低阶煤提质热解设备.pdf

本发明公开了一种低阶煤提质热解设备，包括一个带有进料口和出料口的密闭窑体，所述窑体内设置高温气体管道，所述高温气体管道与窑体内壁之间形成的低阶煤推进分解通道，所述窑体上设置与低阶煤推进分解通道连通的分解气收集管，所述高温气体管道与设置在所述窑体表面上高温气体输出/输入机构连通。本发明通过设置在所述窑体表面上高温气体输出/输入机构连通高温气体管道，使得高温气体管道内通过高温气体，高温气体带来热量被低阶煤充分地吸收分解，在低阶煤推进分离通道内分解成燃气、焦油气和热值较高的煤。

权利要求书
1.  一种低阶煤提质热解设备，包括一个带有进料口和出料口的密闭窑体，所述窑体内设置高温气体管道，所述高温气体管道与窑体内壁之间形成的低阶煤推进分解通道，所述窑体上设置与低阶煤推进分解通道连通的分解气收集管，其特征在于：所述高温气体管道与设置在所述窑体表面上高温气体输出/输入机构连通。

2.  如权利要求1所述的低阶煤提质热解设备，其特征在于：所述窑体为固定窑体，所述窑体内设置低阶煤推进机构。

3.  如权利要求1所述的低阶煤提质热解设备，其特征在于：所述窑体为回转窑体。

4.  如权利要求3所述的低阶煤提质热解设备，其特征在于：所述高温气体输出/输入机构为与所述回转窑体周向旋转密封连接的集气罩，所述集气罩内侧与所述高温气体管道一端连通，外侧与高温气体鼓风机/抽风机连通。

