本實用新型屬于粉煤加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粉煤快速熱解裝置。

背景技術(shù)：

我國的能源結(jié)構(gòu)特點是富煤、貧油、少氣。作為世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費國，在相當(dāng)長的一段時期內(nèi)，煤炭資源作為我國主導(dǎo)能源的地位是不可動搖的。據(jù)統(tǒng)計，我國已探明煤炭儲量為1145億噸，其中中低階煤(褐煤，低變質(zhì)煙煤)又占到全國保有資源量的55.15％左右。由于低階煤具有水分含量高、易風(fēng)化自燃、難以分選、不宜長途運輸和儲存等特點，使得其綜合利用受到很大限制。其中直接燃燒發(fā)電是其最常見的利用方式之一。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國有90％以上的褐煤用于電站鍋爐和各種工業(yè)鍋爐。低階煤作為動力煤燃料直接燃燒，不但浪費了煤炭中蘊含的豐富油氣資源，而且效率低。通過煤低溫?zé)峤馀c半焦燃燒、氣化解耦，實現(xiàn)低階煤分級高效清潔轉(zhuǎn)化利用，是現(xiàn)在大型煤化工的主要方向。

隨著現(xiàn)代化采煤綜合技術(shù)的廣泛使用，使得塊煤產(chǎn)率下降(由目前的40％下降10～20％)，粉煤產(chǎn)率升高(由目前的60％上升至80～90％)。粉煤存在易揚塵、易燃、易爆，綜合利用難度大等問題，煤熱解技術(shù)被認(rèn)為是煤炭高效清潔利用最為有效途徑。

現(xiàn)有技術(shù)一

下面簡要介紹現(xiàn)有技術(shù)中的Toscoal固體熱載體干餾工藝。

圖5為現(xiàn)有技術(shù)一的工藝流程圖。如圖5所示，該工藝的工藝流程為：原料經(jīng)破碎至12.7mm以下，進煤干燥和預(yù)熱器2，在干燥和預(yù)熱器中，煤與熱煙氣接觸傳質(zhì)換熱。干燥預(yù)熱后的粉煤，被熱煙氣攜帶至旋風(fēng)分離器3。在旋風(fēng)分離器3內(nèi)，煤和廢煙氣分離，干燥預(yù)熱后的煤進熱解反應(yīng)器6，與來自陶瓷球預(yù)熱器4中的熾熱瓷器混合熱解。煤熱解產(chǎn)物和瓷球在篩分器7中分離，熱解半焦經(jīng)冷卻后排出，熱解油氣在分餾塔中分餾，熱解煤氣和空氣在陶瓷球熱解器中燃燒給來自提升管8的冷瓷球供熱，實現(xiàn)冷熱瓷球的循環(huán)利用。

Toscoal固體熱載體干餾工藝采用部分熱解煤氣燃燒，將冷瓷球加熱。加熱后的瓷球與干燥后的煤在熱解反應(yīng)器中混合熱解，產(chǎn)生熱解油氣和半焦。半焦和瓷球經(jīng)篩分分離后，半焦冷卻，瓷球經(jīng)提升管提升至陶瓷球預(yù)熱器余熱，完成一次循環(huán)。

