CN211713010U - 高温高压半焦处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高温高压半焦处理设备，用于对高温高压的半焦进行降温降压处理，该处理设备包括自上而下依次连接的圆筒部、顶盖部和锥体部，圆筒部、顶盖部和锥体部彼此连通形成容纳腔室，容纳腔室用于容纳待处理的高温高压半焦物料；其中，顶盖部上设有半焦进料口以及充泄压口，半焦进料口用于向容纳腔室内输入高温高压半焦物料，充泄压口用于所述容纳腔室的充压和泄压，锥体部上设有用于向容纳腔室内充压的进气口，向容纳腔室内充压时充入的为冷却气体。该高温高压半焦处理设备，结构设计合理，能够对高温高压半焦物料进行有效的降温降压处理，并且处理效率高，相对现有的高温高压半焦设备排放系统大大降低了投资成本。

Description

高温高压半焦处理设备

技术领域

本实用新型涉及高温高压半焦冷却技术领域，更具体地，涉及一种高温高压半焦处理设备。

背景技术

煤炭梯级利用是从煤炭化学结构出发，充分利用煤自身含有的芳香族、脂肪族等官能团结构，获得高附加值油品，提高工艺技术指标，实现煤资源高效、合理、清洁利用的有效途径之一。煤加氢气化技术是现有煤梯级利用研发的主流方向之一，加氢气化反应温度700-950℃，操作压力4-10MPa。煤进行加氢气化反应后，产生大量高温高压低硫高碳多孔的半焦。后续采用干粉气化技术对半焦进行再利用是常采用的手段，这势必需要将半焦冷却至较低温度后才能进入下一工段。

传统半焦降温降压采用分步处理的办法，先利用流化床或者废锅回收半焦的高温热量，将半焦温度降低至金属设备可接受程度，再进行泄压置换，最终将半焦排放至静态冷却器设备，继续冷却将半焦冷却至 40-60℃。将冷却后半焦输送至其他单元进行其他操作。由于半焦本身的热导率低约0.58-0.81W/(m²·K)，单纯采用静态冷却形式进行半焦冷却，冷却时间长，同时带来气化框架过高，投资成本高等问题。

鉴于此，亟待一种结构设计合理，并能够有效提高冷却效率，降低投资成本的高温高压半焦降温冷却设备的出现，以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种结构设计合理，能够对高温高压半焦物料进行有效、高效率的降温降压处理，并且能够大大降低了投资成本的高温高压半焦处理设备，以解决现有技术中存在的问题。

根据本发明提供一种高温高压半焦处理设备，用于对高温高压的半焦进行降温降压处理，该高温高压半焦处理设备包括自上而下依次连接的圆筒部、顶盖部和锥体部，所述圆筒部、顶盖部和锥体部彼此连通形成容纳腔室，所述容纳腔室用于容纳待处理的高温高压半焦物料；

其中，所述顶盖部上设有半焦进料口以及充泄压口，所述半焦进料口用于向所述容纳腔室内输入高温高压半焦物料，所述充泄压口用于所述容纳腔室的充压和泄压，所述锥体部上设有用于向所述容纳腔室内充压的进气口，向所述容纳腔室内充压时充入的为冷却气体。

优选地，所述顶盖部为球形罩结构，所述圆筒部、顶盖部和锥体部同轴设置。

优选地，所述锥体部上设有低料位口，所述圆筒部上设有高料位口，所述低料位口和高料位口用于监控所述高温高压半焦物料的料位高度，从而使得高温高压半焦物料在所述容纳腔室内的高度处于所述低料位口与所述高料位口之间。

