CN206494895U - 一种钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，包括筒体和套设于筒体外部的夹套，在夹套与筒体之间具有供冷却气流通的腔室，在该腔室内并沿筒体轴向设置若干组挡风结构，每组挡风结构均由一设置在筒体外壁上的挡风板和一设置在夹套内壁上的阻风片组成，并且在每组挡风结构中：挡风板和阻风片不位于同一平面上，且挡风板和阻风片在筒体径向上的投影部分重叠。通过设置上述挡风结构，一方面使得冷却气在腔室中呈波浪形流动，从而降低了冷却气的流动速度，延长了冷却气与无烟煤的接触时间，另一方面也增大了冷却气与无烟煤的接触面积，提升换热效率，继而降低了***能耗，提高了装置对无烟煤的钝化效果。

Description

一种钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器

技术领域

本实用新型属于化工设备技术领域，具体涉及一种钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器。

背景技术

自十八世纪以来，煤炭已成为人类世界广泛使用的能源之一，就我国的能源消费结构而言，目前煤炭占据70％左右，是国民赖以生存的主要能源。依据结构和组成的不同，煤炭分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类，其中烟煤又分为低变质烟煤和中变质烟煤，低变质烟煤又称作次烟煤，其与褐煤一起统称为“低阶煤”。据统计，我国低阶煤的储量占全国已探明的煤炭储量的55％以上，高达5612亿吨，但由于低阶煤作为煤化作用初期的产物，具有含碳量低、水分高、易粉化、易自燃、挥发份高、浸水强度差、抗跌强度差等特点，因而严重限制了低阶煤的直接开发利用，这无疑造成了巨大的资源浪费。另外，随着国内能源需求的日益增大和优质煤炭资源量的锐减，低阶煤的提质转化与综合利用已然成为当前我国能源研究与开发的重点领域。

迄今为止，将低阶煤提质转化为高阶煤的技术有如下几种：循环流化床固体热载体快速煤提质技术、气体热载体快速煤提质工艺、带式煤干馏提质技术、移动床煤提质技术及回转反应器煤提质技术。通过多年的试验和验证，回转反应器煤提质技术正以其突出的技术优势，逐渐成为低阶煤提质技术的主流。然而，煤干馏热解回转反应器试验装置和工业化装置目前存在的主要问题是—在储存和运输过程中提质后的无烟煤一旦暴露于空气中时便会产生自燃现象，因此为提高干馏热解无烟煤在长期贮存和长途运输下的稳定性能，对干馏热解无烟煤的钝化研究成为解决上述问题的重点和难点之一。例如，中国专利文献CN105885903A公开了一种用于钝化冷却无烟煤的回转装置，包括回转筒体和套设于回转筒体外部的冷却气夹套，回转筒体与冷却气夹套之间具有间隙，该间隙为冷却气流通空间；在回转筒体内部沿轴向顺次设置快速取热区、中温钝化区和低温钝化冷却水合区，快速取热区的进口与无烟煤进料输送机相连，在快速取热区内设置钝化气输入管，温钝化冷却水合区设置有喷淋冷却水管。

上述技术通过在回转筒体外部套设冷却气夹套，并相应地在回转筒体内设置快速取热区，这样在钝化冷却无烟煤之前可以回收无烟煤的高品位热能，从而提高了装置的热效率，使之能耗降低了5～7％。但由于冷却气在回转筒体与冷却气夹套间的间隙中的流通较快，导致冷却气与干馏热解提质后的高温无烟煤之间的换热不充分，因而难以使***能耗降至最低，更重要的是还将影响***对无烟煤的钝化效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有的钝化冷却回转装置所存在的热效率较低、钝化效果不佳的缺陷，进而提供了一种热效率高、钝化效果好的用于钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，包括：

筒体，其一端设置进料口、另一端设置出料口，所述筒体的内部空间沿物料运动方向分隔为顺次连通的换热区、中温钝化区和低温钝化冷却水合区；在所述换热区内设置钝化气输入管，所述钝化气输入管的出气口位于所述中温钝化区的始端；在所述低温钝化冷却水合区设置有喷淋冷却水管；

夹套，套设于所述筒体的外部，在所述夹套与所述筒体的外壁之间设置有供冷却气流通的腔室；

在所述腔室内并沿所述筒体的轴向设置若干组挡风结构，每组所述挡风结构均由一设置在所述筒体外壁上的挡风板和一设置在所述夹套内壁上的阻风片组成，并且在每组所述挡风结构中：

