CN102382664B - 一种低阶煤的分步净化提质加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低阶煤的分步净化提质加工设备，包括干燥炉、热解炉和激冷盘，所述热解炉连接于所述干燥炉下部，所述激冷盘连接于热解炉下部，所述干燥炉包括炉体和设置于炉体内的旋转炉蓖，所述旋转炉蓖的中心设置有开口，所述开口向下设置有下料溜管，所述下料溜管上部为一段空心轴，所述空心轴向下穿过炉体的底部后与驱动装置相连接，并在所述驱动装置的驱动下进行旋转。本发明的低阶煤的分步净化提质加工设备利用干燥炉和热解炉对低阶煤的干燥和热解处理进行物理分开，显著提高了低阶煤的热值和煤焦油的收集。同时上述设备中采用的回转床旋转结构，可以使低阶煤的加热更为均匀，从而提高了产品品质。

Description

一种低阶煤的分步净化提质加工设备

技术领域

本发明涉及一种低阶煤的分步净化提质加工设备，利用热载体对低阶煤对流加热，进行干燥和热解，去除低阶煤中水份和碳氢化合物。

技术背景

中国煤炭储量占全球煤炭资源的12％，我国低阶煤蕴藏量占煤炭储量的50％左右，产量占目前总量的30％，在地域分布上，储量大部分集中在内蒙古、陕西、新疆、甘肃、山西、宁夏六个省(区)。按中国煤的形成时代看，以侏罗纪煤储量最大，约占全国已探明保有储量的45％左右，由这一时代形成的煤除极少数无烟煤以外，其余大多数为褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤等低阶煤。褐煤是煤化程度最低的矿产煤，一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。富含挥发分，易于燃烧并冒烟。世界褐煤资源量约占世界煤炭资源总量的1/3。我国褐煤储量亦占全国煤炭总储量的1/8以上，主要分布在内蒙古东部、云南东部、东北和华南也有少量。褐煤由于高水分，高挥发份，低热值，且极易自燃的特点，从而不适于长期储存和长距离运输，长期被视作一种劣质煤炭资源，目前仅用做坑口电厂燃料和坑口气化原料，限制了褐煤资源的合理开发利用。如何高效转化利用褐煤等低阶煤就成了煤炭利用的一个重要问题。其中最令人感兴趣的是把褐煤转化为相对清洁的液体燃料。褐煤的有效综合利用近年来成为一个热门研究和极具开发前景的领域。

目前，国内外对低阶煤干燥热解的设备较多，主要有以下几种：

专利号为CN95240483.4，煤炭快速干燥装置，适用于干法选煤厂的原煤干燥及湿法选煤厂的精煤干燥和低阶煤干燥。采用较高的罩体结构和内外壳双层结构的振动体，振动体内的布风板倾斜布置，振动体上与罩体连通，下与热烟道连通，整个振动体通过弹簧座于机架上，煤层在振动力和气力的作用下，与热烟气进行热质传递，干燥时间短，物料不堆积，可在较高温度400～500℃下干燥，产品水分均匀，产品外水可降至1％以下，块煤破碎小，设备紧凑，操作简单。

专利号为CN200920026493.0，本发明公开了一种过热蒸汽褐煤预干燥装置。它包括带有至少一个内置换热器的内加热流化床干燥机，内加热流化床干燥机设有加料装置、卸料阀II以及至少一级除尘装置；其中，内置换热器与饱和蒸汽连接，内加热流化床干燥机的流化床与过热蒸汽连接，内置换热器还与冷凝水系统连接；内加热流化床干燥机的乏气经除尘装置除尘后一路通过加压装置返回流化床；另一路排空。

公开号为CN101220308A低阶煤干燥与型煤生产工艺：将低阶煤原煤经过给煤机(11)送入鄂式破碎机(12)粉碎成＜10mm的颗粒。粉碎机采用鄂式破碎方式，具有较高的破碎效率。破碎后的煤进入流化床干燥器(13)，在100℃～150℃温度下进行初步干燥脱除部分水分，然后进入磨煤机(14)进一步粉碎成细粒度(0.6～1.0mm)的煤粉，煤粉再一次送入间接传热滚筒干燥器(15)，在150℃～350℃温度下进行二次干燥，以脱除水分。干燥后的煤粉经过冷却后，在一定温度(30～90℃)下，水分含量合格(5-18％)的煤粉由螺旋送料器定量送入主进料器，进料速度由螺旋送料器控制。煤粉经主进料器送入由偏心滚轮组成的内辊式高压型煤机(16)，在高压(50～300MPa)下高效地将低阶煤挤压成型，进入成品煤仓(17)，生产出用户需要的型煤产品。

