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立式炉低阶热解制取煤焦油煤气的系统及方法

阅读:2发布:2021-10-24

专利汇可以提供立式炉低阶热解制取煤焦油煤气的系统及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于 煤 化工技术领域,涉及一种立式炉低阶煤 热解 制取煤焦油煤气的系统及方法,包括干燥系统、热解炉系统以及冷鼓系统;干燥系统与热解炉系统相贯通;热解炉系统分别与冷鼓系统以及干燥系统相连通。本发明提供了一种具备原料适应性强、煤气热值高、煤焦油的杂质少、半焦 质量 好以及运行 费用 低的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统及方法。,下面是立式炉低阶热解制取煤焦油煤气的系统及方法专利的具体信息内容。

1.一种立式炉低阶热解制取煤焦油煤气的系统,其特征在于:所述立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统包括干燥系统、热解炉系统以及冷鼓系统;所述干燥系统与热解炉系统相贯通;所述热解炉系统分别与冷鼓系统以及干燥系统相连通。
2.根据权利要求1所述的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统,其特征在于:所述干燥系统包括原料煤仓(1)、原料煤干燥器(2)、干煤缓冲仓(3)、旋除尘器(5)、布袋除尘器(6)以及风机(7);所述原料煤仓(1)通过原料煤干燥器(2)与干煤缓冲仓(3)相连通;所述原料煤干燥器(2)通过旋风除尘器(5)以及布袋除尘器(6)与风机(7)相连通;所述干煤缓冲仓(3)与热解炉系统相连通;所述热解炉系统所形成的高温烟气以及高温空气分别接入原料煤干燥器(2);原料粉煤通过原料煤仓(1)进入原料煤干燥器(2)干燥后进入干煤缓冲仓(3);干燥后所产生的烟气依次通过旋风除尘器(5)、布袋除尘器(6)以及风机(7)后排出。
3.根据要求2所述的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统,其特征在于:所述原料煤干燥器(2)包括干燥器箱体(21)、原料煤进料口(2a)、干煤出料口(2f)、直接换热装置、间接换热装置以及下煤通道(28);所述原料煤进料口(2a)以及干煤出料口(2f)分别设置在干燥器箱体(21)的顶部以及底部;所述干燥器箱体(21)内部设置有下煤通道(28)以及设置在下煤通道(28)内的直接换热装置以及设置在下煤通道两侧的间接换热装置;所述原料煤进料口(2a)通过下煤通道(28)与干煤出料口(2f)相贯通;所述原料煤仓(1)与原料煤进料口(2a)相贯通;所述干煤出料口(2f)与干煤缓冲仓(3)相连通;所述热解炉系统所排出的的高温烟气直接接入直接换热装置;所述热解炉系统所排出的的高温空气直接接入间接换热装置;所述直接换热装置通过旋风除尘器(5)以及布袋除尘器(6)与风机(7)相贯通。
4.根据权利要求3所述的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统,其特征在于:所述间接换热装置包括分别设置在干燥器箱体(21)底部以及顶部的气体分布管(25)以及气体收集管(29);所述气体分布管(25)以及气体收集管(29)均呈平状态;所述气体分布管(25)端口设置有干燥空气进口(2e);所述气体收集管(29)端口设置有干燥空气出口(2b);
所述换热列管(22)置于气体分布管(25)以及气体收集管(29)之间并分别与气体分布管(25)和气体收集管(29)相贯通;所述换热列管(22)内设置有螺旋导流片(27);所述干燥空气进口(2e)依次通过气体分布管(25)、换热列管(22)、气体收集管(29)以及干燥空气出口(2b)相贯通;所述换热列管(22)是多根横向排列的横向列管排;所述横向列管排上各列管的上端插入气体收集管,所述横向列管排的下端插入气体分布管;所述横向列管排长度
1500mm~3000mm;所述横向换热列管排的相邻两根换热列管通过弧形连接片焊接相连;所述横向列管排两端焊接板片(26)插入耐火材料固定;所述下煤通道置于相邻两个横向换热列管排之间;所述横向换热列管排在纵向方向上设置二排或多排,或者所述横向列管排在横向方向上并列排布一列或多列;所述热解炉系统所产生的高温空气直接接入干燥空气进口(2e);所述下煤通道(28)的工作宽度是200~450mm。
