CN211111888U - 一种低阶煤提质系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低阶煤提质系统，包括360°可旋转的卧式反应釜、第一加热机构以及驱动所述卧式反应釜旋转的驱动机构，第一加热机与卧式反应釜连接以对卧式反应釜内的低阶煤加热；卧式反应釜设置有出料口和进料口，低阶煤从所述进料口进入，并通过设置在卧式反应釜内的导流板从所述出料口产出，卧式反应釜内产生的油气混合物从进料口排出；卧式反应釜的内部设有第二加热机构，第二加热机构与第一加热机构连接。本实用新型的低阶煤提质系统，将低阶煤中的大部分挥发分气化除掉来制备提质煤，提质煤中的挥发分少、煤物质含量高，充分有效地利用了低阶煤中的煤资源，同时降低了能耗，减少了设备的占地面积，缩短了反应时间。

Description

一种低阶煤提质系统

技术领域

本实用新型涉及煤物质清洁利用技术领域，尤其涉及一种低阶煤提质系统。

背景技术

在我国已探明的煤炭储量中一半以上为低阶煤，其中蕴藏的挥发分相当于1000亿吨的油气资源。低阶煤主要具有高水分、高挥发性的物质特性，在燃烧时火焰较长且有烟，煤化程度较低，典型煤种为褐煤和长焰煤。我国富煤少油缺气，如何高效利用低阶煤成为当今清洁煤技术的重大课题。然而无论是燃烧发电，还是现代煤化工利用，都因为其高水、高灰和低热值的三大特性使其综合利用的效率极低。

目前低阶煤的利用方式主要是直接燃烧或气化。其中直接燃烧发电是其最常见的利用方式之一，据不完全统计，我国有90％以上的褐煤用于电站锅炉和各种工业锅炉。低阶煤直接燃烧不仅浪费了煤炭中蕴含的丰富油气资源，效率低，而且污染环境，容易造成SOx和NOx等温室气体的大量产生，造成了酸雨等恶劣天气环境。现有技术中将低阶煤气化制备CO和H₂，通常是将低阶煤在热解装置中热解得到粗制煤气和提质煤，通常由于热解装置的热交换效果不理想，热利用率低，导致热解温度低且不稳定，导致低阶煤中的挥发分、煤焦油等物质不能充分气化，所得提质煤中残留大量的挥发分，粗制煤气的产气量少，提质煤中固定碳的含量低，提质煤品质差；而且热解装置通常有大量空气(或氧气)的条件下进行的，热解时一部分煤将于氧气反应用于供热并且产生了大量的CO₂，而且导致热解制备的导致提质煤的量少、品质低，极大的浪费了低阶煤中的煤资源。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种低阶煤提质系统，将低阶煤中的大部分挥发分气化除掉来制备提质煤，提质煤中的挥发分少、固定碳含量高，充分有效地利用了低阶煤中的煤资源，同时降低了能耗，减少了设备的占地面积，缩短了反应时间。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种低阶煤提质系统，包括360°可旋转的卧式反应釜、第一加热机构以及驱动所述卧式反应釜旋转的驱动机构，所述第一加热机与所述卧式反应釜连接以对所述卧式反应釜内的低阶煤加热；所述卧式反应釜设置有出料口和进料口，所述低阶煤从所述进料口进入，并通过设置在所述卧式反应釜内的导流板从所述出料口产出，所述卧式反应釜内产生的油气混合物从所述进料口排出；所述卧式反应釜的内部设有第二加热机构，所述第二加热机构与所述第一加热机构连接。通过第一加热机构和第二加热机构对卧式反应釜内的低阶煤进行持续加热使得低阶煤中的挥发分等物质充分气化成油气混合物，最大限度的蒸发出挥发分物质后，剩余的固体物质为产品提质煤。

优选的，所述第一加热机构包括加热器和加热箱，所述加热器通过加热管道与所述加热箱连接，所述加热箱套设在所述卧式反应釜外侧且与所述卧式反应釜通过动静密封装置连通。第一加热机构套设在卧式反应釜外侧，使得第一加热机构与卧式反应釜形成相对独立的两套机构，依次可以根据实际的生产场景，更好的布置整个系统的场地占用空间；加热箱与卧式反应釜通过动静密封装置连接避免了加热箱中的加热介质外泄，降低加热效率。