現(xiàn)有技術(shù)一具有如下缺點：

陶瓷球在循環(huán)過程中，存在機械磨損，且氣力提升輸送陶瓷球的過程中，對管道和設(shè)備內(nèi)壁有一定程度的磨損。

此外，熱解反應(yīng)器采用旋轉(zhuǎn)窯，熱解產(chǎn)生的油氣停留時間長，油氣二次反應(yīng)劇烈，焦油品質(zhì)下降。

而且，熱解后半焦和陶瓷球徹底分離困難。

現(xiàn)有技術(shù)二

圖6為現(xiàn)有技術(shù)二的工藝流程圖。如圖6所示，神府SH內(nèi)熱式直立炭化爐工藝流程為：原煤經(jīng)破碎篩分(20～150mm)后，輸送至爐頂?shù)拿核?，?jīng)膠帶機、煤閥和輔助煤箱進直立爐內(nèi)。直立爐內(nèi)的塊煤自上而下移動，與高溫氣體逆流接觸。直立爐上部為塊煤預(yù)熱段，預(yù)熱段將塊煤預(yù)熱至360～400℃；預(yù)熱后的塊煤進入直立爐中部的干餾段，干餾段塊煤被加熱至680～720℃，產(chǎn)生半焦和熱解氣，半焦通過炭化室下部的冷卻段后冷卻排出，熱解氣經(jīng)上升管、橋管進入集氣槽。在集氣槽內(nèi)，高溫?zé)峤鈿獗谎h(huán)氨水噴淋冷卻至80℃左右，得粗煤氣和焦油，粗煤氣經(jīng)凈化后作為直立爐的加熱燃料。

現(xiàn)有技術(shù)二具有如下缺點：

SH型內(nèi)熱式直立炭化爐工藝處理塊煤，不適合粉煤熱解。

SH型內(nèi)熱式直立炭化爐工藝采用氣體熱載體，熱解后產(chǎn)生的熱解油氣資源被氣體熱載體稀釋，熱值低。

熱解油氣資源冷凝量大。

塊煤體積大，傳熱系數(shù)低，傳熱效率不高，熱解時間長，油氣二次反應(yīng)劇烈，焦油品質(zhì)不高。

設(shè)備龐大，不易操作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提出一種粉煤快速熱解裝置，能夠有效去除熱解氣中存在的粉塵，提高焦油品質(zhì)高，同時熱解氣未被稀釋熱值高，可提高焦油和熱解氣品質(zhì)。

本實用新型提出粉煤快速熱解裝置，包括：

反應(yīng)器本體，所述反應(yīng)器本體限定出反應(yīng)空間，所述反應(yīng)空間至上而下可分為進料區(qū)、熱解區(qū)以及出料區(qū)；

所述進料區(qū)包括：物料入口，所述物料入口位于所述反應(yīng)器本體的頂端；

所述熱解區(qū)包括：多層蓄熱式輻射管，所述多層蓄熱式輻射管在所述熱解區(qū)中沿所述反應(yīng)器本體高度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式輻射管包括多個沿水平方向間隔分布的蓄熱式輻射管；

所述出料區(qū)包括：半焦出口，所述半焦出口位于所述反應(yīng)器本體的底部，用于將熱解后的半焦排出所述反應(yīng)器本體；

顆粒移動床，用于除去熱解氣中存在的粉塵，所述顆粒移動床包括殼體以及插板閥，所述殼體與所述反應(yīng)器本體內(nèi)壁相連接，由此限定所述顆粒移動床的內(nèi)部空間，所述殼體的頂端和底端開口，所述插板閥位于所述殼體的底部，所述插板閥的手輪由所述反應(yīng)器本體外部穿過內(nèi)壁，由此使所述插板閥的閘板作為所述殼體的底部；

熱解氣出口，所述熱解氣出口位于所述殼體所對應(yīng)的所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上。

如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，進一步包括第一隔層，所述第一隔層位于所述殼體內(nèi)部，與所述反應(yīng)器本體內(nèi)壁限定出空間，所述第一隔層表面具有多孔結(jié)構(gòu)。

如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述第一隔層與所述反應(yīng)器本體之間的距離小于5cm。

如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，進一步包括第二隔層，所述第二隔層與所述第一隔層相互平行設(shè)置，所述第二隔層與所述殼體內(nèi)壁限定出空間，所述第二隔層表面具有多孔結(jié)構(gòu)。

如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，第二隔層與所述反應(yīng)器本體之間的距離小于5cm。

如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，進一步包括多個顆粒移動床，所述多個顆粒移動床分別與所述反應(yīng)器本體的內(nèi)壁相連接。

如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述多個顆粒移動床按所述反應(yīng)器本體內(nèi)壁圓周方向均勻分布在所述出料區(qū)。