5.根据权利要求4所述的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统,其特征在于:所述直接换热装置包括设置在干燥器箱体(21)侧壁上的干燥烟气出口(2c)以及干燥烟气进口(2d)、设置在干燥器箱体(21)内部的状布气管(24)以及角状集气管(23);所述干燥烟气进口(2d)通过角状布气管(24)与下煤通道(28)相贯通;所述下煤通道(28)通过角状集气管(23)与干燥烟气出口(2c)相贯通;所述干燥烟气出口(2c)通过旋风除尘器(5)以及布袋除尘器(6)与风机(7)相连通;所述热解炉系统所排出的高温烟气直接接入干燥烟气进口(2d);所述角状集气管(23)与角状布气管(24)均是一层或多层;所述角状集气管以及角状布气管均是多层时,所述角状集气管以及角状布气管交错布置在下煤通道上;角状集气管与角状布气管之间的距离是500mm~1000mm。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统,其特征在于:所述热解炉系统包括外热式热解炉(4)、烟气发生炉(11)以及空气鼓风机(12);
所述干煤缓冲仓(3)与外热式热解炉(4)相贯通;所述烟气发生炉(11)以及空气鼓风机(12)分别接入外热式热解炉(4);所述外热式热解炉(4)与冷鼓系统相连通;经过干煤缓冲仓(3)进入外热式热解炉(4)的原料粉煤被热解并产生高温烟气、荒煤气以及高温半焦;热解所产生的荒煤气直接注入冷鼓系统并形成煤气以及焦油水;空气经过空气鼓风机后注入外热式热解炉并产生高温空气;高温空气与来自冷鼓系统所产的部分煤气一起注入烟气发生炉燃烧并产生高温烟气;高温烟气注入外热式热解炉参与热解过程并最终注入干燥系统;热解所产生的高温半焦从外热式热解炉底部排出。
7.根据权利要求6所述的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统,其特征在于:所述外热式热解炉(4)包括热解炉箱体(41);所述热解炉箱体(41)自上而下依次分为热解段(417)、余热回收段(415)以及冷却段(416);所述热解炉箱体(41)内部自外而内依次设置有保温层以及耐磨浇注料层(43);所述保温层是保温隔热浇注料层(42)或耐火砖;所述热解段(417)的顶部设置有干煤进料口(4a)以及气体收集管(418);所述气体收集管(418)的端部设置有与顶部气体收集管(418)相贯通的烟气导出口(4b);所述热解炉箱体(41)的侧壁上设置有荒煤气导出口(4c)、热解烟气进口(4d)、预热空气进口(4f)、预热空气出口(4e)、冷却空气进口(4h)以及冷却空气出口(4g);所述冷却段(416)的底部设置有底部排料口(4i);所述热解炉箱体(41)内部设置有第一气体分布管(45)、热解段换热列管(44)、第一气体收集管(46)、余热回收段换热列管(47)、第二气体分布管(48)、第二气体收集管(49)、冷却段换热列管(410)、第三气体分布管(411)以及自上而下依次贯穿热解段(417)、余热回收段(415)以及冷却段(416)的热解炉内下煤通道;所述热解段换热列管(44)、余热回收段换热列管(47)以及冷却段换热列管(410)自上而下环绕设置在热解炉内下煤通道两侧;所述空气鼓风机(12)与冷却空气进口(4h)相贯通并向冷却空气进口(4h)输送冷却空气;冷却空气依次通过冷却空气进口(4h)、第三气体分布管(411)、冷却段换热列管(410)、第二气体收集管(49)以及冷却空气出口(4g)后形成高温空气;所述冷却空气出口(4g)与干燥系统相连通;所述空气鼓风机(12)与预热空气进口(4f)相贯通并向预热空气进口(4f)输送冷却空气;冷却空气依次通过预热空气进口(4f)、第二气体分布管(48)、余热回收段换热列管(47)、第一气体收集管(46)以及预热空气出口(4e)后形成高温空气;所述预热空气出口(4e)接入烟气发生炉(11);所述烟气发生炉(11)产生高温烟气;所述烟气发生炉(11)与热解烟气进口(4d)相贯通;所述烟气发生炉(11)所产生的高温烟气依次通过热解烟气进口(4d)、第一气体分布管(45)、热解段换热列管(44)、顶部气体收集管(418)以及烟气导出口(4b);所述烟气导出口(4b)与干燥系统相连通;经过干煤缓冲仓(3)的原料粉煤通过干煤进料口(4a)进入热解炉内下煤通道;原料粉煤经过热解炉内下煤通道的同时分别与经过热解段换热列管(44)内部的高温烟气进行换热、与经过余热回收段换热列管(47)内部的冷却空气换热以及与经过冷却段换热列管(410)内部的冷却空气换热;原料粉煤与经过热解段换热列管(44)内部的高温烟气进行换热产生的荒煤气并经由荒煤气导出口(4c)导出,所述荒煤气导出口(4c)接入冷鼓系统;热解产生的半焦进入余热回收段,与经过余热回收段换热列管(47)内部的冷却空气换热以及与经过冷却段换热列管(410)内部的冷却空气换热后由底部排料口(4i)排出。
8.根据权利要求7所述的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统,其特征在于:所述热解炉箱体(41)上设置有荒煤气收集管(412);所述荒煤气收集管(412)上设置有煤气导出孔(419);原料粉煤与经过热解段换热列管(44)内部的高温烟气进行换热热解产生的荒煤气依次通过煤气导出孔(419)以及荒煤气收集管(412)与荒煤气导出口(4c)相贯通;所述荒煤气收集管(412)顶部设置有氨水进入口。
