CN103937521A - 外热立式翻转热解炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外热立式翻转热解炉，属于热解设备领域。该热解炉包括：炉体，其内竖直设有若干干馏室与若干燃烧室，干馏室与燃烧室间隔设置，干馏室与燃烧室互不连通；每个干馏室内均设有竖向波折形的燃料下降通道；进料装置，设置在炉体上端，与炉体内的若干干馏室的上端开口连通；干馏气收集管，设置在炉体上，分别与炉体内的若干干馏室连通；燃气供应管，设置在炉体上，分别与炉体内的若干燃烧室连通；冷却槽，设置在炉体底部；螺旋出料器，设置在冷却槽内，与炉体内的干馏室的下端开口连通。该热解炉结构简单，效率高，可以有效对粒度小于30mm的小粒径固体化石燃料进行热解。

Description

外热立式翻转热解炉

技术领域

本发明涉及固体化石燃料的热解设备领域，特别是涉及一种热解固体化石燃料的外热立式翻转热解炉。

背景技术

目前，用热解的方法生产洁净或改质的燃料，既可减少直接燃烧固体化石燃料造成的环境污染，又能充分利用固体化石燃料中所含的高经济价值的化合物，具有保护环境、节能和合理利用固体化石资源的广泛意义。

而根据热解工艺的不同，采用的热解炉有内热式直立炉和外热式直立炉，其中的外热式直立炉工艺是二十世纪五十年代在英国、德国广泛使用的生产城市煤气和半焦的方法，主要工艺有伍德(W-D)炭化炉、考伯斯(Koppers)炉和我国内蒙伊东集团外热立式炉等。外热式直立炉的主要工作原理是：干馏室用耐火砖砌筑的直立狭长形结构，煤从上部煤斗经适当构筑进入到被加热的干馏室内连续地直通下降，煤在下移过程中被热火道所加热并逐渐热解，煤下移的速度是以煤开始被热解和达到干馏室底部变为焦炭时间来控制的，热解过程中煤逐渐释放的荒煤气等副产品上升到干馏室顶部被导出。

现有的外热式直立炉至少存在以下缺点：由于干馏室为直立狭长形结构，被加热的固体物料在干馏室内连续地直通下降，若固体原料粒度小于10mm，则存在固体物料密实填充干馏室内空间，热解过程中物料易粘连，而没有或少有空隙，进而导致热解过程中化石燃料逐渐释放的热解气等副产品不易上升到干馏室顶部被导出，因此现有的外热式直立炉并不能对粒度小于10mm的小粒径固体化石燃料进行有效热解。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种外热立式翻转热解炉，其原料适用范围广，固体不粘结物料均可使用，并能方便控制小粒径原料热解过程中产生的粉尘，从而解决外热式热解炉不能有效热解粒度小于10mm的小粒径固体化石燃料的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种外热立式翻转热解炉，包括：

炉体，其内竖直设有若干干馏室与若干燃烧室，所述干馏室与所述燃烧室间隔设置，所述干馏室与所述燃烧室互不连通；所述每个干馏室内均设有竖向波折形的燃料下降通道；

进料装置，设置在所述炉体上端，与所述炉体内的若干干馏室的上端开口连通；

干馏气收集管，设置在所述炉体上，分别与所述炉体内的若干干馏室连通；

燃气供应管，设置在所述炉体上，分别与所述炉体内的若干燃烧室连通；

冷却槽，设置在所述炉体底部；

螺旋出料器，设置在所述冷却槽内，与所述炉体内的干馏室的下端开口连通。

本发明的有益效果为：通过在每个干馏室内均设置竖向波折形的燃料下降通道，使得被热解的固体化石燃料以波折的方式(相当于每下降一段后下降的方向翻转改变)下降，并在燃料下降通道的折弯处会形成空隙，这样当固体化石燃料粒径较小时，不会因在干馏室内直通下降堆积，不会在热解时粘结，不影响热解后煤气等副产品的上升收集，也不影响烟气的排放。该热解炉结构简单，效率高，可以有效对粒度小于10mm的小粒径固体化石燃料进行热解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的热解炉的外部结构示意图；