如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，進一步包括多個第一隔層和第二隔層，所述多個第一隔層和所述多個第二隔層分別與所述反應(yīng)器本體內(nèi)壁和所述殼體內(nèi)表面限定出空間。

如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，進一步包括多個熱解氣出口，所述多個熱解氣出口分別位于所述多個第一隔層所對應(yīng)的所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上。

如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，每層所述蓄熱式輻射管包括多個平行并且均勻分布的蓄熱式輻射管，且每層蓄熱式輻射管與上下兩層蓄熱式輻射管平行，并且沿反應(yīng)器本體高度方向交錯分布。

通過使用本實用新型所述的粉煤快速熱解裝置，采用蓄熱式輻射管式下行床處理粉煤，能夠有效的熱解粒徑小于3mm的粉煤。

通過采用蓄熱式輻射管式下行床，熱解油氣資源經(jīng)底部顆粒移動床除去熱解氣中存在的粉塵，熱解氣中的含塵量下降，熱解氣和焦油的品質(zhì)提高，焦油精制處理的預(yù)處理成本降低。高溫半焦對高溫?zé)峤庥蜌庵械闹刭|(zhì)焦油組分有二次裂解效果，使得熱解氣產(chǎn)率增加?？偨褂彤a(chǎn)率下降，焦油中輕質(zhì)組分產(chǎn)率上升，重質(zhì)組分產(chǎn)率下降。

附圖說明

通過結(jié)合以下附圖所作的詳細(xì)描述，本實用新型的上述或其他方面的內(nèi)容將變得更清楚和更容易理解，其中：

圖1為本實用新型粉煤快速熱解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型粉煤快速熱解裝置的顆粒移動床的主視圖；

圖3為本實用新型粉煤快速熱解裝置的顆粒移動床俯視圖；

圖4為本實用新型粉煤快速熱解裝置的插板閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為現(xiàn)有技術(shù)一的工藝流程圖；

圖6為現(xiàn)有技術(shù)二的工藝流程圖。

附圖中各標(biāo)號表示如下：

1：反應(yīng)器本體、11：進料區(qū)、12：熱解區(qū)、13：出料區(qū)；

2：蓄熱式輻射管；

3：顆粒移動床、31：殼體、32：插板閥、321：手輪、322：閘板、

33：第一隔層、34：第二隔層；

4：熱解氣出口；

5：半焦；

6：物料入口；

7：半焦出口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的具體實施方式。

在此記載的具體實施方式/實施例為本實用新型的特定的具體實施方式，用于說明本實用新型的構(gòu)思，均是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對本實用新型實施方式及本實用新型范圍的限制。除在此記載的實施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請權(quán)利要求書和說明書所公開的內(nèi)容采用顯而易見的其它技術(shù)方案，這些技術(shù)方案包括采用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術(shù)方案，都在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。

圖1為本實用新型粉煤快速熱解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實用新型提出的粉煤快速熱解裝置包括反應(yīng)器本體1。

所述反應(yīng)器本體1限定出反應(yīng)空間，所述反應(yīng)空間至上而下可分為進料區(qū)11、熱解區(qū)12以及出料區(qū)13。

所述進料區(qū)11包括物料入口6。所述物料入口6位于所述反應(yīng)器本體1的頂端。

具體的，所述物料入口6可盡可能布置在所述反應(yīng)器本體1頂端的中心位置，便于從所述物料口6進入到反應(yīng)器內(nèi)的物料能夠均勻的散落在所述熱解區(qū)12內(nèi)部。

進一步的，反應(yīng)器本體1內(nèi)的反應(yīng)溫度為500℃～700℃，壓力小于8kPa。進入到所述熱解區(qū)12內(nèi)的物料粒徑應(yīng)小于3mm。

所述熱解區(qū)12包括多層蓄熱式輻射管2。所述多層蓄熱式輻射管2在所述熱解區(qū)12中沿所述反應(yīng)器本體1高度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式輻射管2包括多個沿水平方向間隔分布的蓄熱式輻射管2。

