CN102199437A

CN102199437A - 一种大型低阶褐煤提质塔

Info

Publication number: CN102199437A
Application number: CN2011101023420A
Authority: CN
Inventors: 王春波; 马晓飞; 王子兵
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2011-04-23
Filing date: 2011-04-23
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2031-04-23
Also published as: CN102199437B

Abstract

一种大型低阶褐煤提质塔，用于解决低阶褐煤工业化干馏问题。它包括塔体、燃烧室、煤仓和螺旋给料机，所述煤仓和螺旋给料机位于塔体顶部，塔体下部设有半焦出口，所述塔体由数个纵向叠层设置的单元塔组成，各单元塔内由上至下设置均布板、防磨瓦、加热管，由燃烧室送出的高温烟气经S形高温烟道，自下而上依次进入各单元塔内的加热管，各单元塔设有气体引出管，引出管上设煤气阀门，位于最上部的单元塔设有排烟道。本发明所述提质塔由数个单元塔组成，该结构便于制造、安装，易于形成定型产品，本发明采用连续式生产方式，适用于大规模工业化生产，设备简单，易于实施，为低阶褐煤利用提供了有效的途径。

Description

一种大型低阶褐煤提质塔

技术领域

本发明涉及一种干馏技术，特别是用于对低阶褐煤进行提质处理的大型低阶褐煤提质塔。

背景技术

近年来，随着世界经济的高速发展和自然资源的持续消耗，煤炭资源出现了严重短缺，仅以2008年为例，全球煤炭短缺2500万到3500万吨,而到2009年底，这一数字达到7000万吨。地球上褐煤地质储量约为4万亿吨，约占煤炭储量的40%，面对日益加剧的煤炭资源短缺问题，褐煤这一不被人们提及的低阶煤炭资源的利用问题如今被人们逐渐提上日程。褐煤煤化程度低、水分高、在空气中易风化碎裂、发热量低、不便于远距离运输，因而必须找到一种合理、经济的方式对这一煤种加以利用。

从上世纪70年代开始，褐煤等低阶煤的低温干馏技术逐渐被人们重视起来，迄今为止在不断探索的数十年里，曾有过小范围的工业示范工程出现过，但由于技术方面的原因，褐煤低温干馏至今仍未实现真正意义上的工业化。国内外典型的褐煤热解工艺包括：美国的Toscoa1工艺、ENCOAL工艺、德国的LR工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、前苏联3TX（ETCh）—175工艺、中国的多段回转炉工艺、中国固体热载体新法干馏工艺等。以上褐煤热解工艺从加热方式上可分为外热式、内热式热解工艺。其中内热式工艺若再从热载体物性方面细分，可以划分为气体热载体内热式热解工艺和固体热载体内热式热解工艺。以烟气为载体的内热式热解工艺为例，煤热解析出的挥发产物被烟气稀释，降低了煤气质量，增大了粗煤气分离净化设备和动力消耗；同时，烟气加热易发生褐煤氧化，设备腐蚀情况也比较严重；烟气作为含氧热介质干馏，如果出现局部氧化放热所导致的过热问题，容易引起挥发份燃烧甚至***，影响***的正常稳定运行。对于褐煤这类高水分的煤种，干馏提质的第一步是进行干燥。若干燥过程采用水蒸汽进行，由于潜热的排放损失，容易造成较大的能源浪费。回转窑工艺由于其供入风量以及窑体直径的限制，很难进行大型化应用。干馏提质的第二步则是无氧环境下的煤的干馏过程。若提质设备的热载体采用固体载热，则***存在不易密封、旋转提升设备复杂、热载体磨损导致半焦灰分过大等问题；工业化阶段若采用市场成熟的密封***则会造成明显的***投资过大，影响产品的销售和市场占有率。以上现有技术的各种工艺缺陷，使褐煤干燥提质工艺处于规模示范阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、易于大规模安全生产且能得到高品质产品的大型低阶褐煤提质塔。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

一种大型低阶褐煤提质塔，其特别之处是，它包括塔体、燃烧室、煤仓和螺旋给料机，所述煤仓和螺旋给料机位于塔体顶部，塔体下部设有半焦出口，所述塔体由数个纵向叠层设置的单元塔组成，各单元塔内由上至下设置均布板、防磨瓦、加热管，由燃烧室送出的高温烟气经S形高温烟道，自下而上依次进入各单元塔内的加热管，各单元塔设有气体引出管，引出管上设煤气阀门，位于最上部的单元塔设有排烟道。

