过风机驱动进入活性炭固定床，活性炭固定床吸附混合气体内的含汞气体，经净化后的保护气体可重复利用。