图2为本发明实施例提供的热解炉的侧面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的热解炉的炉体的俯剖示意图；

图4为本发明实施例提供的热解炉的炉体的侧剖示意图；

图5为本发明实施例提供的热解炉的炉体内的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的热解炉的炉体内的干馏室的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的热解炉的从炉顶垂直剖面所得燃烧室烟道示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1、2所示为本发明实施例提供的一种外热立式翻转热解炉，用于对固体化石燃料进行热解，特别适用于对粒度小于10mm的小粒径固体化石燃料进行热解，该热解炉包括：

炉体1，其内竖直设有若干干馏室6与若干燃烧室7，干馏室6与燃烧室7间隔设置(参见图3)，干馏室6与燃烧室7互不连通；每个干馏室6内均设有竖向波折形的燃料下降通道32；

进料装置9，设置在炉体1上端，与炉体1内的若干干馏室6的上端开口连通；

干馏气收集管4，设置在炉体1上，分别与炉体1内的若干干馏室6连通；

燃气供应管5，设置在炉体1上，分别与炉体1内的若干燃烧室7连通；

冷却槽10，设置在炉体1底部；

螺旋出料器8，设置在冷却槽10内，与炉体1内的干馏室6的下端开口连通。

上述热解炉中，通过在每个干馏室内均设有竖向波折形的燃料下降通道，避免了热解小粒径固体化石燃料时，燃料直通下降造成的堆积，不仅避免了在热解时造成燃料粘结，也会在燃料下降通道折弯处形成空隙，方便热解出的煤气的上升收集。解决了现有外热式热解炉不能有效热解小粒径固体化石燃料的问题。

如图2所示，上述热解炉中，每个干馏室内均设有竖向波折形的燃料下降通道由以下结构形成：

若干斜板3，从上至下分层设置在干馏室内相对的两个内壁上；

每个斜板3与该斜板所在内壁之间均设置支撑用的支撑件31；

若干斜板3中，处于奇数层的斜板上端固定在干馏室内的一侧内壁上，处于偶数层的斜板固定在一侧内壁的对面内壁上；

各斜板下端均为向干馏室内斜下方倾斜的自由端，与对面内壁保持间隔，以及与该斜板下方的斜板保持间隔；

上下相邻的两个斜板的下端指向相反的方向；

干馏室6内从上至下各斜板的板面与各斜板下端距对面内壁的间隔以及各斜板下端距下方斜板的间隔连通成竖向波折形的燃料下降通道32。

上述这种结构构成的燃料下降通道，各斜板后方处为空隙，方便热解后的煤气上升收集。

上述热解炉中，炉体1由结构相同的若干热解单元炉11从上至下分层设置连接而成(如图1所示)；各热解单元炉连接处可采用耐高温密封材料密封，保证形成的整体干馏室与整体燃烧室的密封性；

其中，每个热解单元炉内均设有若干干馏室与若干燃烧室，干馏室与燃烧室间隔设置，干馏室与燃烧室互不连通，热解单元炉的结构可参见图3至图5；

每个热解单元炉内均设有斜板及支撑在该斜板与其所在内壁之间的支撑件，各斜板下端均为向干馏室内斜下方倾斜的自由端，与对面内壁保持间隔；

上下相邻两个热解单元炉内的斜板设置朝向相反；

若干热解单元炉11连接后形成的若干个整体干馏室和若干个整体的燃烧室，每个整体的干馏室内从上至下各热解单元炉内的斜板的板面与各斜板下端距对面内壁的间隔以及各斜板下端距下方斜板的间隔连通成竖向波折形的燃料下降通道。

上述这种方式构成的炉体，在炉体的高度较高时，分成多个热解单元炉更方便建设。

上述热解炉还包括：隔墙2，横向设置在炉体1内，连接在炉体1内的前壁与后壁之间，将炉体1内的若干干馏室与若干燃烧室分隔为两部分。这样在炉体尺寸较大时，通过设置隔墙2可确保炉体整体的稳固性。