所述挡风板和所述阻风片不位于同一平面上，所述挡风板在所述筒体径向上的投影与所述阻风片在所述筒体径向上的投影部分重叠。

优选地，贯穿所述挡风板的厚度在所述挡风板上设置多个通风孔。

更优选地，所述挡风板的开孔率不超过15％。

优选地，所述挡风板为波纹板。

进一步地，所述挡风板在所述筒体径向上的高度大于所述阻风片在所述筒体径向上的高度。

优选地，对应所述取热区的所述筒体上的所述换热结构间的间隔小于对应所述中温钝化区的所述筒体上的所述换热结构间的间隔。

优选地，在对应所述取热区的所述夹套的中部设置进气口。

优选地，对应所述取热区的所述筒体为波纹管。

优选地，在所述取热区中还设置有扬料板。

与现有技术相比，本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

1、本实用新型提供的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，包括筒体和套设于筒体外部的夹套，在夹套与筒体之间具有供冷却气流通的腔室，同时还包括在该腔室内并沿筒体轴向设置的若干组挡风结构，每组挡风结构均由一设置在筒体外壁上的挡风板和一设置在夹套内壁上的阻风片组成，并且在每组挡风结构中：挡风板和阻风片不位于同一平面上，且挡风板和阻风片在筒体径向上的投影部分重叠。本实用新型所述的回转反应器通过设置上述挡风结构，一方面使得冷却气在夹套与筒体间的腔室中呈波浪形流动，从而在冷却气进口流量相同的情况下降低了冷却气的流动速度，延长了冷却气与无烟煤的接触时间，另一方面也增大了冷却气与无烟煤的接触面积，从而有助于提高冷却气与无烟煤的换热效率，继而尽可能地降低了***能耗，提高了装置对无烟煤的钝化效果。

2、本实用新型提供的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，通过在挡风板上设置多个通风孔，以适量提高冷却气的流速，从而有利于无烟煤与更多温度相对较低的冷却气换热，提升换热效率。

本实用新型所述的回转反应器，通过限定挡风板为波纹板、筒体为波纹管和/或在筒体径向上挡风板的高度大于阻风片高度等，均能达到增大换热面积的目的，从而进一步提升换热效率。

经过本实用新型提供的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器处理后的无烟煤的温度为30℃-50℃，含水量为5％-10％，其贮存期可达到100天以上，并且本实用新型所述的回转反应器的能耗相比于未设置挡风结构的装置降低了2～3％，具有良好的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为实施例1提供的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器的剖面图；

图2为图1中A区域的放大图；

图3a为进气蜗壳的结构图；

图3b为出气蜗壳的结构图；

图4a为滚圈***的结构图；

图4b为图4a中的B-B截面图；

图5a为齿轮***的结构图；

图5b为图5a中的A-A截面图；

图6为实施例2中挡风结构的截面图；

在上图中，附图标记说明如下：

1-进料螺旋输送机；2-称重式密封料仓；3-齿轮***，3-1-电机、3-2-减速机、3-3-小齿轮、3-4-大齿轮、3-5-弹性构件；4-筒体；5-冷却气进口套口；6-钝化气输入管；7-滚圈***，7-1-滚圈、7-2-托轮；8-钝化气体及蒸汽引出管；9-喷淋冷却水管；10-出料螺旋输送机；11-炉尾热空气出口套口；12-雾化喷头；13-支撑件；14-炉头热空气出口套口；15-夹套；L-换热区；M-中温钝化区；N-低温钝化冷却水合区。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本实施例所述的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器包括：

筒体4，其一端设置进料口、另一端设置出料口，所述筒体4的内部空间沿物料(本实施例中为无烟煤)运动方向顺次分隔为相互连通的换热区L、中温钝化区M和低温钝化冷却水合区N；其中：

在所述换热区L内沿筒体轴向设置钝化气输入管6，其通过支撑件13固定安装，所述钝化气输入管6的进气口位于所述筒体的外部，与该进气口连通设置有气体混合器，在该气体混合器上设置若干进气管道；所述钝化气输入管6的出气口位于所述中温钝化区M的始端(即进料端，相对于无烟煤运动方向而言)，用于向所述中温钝化区M和低温钝化冷却水合区N提供钝化气以进行氧化活化反应；

