一种规模化低阶粉低温热解装置及方法

申请号 CN201510044034.5 申请日 2015-01-28 公开(公告)号 CN104593026A 公开(公告)日 2015-05-06
申请人 中国重型机械研究院股份公司; 发明人 赵玉良; 葛延; 王广收; 王有飞; 姜永涛; 李勇鹏; 佟占胜; 师浩浩;
摘要 本 发明 公开了一种规模化低阶粉 煤 低温 热解 装置及方法,所述立式预热器的排料口与入料螺旋连接,所述入料螺旋与热解窑连接,热解窑的热解气出口与沉降联接箱连接,所述沉降联接箱与高温过滤装置连接,所述热解窑的半焦出口与半焦冷却余热回收装置连接,半焦冷却余热回收装置的 蒸汽 出口与汽包连接,热 风 供热炉的出风口与热解窑的进风口连接,热解窑的排风口分别与立式预热器的进风口及热风供热炉的进风口连接。该装置系统构成简单,工艺结构合理,适宜于进行规模化的热解及深加工生产线建设,经济性及环保性均较好。
权利要求

1.一种规模化低阶粉低温热解装置,其特征在于,包括立式预热器、入料螺旋、热解窑、热供热炉、沉降连接箱、高温过滤装置、半焦冷却余热回收装置及汽包,所述立式预热器的排料口与入料螺旋连接,所述入料螺旋与热解窑连接,热解窑的热解气出口与沉降联接箱连接,所述沉降联接箱与高温过滤装置连接,所述热解窑的半焦出口与半焦冷却余热回收装置连接,半焦冷却余热回收装置的蒸汽出口与汽包连接,热风供热炉的出风口与热解窑的进风口连接,热解窑的排风口分别与立式预热器的进风口及热风供热炉的进风口连接。
2.如权利要求1所述的一种规模化低阶粉煤低温热解与处理装置,其特征在于,立式预热器主要由进气管、薄壁换热腔、排气管及外壳体组成。
3.如权利要求1所述的一种规模化低阶粉煤低温热解装置,其特征在于,所述热解窑为多管加热回转式热解窑,主要由回转筒体、加热管、托轮装置、传动系统及导气系统组成。
4.如权利要求1所述的一种规模化低阶粉煤低温热解装置,其特征在于,所述半焦冷却与余热回收装置至少包括平篦式半焦冷床,水平篦式半焦冷床由篦床输送组件、滚动支撑单元及液压推进系统组成。
5.如权利要求1所述的一种规模化低阶粉煤低温热解装置,其特征在于,所述高温过滤装置为热解气双级高温过滤装置,采用紧凑式结构,有两级净化构成,第一级采用旋风筒离心分离,第二级为高温滤管过滤,可过滤的粉尘粒径至微米级。
6.如权利要求2所述的一种规模化低阶粉煤低温热解装置,其特征在于,所述薄壁换热腔的截面为矩形。
7.如权利要求4所述的一种规模化低阶粉煤低温热解装置,其特征在于,篦床输送组件采用一同前进分组后退的运行方式,各输送组件间为组合密封。
8.一种规模化低阶粉煤低温热解的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)待热解粉煤先经过立式预热器预热至200~300℃;
(2)预热后的粉煤经入料螺旋送入热解窑热解,加热至400~550℃,生成高温半焦及热解气体;
(3)来自热解窑的热解气先通过沉降连接箱将粗大颗粒进行沉降,再导入到高温过滤装置除去其余颗粒物,再进一步冷却,经分离焦油和煤气,并分别收集处理;热解后生成的高温半焦再经半焦冷却余热回收装置冷却至120℃以下由水平篦式半焦冷床排出,换热后生成的蒸汽由汽包排出,用于生产线循环利用,即完成低阶粉煤低温热解。
9.如权利要求8所述的一种规模化低阶粉煤低温热解的方法,其特征在于,所述待热解粉煤为粒径小于20mm的粉煤。

说明书全文

一种规模化低阶粉低温热解装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于煤化工技术领域,具体为一种规模化低阶粉煤低温热解装置及方法。