進一步的，每層所述蓄熱式輻射管2包括多個平行并且均勻分布的蓄熱式輻射管2，且每層蓄熱式輻射管2與上下兩層蓄熱式輻射管2平行，并且沿反應(yīng)器本體1高度方向交錯分布。

具體的，如圖1所示，所述蓄熱式輻射管2的外徑為200～300mm。相鄰所述蓄熱式輻射管2外壁間的水平距離為200～500mm，豎直距離200～700mm。所述多層蓄熱式輻射管2的層數(shù)可以為10～25層。經(jīng)實用新型人發(fā)現(xiàn)，該種結(jié)構(gòu)布置可以使得熱解區(qū)中溫度場分布均勻，從而可以顯著提高物料的快速熱解效率，進而提高焦油的產(chǎn)率。

本實用新型中，蓄熱式輻射管2為蓄熱式燃?xì)廨椛涔?，即通過輻射管管體將燃燒燃?xì)猱a(chǎn)生的熱量以輻射的方式進行供熱。由此，可以通過調(diào)整通入蓄熱式輻射管2內(nèi)的燃?xì)獾牧髁縼韺崿F(xiàn)對熱解過程的溫度控制，從而可以顯著提高物料的快速熱解效率，進而提高焦油的產(chǎn)率。

本實用新型中，所述蓄熱式輻射管2還可以由燃燒器或其他供熱裝置代替，其技術(shù)方案不僅僅局限于此。

如圖1所示，所述出料區(qū)13包括半焦出口7。所述半焦出口7位于所述反應(yīng)器本體1的底部，用于將熱解后的熱解半焦5排出所述反應(yīng)器本體1。

具體的，所述出料區(qū)13可以呈倒錐形。由此，可以使得熱解生成的半焦5順利排出出料區(qū)13。所述半焦出口7應(yīng)盡可能布置在所述反應(yīng)器本體1底端的中心位置，便于出料區(qū)13內(nèi)的半焦5順利的排出反應(yīng)器外。

顆粒移動床3用于除去熱解氣中存在的粉塵。所述顆粒移動床3包括殼體31以及插板閥32。所述殼體31與所述反應(yīng)器本體1內(nèi)壁相連接，由此限定所述顆粒移動床3的內(nèi)部空間。所述殼體31的頂端和底端開口，所述插板閥32位于所述殼體31的底部。所述插板閥32的手輪321由所述反應(yīng)器本體1外部穿過內(nèi)壁，由此使所述插板閥32的閘板322作為所述殼體31的底部。

熱解產(chǎn)生的半焦5落入顆粒移動床3的內(nèi)部。高溫?zé)峤鈿獯┻^顆粒移動床3內(nèi)部的半焦5，熱解氣中的粉塵被去除。通過控制顆粒移動床3底部的插板閥32控制顆粒移動床3內(nèi)的半焦5的移動速度。顆粒移動床內(nèi)部顆粒移動速度宜小于1m/s(米/秒)。

熱解氣出口4位于所述殼體31所對應(yīng)的所述反應(yīng)器本體1的側(cè)壁上。

進一步的，所述粉煤快速熱解裝置還包括第一隔層33。所述第一隔層33位于所述殼體31的內(nèi)部，與所述反應(yīng)器本體1內(nèi)壁限定出空間，所述第一隔層33表面具有多孔結(jié)構(gòu)。

所述第一隔層33表面的多孔結(jié)構(gòu)，有助于產(chǎn)生的熱解氣通過第一隔層33進入到熱解氣出口4。同時，所述第一隔層33具有過濾作用，能夠有效去除熱解氣中存在的粉塵，提高熱解氣質(zhì)量。

具體的，所述第一隔層33與所述反應(yīng)器本體1之間的距離小于5cm。

進一步的，所述粉煤快速熱解裝置還包括第二隔層34。所述第二隔層34與所述第一隔層33相互平行設(shè)置。所述第二隔層34與所述殼體31內(nèi)壁限定出空間，所述第二隔層34表面具有多孔結(jié)構(gòu)。

