CN220300659U - 一种热解炉的布气集气结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于低阶煤分级分质利用技术领域，具体为一种热解炉的布气集气结构。包括炉体，炉体内从进料口至出料口的方向上依次设有集气层、混合室和和两个布气层，集气层和两个布气层均固定在炉体内，两个布气层对称连通在混合室的两侧，集气层和两个布气层之间的高度为4200mm，两个布气层用于将混合室内热煤气均匀扩散到到炉内与物料充分接触，集气层用于收集炉体内热煤气与物料的均匀传热传质。本实用新型解决了热解炉的布气集气存在传热不均匀、传热效果差、热量损耗大和易堵塞的问题，采用上部单层集气、中下部双层布气的方式，结合热载体温度控制，实现气体热载体与煤料的均匀传热传质。

Description

一种热解炉的布气集气结构

技术领域

本实用新型属于低阶煤分级分质利用技术领域，具体涉及一种热解炉的布气集气结构。

背景技术

我国低阶煤储量超过全国已探明煤储量的55％，低阶煤热解后产生气、液、固三相产品，其中固相半焦可作为冶金、化肥等行业原料，煤气可作为工业燃料和原料，也可作为民用燃料，煤焦油则可继续深层加工。因此，开发高效、环保的低阶煤热解工艺技术成为低阶煤综合利用的关键。

目前，煤炭中低温立式热解炉普遍为单层布气单层集气或多层布气多层集气：单层布气单层集气炉气源穿过煤层阻力大、能耗高，且存在传热不均匀、传热效果差等缺陷；多层布气多层集气炉床层高度低，存在热量损耗大，易堵塞的问题，导致目前主流炉型单炉产能受限，单位产品能耗在220kgce/t焦左右，能源利用水平较低。因此，针对现有的煤炭中低温立式热解炉的布气集气存在传热不均匀、传热效果差、热量损耗大和易堵塞的问题，我们需要设计一种热解炉的布气集气结构。

实用新型内容

针对上述现有的煤炭中低温立式热解炉的布气集气存在传热不均匀、传热效果差、热量损耗大和易堵塞的问题，本实用新型提供了一种热解炉的布气集气结构，通过炉内设置布气集气结构，采用上部单层集气、中下部双层布气的方式，结合热载体温度控制，实现气体热载体与煤料的均匀传热传质。

本实用新型的目的是提供一种热解炉的布气集气结构，包括炉体，所述炉体内从进料口至出料口的方向上依次设有集气层、混合室和两个布气层，所述集气层和两个所述布气层均固定在所述炉体内，两个所述布气层对称连通在所述混合室的两侧，所述集气层和两个所述布气层之间的高度为4200mm，所述集气层的上方连通有分料器，所述分料器的方向与所述炉体的高度方向相同，两个所述布气层用于将混合室内热煤气均匀扩散到到炉内与物料充分接触，所述集气层用于收集炉体内热煤气与物料的均匀传热传质。

进一步的，上述热解炉的布气集气结构，所述集气层包括集气伞和至少5上升管，所有所述上升管均布设在所述集气伞上，所述集气伞和所有所述上升管连通，所述上升管的顶部与分料器连通。

进一步的，上述热解炉的布气集气结构，所述集气伞包括主伞和至少12根副伞，所有所述副伞沿所述主伞的长度方向均布连通设在所述主伞上，所有所述上升管均布设在所述主伞上，所有所述上升管和所述主伞连通。

进一步的，上述热解炉的布气集气结构，所述主伞与所述副伞结构相同，底部均为开口，横截面为五边形，所述五边形为一个等腰三角形和一个矩形组成，等腰三角形的顶角为70°。