5.  如权利要求1至4中任一项权利要求所述的低阶煤提质热解设备，其特征在于：所述高温气体管道为多根。

6.  如权利要求1至4中任一项权利要求所述的低阶煤提质热解设备，其特征在于：所述高温气体输出/输入机构连通为多个。

7.  如权利要求5所述的低阶煤提质热解设备，其特征在于：所述高温气体输出/输入机构连通为多个。

说明书低阶煤提质热解设备
技术领域
本发明属于煤物质综合利用、节能减排技术领域，具体涉及一种低阶煤提质热解设备。
背景技术
在我国，以褐煤和低变质烟煤为代表的低阶煤储量占煤资源总量的55%以上，主要分布在内蒙古东部、云南、新疆及鄂尔多斯盆地一带。随着高变质煤种越用越少，低阶煤的优化利用日显重要。相对于低阶煤直接利用存在的技术或经济问题，低阶煤提质后分级分质利用应成为重要方向。作为晚于煤气化技术实现工业化的技术，低阶煤提质无形中被赋予了“与煤气化错位用煤”的期望。
在一些大型煤炭深加工项目方案中，低阶煤热解提质被列为原煤转化的第一步。原煤首先提质分成固、液、气三部分，固体产品进入气化炉做气化原料或者进锅炉做燃料，液体中温焦油加氢生产清洁油品，气体热解煤气提氢用于焦油加工，剩余气体再并入气化体系合并利用。
公开号为 101985557B公开了一种煤物质单燃烧器分解设备，包括一个横向设置的密封回转窑体，所述回转窑体包括一个进料口、出料口，其特征在于：所述回转窑体内沿窑体方向设置一个燃烧器，所述燃烧器由燃气进气管、伸出回转窑体外空气进气管、混合燃烧室、点火器、密排散热管组成，所述燃气进气管、空气进气管沿回转窑体的轴线方向平行设置，所述混合燃烧室一侧连通所述密排散热管，另一侧与所述燃气进气管、空气进气管连通，所述点火器设置在混合燃烧室内，所述燃烧器与回转窑体内壁之间形成的空腔为煤物质推进分离通道，所述煤物质推进分离通道与所述进料口和出料口连通，所述回转窑体上进料口所在端设置伸出回转窑体外的煤分离燃气、焦油气收集管，所述煤分离燃气、焦油气收集管与煤物质推进分离通道连通，另一端与燃气除尘液化机构连接，所述密排散热管与焰气汇集管连通，所述焰气汇集管伸出回转窑外。
这种煤物质分解设备能够解决低阶煤特别是粉煤的分解问题，但是比较复杂的内部加热机构和分配机构，容易带来生产过程中的加热温度不确认性和正常生产的稳定性，特别是低阶煤分解过程中，回转窑体在高温的环境中内部的不同区域的温度控制和调整是一个比较难以解决的问题。
发明内容
本发明为解决上述工艺及方法中存在的问题，提出了一种能大幅改善加热机构稳定性和可靠性，并能够较好地对加热温度进行控制的低阶煤提质热解设备。
一种低阶煤提质热解设备，包括一个带有进料口和出料口的密闭窑体，所述窑体内设置高温气体管道，所述高温气体管道与窑体内壁之间形成的低阶煤推进分解通道，所述窑体上设置与低阶煤推进分解通道连通的分解气收集管，所述高温气体管道与设置在所述窑体表面上高温气体输出/输入机构连通。
所述窑体为固定窑体，所述窑体内设置低阶煤推进机构。
所述高温气体输出/输入机构为与所述回转窑体周向旋转密封连接集气罩，所述集气罩内侧与所述高温气体管道一端连通，外侧与高温气体鼓风机/抽风机连通。
所述高温气体管道为多根。
所述高温气体输出/输入机构连通为多个。
本发明通过设置在所述窑体表面上高温气体输出/输入机构连通高温气体管道，使得高温气体管道内通过高温气体，高温气体带来热量通过管道壁传导、辐射到低阶煤推进分解通道内的低阶煤上，低阶煤充分地吸收、升温、分解，在低阶煤推进分离通道内分解成燃气、焦油气和热值较高的煤，燃气和焦油气通过所述分解气收集管与窑体外的气体除尘液化机构连接，将分解到的燃气、焦油气收集、除尘、分离、加压液化，进行下一级的广泛运用。
本发明不再将加热机构设计成背景技术里的大量燃烧机构放置进窑体内，每一个燃烧机构都连通燃料管、氧气管、燃烧室，每个燃烧室里都设置点火器，每个点火情况都要有检测和控制机构，整体结构复杂，可靠性与稳定性不易得到控制。本发明直接通过高温气体输出/输入机构引入高温气体，彻底改变了窑体内部易燃易爆的高温煤分解气与点火机构内接触的危险环境中点火效果不易准确控制和着火状态不易监测等问题，阻断了可燃气体未点燃的可能性，避免出现安全事故，同时解决了复杂加热系统容易出现停产检修带来的重大损失的经济问题，满足了连续可靠生产运行的目的，系统可靠性稳定性从根本上得到提高。
特别重要的是，对于本发明所在的领域来讲，因为窑体的端部要设计窑头固定机构，进料口及其动态密封机构，出料口密封及其动态密封机构，分解气收集管密封机构，通气管即加热气出气管密封机构，另外还有窑头与窑体高温旋转密封机构。这与其他一般的回转窑体等干燥加热设备的端部通气的前提完全不同，因为多数回转窑体等干燥加热设备的端部通气对密封的要求是有限的。本发明所在领域窑头的端部空间因为相关密封机构众多而非常有限，而且各机构部分功能相互掣肘影响，窑头部位很难再有其他空间来放置高温输出/输入机构，同时还要实现高温输出/输入机构与窑头的密封。