9.根据权利要求8所述的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统,其特征在于:所述热解段换热列管(44)、余热回收段换热列管(47)以及冷却段换热列管(410)内部均设置有螺旋导流叶片(420);所述热解段换热列管(44)是由多根换热列管横向排列组成横向列管排;所述横向列管排上各换热列管的上端插入气体收集管,下端插入气体分布管;所述横向列管排的长度1500mm~3000mm;所述横向换热列管排的相邻两根换热列管通过弧形连接片相连,所述下煤通道置于相邻两个横向换热列管排之间;所述横向换热列管排在纵向方向上设置二排或多排或在横向方向上并列排布一列或多列,相邻两列横向换热列管排共用保温层以及荒煤气集气管;所述热解段内下煤通道的工作宽度是250~450mm;所述余热回收段换热列管以及冷却段换热列管均包括多根换热管,多根换热管横向排列组成横向列管排;在横向列管排两端及中间纵向方向上也设置有纵向列管排,纵向列管排的相邻两列换热列管间距离为200~300mm;所述纵向列管排上各列管的上端插入气体收集管,下端插入气体分布管;所述横向列管排长度1500mm~3000mm;所述横向换热列管排在纵向方向上设置二排或多排或在横向方向上并列排布一列或多列,相邻两列共用保温层以及荒煤气集气管;所述余热回收段以及冷却段下煤通道置于相邻两个列管排之间;所述余热回收段或冷却段内下煤通道的工作宽度是150~300mm;所述余热回收段换热列管(47)以及冷却段换热列管(410)的同列或同行中相邻两个换热列管分别通过连接片(414)连接。
10.根据权利要求9所述的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统,其特征在于:所述冷鼓系统包括气液分离器(9)以及煤气鼓风机(10);从荒煤气导出口(4c)导出的煤气、焦油以及氨水混合物进入气液分离器(9)进行氨水焦油和煤气的分离;分离得到的焦油以及氨水从气液分离器(9)底部排出;分离得到的干煤气从气液分离器(9)顶部排出并经过煤气鼓风机(10)回收利用
11.一种基于如权利要求10所述的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统的低阶煤热解制取煤焦油煤气的方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
1)来自原料煤仓(1)的0~30mm的原料粉煤进入原料煤干燥器(2),与来自热解炉燃烧室的300~350℃的高温烟气直接换热,同时与来自热解炉冷却段(416)的300~380℃的高温空气间接换热;原料粉煤靠重自上而下从原料煤干燥器(2)底部干煤出料口(2f)流出;
换热后的高温烟气经过旋风除尘器(5)除尘后经布袋除尘器(6)净化后排空;换热后的高温空气直接与净化后的烟气混合后排空;经干燥后130~200℃的干煤仓储于干煤缓冲仓(3)中;干煤缓冲仓(3)底部出口与外热式热解炉(4)的粉煤进料口连接;
2)来自余热回收段(415)与高温半焦换热后的温度为450~550℃的空气通过烟气发生炉(11)燃烧器的空气进口进入燃烧器,与来自热解段(417)水洗后的部分煤气进入烟气发生炉(11)燃烧器燃烧产生600~750℃高温烟气,高温烟气通过热解烟气进口(4d)进入第一气体分布管(45)后进入热解段换热列管(44),与干煤换热后通过烟气导出口(4b)排出;排出的高温烟气进一步去干燥器进行原煤干燥;干煤热解后产生的荒煤气通过煤气导出孔(419)进入荒煤气收集管(412)收集后,被来自集气管顶部的氨水喷洒洗涤降温后从荒煤气导出口(4c)导出,去冷鼓系统;来自空气鼓风机(12)的空气一部分通过预热空气进口(4f)进入余热回收段,与热解段下来的高温半焦换热,换热后的450~550℃的高温空气进入烟气发生炉(11)助燃;另一部分通过冷却空气进口(4h)进入冷却段,与余热回收段下来的高温半焦进一步换热,换热后的300~380℃的高温空气去干燥段;冷却后的半焦由热解炉底部排料口(4i)排出。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于:所述步骤1)中直接换热的具体实现方式是:来自热解炉的300~350℃的高温烟气通过干燥烟气进口(2d)进入角状布气管(24)后自下而上通过原料粉煤层,和原料粉煤直接换热后与原煤中析出的水蒸气一同进入角状集气管(23)得到100~150℃的烟气,通过干燥烟气出口(2c)排出;
所述间接换热的具体实现方式是:来自自热解炉冷却段(416)的300~380℃的高温空气通过干燥空气进口(2e)进入气体分布管(25)后通过各列管与粉煤间接换热,换热后得到的150~180℃的空气从顶部的气体收集管(29)以及干燥空气出口(2b)排出。

说明书全文

立式炉低阶热解制取煤焦油煤气的系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于煤化工技术领域,涉及一种煤焦油煤气的制备系统及制备方法,尤其涉及一种立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统及方法。