进一步的，上述热解炉的布气集气结构，所述主伞和副伞均采用钢结构。

进一步的，上述热解炉的布气集气结构，相邻所述副伞之间的的距离为800mm。

进一步的，上述热解炉的布气集气结构，每个所述布气层为水平设置的两层布气伞组成，两层布气伞之间的高度为1200mm。

进一步的，上述热解炉的布气集气结构，每层所述布气伞由至少14根伞件组成，相邻的伞件之间的距离为800mm，所述伞件的底部均为开口，横截面为五边形，所述五边形为一个等腰三角形和一个矩形组成，等腰三角形的顶角为70°。

进一步的，上述热解炉的布气集气结构，每层所述布气伞的一端均通过一个支座固定在所述炉体内壁上，另一端均连通所述混合室的侧壁。

进一步的，上述热解炉的布气集气结构，所述混合室的两侧壁均开设有两层水平设置的布气孔组，每层所述布气孔组至少有14个布气孔，每个所述布气孔均连通一个所述伞件。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过炉内设置布气集气结构，采用上部单层集气、中下部双层布气的方式，结合热载体温度控制，实现气体热载体与煤料的均匀传热传质，炉内800℃左右的热煤气，在一定压力下，经混合室进入布气伞内部，再均匀的扩散到炉内与物料充分接触；上部集气伞件对炉内气体进行均匀的收集，避免气体短流、偏流，同时利用伞件的结构起到布料及降尘的作用。

实用新型采用的布气层为水平设置的两层布气伞41组成，两层布气伞41之间的高度为1200mm，集气层2和布气层4之间的高度为4200mm，通过集气层中所有副伞和主伞将热载气体输送到上升管导出，通过集气方箱对上升管内气体进行负压集气，减少热载气体阻力的同时增加热载气体和煤料之间的换热均匀性和充分性，热量损耗小，传热效果好，减少了多层布气多层集气方式的堵塞，增大热载气体与物料充分接触。

附图说明

图1为本实用新型热解炉的布气集气结构的结构示意图；

图2为本实用新型混合室的结构示意图；

图3为本实用新型混合室和布气伞的结构示意图；

图4为本实用新型集气伞的结构示意图；

图5为本实用新型主伞的结构示意图；

图6为本实用新型主伞横截面的结构示意图；

图7为本实用新型支座的结构示意图；

图8为本实用新型气固多相流动体系的工艺流程示意图；

图9为本实用新型炉体炉内混合室内压力场数值变化图；

图10为本实用新型炉体炉内混合室各布气孔气量变化图；

附图标记说明：

1.炉体，2.集气层，21.集气伞，211.主伞，212.副伞，22.上升管，3.混合室，301.布气孔，4.布气层，41.布气伞，5.分料器，6.支座。

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能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

煤炭中低温立式热解炉普遍为单层布气单层集气或多层布气多层集气；其中，单层布气单层集气炉采用的是底部进气，顶部集气热载体需穿透整个料层，层布气单层集气炉气源穿过煤层阻力大、能耗高，且存在传热不均匀、传热效果差等缺陷；而多层布气多层集气炉，炉内多层布气、集气，布气层与集气层交替，多层布气多层集气炉床层高度低，存在热量损耗大，易堵塞的问题。导致目前主流炉型单炉产能受限，单位产品能耗在220kgce/t焦左右，能源利用水平较低。因此，针对现有的煤炭中低温立式热解炉的布气集气存在传热不均匀、传热效果差、热量损耗大和易堵塞的问题，本实用新型提供了一种热解炉的布气集气结构，包括炉体1，所述炉体1内从进料口至出料口的方向上依次设有集气层2、混合室3和布气层4，所述集气层2和布气层4均固定在所述炉体1内，所述混合室3与所述布气层4连通，所述集气层2和所述布气层4之间的高度为4200mm，所述集气层2的上方连通有分料器5，所述分料器5的方向与所述炉体1的高度方向相同，热解炉内热煤气在压力作用下从所述混合室3进入所述布气层4，然后从所述布气层4均匀的扩散到炉内与物料充分接触，然后进入所述集气层2进行收集，实现气体热载体与煤料的均匀传热传质。