上述热解炉中，干馏气收集管4为两组，分设在炉体1的两侧；

每组干馏气收集管均由主管和从上至下间隔连接在主管上的若干分支管构成，各分支管41分别连接在干馏室内竖向波折形的燃料下降通道的折弯处。

上述热解炉中，燃气供应管5为两组，分设在炉体1的两侧；

每组燃气供应管5均由主气管和从上至下间隔连接在主气管上的若干分支气管构成，各分支气管51分别与燃烧室7内连通。

上述热解炉中，炉体1为长方体结构，炉体的外壁为保温层10。优选的保温层10为三层结构，其中，内层为耐火砖层101，中间层为石棉层102，外层为粘土砖层103。

上述热解炉中，进料装置9由梯形漏斗料仓及设置在梯形漏斗料仓下部的星形给料器构成，星形给料器的下料口与炉体的干馏室的上端开口匹配连通。

上述热解炉中，燃烧室内部设有若干个点火口，每个点火口的上、下沿均设置隔板，各隔板与燃烧室内壁形成高温烟气排烟的折返上升通道；其中，每个点火口上沿隔板近端贴紧该点火口所在的侧壁，上沿隔板远端与远端侧壁保持200mm距离；每个点火口下沿隔板与该点火口近端侧壁保持200mm距离，下沿隔板远端与远端侧壁紧贴；各隔板在燃烧室内形成排烟的折返上升通道(如图7所示，其中，5为燃气供应管；10为炉壁；511为点火口；71为上沿的隔板；72为下沿的隔板；73为排烟的折返上升通道)。

下面结合附图和具体实施例对本发明的热解炉作进一步说明。

本发明热解炉主要针对固体不粘结物料进行热解，其热解原理为：热解物料通过炉体上部密闭进料装置进入热解炉，物料与热解炉壁及内部斜板直接接触，在自身重力作用下下行，下行过程中以热辐射、直接接触的方式吸收燃烧室煤气燃烧的高温热烟气传给炉壁的热量，逐渐升高到设定的温度，经过干燥、充分热解产生气体和固体熟料。气体穿透厚度适宜的物料层进入斜板下三角气室，当气室内气体聚集到一定程度，气体压力将大于与之连接的立式集气管气体压力，在高压作用下通过气室孔导管进入立式集气管道，通过管道输送到下一工段；下行的固体物料经过充分热解后成为熟料进入螺旋出料器，与螺旋出料器外壁的冷却水进行间接热交换渐渐降温，继续前行到圆筒冷却器与外壁的冷却水热交换降温，当熟料温度达到燃点以下后出料，完成热解过程。

如图1至5所示，本发明热解炉的结构如下：

该热解炉由热解单元炉11组成，每个热解单元炉11结构相同，热解单元炉排列方式为双排并列放置。热解单元炉***有保温层，保温层10由内到外依次为耐火砖层101、石棉层102、粘土砖层103(外形如图1所示，内部结构如图3、4、5所示)。

耐火砖层101与热解单元炉砌筑时采用镶嵌结构，耐火砖层101与热解单元炉连接处用耐火材料密封，保证干馏室和燃烧室与外部环境隔绝。在耐火砖层和***粘土砖层之间有100mm厚的空腔，空腔内填充石棉，石棉对炉体起保温作用(如图3、4、5所示)。

每个热解单元炉11由进料装置9、干馏室6、燃烧室7和固体物料降温出料装置(即)组成。进料装置9置于炉体顶部，由梯形漏斗料仓及星形给料器组成，下料口与干馏室上部尺寸配匹连接(如图1、2所示)。

干馏室全部由耐高温单元筒体组成，干馏室耐高温单元筒体***尺寸为1500mm×400mm×500mm，壁厚40mm，干馏室单元筒体上部加有镶嵌卡槽(如图6)，卡槽壁厚40mm，卡槽子扣沿与筒体一体化铸成，卡槽深度40mm，子扣沿高度60mm；筒体内部沿内侧壁1500mm长度方向有一块供固体物料滑动下移的斜板，斜板上沿与筒体长侧壁成一定角度连接，斜板下沿与干馏室的筒体另一长侧壁下沿水平方向有60mm间隔，斜板背面与热解炉长侧壁均匀分布2块筋板并与斜板背面和长侧壁相连，目的是增加斜板承受力和提高传热效率；在干馏室的筒体短侧面上，斜板与侧壁形成的三角区域顶角处开有直径40mm、大小一致的圆孔，该圆孔起导出气体的作用；在圆孔外壁有一根连接管(即干馏气收集管4的分支管)，连接管一端与圆孔相连，一端与炉体立式集气管道相连，目的是将各气室的气体导出引入干馏气收集管4的主管进行汇总。干馏室沿高度方向建造。每个耐高温筒体下沿与另一筒体子扣上沿卡槽相连，内部斜板方向相反，筒体上下依次交错拼装，砌筑到一定高度来满足生产工艺要求(如图2所示)。