所述第二隔層34表面的多孔結(jié)構(gòu)，有助于產(chǎn)生的熱解氣通過第二隔層34進入到熱解氣出口4。同時，所述第二隔層34具有過濾作用，能夠有效去除熱解氣中存在的粉塵，提高熱解氣質(zhì)量。

具體的，所述第二隔層34與所述反應(yīng)器本體1之間的距離小于5cm。

進一步的，所述粉煤快速熱解裝置還包括多個顆粒移動床3。所述多個顆粒移動床3分別與所述反應(yīng)器本體的內(nèi)壁相連接。

進一步的，所述多個顆粒移動床3按所述反應(yīng)器本體1內(nèi)壁圓周方向均勻分布在所述出料區(qū)13內(nèi)部。

通過多個顆粒移動床3的設(shè)置，可以進一步提高粉煤的熱解效率。

進一步的，所述粉煤快速熱解裝置還包括多個第一隔層33和第二隔層34。所述第一隔層33和所述第二隔層34分別與所述反應(yīng)器本體1內(nèi)壁和所述殼體31內(nèi)表面限定出空間。

由于通過設(shè)置多個顆粒移動床3，所述多個顆粒移動床3各自分別包括第一隔層33和第二隔層34。進一步的去除熱解氣中存在的粉塵。

進一步的，所述粉煤快速熱解裝置還包括多個熱解氣出口4。所述多個熱解氣出4口分別位于所述多個第一隔層33所對應(yīng)的所述反應(yīng)器本體1的側(cè)壁上。

采取多個顆粒移動床3后，每個顆粒移動床3對應(yīng)一個熱解氣出口4。所述多個熱解氣出口4分別位于每個顆粒移動床所對應(yīng)的反應(yīng)器本體的側(cè)壁上，以便產(chǎn)生的熱解氣經(jīng)過顆粒移動床3的過濾作用能夠順利的排出所述反應(yīng)器本體1。

應(yīng)用例

本應(yīng)用例利用如圖1所示的粉煤快速熱解裝置對褐煤進行熱解。待熱解原料褐煤的粒徑小于3mm，其褐煤分析數(shù)據(jù)見表1。

表1：褐煤分析數(shù)據(jù)。

粉煤快速熱解裝置的主要尺寸如下：蓄熱式輻射管采用管徑為245mm的圓形管，水平上每層相鄰輻射管的外壁距離為200mm，上下每層相鄰輻射管的外壁距離為300mm，蓄熱式輻射管層數(shù)為15。調(diào)節(jié)熱解區(qū)輻射管的溫度及形成的反應(yīng)區(qū)各區(qū)域溫度如圖表2所示。粉煤經(jīng)熱解后的產(chǎn)物為焦油14.4％、熱解氣15.8％、半焦69.8％。

從以上熱解產(chǎn)物的數(shù)據(jù)可以看出，本實用新型的裝置有效降低了后續(xù)焦油冷凝后焦油的含塵量，大大提高了熱解的效益。

經(jīng)熱解反應(yīng)產(chǎn)生的熱解氣通過顆粒移動床3從熱解氣出口4及時排出反應(yīng)器本體1外部。熱解油氣資源經(jīng)底部顆粒移動床3除去熱解氣中存在的粉塵，熱解氣和焦油的品質(zhì)提高，焦油精制處理的預(yù)處理成本降低。

熱解后產(chǎn)生的半焦5通過反應(yīng)器本體1底端的半焦出口7排出反應(yīng)器外部，以便進行下一次熱解反應(yīng)。

表2：工藝操作參數(shù)。

上述披露的各技術(shù)特征并不限于已披露的與其他特征的組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可根據(jù)實用新型目的進行各技術(shù)特征之間的其他組合，以實現(xiàn)本實用新型之目的為準(zhǔn)。