以下结合具体的实施例进行进一步说明。

一种热解炉的布气集气结构，如图1所示，包括炉体1，所述炉体1内从进料口至出料口的方向上依次设有集气层2、混合室3和布气层4和两个布气层4，所述集气层2和布气层4均固定在所述炉体1内，所述集气层2和两个所述布气层4均固定在所述炉体1内，沿所述炉体1的高度方向，所述进料口位于所述炉体1的顶部，所述出料口位于所述炉体1的底部，所述集气层2和布气层4均固定在所述炉体1内，所述混合室3与两个所述布气层4均连通且两个所述布气层4对称连通在所述混合室3的两侧，所述集气层2和两个所述布气层4之间的高度为4200mm，所述集气层2的上方连通有分料器5，所述分料器5的方向与所述炉体1的高度方向相同，两个所述布气层4用于将混合室3内热煤气均匀扩散到到炉内与物料充分接触，所述集气层2用于收集炉体1内热煤气与物料的均匀传热传质，所述分料器5为倒分料斗，炉体1内热煤气在压力作用下从所述混合室3进入两个所述布气层4，均匀的扩散到炉内与物料充分接触，然后进入所述集气层2进行收集，实现气体热载体与煤料的均匀传热传质。集气层2和两个布气层4之间的高度为4200mm，其目的是为了增加热载气体与煤料之间的换热时间，而集气层2和两个布气层4之间大于4200mm，集气层2和两个布气层4太高，炉内阻力大，集气层2集气效果差，集气层2和两个布气层4之间小于4200mm，集气层2和两个布气层4较低，热载气体与煤料换热时间短，换热不充分；混合室3内热载气体来自加热炉，加热炉主要作用是为炉体1提供稳定的高温煤气，即热载气体。热载气体在一定压力下通过两个布气层4均匀分布至炉体1的炉内，与煤料之间充分接触，后端风机提供抽力，气体通过集气层2被均匀收集输送出炉体1的炉内，通过炉内设置布气集气结构，采用上部单层集气、中下部双层布气的方式，结合热载体温度控制，实现气体热载体与煤料的均匀传热传质，炉体1的炉内800℃左右的热煤气，在一定压力下，经各个布气孔301进入两个布气层4内部，再均匀的扩散到炉内与物料充分接触；上部集气层2对炉内气体进行均匀的收集，避免气体短流、偏流，同时利用伞件的结构起到布料及降尘的作用。

在一个具有的实施例中，如图4所示，所述集气层2包括集气伞21和至少5根上升管22，所有所述上升管22均布设在所述集气伞21上，所述集气伞21和所有所述上升管22连通，所述上升管22的顶部与分料器5连通，在本实施例中，所述上升管22的数量为5个，均布设在所述集气伞21上。所述集气伞21包括主伞211和至少12根副伞212，主伞211的尺寸大于所有副伞212的尺寸，在本实施例中，副伞212的数量为12根，所有所述副伞212沿所述主伞211的长度方向均布连通设在所述主伞211上，所有所述上升管22均布设在所述主伞211上，所有所述上升管22和所述主伞211连通。通过所有上升管22将主伞211收集的气体输出至分料器5内。所述主伞211与所述副伞212结构相同，均采用钢结构，底部均为开口，如图5所示，主伞211和所有副伞212的底部内壁均设有布气伞支撑托板，用于稳定主伞211和所有副伞212的集气通道；如图6所示，主伞211和所有副伞212的横截面为五边形，所述五边形为一个等腰三角形和一个矩形组成，等腰三角形的顶角为70°。相邻的所述副伞212之间的的距离为800mm。热载气体在一定压力下通过布气层4均匀分布至炉内，与物料充分接触后，热载气体沿所述炉内1高度方向流动至集气伞21，热载气体通过所有副伞212的通道口，汇合于主伞211内，主伞211把收集的热载气体均匀输送到上升管22导出，上升管22的顶部与分料器5连通，分料器5内设有集气方箱，通过集气方箱对上升管22内气体进行负压集气，对炉内气体进行均匀的收集，避免气体短流、偏流，同时利用伞件的结构起到布料及降尘的作用。