燃烧室由各个燃烧室单元构成，每个燃烧室单元结构为：一根燃气导管(即燃气供应管5的分支气管)一端与立式燃气供应管5相连，一端与点火口相连，燃烧室内部点火口上下沿均设置隔板与燃烧室内壁形成高温烟气运行通道，点火口上沿隔板近端紧贴点火口侧壁，上沿隔板远端与远端侧壁保持200mm距离，点火口下沿隔板与点火口近端侧壁保持200mm距离，下沿隔板远端与远端侧壁紧贴，点火口燃烧的高温烟气在燃烧室单元内部沿通道折返上升，燃烧室单元的高度是2个干馏室筒体的高度。燃烧室单元沿高度方向建造，高温烟气在内部隔板形成的排烟用折返上升通道作用下，以S形逐步上升，以炉体顶部排烟道排出(如图4、5所示)。

干馏室底部与固体物料降温排料装置相连，降温排料装置由螺旋出料器和金属圆筒形热交换器组成，螺旋出料器与干馏室下部密封闭连接，出料器端部出料口与圆筒形热交换器形成一定角度(315°)密闭连接，圆筒形热交换器出料端口向下倾斜，物料在重力作用下可自由排出。除螺旋出料器顶端电机和金属圆筒交换器出料口外，其他固体物料降温排料装置全部置于冷却水中，实现物料干法降温过程。

本发明的有益效果如下：

(1)原料适应性强：所有小于30mm的固体无粘结粉状物料，均可在该热解炉内实现热解过程，克服了现有立式炉无法热解小粒径固体原料的技术瓶颈，其原料适用范围广，固体不粘结物料均可使用。

(2)热效率高：该热解炉在相邻干馏室之间设置一个共用燃烧室，干馏室采用耐高温热传导快的材质，燃烧室高温烟气与干馏室外壁直接接触传热，干馏室内物料在下移过程中可与耐高温材质受热面直接接触，实现快速热传导，热效率高；且通过干馏室内交错设置的下料斜板，解决原料加热不均匀的问题；以及通过特殊结构的燃烧室可以解决小粒径原料热解过程中的粉尘产生及控制的问题；采用外热式加热，提高热解气纯度并降低了后续净化***的负荷。

(3)设备寿命长、运行稳定：炉体内部采用耐高温、耐磨损、耐氧化、抗压强度高的特种材质制造，设备使用寿命长、维修周期长，炉体附属的配套装备简单，自动化程度高，可实现长期稳定生产运行；且采用密闭式水循环冷却干熄焦，可节约用水并有效控制半焦质量。

(4)产品品质高、油气产品收率大：该热解炉采用外热式分段调温方式干馏，每个热解单元室外都有热解燃烧室，可随意调节燃气量及风量，达到热解炉内温度稳定可控，热解产生的油气含尘量小，产气量大，气体热值高，固体物料质量稳定，所有产品均适宜下游深加工。

(5)热解过程低能耗：利用该热解炉进行热解时，整个热解工艺过程充分利用了物料重力，主要结构均利用重力作用设计，物料在热解过程中耗水耗电量少。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种外热立式翻转热解炉，其特征在于，包括：