背景技术

[0002] 低阶煤热解是煤炭分质分级利用的关键一步,通过热解可对低阶煤,梯级、分质利用,提高产品的附加值,同时使煤更洁净。
[0003] 低阶煤热解的方式多样,按形式有立式炉热解工艺、转窑热解工艺、流化床热解工艺以及气流床热解工艺。按加热的方式有直接加热热解工艺以及间接加热热解工艺,其中,直接加热的有气体热载体、固体热载体以及气固热载体;间接加热的有采用耐火材料砌筑的以及采用耐高温的合金的。但无论采用那种方式那种工艺,原料的适应性、产品的品质、产品产量、装置运行费用、装置投资以及装置的综合能耗等都是衡量一种工艺的先进性和可实施性的重要指标。直接加热热解工艺的气体热载体立式炉由于投资少,能耗较低,产品能满足后续关联产业的要求,有着广泛的市场占有率,但对原料要求高,使用煤,焦油收率低、煤气质量差,污染严重;直接加热的气流床、流化床热效率高,油收率高、煤气质量好、可控性较好,但投资大、原料适应性差,能耗高,特别是高温荒煤气的除尘问题至今未得到解决,所以至今无法广泛应用。转窑的煤气质量好、焦油的收率适中,但由于整体采用耐热,投资巨大,且仍未解决荒煤气的除尘问题。利用高温焦化衍生的外热式直立炉进行煤热解,原料的适应性强、煤气半焦产品质量好,焦油收率适中,运行费用低,很好的解决了高温荒煤气的除尘问题,但采用大量的耐火材料造成投资巨大,耐火材料膨胀裂缝等问题不能很好的解决,热效率有待于进一步提高。
[0004] 中冶焦耐工程技术有限公司的申请号为201410153775.2的一种用于低阶煤干馏的直立炉炭化室就是外热式直立炉的代表,采用燃烧室与热解室(化室)间隔布置,旁边设置蓄热换热室,均采用高品质的耐火砖砌筑而成,该装置的原料的适应性好、煤气热值高、煤焦油的杂质低、产品半焦质量好,运行费用低,但投资过大,耐火材料的膨胀裂缝串气问题无法很好的解决。

发明内容

[0005] 为了解决背景技术中存在的上述技术问题,本发明提供了一种具备原料适应性强、煤气热值高、煤焦油的杂质少、半焦质量好以及运行费用低的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统及方法。
[0006] 为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0007] 一种立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统,其特征在于:所述立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统包括干燥系统、热解炉系统以及冷鼓系统;所述干燥系统与热解炉系统相贯通;所述热解炉系统分别与冷鼓系统以及干燥系统相连通。
[0008] 上述干燥系统包括原料煤仓、原料煤干燥器、干煤缓冲仓、旋除尘器、布袋除尘器以及风机;所述原料煤仓通过原料煤干燥器与干煤缓冲仓相连通;所述原料煤干燥器通过旋风除尘器以及布袋除尘器与风机相连通;所述干煤缓冲仓与热解炉系统相连通;所述热解炉系统所排出的高温烟气以及高温空气分别接入原料煤干燥器;原料粉煤通过原料煤仓进入原料煤干燥器干燥后进入干煤缓冲仓;干燥后的烟气依次通过旋风除尘器、布袋除尘器以及风机后排出。
[0009] 上述原料煤干燥器包括干燥器箱体、原料煤进料口、干煤出料口、直接换热装置、间接换热装置以及下煤通道;所述原料煤进料口以及干煤出料口分别设置在干燥器箱体的顶部以及底部;所述干燥器箱体内部设置有下煤通道以及设置在下煤通道内的直接换热装置以及设置在下煤通道两侧的间接换热装置;所述原料煤进料口通过下煤通道与干煤出料口相贯通;所述原料煤仓与原料煤进料口相贯通;所述干煤出料口与干煤缓冲仓相连通;所述热解炉系统所排出的高温烟气直接接入直接换热装置;所述热解炉系统所产生的高温空气直接接入间接换热装置;所述直接换热装置通过旋风除尘器以及布袋除尘器与风机相贯通;直接干燥后所产生的烟气依次通过旋风除尘器、布袋除尘器以及风机后与间接换热后的空气混合后排出。
[0010] 上述间接换热装置包括分别设置在干燥器箱体底部以及顶部的气体分布管以及气体收集管;所述气体分布管以及气体收集管均呈平状态;所述气体分布管端口设置有干燥空气进口;所述气体收集管端口设置有干燥空气出口;所述换热列管置于气体分布管以及气体收集管之间并分别与气体分布管和气体收集管相贯通;所述换热列管内设置有螺旋导流片;所述干燥空气进口依次通过气体分布管、换热列管、气体收集管以及干燥空气出口相贯通;所述换热列管是多根横向排列的横向列管排;所述横向列管排上各列管的上端插入气体收集管,所述横向列管排的下端插入气体分布管;所述横向列管排长度1500mm~3000mm;所述横向换热列管排的相邻两根换热列管通过弧形连接片焊接相连;所述横向列管排两端焊接板片插入耐火材料固定;所述下煤通道置于相邻两个横向换热列管排之间;
所述横向换热列管排在纵向方向上设置二排或多排,或者所述横向列管排在横向方向上并列排布一列或多列;所述热解炉系统所产生的高温空气直接接入干燥空气进口;所述下煤通道的工作宽度是200~450mm。