优选地，所述低料口与所述高料位口上分别设有射线料位计，用于监控所述高温高压半焦物料的料位高度。

优选地，所述容纳腔室内设有换热管，所述换热管用于与堆积于所述容纳腔室内的所述高温高压半焦物料进行换热。

优选地，所述换热管的冷却介质入口与所述高温高压半焦处理设备的高料位口间隔预设距离设置，所述冷却介质入口的高度低于所述高料位口的高度；

其中，所述预设距离为3-5倍的所述换热管的外径。

优选地，所述锥体部包括本体和充气锥，所述充气锥可拆卸连接于所述本体上。

优选地，所述进气口设于所述充气锥上，

并且，所述进气口的数目至少为多个，多个所述进气口环绕所述充气锥设置。

优选地，所述进气口的轴线与所述充气锥的轴线之间的夹角为65° -70°。

优选地，所述半焦进料口位于所述顶盖部的轴线上，所述充泄压口位于所述半焦进料口的一侧。

有益效果：

本发明提供的高温高压半焦处理设备，在其顶盖上设置半焦进料口以及充泄压口，通过半焦进料口进行半焦物料投放，以及通过充泄压口向容纳腔室内进行充压和泄压，并且，在该设备的锥体部上设有用于向所述容纳腔室内充压的进气口，通过该进气口向所述容纳腔室内充压时充入的为冷却气体，使得该设备结构设计合理，能够对高温高压半焦物料进行有效的降温降压处理，并且处理效率高，相对现有的高温高压半焦设备排放系统大大降低了投资成本。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了根据本实用新型实施例的高温高压半焦处理设备的结构示意图。

图2为图1中的A-A剖视图。

图中：圆筒部1、高料位口11、冷却介质入口12、冷却介质出口13、顶盖部2、半焦进料口21、充泄压口22、压力平衡口23、锥体部3、本体31、低料位口311、充气锥32、进气口321、排焦口322、法兰33、换热管4。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

如图1至图2所示，本实用新型提供一种高温高压半焦处理设备，用于对高温高压的半焦进行降温降压处理，该高温高压半焦处理设备包括自上而下依次连接的圆筒部1、顶盖部2和锥体部3，圆筒部1、顶盖部2和锥体部3彼此连通形成容纳腔室，容纳腔室用于容纳待处理的高温高压半焦物料。

其中，顶盖部2上设有半焦进料口21以及充泄压口22，半焦进料口21用于向容纳腔室内输入高温高压半焦物料，充泄压口22用于容纳腔室的充压和泄压，锥体部3上设有用于向容纳腔室内充压的进气口321，向容纳腔室内充压时充入的为冷却气体。

进一步地，锥体部3包括本体31和充气锥32，充气锥32可拆卸连接，例如法兰33连接于本体31上。充气锥32用于向容纳腔室内充压操作过程中半焦物料的流化以及排焦过程中辅助下料，进气口321设于充气锥32上，并且，进气口321的数目为多个，多个进气口321环绕充气锥32设置。进气口321的轴线与充气锥32的轴线之间的夹角为65° -70°。如此，可有效防止容纳腔室内的粉体物料进入进气口321内以及在进气口321的积存。

该实施例中，充气锥32优选无内部过滤元件的结构，如此，使得半焦本身具有更好的流动性，保证充入的冷却气体能够将容纳腔室内的物料充分搅动，增强半焦物料的换热效率。

顶盖部2为球形罩结构，圆筒部1、顶盖部2和锥体部3同轴设置。锥体部3的本体31上设有低料位口311，圆筒部1上设有高料位口11，低料位口311和高料位口11用于监控高温高压半焦物料的料位高度，从而使得高温高压半焦物料在容纳腔室内的高度处于低料位口311与高料位口11之间。低料口与高料位口11上分别设有射线料位计，用于监控高温高压半焦物料的料位高度。

半焦进料口21位于顶盖部2的轴线上，充泄压口22位于半焦进料口21的一侧。

进一步地，为了增强降温效果，容纳腔室内设有换热管4，换热管4 用于与堆积于容纳腔室内的高温高压半焦物料进行换热。换热管4包括多个竖直设置的管段，各个管段之间依次连通，形成上下折流的管簇结构，即整体上形成圆柱状的结构，从而与容纳腔室的结构匹配，如此增大了换热面积。换热管4位于圆筒部1和锥体部3内，其中，换热管4 的下端可形成球头结构，并伸入到锥体部3内。