上述大型低阶褐煤提质塔，所述各单元塔内的加热管分层设置，各层加热管错列排布，加热管直径为10—100mm，各加热管间横向间距为10-200mm，纵向间距为10-300mm。

上述大型低阶褐煤提质塔，所述各单元塔下部设有锁气器。

上述大型低阶褐煤提质塔，所述加热管和单元塔的内壁间设有数排梳形管，各排梳形管位于两层加热管之间。

上述大型低阶褐煤提质塔，所述防磨瓦设置3-8层，各层防磨瓦错列排布。

本发明提供的大型低阶褐煤提质塔，用于对低阶褐煤进行提质处理，得到半焦、焦油和高纯煤气。所述提质塔由多个单元塔组合而成，高温烟气经加热管由最下层单元塔自下而上呈“S”形进入各单元塔，释放出热量加热塔内的煤粒，煤粒由上而下在塔内不断下落，碰撞到加热管通过导热及接受塔内辐射热而快速升温，从而，同时完成水分和挥发份的析出，实现干馏过程。本发明单元塔的模块化设计便于制造、安装，易于形成定型产品，当处理煤种或生产量变化时，只需改变组成塔的单元的个数来调整。本发明采用连续式生产方式，适用于大规模工业化生产，设备简单，易于实施，为低阶褐煤利用提供了有效的途径。

附图说明

图1是本发明结构原理示意图；

图2是单元塔示意图。

附图中各标号表示如下：1.燃烧室，2.高温烟道，3. 半焦出口，4.锁气器，5.单元塔，6. 螺旋给料机，7.煤仓，8. 煤气阀门，9. 捕焦装置，10.均布板，11.防磨瓦，12.加热管，13.梳形管，14.排烟道。

具体实施方式

参看图1，本发明包括塔体、燃烧室1、煤仓7、螺旋给料机6，煤仓和螺旋给料位于塔体顶部，塔体下部设有半焦出口3。塔体由数个纵向叠层设置的单元塔5组成，根据煤种和生产要求设定单元塔的个数灵活组装，通常单元塔设置3—5个。由燃烧室1送出的高温烟气经S形高温烟道2，自下而上依次进入各单元塔内的加热管，各单元塔设有气体引出管，引出管上设煤气阀门8，位于最上部的单元塔设有排烟道14。

参看图2，各单元塔5内由上至下设置均布板10、防磨瓦11、加热管12。加热管12分层设置，各层加热管错列排布，加热管直径为10—100mm，各加热管间横向净间距为10-200mm，纵向净间距为10-300mm。褐煤自单元塔顶部落入单元塔内，经均布板3，均匀洒落。首先，煤粒和防磨瓦11碰撞接触，以降低速度，减轻对加热管的磨损；而后煤粒自上而下在塔内下落过程中，不断和加热管12接触碰撞，同时受到强烈的气固传热。煤粒在下降过程中，不断受热释放出煤气，通过调整各单元煤气阀门8，控制煤气引出速度，即可控制住塔内的煤气流动速度，进而调整煤粒的下降速度。为延长干馏时间、保持干馏煤气纯度，在每个单元塔下部设置一个锁气器4。为避免因错列布置的加热管和塔壁面的空隙出现的“气体短路”现象，在加热管和单元塔的内壁间设有数排梳形管13，各排梳形管位于两层加热管之间。

仍参看图1，由各单元塔引出的煤气经过捕焦装置9进行焦油捕集，经捕焦装置分离的水、煤气、焦油分别送出，部分煤气引入燃烧室1进行燃烧。煤粒流经各单元塔后，从塔体下部出塔即为半焦。