优选的，所述卧式反应釜设置为至少一级。卧式反应釜可以为一级，也可以为多级。当采用多级卧式反应釜时，多级卧式反应釜主要作用是把上一级卧式反应釜内的无法气化的固体物质(包括气化后的粉煤，固体杂质等)和一定量的无法在一定停留时间内气化的类似沥青等高沸点油状物继续气化，停留时间短来不及析出或者温度达不到酚类化合物、芳香烃化合物等的缩聚反应条件，有利于提高减少提质煤中的挥发分等，提高提质煤的品质。

优选的，所述卧式反应釜包括一级卧式反应釜和二级卧式反应釜，所述一级卧式反应釜和二级卧式反应釜之间通过密封的输送装置连接。由于从一级卧式反应釜的出料口产出的固体物质的温度较高，密封的输送装置防止了固体物质从一级卧式反应釜输送至二级卧式反应釜中的过程中与混入的外界的空气中的氧气反应，避免了煤物质的消耗，有利于提高最终产品提质煤的产量。

优选的，所述二级卧式反应釜的容量小于所述一级卧式反应釜的容量。当低阶煤通过一级卧式反应釜的气化还原之后，低阶煤中大部分的挥发分气化掉，产生一定量的油气混合物，此时剩余的固体煤的量将会大大减少，那么将二级卧式反应釜的容量进行减少之后，即可以更好的满足剩余固体煤的再次气化还原，因此这样的设计，更加合理和充分的利用了装置的容量，并节省了占地空间，提高了系统的合理性。

优选的，所述导流板为单螺旋结构和/或双螺旋结构。通过导流板的设置，将卧式反应釜内的低阶煤运送至出料口排出，在配合着卧式反应釜的旋转，使得低阶煤在通过导流板运送的过程中能够更加充分的进行气化还原反应，同时也提高了对低阶煤在卧式反应釜内从进料口到出料口进行转移的稳定性。

优选的，所述卧式反应釜内部还设有多个无线温度控制器。无线温度控制器用于监测卧式反应釜内的温度，并将温度信号传送给后台或警报装置，以便工作人员实时监控气化还原反应的进行情况，提高了气化还原反应的可控性以及反应的安全性。

基于以上技术方案，本实用新型的一种低阶煤提质系统，将低阶煤中的大部分挥发分气化掉来制备提质煤，提质煤中的挥发分少、固定碳含量高，充分有效地利用了低阶煤中的煤资源，同时降低了能耗，减少了设备的占地面积，缩短了反应时间，提高了系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型中实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中低阶煤提质系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中低阶煤提质系统的主视局部剖视图。

附图标记：1、卧式反应釜，2、进料口，3、出料口，4、驱动机构，41、齿环，42、托轮，43、电机，44、传动齿轮，5、第一加热机构，51、加热器，52、加热箱，53、加热管道，54、加热出气口，6、第二加热机构，7、导流板，9、动静密封装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本实用新型进行进一步说明，但并不将本实用新型局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

本实用新型的原料低阶煤可以是粉煤也可以是块煤，当低阶煤采用块煤时，对过大块煤可以通过破碎机破碎、筛分机筛分处理以获得粒度较小的粉煤。优选采用粉煤作为原料，一方面是因为粉煤无需再经破碎、筛分处理，节省工艺步骤，烘干时受热面积大，烘干效率高，另一方面是粉煤相对块煤价格低廉。优选采用粒度小于20mm的粉煤，再进一步优选采用粒度小于6mm的粉煤。

低阶煤中挥发分含量一般为20％-55％，焦油的含量为3％-15％左右，固定碳的含量为30％-60％、水的含量为10％-40％，剩余为灰尘等其他杂质。低阶煤的煤化程度低，但优选固定碳的含量为40％-60％之间的低阶煤。低阶煤大多具有较高的含水率，低阶煤经长时间放置，比如天气晴朗时自然晾晒即可降低低阶煤的含水率，节省干燥工艺。因此，原料优选含水率低于7wt％的低阶煤作为原料，以便降低生产成本；再进一步优选，采用含水率低于6wt％的低阶煤作为原料。