公开号为CN101555410A公开了一种进行进行热解的方法和一种热解设备。该热解设备包括一个基本上封闭的热解器，一个直接与热解器连接的鼓泡流化床蒸发器，一个用于将冷凝的气体物质冷凝为热解油的冷凝器，向热解器提供流化气体的装置。经由热解器布置流化床物质，并使其在进口和出口之间循环。

公开号为CN101608126A公开了一种煤热解提质装置，此装置包括一个回转干燥器，用于接受干燥粒度小于30mm的原料煤，回转干燥炉设有套筒结构，使得原煤在与热烟道气直接换热的同时与热半焦间接换热。一个热解器，通过固体物料进料管线接受干燥后的原煤及半焦的混合物，并使它们直接换热发生热解。一个加热回转窑，用于接受来自热解器的热半焦，并对其进行升温处理。该热解提质装置有较好的操作灵活性，所生成的半焦及焦油质量也比较好，但该装置工艺比较复杂，操作难度高。

综上所述，现有的低阶煤干燥、热解设备主要存在以下几方面的缺点：(1)干燥热解过程中对低阶煤的加热不够均匀；(2)产量少，能耗高，尾气排放量较大；(3)只对低阶煤进行了干燥，没有进行热解，没有提取煤焦油；或者干燥和热解过程没有分开，提取煤焦油的量很少。

发明内容

针对现有技术中上述的缺点，本发明提供一种低阶煤的分步净化提质加工设备，包括干燥炉、热解炉和激冷盘，所述热解炉连接于所述干燥炉下部，所述激冷盘连接于热解炉下部，所述干燥炉包括炉体和设置于炉体内的旋转炉蓖，所述旋转炉蓖的中心设置有开口，所述开口向下设置有下料溜管，所述下料溜管上部为一段空心轴，所述空心轴向下穿过炉体的底部后与驱动装置相连接，并在所述驱动装置的驱动下进行旋转。

所述驱动装置通过套设在所述空心轴外表面上的链轮或齿轮驱动所述空心轴进行旋转，并且所述空心轴上还安装有带有内圈和外圈的水平滚珠轴承，所述水平滚珠轴承的内圈固定在所述空心轴上，外圈固定在所述干燥炉的支撑结构上。

所述驱动装置通过调节转速可控制低阶煤在干燥炉内的停留时间，也即对流加热的时间。

在所述旋转炉蓖的上方还设置有固定挡板。

所述固定挡板后面还设置有料位装置。

在所述干燥炉的顶部和底部分别设置有上部气密护罩和下部气密护罩，所述上部气密护罩与所述旋转炉蓖之间、所述下部气密护罩与所述空心轴之间为双叶片水密封连接结构。所述双叶片水密封连接结构，包括一个连续的水循环槽和两个个连续的密封叶片。

所述干燥炉的空心轴和下部热解炉进料溜管之间为单叶片水密封连接结构。所述单叶片水密封连接结构，包括一个连续的水循环槽和一个连续的密封叶片。

所述旋转炉蓖由一系列直径不同且相互交迭的同心圆环组成，且相邻圆环之间均具有一定的间隙，用于热载气体的流过。

所述干燥炉的顶部还设置有进料溜管，所述进料溜管与旋转炉蓖之间的距离是可调节的，用以调节和控制煤层厚度。

所述干燥炉进料溜管上的滑动闸阀上设置有捅煤杆装置，解决进料溜管上堵塞的问题。

所述干燥炉上还设置有吹扫系统，所述吹扫系统利用蒸汽、氮气、干燥过程中产生的循环气对所述干燥炉的内部进行吹扫。

所述吹扫系统包括设置在所述上部气密护罩上和下部气密护罩上的多个喷嘴。

所述热解炉的结构和所述干燥炉的结构相同。

所述热解炉的下部还连接有激冷盘，所述激冷盘包括激冷盘炉体和设置于激冷盘炉体内的可旋转的圆形钢盘，所述圆形钢盘除了在中心设置有开口外，在盘面上不设置开孔，所述开口向下连接有卸料溜管，所述卸料溜管上部为一段旋转式的空心轴，该空心轴向下穿过激冷盘炉体的底部后与传动装置相连接，并在所述传动装置的驱动下进行旋转。