炉体，其内竖直设有若干干馏室与若干燃烧室，所述干馏室与所述燃烧室间隔设置，所述干馏室与所述燃烧室互不连通；所述每个干馏室内均设有竖向波折形的燃料下降通道；

进料装置，设置在所述炉体上端，与所述炉体内的若干干馏室的上端开口连通；

干馏气收集管，设置在所述炉体上，分别与所述炉体内的若干干馏室连通；

燃气供应管，设置在所述炉体上，分别与所述炉体内的若干燃烧室连通；

冷却槽，设置在所述炉体底部；

螺旋出料器，设置在所述冷却槽内，与所述炉体内的干馏室的下端开口连通。

2.根据权利要求1所述的外热立式翻转热解炉，其特征在于，所述每个干馏室内均设有竖向波折形的燃料下降通道由以下结构形成：

若干斜板，从上至下分层设置在所述干馏室内相对的两个内壁上；

所述每个斜板与该斜板所在内壁之间均设置支撑用的支撑件；

所述若干斜板中，处于奇数层的斜板上端固定在所述干馏室内的一侧内壁上，处于偶数层的斜板固定在所述一侧内壁的对面内壁上；

各斜板下端均为向所述干馏室内斜下方倾斜的自由端，与所述对面内壁保持间隔，以及与该斜板下方的斜板保持间隔；

上下相邻的两个斜板的下端指向相反的方向；

所述干馏室内从上至下各斜板的板面与各斜板下端距对面内壁的间隔以及各斜板下端距下方斜板的间隔连通成竖向波折形的燃料下降通道。

3.根据权利要求1所述的外热立式翻转热解炉，其特征在于，所述炉体由结构相同的若干热解单元炉从上至下分层设置连接而成；

其中，每个热解单元炉内均设有若干干馏室与若干燃烧室，所述干馏室与所述燃烧室间隔设置，所述干馏室与所述燃烧室互不连通；

所述每个热解单元炉内均设有斜板及支撑在该斜板与其所在内壁之间的支撑件，各斜板下端均为向所述干馏室内斜下方倾斜的自由端，与对面内壁保持间隔；

上下相邻两个热解单元炉内的斜板设置朝向相反；

所述若干热解单元炉连接后形成若干个整体的干馏室和若干个整体的燃烧室，所述每个整体的干馏室内从上至下各热解单元炉内的斜板的板面与各斜板下端距对面内壁的间隔以及各斜板下端距下方斜板的间隔连通成竖向波折形的燃料下降通道。

4.根据权利要求1、2或3所述的外热立式翻转热解炉，其特征在于，还包括：隔墙横向设置在所述炉体内，连接在所述炉体内的前壁与后壁之间，将所述炉体内的若干干馏室与若干燃烧室分隔为两部分。

5.根据权利要求1、2或3所述的外热立式翻转热解炉，其特征在于，所述干馏气收集管为两组，分设在所述炉体的两侧；

所述每组干馏气收集管均由主管和从上至下间隔连接在所述主管上的若干分支管构成，各分支管分别连接在所述干馏室内竖向波折形的燃料下降通道的折弯处。

6.根据权利要求1、2或3所述的外热立式翻转热解炉，其特征在于，所述燃气供应管为两组，分设在所述炉体的两侧；

所述每组燃气供应管均由主气管和从上至下间隔连接在所述主气管上的若干分支气管构成，各分支气管分别与所述燃烧室内连通。

7.根据权利要求1、2或3所述的外热立式翻转热解炉，其特征在于，所述炉体为长方体结构，炉体的外壁为保温层。

8.根据权利要求7所述的外热立式翻转热解炉，其特征在于，所述保温层为三层结构，其中，外层为耐火砖层，中间层为石棉层，内层为粘土砖层。

9.根据权利要求8所述的外热立式翻转热解炉，其特征在于，所述进料装置由梯形漏斗料仓及设置在所述梯形漏斗料仓下部的星形给料器构成，所述星形给料器的下料口与所述炉体的干馏室的上端开口匹配连通。

10.根据权利要求1、2或3所述的外热立式翻转热解炉，其特征在于，所述燃烧室内部设有若干个点火口，所述每个点火口的上、下沿均设置隔板，各隔板与所述燃烧室内壁形成高温烟气排出的折返上升通道；其中，所述每个点火口上沿隔板的近端贴紧该点火口所在侧壁，所述上沿隔板远端与远端侧壁保持200mm距离；所述每个点火口下沿隔板与该点火口所在近端侧壁保持200mm距离，所述下沿隔板远端与远端侧壁贴紧；各隔板在所述燃烧室内形成排烟的折返上升通道。