[0011] 上述直接换热装置包括设置在干燥器箱体侧壁上的干燥烟气出口以及干燥烟气进口、设置在干燥器箱体内部的状布气管以及角状集气管;所述干燥烟气进口通过角状布气管与下煤通道相贯通;所述下煤通道通过角状集气管与干燥烟气出口相贯通;所述干燥烟气出口通过旋风除尘器以及布袋除尘器与风机相连通;所述热解炉系统所排出的高温烟气直接接入干燥烟气进口;所述角状集气管以及角状布气管均是一层或多层;所述角状集气管以及角状布气管均是多层时,所述角状集气管以及角状布气管交错布置在下煤通道上;角状集气管与角状布气管之间的距离是500mm~1000mm。同样,在每一个下煤通道上都设置有角状集气管与角状布气管。
[0012] 上述热解炉系统包括外热式热解炉、烟气发生炉以及空气鼓风机;所述干煤缓冲仓与外热式热解炉相贯通;所述烟气发生炉以及空气鼓风机分别接入外热式热解炉;所述外热式热解炉与冷鼓系统相连通;经过干煤缓冲仓进入外热式热解炉的原料粉煤被热解并产生高温烟气、荒煤气以及高温半焦;热解所产生的荒煤气直接注入冷鼓系统并形成煤气以及焦油水;空气经过空气鼓风机后注入外热式热解炉并产生高温空气;高温空气与来自冷鼓系统所产的部分煤气一起注入烟气发生炉燃烧并产生高温烟气;高温烟气注入外热式热解炉参与热解过程并最终注入干燥系统;热解所产生的高温半焦从外热式热解炉底部排出。上述外热式热解炉包括热解炉箱体;所述热解炉箱体自上而下依次分为热解段、余热回收段以及冷却段;所述热解炉箱体内部自外而内依次设置有保温层以及耐磨浇注料层;所述保温层是保温隔热浇注料层或耐火砖;所述热解段的顶部设置有干煤进料口以及气体收集管;所述气体收集管的端部设置有与顶部气体收集管相贯通的烟气导出口;所述热解炉箱体的侧壁上设置有荒煤气导出口、热解烟气进口、预热空气进口、预热空气出口、冷却空气进口以及冷却空气出口;所述冷却段的底部设置有底部排料口;所述热解炉箱体内部设置有第一气体分布管、热解段换热列管、第一气体收集管、余热回收段换热列管、第二气体分布管、第二气体收集管、冷却段换热列管、第三气体分布管以及自上而下依次贯穿热解段、余热回收段以及冷却段的热解炉内下煤通道;所述热解段换热列管、余热回收段换热列管以及冷却段换热列管自上而下环绕设置在热解炉内下煤通道两侧;所述空气鼓风机与冷却空气进口相贯通并向冷却空气进口输送冷却空气;冷却空气依次通过冷却空气进口、第三气体分布管、冷却段换热列管、第二气体收集管以及冷却空气出口后形成高温空气;所述冷却空气出口与干燥系统相连通;所述空气鼓风机与预热空气进口相贯通并向预热空气进口输送冷却空气;冷却空气依次通过预热空气进口、第二气体分布管、余热回收段换热列管、第一气体收集管以及预热空气出口后形成高温空气;所述预热空气出口接入烟气发生炉;所述烟气发生炉产生高温烟气;所述烟气发生炉与热解烟气进口相贯通;所述烟气发生炉所产生的高温烟气依次通过热解烟气进口、第一气体分布管、热解段换热列管、顶部气体收集管以及烟气导出口;所述烟气导出口与干燥系统相连通;经过干煤缓冲仓的原料粉煤通过干煤进料口进入热解炉内下煤通道;原料粉煤经过热解炉内下煤通道的同时分别与经过热解段换热列管内部的高温烟气进行换热、与经过余热回收段换热列管内部的冷却空气换热以及与经过冷却段换热列管内部的冷却空气换热;原料粉煤与经过热解段换热列管内部的高温烟气进行换热热解后产生的荒煤气由荒煤气导出口导出,所述荒煤气导出口接入冷鼓系统;热解产生的半焦进入余热回收段,与经过余热回收段换热列管内部的冷却空气换热以及与经过冷却段换热列管内部的冷却空气换热后由底部排料口排出。
[0013] 上述热解炉箱体上设置有荒煤气收集管;所述荒煤气收集管上设置有煤气导出孔;原料粉煤与经过热解段换热列管内部的高温烟气进行换热热解产生的荒煤气依次通过煤气导出孔以及荒煤气收集管与荒煤气导出口相贯通;所述荒煤气收集管顶部设置有氨水进入口。所述的荒煤气收集管设置在每一个下煤通道的靠近箱体的两端。
[0014] 上述热解段换热列管、余热回收段换热列管以及冷却段换热列管内部均设置有螺旋导流叶片;所述热解段换热列管是由多根换热列管横向排列组成横向列管排;所述横向列管排上各换热列管的上端插入气体收集管,下端插入气体分布管;所述横向列管排的长度1500mm~3000mm;所述横向换热列管排的相邻两根换热列管通过弧形连接片相连,所述下煤通道置于相邻两个横向换热列管排之间;所述横向换热列管排在纵向方向上设置二排或多排或在横向方向上并列排布一列或多列,相邻两列横向换热列管排共用保温层以及荒煤气集气管;所述热解段内下煤通道的工作宽度是250~450mm;所述余热回收段换热列管以及冷却段换热列管均包括多根换热管,多根换热管横向排列组成横向列管排;在横向列管排两端及中间纵向方向上也设置有纵向列管排,纵向列管排的相邻两列换热列管间距离为200~300mm;所述纵向列管排上各列管的上端插入气体收集管,下端插入气体分布管;所述横向列管排长度1500mm~3000mm;所述横向换热列管排在纵向方向上设置二排或多排或在横向方向上并列排布一列或多列,相邻两列共用保温层以及荒煤气集气管;所述余热回收段以及冷却段下煤通道置于相邻两个列管排之间;所述余热回收段或冷却段内下煤通道的工作宽度是150~300mm;所述余热回收段换热列管以及冷却段换热列管的同列或同行中相邻两个换热列管分别通过连接片连接。