所述激冷盘炉体的顶部为圆形气密护罩，该圆形气密护罩上设置有多个喷水喷嘴，用以对热解后的煤进行喷水淬冷。

本发明具有以下优点：

(1)采用干燥炉对低阶煤进行干燥，然后用热解炉对低阶煤进行热解，对低阶煤的干燥和热解两个过程进行物理分开，显著提高低阶煤的热值和煤焦油的收集，对干燥、热解的温度进行控制，在干燥过程中不发生热解；

(2)采用回转床旋转结构，对低阶煤加热均匀，提高产品品质；

(3)通过采用固定的固定挡板，将物料从旋转炉蓖的外侧不断推至盘的中央，并通过固定挡板后面的料位装置来控制物料厚度，固定挡板和料位装置可以调节；

(4)低阶煤的净化提质，提高产品的洁净程度，有效地降低煤中S、N、Cl、Hg污染元素的含量；

(5)设备简单，稳定，操作灵活，产量大，可大规模工业化生产。

附图说明

图1为本发明低阶煤的分步净化提质加工设备的整体结构示意图；

图2为本发明干燥炉的结构示意图；

图3为本发明激冷盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。

参照图1所示，本发明的低阶煤的分步净化提质加工设备包括从上到下依次设置的干燥炉100、热解炉200、激冷盘300。低阶煤从原煤仓到干燥炉100中进行干燥，然后到热解炉200中发生轻度热解，再到激冷盘300被淬冷。

干燥炉100的作用是对低阶煤进行对流干燥和加热，脱除煤炭中的水分且不会引起化学变化，使煤中的水份降至3％以下，控制干燥温度以确保原煤中尽可能不释放甲烷、一氧化碳和二氧化碳。

热解炉200布置在干燥炉100的下方，热解炉200的作用是对干燥后的低阶煤进行轻度热解，使煤在热解器中发生化学反应，煤中的挥发性气体物质被释放出来。

激冷盘300布置在热解炉200的下方，激冷盘300的作用是对热解后的低阶煤进行淬冷，使其迅速被冷却以中止热解反应。

参照图2所示，为本发明低阶煤的分步净化提质加工设备中干燥炉100的结构示意图。由该图可以看出，本发明低阶煤的分步净化提质加工设备的干燥炉100的主要结构如下：干燥炉100包括炉体，炉体的上部设置有一个有一定锥度的圆形气密护罩1，下部是一个平底的圆形气密护罩，内装有旋转炉蓖2，气密护罩均内衬耐火材料。旋转炉蓖2由一系列直径不同且相互交迭的同心圆环组成，且每个圆环之间都有一定的间隙1-3mm，以便热载气体流过，旋转炉蓖2从外侧朝盘中央方向呈向下倾斜，旋转炉蓖2的外缘一周装有一个有一定高度的用来挡煤的垂直壁。

煤粉从干燥器旋转炉蓖2边缘的进料溜管3进入，在旋转炉蓖2的中心有圆形开口供煤粉排出。进料溜管3上安装了一个带电动执行机构的滑动闸阀4，干燥炉100内部的进料溜管3可通过手动液压缸调节溜管出口与旋转炉蓖2的距离，并配合炉蓖旋转速度来控制煤层厚度。旋转炉蓖2内布置了一系列的固定挡板5，当旋转炉蓖2旋转时，固定挡板5像犁一样，将煤从旋转炉蓖2的外侧不断推往炉蓖中心，在固定挡板5后面装有一个料位装置，料位装置的结构与固定挡板的结构相似，料位装置安装在旋转炉蓖2的径向方向，料位装置与旋转炉蓖2的距离就是煤层高度，料位装置的作用是将固定挡板推向炉蓖中心的煤进行整理，以均匀控制煤层高度。固定挡板通过螺栓固定在其支撑结构上，在设备停车时，固定挡板和料位装置均可进行调节。在旋转炉蓖2的转动时，通过固定挡板将煤从旋转炉蓖2的外侧不断推至盘的中央管口，再利用重力的作用进行传送。