在一个具有的实施例中，如图1和3所示，每个所述布气层4为水平设置的两层布气伞41组成，两层布气伞41之间的高度为1200mm。每层所述布气伞41由至少14根伞件组成，在本实施例中，每层所述布气伞41由14根伞件组成，所有的伞件和主伞211的结构相同，均采用钢结构，底部均为开口，底部内壁均设有布气伞41支撑托板，用于稳定伞件的集气通道，相邻的伞件之间的距离为800mm，所述伞件的底部均为开口，横截面为五边形，所述五边形为一个等腰三角形和一个矩形组成，等腰三角形的顶角为70°。两层布气伞41的目的是减少热载气体阻力的同时增加热载气体和煤料之间的换热均匀性和充分性，底部煤料温度足，干馏充分，热量损耗小，传热效果好，减少了堵塞。

在一个具有的实施例中，如图7所示，每层所述布气伞41的一端均通过一个支座6固定在所述炉体1内壁上，另一端均连通所述混合室3的侧壁。布气伞41的一端均设有一个支座6，将所有布气伞41固定在炉体1的内壁上，实现所有布气伞41通过布气孔301将混合室3内的热载气体导流至所有的伞件内。

在一个具有的实施例中，如图2和图3所示，所述混合室3的两侧壁均开设有两层水平设置的布气孔组301，每层所述布气孔组301至少有14个布气孔，在本实施例中，布气孔的数量为14个，每个所述布气孔均连通一个所述伞件，所述混合室3上开设有若干布气孔301，所有所述布气孔301呈两层对称均布设在混合室3的侧壁上，每个所述伞件的一端固定在所述炉体的内壁上，另一端与一个所述布气孔301对应连通为一体。通过布气孔301将混合室3内的热载气体导流至所有的伞件内，然后通过所有的伞件将热载气体均匀分布至炉内，增大热载气体与物料充分接触。

本实用新型提供了一种热解炉的布气集气结构，热载气体在一定压力下通过两个布气层4均匀分布至炉体1炉内，减少热载气体阻力的同时增加热载气体和煤料之间的换热均匀性和充分性，底部煤料温度足，干馏充分，热量损耗小，传热效果好，减少了堵塞；热载气体在后端风机提供抽力的作用下，热载气体沿所述炉内1高度方向流动至集气伞21，热载气体通过所有副伞212的通道口，汇合于主伞211内，主伞211把收集的热载气体均匀输送到上升管22导出，上升管22的顶部与分料器5连通，分料器5内设有集气方箱，通过集气方箱对上升管22内气体进行负压集气，对炉内气体进行均匀的收集，避免气体短流、偏流，同时利用伞件的结构起到布料及降尘的作用，通过炉体1炉内设置布气集气结构，采用上部单层集气、中下部双层布气的方式，结合热载体温度控制，实现气体热载体与煤料的均匀传热传质，炉体1的炉内800℃左右的热煤气，在一定压力下，经各个布气孔301进入两个布气层4内部，再均匀的扩散到炉内与物料充分接触；上部集气层2对炉内气体进行均匀的收集，避免气体短流、偏流，同时利用伞件的结构起到布料及降尘的作用。

为了预测本实用新型热解炉的布气集气结构的效果，采用气固多相流动体系对干馏段进行模拟(工艺流程如图8所示)。考虑到床层颗粒量及体系固含量较大，将此粒径的煤粉颗粒视为拟流体，采用Euler-Euler(欧拉多相流)双流体模型。双流体模型是将分散相当作连续流体(拟流体)处理，气相和固相采用相同形式的质量守恒和动量守恒方程。