该实施例中，管簇结构的外围管段的轴线需与容纳腔室的腔室壁间隔预设距离，该预设距离为3-5倍的换热管4的外径，例如设为3倍、4 倍或者5倍的换热管4的外径，最小间距不小于100mm。如此，便可防止换热管4与容纳腔室间距过大时造成半焦冷却效果差，以及间距过小时造成换热管4与容纳腔室壁面之间半焦架桥情况的出现。

换热管4的圆筒部1上设有冷却介质入口12和冷却介质出口13，两者的数目一直，并且可相同高度设置，换热管4内走低压冷却介质，例如冷却气体或者冷却混合液等。换热管4的冷却介质入口12与高温高压半焦处理设备的高料位口11间隔预设距离X设置，冷却介质入口12 的高度低于高料位口11的高度。其中，预设距离X为3-5倍的换热管4 的外径，预设距离的值可根据需要设定，例如设为3倍、4倍或者5倍的换热管4的外径。如此，方便在高料位口11处设置用于检测粉体料位的射线料位计，来对容纳腔室内的料位高度进行监控。并且，如此设置可有效防止由于X过大造成上部半焦物料与换热管4间传热热阻较大，或者X过小造成半焦物料监控困难情况的出现。当高温高压半焦处理设备进料过程中显示装置显示高料位口11有料时，即半焦物料堆积到高料位口11处，设备停止进料。

该实施例中，高料位口11以下部分的容纳腔室容积占整个容纳腔室容积的60-70％，避免因下料过程中半焦物料的膨胀造成半焦大量进入过滤器，造成过滤器负荷急剧上升。

换热管4的底部与低料位口311间隔预设距离设置，该预设距离为 3-5倍的换热管4的外径，例如设为3倍、4倍或者5倍的换热管4的外径。如此，方便在低料位口311处设置用于检测粉体料位的射线料位计，来对容纳腔室内的料位高度进行监控。

参见图2，该实施例中，换热管4可成排设置，即设置为成排的管段结构，相邻排的管段之间彼此错开设置，并且，排与排之间的间隔距离与同一排的相邻的两个管段之间的距离相同。如此，使得同一排中相邻的两个管段与相邻排的距离最近的管段之间形成等边三角形分布的结构，三个相邻的管段分别位于等腰三角形的三个顶点上。如此结构设置，使得管段周围半焦可均匀与该管段换热，冷却后半焦温度更加均匀。另外，换热管4的各管段垂直设置可有效减少半焦在换热管4上的残留堆积。换热管4优选DN30-50mm规格，换热管4设计需要能够承受外部压力。相邻的管段之间的中心距优选为3-5倍换热管4外径，例如设为3倍、4倍或者5倍的换热管4的外径。

另外，由于换热管4的各个管段垂直设置，并且换热管4的总长度较长，需要在换热管4上分段增加固定件，固定件形式可根据管道布置以及施工难易程度确定，固定件的布置的间隔距离根据换热管4的结构强度确定，但需防止固定件布置过于密集而影响半焦的流动，固定件层间距小于等于500mm。

锥体部3的锥角可根据粉体物料的安息角进行设计，合理设计锥体部3的锥角可辅助粉体物料下料，该处的粉体物料为半焦物料在处理过程中产生的粉状物料。

进一步地，充气锥32的底部设有排焦口322，用于排出容纳腔室中的半焦。顶盖部2上还设有压力平衡口23，在半焦物料进料过程中保证进料的顺畅性。

本申请中的高温高压半焦处理设备，使用时可参考如下步骤：

1、自充泄压口22以及进气口321的至少其中之一向容纳腔室内充压，充入的气体为冷却气体；

2、将高温高压半焦物料自半焦进料口21输入容纳腔室内，高温高压半焦物料在下落过程中与冷却气体进行换热，此过程主要是降低高温高压半焦物料表面的温度；

3、半焦物料堆积至高料位口11处时，停止高温高压半焦物料的输入，并保压一段时间，保压过程中高温高压半焦物料与换热管4进行换热，即半焦物料处于静态传热过程，静态传热主要受控于半焦热导率和气体热导率；