所述中温钝化区M内设置有扬料板，本实施例中的扬料板具体为升举式扬料板，当然在其它实施例中还可采用现有技术中的扇形式或分布式等多种形式的扬料板，用于将无烟煤扬起并洒下从而形成料幕，以便于钝化气穿过料幕充分进行中温钝化反应，并且对应中温钝化区M的筒体部分为可促进无烟煤与钝化气混合的波纹管；

在所述低温钝化冷却水合区N内沿筒体轴向设置有喷淋冷却水管9，其进水端位于所述筒体的外部、出水端设置于所述低温钝化冷却水合区N的始端(即进料端，相对于无烟煤运动方向而言)，在所述喷淋冷却水管9出水端的管壁上设置雾化喷头12，用于向所述低温钝化冷却水合区N提供冷却水以进行冷却和水合反应；在所述低温钝化冷却水合区N的末端(即出料端)设置钝化气体及蒸汽引出管8，其进一步与引风机相连用以将筒体内的钝化气体及蒸汽引至外界；

夹套15，套设于所述筒体4的外部，在对应取热区L的夹套中部设置冷却气(本实施例中为冷空气)进口，在对应取热区L始端的夹套上设置炉头热空气出口，在对应低温钝化冷却水合区N末端的夹套上设置炉尾热空气出口；在所述夹套15与所述筒体4的外壁之间设置有供冷却气流通的腔室；

在所述腔室内并沿所述筒体轴向设置若干组挡风结构，每组所述挡风结构均由一设置在所述筒体外壁上的挡风板16和一设置在所述夹套内壁上的阻风片17组成，请同时参见图2，在本实施例的每组所述挡风结构中：所述挡风板16和所述阻风片17均垂直于筒体轴向设置且二者不位于同一平面上，从而所述挡风板16和所述阻风片17之间便存在一定的间隙，并且所述挡风板16的高度和所述阻风片17的高度均为所述夹套与所述筒体的半径之差的3/5，从而使得所述挡风板16在所述筒体径向上的投影与所述阻风片17在所述筒体径向上的投影部分重叠，这样一方面使得冷却气在夹套与筒体间的腔室中呈波浪形流动，从而在冷却气进口流量相同的情况下降低了冷却气的流动速度，延长了冷却气与无烟煤的接触时间，另一方面也增大了冷却气与无烟煤的接触面积，从而有助于提高冷却气与无烟煤的换热效率，继而可尽可能地降低***能耗，提高装置对无烟煤的钝化效果。

本实施例提供的回转反应器还在所述冷却气进口处设置凸出于所述夹套的套口--冷却气进口套口5，在所述冷却气进口套口5上连接设置如图3a所示的进气蜗壳，用于将冷却气送入至所述腔室中；同时也在所述炉头热空气出口和所述炉尾热空气出口处分别设置凸出于所述夹套的套口--炉头热空气出口套口14和炉尾热空气出口套口11，且在所述炉头热空气出口套口14和炉尾热空气出口套口11上均连接设置如图3b所示的出气蜗壳，用于将热空气抽出所述腔室。

请同时参见图4a和图4b，本实施例中的回转反应器还包括用以支撑所述筒体4的滚圈7-1和用以带动所述筒体4转动的齿轮，所述滚圈7-1安装于所述筒体4上，且所述滚圈7-1被托轮7-2支撑并在所述托轮7-2上转动；再请结合图5a和图5b，所述齿轮包括小齿轮3-3和大齿轮3-4，且小齿轮3-3和大齿轮3-4之间彼此齿合，所述小齿轮3-3通过减速机3-2与电机3-1相连，所述大齿轮3-4套装于所述筒体4上并通过设置于其上的弹性构件3-5固定在所述筒体4上；通过电机3-1带动小齿轮3-3转动，进而带动大齿轮3-4，并通过大齿轮3-4带动所述筒体4转动，最终将电机3-1的扭矩传递给所述筒体4并带动其转动。

为适当提高冷却气的流速，本实施例还在所述挡风板16上设置贯穿其厚度的多个通风孔，并确保挡风板的开孔率为15％，以利于高温无烟煤与更多温度相对较低的冷却气换热，提升换热效率。具体地，本实施例中的挡风板为波纹板、对应换热区的筒体部分为波纹管、在取热区中设置扬料板等达到增大换热面积的目的，从而提升换热效率。