[0015] 上述冷鼓系统包括气液分离器以及煤气鼓风机;从荒煤气导出口导出的煤气、焦油以及氨水混合物进入气液分离器进行氨水焦油和煤气的分离;分离得到的焦油以及氨水从气液分离器底部排出;分离得到的干煤气从气液分离器顶部排出并经过煤气鼓风机回收利用
[0016] 一种基于如前所述的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统的低阶煤热解制取煤焦油煤气的方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
[0017] 1)来自原料煤仓1的0~30mm的原料粉煤进入原料煤干燥器,与来自热解炉的300~350℃的高温烟气直接换热,同时与来自热解炉冷却段的300~380℃的高温空气间接换热;原料粉煤靠重自上而下从原料煤干燥器底部干煤出料口流出;换热后的烟气经过旋风除尘器除尘后经布袋除尘器净化后排空;换热后的空气直接与净化后的烟气混合后排空;经干燥后130~200℃的干煤仓储于干煤缓冲仓中;干煤缓冲仓底部出口与外热式热解炉的粉煤进料口连接;
[0018] 2)来自余热回收段与高温半焦换热后的温度为450~550℃的空气通过烟气发生炉燃烧器的空气进口进入燃烧器,与来自热解段水洗后的部分煤气进入烟气发生炉燃烧器燃烧产生600~750℃高温烟气,高温烟气通过热解烟气进口进入第一气体分布管后进入热解段换热列管,与干煤换热后通过烟气导出口排出;排出的高温烟气进一步去干燥器进行原煤干燥;干煤热解后产生的荒煤气通过煤气导出孔进入荒煤气收集管收集后,被来自集气管顶部的氨水喷洒洗涤降温后从荒煤气导出口导出,去冷鼓系统;来自空气鼓风机的空气一部分通过预热空气进口进入余热回收段,与热解段下来的高温半焦换热,换热后的450~550℃的高温空气进入烟气发生炉助燃;另一部分通过冷却空气进口进入冷却段,与余热回收段下来的高温半焦进一步换热,换热后的300~380℃的高温空气去干燥段;冷却后的半焦由热解炉底部排料口排出。
[0019] 上述步骤1)中直接换热的具体实现方式是:来自热解炉的300~350℃的高温烟气通过干燥烟气进口进入角状布气管后自下而上通过原料粉煤层,和原料粉煤直接换热后与原煤中析出的水蒸气一同进入角状集气管得到100~150℃的烟气,通过干燥烟气出口排出;
[0020] 所述间接换热的具体实现方式是:来自自热解炉冷却段的300~380℃的高温空气通过干燥空气进口进入气体分布管后通过各列管与粉煤间接换热,换热后得到的150~180℃的空气从顶部的气体收集管以及干燥空气出口排出。
[0021] 本发明的优点是:
[0022] 本发明提供了一种立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统及方法,该立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统包括干燥系统、热解炉系统以及冷鼓系统;干燥系统与热解炉系统相贯通;热解炉系统分别与冷鼓系统以及干燥系统相连通;原料粉煤通过干燥系统干燥后进入热解炉系统进行热解,本发明用耐热合金为热辐射管,并通过波浪式连接为一排,然后水平间隔布置,传热效率高,避免了壁效应引起荒煤气沿高温壁导出裂解,荒煤气快速穿过煤层直喷冷却,避免了荒煤气的二次裂解降低焦油的收率,同时采用冷却半焦的气体作为干燥介质,大大提高的热效率,整个装置大幅降低投资的情况下,提高了热效率,同时避免了热应力导致炉体膨胀裂缝串气,该装置开停方便。附图说明
[0023] 图1是本发明所提供的低阶粉煤热解系统的流程示意图;
[0024] 图2是本发明所采用的原料煤干燥器的结构示意图;
[0025] 图3是图2是A-A向视图;
[0026] 图4是图2的B-B向视图;
[0027] 图5是本发明所采用的外热式热解炉结构示意图;
[0028] 图6是图5的C-C向视图;
[0029] 图7是图5的D-D向视图;
[0030] 其中:

具体实施方式

[0031] 如图1,本发明提供了一种立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统,立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统包括干燥系统、热解炉系统以及冷鼓系统;干燥系统与热解炉系统相贯通;热解炉系统分别与冷鼓系统以及干燥系统相连通。
[0032] 干燥系统包括原料煤仓1、原料煤干燥器2、干煤缓冲仓3、旋风除尘器5、布袋除尘器6以及风机7;原料煤仓1通过原料煤干燥器2与干煤缓冲仓3相连通;原料煤干燥器2通过旋风除尘器5以及布袋除尘器6与风机7相连通;干煤缓冲仓3与热解炉系统相连通;热解炉系统所排出的高温烟气以及高温空气分别接入原料煤干燥器2;原料粉煤通过原料煤仓1进入原料煤干燥器2干燥后进入干煤缓冲仓3;干燥后的烟气依次通过旋风除尘器5、布袋除尘器6以及风机7后被排出。