气化还原反应是在无氧或微氧条件下对低阶煤进行加热的化学反应过程。低阶煤经输送装置输送至气化还原系统，在烟气等加热介质的加热下，反应过程中无需加入添加剂等其他物质，温度一般为350℃-800℃，压力≤30Kpa下发生复杂化学反应的过程，得到固态的碳和高温的油气混合物，其中，固态的碳即为提质煤，提质煤中的挥发分8-15％。高温的油气混合物为包含CO、H₂、CO₂、烃类、煤焦油、灰尘和含硫化合物等的多杂质气体。

如图1-2所示，本实用新型提供了一种低阶煤提质系统气化还原系统，包括360°可旋转的卧式反应釜1、第一加热机构5以及驱动所述卧式反应釜1旋转的驱动机构4，所述第一加热机构5与所述卧式反应釜1连接以对所述卧式反应釜1内的低阶煤加热；所述卧式反应釜1设置有出料口3和进料口2，所述低阶煤从所述进料口2进入，并通过设置在所述卧式反应釜1内的导流板7从所述出料口3产出，所述卧式反应釜1内产生的油气混合物从所述进料口2排出；所述卧式反应釜1的内部设有第二加热机构6，所述第二加热机构6与所述第一加热机构1连接。

所述驱动机构4包括设置在卧式反应釜1一端外周面的齿环41、与齿环41啮合的托轮42、传动齿轮44和电机43，电机43驱动传动齿轮44转动，进一步带动托轮42转动，以再次带动齿环41与卧式反应釜1旋转，这里需要说明的是，驱动机构4也可以是别的装置，只要能够达到相同的技术效果即可。

所述卧式反应釜1的旋转为360°旋转，从而可以使得其内部的低阶煤时刻处于转动状态，以增大低阶煤与第一加热机构5所提供的加热介质的受热面积，有利于加快低阶煤的气化还原反应，其中，第一加热机构5通过传递加热介质对卧式反应釜1内的低阶煤进行持续加热气化还原，使得低阶煤能够最大限度的产生油气混合物和提质煤，从而在利用最少的加热资源的同时产生最多的煤炭能源利用价值。

所述第一加热机构5包括加热器51和加热箱52，所述加热器51通过加热管道53与所述加热箱52连接，所述加热箱52套设在所述卧式反应釜1外侧且与卧式反应釜1通过动静密封装置9连接。采用这样的结构设计，防止加热介质外泄提高能量利用率，并最终通过加热出气口54将加热介质排出，使得第一加热机构5与卧式反应釜1形成相对独立的两套机构，因此可以根据实际的生产场景，更好的布置整个系统的场地占用空间，同时也可以使得加热介质能够与卧式反应釜1内的低阶煤进行持续的热交换，为了增加第一加热机构5的稳定性，可以对第一加热机构5固定设置，比如第一加热机构5可以固定在地面上或者支架上。进一步地优选的，加热箱52外部设有保温棉等保温装置，防止第一加热机构5的温度降低。进一步地优选的，加热箱52的外部设有保温棉等保温装置，防止第一加热机构5的温度降低。进一步地优选的，加热管道53可以为多根，多根加热管道53从卧室反应釜1的不同位置通入加热介质，加快气化还原反应的速率。

其中，卧式反应釜1内部设有第二加热机构6，使得卧式反应釜1内部受热均匀。进一步地，第二加热机构6通过控制烟气等加热介质的流速、温度和压力等将卧式反应釜内1的低阶煤均匀加热；第一加热机构5从卧式反应釜的外部将低阶煤加热，从而实现加热介质在卧式反应釜1内外的流动，使得低阶煤能够随着卧式反应釜1旋转的同时接触到大量的热量，以更好的进行气化还原反应，提高气化还原反应的效率和速率。

其中，导流板7为单螺旋结构和/或双螺旋结构，通过倾斜布置且呈螺旋结构和/或单螺旋结构的导流板7的设置，将卧式反应釜1内的低阶煤不断的进行气化还原的同时将产生的提质煤运送至出料口3排出，在配合着卧式反应釜1的旋转，使得低阶煤在通过导流板7运送的过程中能够更加充分的进行气化还原反应，其中，导流板7分为导流钢板和导流不锈钢板，可采用单螺旋结构或双螺旋结构，也可单、双结合的螺旋导流结构进行导流，采用这样的结构设计，在卧式反应釜1旋转的过程中，使得卧式反应釜1内的低阶煤在螺旋的导流板7的作用下向出料口3移动，加快卧式反应釜1内经过气化还原反应之后的由低阶煤转化而成的提质煤的排出。