背景技术

[0002] 煤的低温热解是实现低阶煤综合高效利用最为经济合理的技术途径,通过热解可获取煤气、焦油及高热值的半焦。
[0003] 然而现有的煤炭低温热解装置还多限于仅能处理煤的小规模生产工艺系统,环保及经济性能均较差。能处理粉煤的其它类型的低温热解装置,如外热式多段回转炉及固体热载体热解工艺等,也因为存在不能实现规模化,工艺系统不完善和易堵塞等问题而无法推广。上述装置均没有完善的半焦冷却及余热回收系统。含有焦油气的高温热解气,不经过颗粒物过滤而直接冷却回收焦油,致使焦油中杂质含量较多,品质大大降低,也不便于进一步深加工。
[0004] 现有的粉煤热解方法中,也有类似的多管加热回转式热解窑,但均属于没有外置式预热器的工艺系统,多数热解窑结构复杂,窑体尺寸庞大,致使系统造价高、故障率也高。况且已有工艺系统也未配有完整的热解气高温过滤和半焦冷却及余热回收装置。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种规模化低阶粉煤低温热解装置及方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
[0007] 一种规模化低阶粉煤低温热解装置,包括立式预热器、入料螺旋、热解窑、热供热炉、沉降连接箱、高温过滤装置、半焦冷却余热回收装置及汽包,所述立式预热器的排料口与入料螺旋连接,所述入料螺旋与热解窑连接,热解窑的热解气出口与沉降联接箱连接,所述沉降联接箱与高温过滤装置连接,所述热解窑的半焦出口与半焦冷却余热回收装置连接,半焦冷却余热回收装置的蒸汽出口与汽包连接,热风供热炉的出风口与热解窑的进风口连接,热解窑的排风口分别与立式预热器的进风口及热风供热炉的进风口连接。
[0008] 作为本发明进一步的方案,立式预热器主要由进气管、薄壁换热腔、排气管及外壳体组成。
[0009] 作为本发明进一步的方案,所述热解窑为多管加热回转式热解窑,主要由回转筒体、加热管、托轮装置、传动系统及导气系统组成。
[0010] 作为本发明进一步的方案,所述半焦冷却与余热回收装置至少包括平篦式半焦冷床,水平篦式半焦冷床由篦床输送组件、滚动支撑单元及液压推进系统组成。
[0011] 作为本发明进一步的方案,所述高温过滤装置为热解气双级高温过滤装置,采用紧凑式结构,有两级净化构成,第一级采用旋风筒离心分离,第二级为高温滤管过滤,可过滤的粉尘粒径至微米级。
[0012] 作为本发明进一步的方案,所述薄壁换热腔的截面为矩形。
[0013] 作为本发明进一步的方案,篦床输送组件采用一同前进分组后退的运行方式,各输送组件间为组合密封。
[0014] 一种规模化低阶粉煤低温热解的方法,包括如下步骤:
[0015] (1)待热解粉煤先经过立式预热器预热至200~300℃;
[0016] (2)预热后的粉煤经入料螺旋送入热解窑热解,加热至400~550℃,生成高温半焦及热解气体;
[0017] (3)来自热解窑的热解气先通过沉降连接箱将粗大颗粒进行沉降,再导入到高温过滤装置除去其余颗粒物,再进一步冷却,经分离焦油和煤气,并分别收集处理;热解后生成的高温半焦再经半焦冷却余热回收装置冷却至120℃以下由水平篦式半焦冷床排出,换热后生成的蒸汽由汽包排出,用于生产线循环利用,即完成低阶粉煤低温热解。
[0018] 所述待热解粉煤为粒径小于20mm的粉煤。
[0019] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0020] (1)该装置由立式预热器和热解窑串联组合而成,系统构成简单,工艺结构合理,热解方法采用了间接加热式多管加热风循环热解原理,产生的气体有效成分含量高,发热值大,便于进一步的应用及深加工。
[0021] (2)新工艺可适用于规模化生产,单台年处理能可达100万吨,甚至更高,适宜于进行规模化的热解及深加工生产线建设,经济性及环保性均较好。
[0022] (3)采用高温气体过滤装置对热解气进行净化,大大减少了气体中固体颗粒物的含量,有效提高了气体的纯净度,便于进一步的冷却和焦油分离。紧凑式的结构使得整个装置中热解气流程最短,温降最小,便于防止工艺系统结焦堵塞。
[0023] (4)高温半焦采用水平篦床干法熄焦,不仅有效回收了余热,也大大减少了传统湿法熄焦作业中对水资源的消耗和环境污染。水平冷床还有利于降低整个工艺系统的安装高度,减少土建施工费用附图说明
[0024] 图1为本发明的结构示意图;
[0025] 图中:1、立式预热器,2、入料螺旋,3、热解窑,4、热风炉,5、沉降连接箱,6、高温过滤装置,7、半焦冷却余热回收装置,8、汽包。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步阐述。