不仅如此，除了上述空间安排布局上的考虑以外，最为特别地将高温气体输出/输入机构设置在窑体表面不在窑体端部的根本原因在于：低阶煤提质热解的过程中，低阶煤先快速干燥、升温、到达适合温度后保温持续热解，如果在热解的后段温度越来越高，会导致分解气及焦油气的急速裂变，使气体成份更为复杂，使得后期处理的程序更为复杂，难度提高，而且会引发提质煤表面的馏化，大大影响后期提质煤作为高炉喷煤的可磨性，降低提质煤的品质，同时分解气及焦油气的急速裂变会带来热解过程气压的不稳定性，热争系统的危险会因为这个问题的得不到保证。所以在提质煤的工艺里，窑体内如有一段靠近出口段的区域不对低阶煤供热，就能获得更好的意料不到的提质热解效果，不仅减少了能源消耗，而且提质煤出窑后的降温也因为温度不再升高而更好处理。所以本发明是名符其实地非常有创造性地把高温输出/输入机构设置在窑体表面上，这个选择，颠覆了舍易求难的设置形式，解决了窑头部位空间受限的死局。另外，将高温气体输出/输入机构设置在旋转的窑体上，回转窑体本身体积又大且必然存在不可避免的跳动，必然需要一套能够与回转窑体密封配合的相当复杂的旋转密封机构和补偿装置，同时涉及一个高温旋转密封和正负压输送结合的疑难问题，难度可想而知，而趋利避害、趋易避难是所有人包括所属技术领域的技术人员的潜在思维。综上，本发明对高温气体输出/输入机构位置的确定，对与所属技术领域的技术人员来讲，是不易想到的。
另外，本发明无论是回转窑还是固定窑均能够通过直接从高温气体输出/输入机构以获得高温气体管道对低阶煤实现加热的技术效果，使用范围相当广泛，回转窑系统成熟，固定窑便于大型化，可以满足各种需要，也容易对原有窑体进行改造以实现本发明的技术方案。所述高温气体输出/输入机构可以有很多种的实现形式，如：所述高温气体输出机构可以与固定窑结合工作，不需要旋转密封，直接通入正压高温气体，实现对低阶煤的加热。所述高温气体输入机构可以与回转窑体结合，周向旋转过程中，保持窑体内负压，更有利于回转窑体与集气罩的高温旋转密封。也可以通过集气罩向窑体内鼓风，与高温气体管道连接的通气管向窑体外抽风实现高温气体的供给；也可以通过通气管向窑体内鼓风，集气罩向外抽风的形式实现高温气体的供给。
另外，通过在窑体表面上设置多个高温气体输出/输入机构，可以根据生产的需要，对窑体内部分区域进行加热，对满足低阶煤分解过程不同段区对温度的不同要求，通过增加高温气体输出/输入机构实现对需要补热区域的热量补给，更好地保证窑体内温度沿轴向的分段某区域位置的热量获取，并且可以根据需要设置高温气体管道直径的大小，达到调节回转炉炉体内不同段的温度的目的。通过调整高温气体输出/输入机构的输入输出功率，达到高温气体流量和流速，也能进一步调整被加热的温度。高温气体输出/输入机构本身出发，实际是两种高温气体输送方式，一种是高温气体从集气罩进入窑体，从高温气体管道另一端出；另一种是刚好相关，高温气体从高温气体管道另一种进入窑体，从集气罩出。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1是本发明的实施例一的结构示意图。
图2是本发明的实施例二的结构示意图。
图3是本发明的实施例三的结构示意图。
图4是本发明的实施例四的结构示意图。
图5是本发明的实施例四A－A向的结构示意图。
图6是本发明的实施例五的结构示意图。
具体实施方式：
实施例一
如图1所示：一种低阶煤提质热解设备，包括一个带有2进料口和出料口3的固定密闭窑体1，所述固定密闭窑体内设置高温气体管道4，所述高温气体管道4为一根，表面设置散热板12，所述高温气体管道4与固定密闭窑体1内壁之间形成的低阶煤推进分解通道6，所述低阶煤推进分解通道6内设置低阶煤推进机构8，所述低阶煤推进机构8为横向履带，能够将低阶煤从窑体出口端移动到出口端，所述固定密闭窑体1上设置与低阶煤推进分解通道6连通的分解气收集管7，用于收集低阶煤高温热解的煤气、焦油气，所述高温气体管道4一端与设置在所述窑体1表面上高温气体输出/输入机构5连通，另一端通过通气管9伸出窑体外。所述高温气体输出/输入机构5为集气罩，所述集气罩内侧与所述高温气体管道4一端连通，外侧与高温气体鼓风机/抽风机10连通。本实施例的技术方案不仅可以从集气罩内获得高温气体，从通气管9处排出温度降低的气体；也可以从通气管9处获得高温气体，从集气罩排出温度降低的气体。
实施例二