主要输入条件：入炉煤水分6.4％、温度80℃、进气温度830℃、入干馏段煤量为64t/h(满负荷)、气量40000Nm3/h、煤层孔隙率0.4等。

模拟结果：混合室内压力场数值仿真结果如图9所示。

混合室各布气孔301气量如图10和表1所示。

表1布气层1布气孔301气量

	炉体1左侧(1～7孔)	炉体1右侧(8～14孔)	占比(％)
				集气层	33.49	32.96	66.45
布气层	16.11	17.44	33.55
				合计	49.60	50.40	100

从图10和表1中可以看出，混合室内各布气孔301布气量均匀性较高，左侧和右侧的气体偏侧0.8％，保证了炉内内温度场的均匀性。

本实用新型热解炉出口气体温度由340℃左右降至183℃左右，换热效率明显提高，生产吨焦能耗由传统炉型的220Kgce/t_焦降至118Kgce/t_焦。

需要说明的是，本实用新型中未特别提及的部件连接关系，均默认采用现有技术，由于其不涉及发明点，且为现有技术普遍应用，故不详述结构连接关系。

需要说明的是，本实用新型中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本实用新型描述了优选的实施例。尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种热解炉的布气集气结构，包括炉体(1)，其特征在于，所述炉体(1)内从进料口至出料口的方向上依次设有集气层(2)、混合室(3)和两个布气层(4)，所述集气层(2)和两个所述布气层(4)均固定在所述炉体(1)内，两个所述布气层(4)对称连通在所述混合室(3)的两侧，所述集气层(2)和两个所述布气层(4)之间的高度为4200mm，所述集气层(2)的上方连通有分料器(5)，所述分料器(5)的方向与所述炉体(1)的高度方向相同，两个所述布气层(4)用于将混合室(3)内热煤气均匀扩散到到炉内与物料充分接触，所述集气层(2)用于收集炉体(1)内热煤气与物料的均匀传热传质。

2.根据权利要求1所述的热解炉的布气集气结构，其特征在于，所述集气层(2)包括集气伞(21)和至少5根上升管(22)，所有所述上升管(22)均布设在所述集气伞(21)上，所述集气伞(21)和所有所述上升管(22)连通，所述上升管(22)的顶部与分料器(5)连通。

3.根据权利要求2所述的热解炉的布气集气结构，其特征在于，所述集气伞(21)包括主伞(211)和至少12根副伞(212)，所有所述副伞(212)沿所述主伞(211)的长度方向均布连通设在所述主伞(211)上，所有所述上升管(22)均布设在所述主伞(211)上，所有所述上升管(22)和所述主伞(211)连通。

4.根据权利要求3所述的热解炉的布气集气结构，其特征在于，所述主伞(211)与所述副伞(212)结构相同，底部均为开口，横截面为五边形，所述五边形为一个等腰三角形和一个矩形组成，等腰三角形的顶角为70°。

5.根据权利要求4所述的热解炉的布气集气结构，其特征在于，所述主伞(211)和副伞(212)均采用钢结构。

6.根据权利要求5所述的热解炉的布气集气结构，其特征在于，相邻所述副伞(212)之间的距离为800mm。

7.根据权利要求6所述的热解炉的布气集气结构，其特征在于，每个所述布气层(4)为水平设置的两层布气伞(41)组成，两层所述布气伞(41)之间的高度为1200mm。

8.根据权利要求7所述的热解炉的布气集气结构，其特征在于，每层所述布气伞(41)至少14根伞件组成，相邻的伞件之间的距离为800mm，所述伞件的底部均为开口，横截面为五边形，所述五边形为一个等腰三角形和一个矩形组成，等腰三角形的顶角为70°。

9.根据权利要求8所述的热解炉的布气集气结构，其特征在于，每层所述布气伞(41)的一端均通过一个支座(6)固定在所述炉体(1)内壁上，另一端均连通所述混合室(3)的侧壁。

10.根据权利要求9所述的热解炉的布气集气结构，其特征在于，所述混合室(3)的两侧壁均开设有两层水平设置的布气孔组(301)，每层所述布气孔组(301)至少有14个布气孔，每个所述布气孔均连通一个所述伞件。