再请参照图1，本实施例提供的回转反应器在其换热区的始端通过进料螺旋输送机1与称重式密封料仓2连通设置，以避免进料时空气进入回转反应器内造成物料超温；相应地在低温钝化冷却水合区的末端设置出料螺旋输送机10。

实施例2

本实施例提供的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器的结构基本与实施例1相同，但在本实施例的每组挡风结构中，如图6所示，所述挡风板16和所述阻风片17均与筒体径向呈45°倾斜设置，且二者的倾斜方向均与筒体内物料运动方向相反，所述挡风板16在筒体径向上的高度占夹套与筒体半径之差的3/4，所述阻风片17在筒体径向上的高度占夹套与筒体半径之差的1/3，且所述挡风板16与阻风片17之间的最小间距为15mm。

另外在本实施例提供的回转反应器中，对应取热区的筒体上的换热结构间的间隔小于对应中温钝化区的筒体上的换热结构间的间隔，以增大取热区的换热效果。

本实用新型所述的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器的工作过程如下：

1)通过进气蜗壳向夹套中通入冷空气，使得进入至筒体内取热区的干馏热解无烟煤的温度由550℃-600℃降低至220℃-250℃，得到的热空气由出气蜗壳抽至外界用于回收高品位热能，而冷却后的无烟煤则进入中温钝化区；

2)钝化气体经由钝化气体管输送至中温钝化区，进而与无烟煤发生钝化反应(即氧气活化反应)，得到150℃-220℃的中温钝化无烟煤；

其中，所述钝化气体采用130℃-180℃的低温烟气与空气或氮气的混合气体，且钝化气体中氧气的体积分数为8％-20％；

3)中温钝化无烟煤回转进入至低温钝化冷却水合区，与来自雾化喷头喷淋下来的工业回用水同时进行冷却和水合反应，得到温度为30℃-50℃、含水量为5％-10％(质量分数)的低温钝化无烟煤，并由出料螺旋输送机输送至外界，筒体内残留的钝化气体和新产生的蒸汽由钝化气体及蒸汽引出管引出。

经测试发现，由本实用新型提供的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器处理后的无烟煤的贮存期可达到100天以上，并且本实用新型所述的回转反应器的能耗相比于未设置挡风结构的装置降低了2～3％，具有良好的经济效益。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，包括：

筒体，其一端设置进料口、另一端设置出料口，所述筒体的内部空间沿物料运动方向分隔为顺次连通的换热区、中温钝化区和低温钝化冷却水合区；在所述换热区内设置钝化气输入管，所述钝化气输入管的出气口位于所述中温钝化区的始端；在所述低温钝化冷却水合区设置有喷淋冷却水管；

夹套，套设于所述筒体的外部，在所述夹套与所述筒体的外壁之间设置有供冷却气流通的腔室；

其特征在于，在所述腔室内并沿所述筒体的轴向设置若干组挡风结构，每组所述挡风结构均由一设置在所述筒体外壁上的挡风板和一设置在所述夹套内壁上的阻风片组成，并且在每组所述挡风结构中：

所述挡风板和所述阻风片不位于同一平面上，所述挡风板在所述筒体径向上的投影与所述阻风片在所述筒体径向上的投影部分重叠。

2.根据权利要求1所述的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，其特征在于，贯穿所述挡风板的厚度在所述挡风板上设置多个通风孔。

3.根据权利要求2所述的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，其特征在于，所述挡风板的开孔率不超过15％。

4.根据权利要求2所述的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，其特征在于，所述挡风板为波纹板。

5.根据权利要求1-4任一项所述的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，其特征在于，所述挡风板在所述筒体径向上的高度大于所述阻风片在所述筒体径向上的高度。

6.根据权利要求5所述的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，其特征在于，对应所述换热区的所述筒体上的所述换热结构间的间隔小于对应所述中温钝化区的所述筒体上的所述换热结构间的间隔。

7.根据权利要求5所述的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，其特征在于，在对应所述换热区的所述夹套的中部设置进气口。

8.根据权利要求1、2、3、4、6或7所述的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，其特征在于，对应所述换热区的所述筒体为波纹管。

9.根据权利要求8所述的钝化冷却无烟煤的波纹管回转反应器，其特征在于，在所述换热区中还设置有扬料板。