[0027] 如图1所示,一种规模化低阶粉煤低温热解装置,包括立式预热器1、入料螺旋2、热解窑3、热风供热炉4、沉降连接箱5、高温过滤装置6、半焦冷却余热回收装置7及汽包8,所述立式预热器1的排料口与入料螺旋2连接,所述入料螺旋2与热解窑3连接,热解窑3的热解气出口与沉降联接箱5连接,所述沉降联接箱5与高温过滤装置6连接,所述热解窑3的半焦出口与半焦冷却余热回收装置7连接,半焦冷却余热回收装置7的蒸汽出口与汽包
8连接,热风供热炉4的出风口与热解窑3的进风口连接,热解窑3的排风口分别与立式预热器1的进风口及热风供热炉4的进风口连接。立式预热器1主要由进气管、薄壁换热腔、排气管及外壳体组成。热解窑3为多管加热回转式热解窑,主要由回转筒体、加热管、托轮装置、传动系统及导气系统组成。半焦冷却与余热回收装置7至少包括水平篦式半焦冷床,水平篦式半焦冷床由篦床输送组件、滚动支撑单元及液压推进系统组成。高温过滤装置6为热解气双级高温过滤装置,采用紧凑式结构,有两级净化构成,第一级采用旋风筒离心分离,第二级为高温滤管过滤,可过滤的粉尘粒径至微米级。薄壁换热腔的截面为矩形。篦床输送组件采用一同前进分组后退的运行方式,各输送组件间为组合密封。
[0028] 采用上述规模化低阶粉煤低温热解装置,粉煤低温热解的方法步骤包括:(1)待热解粉煤,粉煤的粒径小于20mm,先经过立式预热器1预热至200~300℃;
[0029] (2)预热后的粉煤经入料螺旋2送入热解窑3热解,加热至400~550℃,生成高温半焦及热解气体;
[0030] (3)来自热解窑的热解气先通过沉降连接箱5将粗大颗粒进行沉降,再导入到高温过滤装置6除去其余颗粒物,再进一步冷却,经分离焦油和煤气,并分别收集处理;热解后生成的高温半焦,再经半焦冷却余热回收装置7冷却至120℃以下由水平篦式半焦冷床排出,换热后生成的蒸汽由汽包8排出,用于生产线循环利用,即完成低阶粉煤低温热解。
[0031] 规模化低阶粉煤低温热解装置的工作原理:系统工作时,粒径小于20mm的粉煤,由上料系统送入立式预热器1上部,自上而下流经多个薄壁换热腔之间的间隙。来自热解窑3尾端的经混风降温至300~400℃左右的热风则由进气管进入,通过进气管将热风均匀分配至各个换热腔,粉煤由上向下运动过程中和换热腔外表面接触,通过间壁传导,粉煤温度逐渐升高至200~300℃,进而实现脱水及升温。脱除的水蒸汽逐渐上升并由上部排出。热风在和粉煤的换热过程中,温度不断下降,并最终达到约100℃,在后部排风机的作用下,经由排气管排出。
[0032] 预热后的粉煤通过入料螺旋2进入热解窑3筒体内,并在筒体的旋转过程中,借助筒体的倾斜实现由入料端向出料端的移动。由热风炉4系统提供的温度为700~800℃的热风均匀进入到筒体内部的多组加热管内,并在向另一端流动的过程中,通过管壁传导和辐射,将进入热解窑3筒体,且位于加热管外的粉煤进一步加热至400~550℃,以此实现粉煤的热解。
[0033] 出料端温度至500℃左右的热解气先通过沉降连接箱5将粗大颗粒进行沉降,再导入到后端的高温过滤装置6,进入第一级腔体的热解气,在离心力作用下,大于10微米以上的粗颗粒在气体旋转过程中被分离出来,并由下部排灰口排出。经过粗过滤的气体再经由排气管进入第二级腔体的下部,在向上运动过程中,经过一组固定在支撑板上的过滤管,大于1微米以上的颗粒被过滤管阻隔在管子外表面,净化后的气体经由过滤管内部,最终由上部的气体出口排出。布置在腔体上部的反吹管,在反吹气系统的控制下,周期性的向管子内表面吹入一定压力的热氮气。在反吹气力的作用下,沉积在管子外表面的颗粒物脱落向下并由排灰口排出。
[0034] 经由多组加热管的热风,通过管壁传导及辐射使管外粉煤升温热解,自身降温至500~600℃左右后由热解窑3的进料端排出。部分热风经混风降温后进入立式预热器1,用于预热粉煤。其余部分热风则经循环风机回到热风炉4进入热风循环系统。
[0035] 粉煤热解后形成的半焦进入半焦冷却余热回收装置7。完全封闭的半焦冷却余热回收装置7上沿料流方向布置有多根换热管。工作时,在液压缸的作用下,水平篦式半焦冷床上的半焦颗粒呈步进式交替向前移动,冷却水则逆料流方向在管内流动,半焦颗粒和冷却介质通过管壁实现热交换。介质温度逐步升高,半焦温度逐步降低。冷却后的半焦,在水平篦式半焦冷床另一端排出,换热后生成的蒸汽由汽包8排出,用于生产线循环利用。
[0036] 以上实施例仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
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