4、通过充泄压口22对容纳腔室进行泄压，泄压过程中，半焦颗粒处于流化状态，半焦颗粒内温度较高气体快速向半焦周围释放，且半焦周围气体快速向充泄压口22流动，流动气体在半焦间隙中流动，不断变换流动方向，半焦处于近流化状态，释放气体处于湍流状态，传热系数大大上升，另外换热管4内冷却介质采用强制对流，泄压过程半焦冷却总传热系数可达到200-300W/(m²·K)；

5、对容纳腔室进行充压，再次充入冷却气体，设备充压过程气体通过半焦间隙湍流快速流动，且气体通过半焦空隙快速进入半焦空隙内，气体流动方向相反泄压过程相反，设备充压过程中需通过充泄压口22 和进气口321同时进行充气，并且需要控制充泄压口22和进气口321 的充气量，控制底部充压气量大于上部充压气量，以保证半焦处于流化状态，强化气体与半焦和换热管4间的传热效果。上部充压气量大于下部充压气量，则半焦由于气体大量从上部进入半焦层，造成半焦层无法有效流化，势必大大降低半焦与换热管4间的传热系数；

6、在对高温高压半焦进行降温降压处理，达到要求后，通过排焦口 322进行排焦。

本申请中的高温高压半焦处理设备，结构设计合理，能够对高温高压半焦物料进行有效的降温降压处理，并且处理效率高，相对现有的高温高压半焦设备排放系统大大降低了投资成本。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种高温高压半焦处理设备，用于对高温高压的半焦进行降温降压处理，其特征在于，包括自上而下依次连接的圆筒部、顶盖部和锥体部，所述圆筒部、顶盖部和锥体部彼此连通形成容纳腔室，所述容纳腔室用于容纳待处理的高温高压半焦物料；

其中，所述顶盖部上设有半焦进料口以及充泄压口，所述半焦进料口用于向所述容纳腔室内输入高温高压半焦物料，所述充泄压口用于所述容纳腔室的充压和泄压，所述锥体部上设有用于向所述容纳腔室内充压的进气口，向所述容纳腔室内充压时充入的为冷却气体。

2.根据权利要求1所述的高温高压半焦处理设备，其特征在于，所述顶盖部为球形罩结构，所述圆筒部、顶盖部和锥体部同轴设置。

3.根据权利要求1所述的高温高压半焦处理设备，其特征在于，所述锥体部上设有低料位口，所述圆筒部上设有高料位口，所述低料位口和高料位口用于监控所述高温高压半焦物料的料位高度，从而使得高温高压半焦物料在所述容纳腔室内的高度处于所述低料位口与所述高料位口之间。

4.根据权利要求3所述的高温高压半焦处理设备，其特征在于，所述低料口与所述高料位口上分别设有射线料位计，用于监控所述高温高压半焦物料的料位高度。

5.根据权利要求1所述的高温高压半焦处理设备，其特征在于，所述容纳腔室内设有换热管，所述换热管用于与堆积于所述容纳腔室内的所述高温高压半焦物料进行换热。

6.根据权利要求5所述的高温高压半焦处理设备，其特征在于，所述换热管的冷却介质入口与所述高温高压半焦处理设备的高料位口间隔预设距离设置，所述冷却介质入口的高度低于所述高料位口的高度；

其中，所述预设距离为3-5倍的所述换热管的外径。

7.根据权利要求1所述的高温高压半焦处理设备，其特征在于，所述锥体部包括本体和充气锥，所述充气锥可拆卸连接于所述本体上。

8.根据权利要求7所述的高温高压半焦处理设备，其特征在于，所述进气口设于所述充气锥上，

并且，所述进气口的数目为多个，多个所述进气口环绕所述充气锥设置。

9.根据权利要求8所述的高温高压半焦处理设备，其特征在于，所述进气口的轴线与所述充气锥的轴线之间的夹角为65°-70°。

10.根据权利要求1所述的高温高压半焦处理设备，其特征在于，所述半焦进料口位于所述顶盖部的轴线上，所述充泄压口位于所述半焦进料口的一侧。

Images