煤然后由旋转炉蓖2的中心开口落入一根垂直的下料溜管6，下料溜管6出口位置在热解炉200旋转炉蓖2的外侧。下料溜管内衬耐磨金属和耐火材料，上部是旋转式的空心轴，下部是一段固定的管道，旋转式的空心轴支撑整个旋转炉蓖2，旋转式的空心轴外装有链轮或齿轮7，驱动装置由电机、变频器、减速机组成，通过链条或齿轮带动旋转炉蓖2旋转，驱动装置可调节转速，从而控制低阶煤在干燥炉内的停留时间，即对流加热的时间。本领域技术人员应该理解的是，本发明关键点在于利用驱动装置驱动旋转炉蓖2进行旋转，而至于具体采用何种驱动方式，本发明不做限制，因此上述驱动方式仅是示例性质的，并不用以限制本发明，在具体实施中还可以采用例如液压马达等方式进行驱动。

在链轮或齿轮下面，旋转式的空心轴还装有带内、外圈的水平滚珠轴承8，内圈轴承滚道用螺钉紧固在机制垫板上，垫板则通过一系列焊接在圆形空心轴上的径向钢臂予以固定，外圈轴承滚道则用螺钉紧固在支撑结构上。空心轴有三大作用：作为从干燥炉100输送低阶煤到热解炉200的给料溜管；作为旋转炉蓖2的支撑；为驱动旋转炉蓖2的转动机械构造的一个组成部分。

干燥炉100上部的圆形气密护罩与旋转炉蓖2，干燥炉100下部的圆形气密护罩与旋转式的空心轴之间为双叶片水密封连接结构9。双叶片水封包括一个连续的水循环槽和两个连续的密封叶片，一个密封叶片和旋转炉蓖连接，而水循环槽、第二个密封叶片和固定的外壳连接。旋转式空心轴与下料溜管的下部固定管道之间为单叶片水密封连接结构14，单叶片水封包括一个连续的水循环槽和一个连续的密封叶片，密封叶片和旋转部分连接，水循环槽和固定结构连接。水封是灵活可变的装置，用于提供设备的旋转和固定部分之间接口处的气封，以防止热气流从空隙泄漏，维护热载气体的压力。双叶片水密封连接结构9促使工艺加热气体全部经过煤床，允许上下气密护罩、旋转炉蓖的向上和向外膨胀。热载气体温度为290～320℃，通过四根进气管10进入旋转炉蓖2下部的圆形气密护罩，对煤层进行干燥后的尾气通过干燥炉100顶部中央的一个出口管道11予以排出，经旋风分离器脱除干燥尾气中夹带的颗粒物。

干燥炉100的进料溜管3上和下料溜管6的滑动闸阀上设置有捅煤杆装置，以解决进料溜管上堵塞的问题。

旋转炉蓖2的上方和下方气密护罩各设有一个检修孔12以便检修。

另外，干燥炉100上还安装吹扫系统，具体为在上部气密护罩上布置多个喷嘴13，在干燥炉100停运前对残留在旋转炉蓖2上的煤粉进行吹扫；在下部气密护罩上布置多个喷嘴，在运行中，或检修时对旋转炉蓖2相邻圆环间隙之间的煤粉进行吹扫，清空间隙；吹扫介质可以采用蒸汽、氮气或干燥循环气。

干燥炉在干燥过程中，是通过控制干燥炉的进风温度来控制干燥炉的温度，保证在干燥过程中不发生热解。在具体操作中，可在干燥炉的进风管道上安装温度测点，用来测量进风温度，根据进风温度的高低来调节进入干燥热风炉的补充天然气的流量，从而控制干燥炉进风温度。

热解炉200的结构与干燥炉100基本相似，只是尺寸小一些，由于进入热解炉200的热载气体温度达到了500～550℃，因此使用了不锈钢材料，如304SS等。从热解炉200出来的热解尾气经过旋风分离器分离出夹带的煤粉，再经激冷塔、静电焦油捕集器，将热解气中的焦油提取出来。

参照图3所示，为本发明低阶煤的分步净化提质加工设备中激冷盘300的结构示意图，其大体上与干燥炉100的结构相同，主要结构如下：激冷盘300的上部也是一个圆形气密护罩19，下部是可以水平旋转的圆形钢盘20，固定的圆形气密护罩和圆形钢盘组成激冷室，与干燥炉100和热解炉200中不同的是，转动盘不凿孔，圆形钢盘的外缘一周装有一个有一定高度的用来挡煤的垂直壁。在激冷盘300的固定和可转动部分之间装有单叶片水封60。热解煤粉通过下料溜管30从热解炉200落到圆形钢盘的边缘，当圆形钢盘转动时，固定挡板40将热解煤粉从周围推送到中心卸料溜管50。圆形钢盘上、气密护罩和中心卸料溜管内均内衬有一定厚度的耐火材料。圆形气密护罩顶部装有许多个喷水喷嘴70，用来喷水，对热解炉200下来的煤进行淬冷，以迅速终止煤的热解反应。淬冷产生的水蒸汽经过位于激冷室顶部中心的一个管道80排出送入冷凝器，被乙二醇/水溶液冷凝成水，又循环回淬冷盘。激冷盘300的传动装置与热解炉200的相似。