[0033] 参见图2、图3以及图4,本发明所采用的原料煤干燥器2包括干燥器箱体21、原料煤进料口2a、干煤出料口2f、直接换热装置、间接换热装置以及下煤通道28;原料煤进料口2a以及干煤出料口2f分别设置在干燥器箱体21的顶部以及底部;干燥器箱体21内部设置有下煤通道28以及设置在下煤通道28内的直接换热装置以及设置在下煤通道两侧的间接换热装置;原料煤进料口2a通过下煤通道28与干煤出料口2f相贯通;原料煤仓1与原料煤进料口2a相贯通;干煤出料口2f与干煤缓冲仓3相连通;热解炉系统所排出的高温烟气直接接入直接换热装置;热解炉系统所产生的高温空气直接接入间接换热装置;直接换热装置通过旋风除尘器5以及布袋除尘器6与风机7相贯通。
[0034] 间接换热装置包括分别设置在干燥器箱体21底部以及顶部的气体分布管25以及气体收集管29;气体分布管25以及气体收集管29均呈水平状态;气体分布管25端口设置有干燥空气进口2e;气体收集管29端口设置有干燥空气出口2b;换热列管22置于气体分布管25以及气体收集管29之间并分别与气体分布管25和气体收集管29相贯通;换热列管22内设置有螺旋导流片27;干燥空气进口2e依次通过气体分布管25、换热列管22、气体收集管29以及干燥空气出口2b相贯通;换热列管22是多根横向排列的横向列管排;横向列管排上各列管的上端插入气体收集管,横向列管排的下端插入气体分布管;横向列管排长度1500mm~
3000mm;横向换热列管排的相邻两根换热列管通过弧形连接片26焊接相连;横向列管排两端焊接板片插入耐火材料固定;下煤通道置于相邻两个横向换热列管排之间;横向换热列管排在纵向方向上设置二排或多排,或者横向列管排在横向方向上并列排布一列或多列;
热解炉系统所产生的高温空气直接接入干燥空气进口2e;下煤通道28的工作宽度是200~
450mm。
[0035] 直接换热装置包括设置在干燥器箱体21侧壁上的干燥烟气出口2c以及干燥烟气进口2d、设置在干燥器箱体21内部的角状布气管24以及角状集气管23;干燥烟气进口2d通过角状布气管24与下煤通道28相贯通;下煤通道28通过角状集气管23与干燥烟气出口2c相贯通;干燥烟气出口2c通过旋风除尘器5以及布袋除尘器6与风机7相连通;热解炉系统所排出的高温烟气直接接入干燥烟气进口2d;角状集气管23与角状布气管24均是一层或多层;角状集气管以及角状布气管均是多层时,角状集气管以及角状布气管交错布置在下煤通道上;角状集气管与角状布气管之间的距离是500mm~1000mm。
[0036] 热解炉系统包括外热式热解炉4、烟气发生炉11以及空气鼓风机12;干煤缓冲仓3与外热式热解炉4相贯通;烟气发生炉11以及空气鼓风机12分别接入外热式热解炉4;外热式热解炉4与冷鼓系统相连通;经过干煤缓冲仓3进入外热式热解炉4的原料粉煤被经过干煤缓冲仓进入外热式热解炉的原料粉煤被热解并产生高温烟气、荒煤气以及高温半焦;热解所产生的荒煤气直接注入冷鼓系统并形成煤气以及焦油氨水;空气经过空气鼓风机后注入外热式热解炉并产生高温空气;高温空气与来自冷鼓系统所产的部分煤气一起注入烟气发生炉燃烧并产生高温烟气;高温烟气注入外热式热解炉参与热解过程并最终注入干燥系统;热解所产生的高温半焦从外热式热解炉底部排出。参见图5、图6以及图7,本发明所采用的外热式热解炉4包括热解炉箱体41;热解炉箱体41自上而下依次分为热解段417、余热回收段415以及冷却段416;热解炉箱体41内部自外而内依次设置有保温层以及耐磨浇注料层43;保温层是保温隔热浇注料层42或耐火砖;热解段417的顶部设置有干煤进料口4a以及气体收集管418;气体收集管418的端部设置有与顶部气体收集管418相贯通的烟气导出口4b;
热解炉箱体41的侧壁上设置有荒煤气导出口4c、热解烟气进口4d、预热空气进口4f、预热空气出口4e、冷却空气进口4h以及冷却空气出口4g;冷却段416的底部设置有底部排料口4i;
热解炉箱体41内部设置有第一气体分布管45、热解段换热列管44、第一气体收集管46、余热回收段换热列管47、第二气体分布管48、第二气体收集管49、冷却段换热列管410、第三气体分布管411以及自上而下依次贯穿热解段417、余热回收段415以及冷却段416的热解炉内下煤通道;热解段换热列管44、余热回收段换热列管47以及冷却段换热列管410自上而下环绕设置在热解炉内下煤通道两侧;空气鼓风机12与冷却空气进口4h相贯通并向冷却空气进口
4h输送冷却空气;冷却空气依次通过冷却空气进口4h、第三气体分布管411、冷却段换热列管410、第二气体收集管49以及冷却空气出口4g后形成高温空气;冷却空气出口4g与干燥系统相连通;空气鼓风机12与预热空气进口4f相贯通并向预热空气进口4f输送冷却空气;冷却空气依次通过预热空气进口4f、第二气体分布管48、余热回收段换热列管47、第一气体收集管46以及预热空气出口4e后形成高温空气;预热空气出口4e接入烟气发生炉11;烟气发生炉11产生高温烟气;烟气发生炉11与热解烟气进口4d相贯通;烟气发生炉11所产生的高温烟气依次通过热解烟气进口4d、第一气体分布管45、热解段换热列管44、顶部气体收集管