气化还原系统设置为至少为一级。根据需要可以设置至少一级的卧式反应釜1，以对低阶煤进行更加充分完全的气化还原，同时亦可以增加气化还原低阶煤的进料量，同时360°可旋转的卧式反应釜1可以使得其内部的低阶煤始终处于运动状态，以更加全面均匀的受热。其中，优选的，卧式反应釜1包括一级卧式反应釜和二级卧式反应釜，所述一级卧式反应釜和二级卧式反应釜之间通过密封的输送装置连接，以防止高温的一级气体输送过程泄露，防爆防燃，输送装置主要为多级螺旋结构、包括无轴连接和有轴连接；优选的，二级卧式反应釜的容量小于所述一级卧式反应釜的容量。当低阶煤通过一级卧式反应釜的气化还原之后，会产生一定量的油气混合物，此时剩余的固体煤的量将会大大减少，那么将二级卧式反应釜的容量进行减少之后，即可以更好的满足剩余固体煤的再次气化还原，因此这样的设计，更加合理和充分的利用了装置的容量，并节省了占地空间，提高了系统的合理性。

其中，当低阶煤通过一级卧式反应釜的气化还原之后，提质煤中的挥发分含量为8-15wt％，当低阶煤通过二级卧式反应釜的气化还原之后，提质煤中的挥发分含量为3-8wt％。

其中，卧式反应釜1内部还设有多个无线温度控制器。无线温度控制器用于监测卧式反应釜1内的温度，并将温度信号传送给后台或警报装置，以便工作人员实时监控气化还原反应的进行情况，提高了气化还原反应的可控性以及反应的安全性。当设备出料口3温度还没达到指定温度时，无线温度控制器通过信号输送传送给电脑及警报装置，提醒工作人员，这是说明产品还没达到合格要求，这时候采取措施主要如下，卧式反应釜1可以反转，使快到出料口3的固体物料再次进入卧式反应釜1充分反应，延长停留时间，同时继续加热，卧式反应釜1反转时间为30min-4h不等，然后卧式反应釜1正转，待固体物料进入出料口3时，观察无线温度控制器是否报警，如果报警，卧式反应釜1再反转，如此重复，保证产品合格下线。如果无线温度控制器显示温度达标，低阶煤进入出料口3，经输送装置输送至下一程序。

综上所述，本实用新型中，通过将低阶煤中的大部分挥发分气化掉来制备提质煤，提质煤中的挥发分少、固定碳含量高，充分有效地利用了低阶煤中的煤资源，同时降低了能耗，减少了设备的占地面积，缩短了反应时间，提高了系统的稳定性。

以上所述，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 (7)

1.一种低阶煤提质系统，其特征在于：包括360°可旋转的卧式反应釜、第一加热机构以及驱动所述卧式反应釜旋转的驱动机构，所述第一加热机与所述卧式反应釜连接以对所述卧式反应釜内的低阶煤加热；所述卧式反应釜设置有出料口和进料口，所述低阶煤从所述进料口进入，并通过设置在所述卧式反应釜内的导流板从所述出料口产出，所述卧式反应釜内产生的油气混合物从所述进料口排出；所述卧式反应釜的内部设有第二加热机构，所述第二加热机构与所述第一加热机构连接。

2.如权利要求1所述的一种低阶煤提质系统，其特征在于：所述第一加热机构包括加热器和加热箱，所述加热器通过加热管道与所述加热箱连接，所述加热箱套设在所述卧式反应釜外侧且与所述卧式反应釜通过动静密封装置连通。

3.如权利要求1所述的一种低阶煤提质系统，其特征在于：所述卧式反应釜设置为至少一级。

4.如权利要求3所述的一种低阶煤提质系统，其特征在于：所述卧式反应釜包括一级卧式反应釜和二级卧式反应釜，所述一级卧式反应釜和二级卧式反应釜之间通过密封的输送装置连接。

5.如权利要求4所述的一种低阶煤提质系统，其特征在于：所述二级卧式反应釜的容量小于所述一级卧式反应釜的容量。

6.如权利要求1所述的一种低阶煤提质系统，其特征在于：所述导流板为单螺旋结构和/或双螺旋结构。

7.如权利要求1所述的一种低阶煤提质系统，其特征在于：所述卧式反应釜内部还设有多个无线温度控制器。

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