如图2所示：一种低阶煤提质热解设备，包括一个带有2进料口和出料口3的固定密闭窑体1，所述固定密闭窑体内设置高温气体管道4，所述高温气体管道4为多根，沿窑体周向均匀设置，所述高温气体管道4与固定密闭窑体1内壁之间形成的低阶煤推进分解通道6，所述低阶煤推进分解通道6内设置低阶煤推进机构8，所述低阶煤推进机构8为横向履带，能够将低阶煤从窑体出口端移动到出口端，所述固定密闭窑体1上设置与低阶煤推进分解通道6连通的分解气收集管7，用于收集低阶煤高温热解的煤气、焦油气，所述高温气体管道4一端与设置在所述窑体1表面上高温气体输出/输入机构5连通，另一端汇聚后由通气管9伸出窑体外。所述高温气体输出/输入机构5为集气罩，所述集气罩内侧与所述高温气体管道4一端连通，外侧与高温气体鼓风机/抽风机10连通。本实施例的技术方案不仅可以从集气罩内获得高温气体，从通气管9处排出温度降低的气体；也可以从通气管9处获得高温气体，从集气罩排出温度降低的气体。
实施例三
如图3所示：一种低阶煤提质热解设备，包括一个带有2进料口和出料口3的回转窑体1，所述回转窑体内设置高温气体管道4，所述高温气体管道4为一根，与回转窑体1内壁之间形成的低阶煤推进分解通道6，所述高温气体管道4上设置表面设置散热板12，用于提高散热的速率，所述低阶煤推进分解通道6内设置推进板或者扬板11，所述回转窑体1与设置在低阶煤推进分解通道6内的推进板或者扬板11结合，也可以不需要扬板，将窑体进料口端略高于出料口端保持窑体相对于水平面有一定的倾角，也能够使低阶煤在窑体内向出口端推进，所述回转窑体1上设置与低阶煤推进分解通道6连通的分解气收集管7，用于收集低阶煤高温热解的煤气、焦油气，所述高温气体管道4一端与设置在所述窑体1表面上高温气体输出/输入机构5连通，所述高温气体输出/输入机构5为与所述回转窑体周向旋转密封连接集气罩，所述集气罩内侧与所述高温气体管道4一端连通，外侧与高温气体鼓风机/抽风机10连通。本实施例的不仅可以从集气罩内获得高温气体，从通气管9处排出温度降低的气体；也可以从通气管9处获得高温气体，从集气罩排出温度降低的气体。
实施例四
如图4、图5所示：一种低阶煤提质热解设备，包括一个带有2进料口和出料口3的回转窑体1，所述回转窑体内设置高温气体管道4，所述高温气体管道4为多根，围绕回转窑轴线均匀设置，用于提高热传导的速率，所述高温气体管道4与回转窑体1内壁之间形成的低阶煤推进分解通道6，所述低阶煤推进分解通道6内设置推进板或者扬板11，所述回转窑体1与设置在低阶煤推进分解通道6内的推进板或者扬板11结合，也可以不需要扬板，将窑体进料口端略高于出料口端保持窑体相对于水平面有一定的倾角，能够使低阶煤在窑体内向出口端推进，所述回转窑体1上设置与低阶煤推进分解通道6连通的分解气收集管7，用于收集低阶煤高温热解的煤气、焦油气，所述高温气体管道4一端与设置在所述窑体1表面上高温气体输出/输入机构5连通，所述高温气体输出/输入机构5为与所述回转窑体周向旋转密封连接集气罩，所述集气罩内侧与所述高温气体管道4一端连通，外侧与高温气体鼓风机/抽风机10连通。本实施例的不仅可以从集气罩内获得高温气体，从通气管9处排出温度降低的气体；也可以从通气管9处获得高温气体，从集气罩排出温度降低的气体。
实施例五
如图6所示：一种低阶煤提质热解设备，包括一个带有2进料口和出料口3的回转窑体1，所述回转窑体内设置高温气体管道4，所述高温气体管道4为多根，围绕回转窑轴线均匀设置，用于提高热传导的速率，所述高温气体管道4与回转窑体1内壁之间形成的低阶煤推进分解通道6，所述低阶煤推进分解通道6内设置推进板或者扬板11，所述回转窑体1与设置在低阶煤推进分解通道6内的推进板或者扬板11结合，也可以不需要扬板或推进板，将窑体进料口端略高于出料口端保持窑体相对于水平面有一定的倾角，能够使低阶煤在窑体内向出口端推进，所述回转窑体1上设置与低阶煤推进分解通道6连通的分解气收集管7，用于收集低阶煤高温热解的煤气、焦油气，所述高温气体管道4一端与设置在所述窑体1表面上高温气体输出/输入机构5连通，所述高温气体输出/输入机构5为与所述回转窑体周向旋转密封连接集气罩，所述集气罩内侧与所述高温气体管道4一端连通，外侧与高温气体鼓风机/抽风机10连通。本实施例的不仅可以从集气罩内获得高温气体，从通气管9处排出温度降低的气体；也可以从通气管9处获得高温气体，从集气罩排出温度降低的气体，所述高温气体输出/输入机构5连通为两个，或者多个，用于增加需要强热区域的热量补给。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限制本发明，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内所做修改、更动与润饰、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。