418以及烟气导出口4b;烟气导出口4b与干燥系统相连通;经过干煤缓冲仓3的原料粉煤通过干煤进料口4a进入热解炉内下煤通道;原料粉煤经过热解炉内下煤通道的同时分别与经过热解段换热列管44内部的高温烟气进行换热、与经过余热回收段换热列管47内部的冷却空气换热以及与经过冷却段换热列管410内部的冷却空气换热;原料粉煤与经过热解段换热列管44内部的高温烟气进行换热产生的荒煤气由荒煤气导出口4c导出,荒煤气导出口4c接入冷鼓系统;热解产生的半焦进入余热回收段,与经过余热回收段换热列管47内部的冷却空气换热以及与经过冷却段换热列管410内部的冷却空气换热后由底部排料口4i排出。
[0037] 热解炉箱体41上设置有荒煤气收集管412;荒煤气收集管412上设置有煤气导出孔419;原料粉煤与经过热解段换热列管44内部的高温烟气进行换热热解产生的荒煤气依次通过煤气导出孔419以及荒煤气收集管412与荒煤气导出口4c相贯通;荒煤气收集管412顶部设置有氨水进入口。
[0038] 热解段换热列管44、余热回收段换热列管47以及冷却段换热列管410内部均设置有螺旋导流叶片420;热解段换热列管是由多根换热列管横向排列组成横向列管排;横向列管排上各换热列管的上端插入气体收集管,下端插入气体分布管;横向列管排的长度1500mm~3000mm;横向换热列管排的相邻两根换热列管通过弧形连接片413相连,下煤通道置于相邻两个横向换热列管排之间;横向换热列管排在纵向方向上设置二排或多排或在横向方向上并列排布一列或多列,相邻两列横向换热列管排共用保温层以及荒煤气集气管;
热解段内下煤通道的工作宽度是250~450mm;余热回收段换热列管以及冷却段换热列管均包括多根换热管,多根换热管横向排列组成横向列管排;在横向列管排两端及中间纵向方向上也设置有纵向列管排,纵向列管排的相邻两列换热列管间距离为200~300mm;纵向列管排上各列管的上端插入气体收集管,下端插入气体分布管;横向列管排长度1500mm~
3000mm;横向换热列管排在纵向方向上设置二排或多排或在横向方向上并列排布一列或多列,相邻两列共用保温层以及荒煤气集气管;余热回收段以及冷却段下煤通道置于相邻两个列管排之间;余热回收段或冷却段内下煤通道的工作宽度是150~300mm;余热回收段换热列管47以及冷却段换热列管410的同列或同行中相邻两个换热列管分别通过连接片414连接。
[0039] 冷鼓系统包括气液分离器9以及煤气鼓风机10;从荒煤气导出口4c导出的煤气、焦油以及氨水混合物进入气液分离器9进行氨水焦油和煤气的分离;分离得到的焦油以及氨水从气液分离器9底部排出;分离得到的干煤气从气液分离器9顶部排出并经过煤气鼓风机10回收利用。
[0040] 一种基于如前的立式炉低阶煤热解制取煤焦油煤气的系统的低阶煤热解制取煤焦油煤气的方法,方法包括以下步骤:
[0041] 1)来自原料煤仓1的0~30mm的原料粉煤进入原料煤干燥器2,与来自热解炉的300~350℃的高温烟气直接换热,同时与来自热解炉冷却段416的300~380℃的高温空气间接换热;原料粉煤靠重力自上而下从原料煤干燥器2底部干煤出料口2f流出;换热后的烟气经过旋风除尘器5除尘后经布袋除尘器6净化后排空;换热后的空气直接与净化后的烟气混合后排空;经干燥后130~200℃的干煤仓储于干煤缓冲仓3中;干煤缓冲仓3底部出口与外热式热解炉4的粉煤进料口连接;
[0042] 直接换热的具体实现方式是:来自热解炉的300~350℃的高温烟气通过干燥烟气进口2d进入角状布气管24后自下而上通过原料粉煤层,和原料粉煤直接换热后与原煤中析出的水蒸气一同进入角状集气管23得到100~150℃的烟气,通过干燥烟气出口2c排出;
[0043] 间接换热的具体实现方式是:来自自热解炉冷却段416的300~380℃的高温空气通过干燥空气进口2e进入气体分布管25后通过各列管与粉煤间接换热,换热后得到的150~180℃的空气从顶部的气体收集管29以及干燥空气出口2b排出。
[0044] 2)来自余热回收段415与高温半焦换热后的温度为450~550℃的空气通过烟气发生炉11燃烧器的空气进口进入燃烧器,与来自热解段417水洗后的部分煤气进入烟气发生炉11燃烧器燃烧产生600~750℃高温烟气,高温烟气通过热解烟气进口4d进入第一气体分布管45后进入热解段换热列管44,与干煤换热后通过烟气导出口4b排出;排出的高温烟气进一步去干燥器进行原煤干燥;干煤热解后产生的荒煤气通过煤气导出孔419进入荒煤气收集管412收集后,被来自集气管顶部的氨水喷洒洗涤降温后从荒煤气导出口4c导出,去冷鼓系统;来自空气鼓风机12的空气一部分通过预热空气进口4f进入余热回收段,与热解段下来的高温半焦换热,换热后的450~550℃的高温空气进入烟气发生炉11助燃;另一部分通过冷却空气进口4h进入冷却段,与余热回收段下来的高温半焦进一步换热,换热后的300~380℃的高温空气去干燥段;冷却后的半焦由热解炉底部排料口4i排出。
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