本发明的具体工作过程如下：粒径30mm以下的褐煤自塔体顶部煤仓，由螺旋给料机送入塔内。煤粒自上而下在塔内下落过程中，不断和塔内密布的加热管接触碰撞。塔内温度为500-800℃，加热管内烟气温度为800-1000℃。煤粒的受热来自于几方面：加热管的高温辐射热和流动过程中的气固对流传热以及固-固导热，因此，其温度得以迅速升高。煤粒下落过程中，塔内的停留时间对其干馏程度影响巨大，本发明中，煤粒的下落速度通过三个环节控制：一是设计加热管错列布置方式，保证煤粒下降过程中不断和其发生碰撞，阻滞其快速下落；二是通过控制各单元煤气阀门的引出量，可有效控制住塔内气流向上的流动速度；三是在每个干馏塔体下部设置单独的一个锁气器，煤粒下落到锁气器上被暂时阻滞，使得煤粒在塔体内停留的时间得以大幅度的延长，干馏过程进行的更加彻底。这样可保证干馏煤在塔内停留时间在几分钟到几十分钟间可调。为防止大量煤粒以过大的速度撞击加热管造成管壁磨穿，在煤粒撞击到首排加热管之前，安装有3-8排防磨瓦，以降低煤粒速度，减小加热管的磨损程度。经防磨瓦阻滞后，煤粒的下降速度大大降低，对后面加热管的磨损几乎可以不考虑。生产一段时间后，只需更换防磨瓦而不用更换加热管，使设备易于维护。靠近塔内壁的加热管和塔内壁面之间考虑热膨胀都会留有一定的空隙。为避免这种因加热管和塔内壁面的空隙出现的“气体短路”现象，设置了若干排梳形管，该梳形管可有效的将滑落到边壁的煤粒，重新引导回塔内部，保证其传热效果和足够的下落时间。随着干馏过程的进行，不断聚集的挥发份需要有路径引出，该提质塔每层单元均设煤气引出管，引出管上设煤气阀门，以控制自每层单元塔引出的煤气量。煤气阀门起到两个作用：一是可控制塔内煤气自下而上流动的速度；二是自不同单元引出煤气，相当于褐煤干馏的时间有所差异，从而可根据需要，调整引出煤气的成分。所有单元煤气引出后汇集一起，经过捕焦装置捕焦后得到焦油。部分煤气引回燃烧室，供燃烧用，剩余煤气可进煤气柜储存或他用。在每个单元塔下部设置单独的一个锁气器，锁气器的作用主要有两个：1、延长干馏时间。煤粒下落到锁气器上，混合后进入下一箱体继续干馏，一方面使不同干馏程度的煤粒得以充分接触，利用不同煤粒之间的温差，直接接触得以进一步充分干馏；另一方面，煤粒下落到锁气器上使得煤粒在塔体内停留的时间得以大幅度的延长，干馏过程进行的更加彻底；2、保持干馏煤气纯度。现场设备是通过数个模块化塔体的连接完成的，位于最上部靠近塔顶煤仓的单元塔内析出的主要是水分，通过锁气器的分隔，可以将析出的水分和下层数个单元塔干馏过程析出的挥发份分离开来，保持了干馏煤气的纯度，减轻了后续冷凝设备的负荷、降低设备投资。

Claims

1.一种大型低阶褐煤提质塔，其特征在于，它包括塔体、燃烧室（1）、煤仓（7）和螺旋给料机（6），所述煤仓和螺旋给料机位于塔体顶部，塔体下部设有半焦出口（3），所述塔体由数个纵向叠层设置的单元塔（5）组成，各单元塔内由上至下设置均布板（10）、防磨瓦（11）、加热管（12），由燃烧室送出的高温烟气经S形高温烟道（2），自下而上依次进入各单元塔内的加热管，各单元塔设有气体引出管，引出管上设煤气阀门（8），位于最上部的单元塔设有排烟道（14）。

2. 根据权利要求1所述的大型低阶褐煤提质塔，其特征在于：所述各单元塔（5）内的加热管（12）分层设置，各层加热管错列排布，加热管直径为10—100mm，各加热管间横向间距为10-200mm，纵向间距为10-300mm。

3. 根据权利要求2所述的大型低阶褐煤提质塔，其特征在于：所述各单元塔下部设有锁气器（4）。

4. 根据权利要求1或2或3所述的大型低阶褐煤提质塔，其特征在于：所述加热管和单元塔的内壁间设有数排梳形管（13），各排梳形管位于两层加热管之间。

5. 根据权利要求4所述的大型低阶褐煤提质塔，其特征在于：所述防磨瓦（11）设置3-8层，各层防磨瓦错列排布。