激冷盘300的下料溜管30上和卸料溜管50的滑动闸阀上设置有捅煤杆装置，以解决进料溜管上堵塞的问题。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，而不是对本发明技术方案的限定，任何对本发明技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，包括干燥炉（100）、热解炉（200）和激冷盘（300），所述激冷盘（300）布置在热解炉（200）的下方，包括激冷盘炉体和设置于激冷盘炉体内的可旋转的圆形钢盘（20），所述热解炉（200）连接于所述干燥炉（100）下部，所述干燥炉（100）包括炉体和设置于炉体内的旋转炉蓖（2），所述旋转炉蓖（2）是由一系列直径不同且相互交迭的同心圆环组成，且每个圆环之间间隙为1-3mm，所述旋转炉蓖（2）的中心设置有开口，所述开口向下设置有下料溜管（6），所述下料溜管（6）上部为一段空心轴，所述空心轴向下穿过炉体的底部后与驱动装置相连接，并在所述驱动装置的驱动下进行旋转，所述驱动装置通过套设在所述空心轴外表面上的链轮或齿轮（7）驱动所述空心轴进行旋转，并且所述空心轴上还安装有带有内圈和外圈的水平滚珠轴承（8），所述水平滚珠轴承（8）的内圈固定在所述空心轴上，外圈固定在所述干燥炉（100）的支撑结构上，旋转炉蓖（2）内布置有多个固定挡板（5），当旋转炉蓖（2）旋转时，固定挡板（5）将煤从旋转炉蓖（2）的外侧不断推往炉蓖中心；所述固定挡板（5）的后边设置可均匀控制煤层高度的料位装置。

2.根据权利要求1所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，在所述旋转炉蓖（2）的上方还设置有固定挡板（5）。

3.根据权利要求2所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，所述固定挡板（5）后面还设置有料位装置。

4.根据权利要求1所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，所述驱动装置可调节转速，从而控制低阶煤在干燥炉内的停留时间。

5.根据权利要求1所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，在所述干燥炉（100）的顶部和底部分别设置有上部气密护罩和下部气密护罩，所述上部气密护罩与所述旋转炉蓖（2）之间、所述下部气密护罩与所述空心轴之间为水密封连接结构（9）。

6.根据权利要求5所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，所述水密封连接结构（9）为双叶片水封。

7.根据权利要求1所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，所述空心轴和所述下料溜管（6）的下部固定管道之间为单叶片水密封连接结构（14）。

8.根据权利要求1所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，所述旋转炉蓖（2）由一系列直径不同且相互交迭的同心圆环组成，且相邻圆环之间具有一定的间隙,用于热载气体的流过。

9.根据权利要求1所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，所述干燥炉（100）的顶部还设置有进料溜管（3），所述进料溜管（3）与旋转炉蓖（2）之间的距离是可调节的，用以调节和控制煤层厚度。

10.根据权利要求9所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，所述进料溜管（3）上设置有滑动闸阀（4），所述滑动闸阀（4）上还设置有捅煤杆装置。

11.根据权利要求1所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，所述干燥炉（100）上还设置有吹扫系统，所述吹扫系统利用蒸汽、氮气或干燥过程中产生的循环气对所述干燥炉（100）的内部进行吹扫。

12.根据权利要求11所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，所述吹扫系统包括设置在所述上部气密护罩上和下部气密护罩上的多个喷嘴（13）。

13.根据权利要求1-12任一项所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，所述热解炉（200）的结构和所述干燥炉（100）的结构相同。

14.根据权利要求13所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，所述热解炉（200）的下部还连接有激冷盘（300），所述激冷盘（300）包括激冷盘炉体和设置于激冷盘炉体内的可旋转的圆形钢盘（20），所述圆形钢盘（20）除了在中心设置有开口外，在盘面上不设置开孔，所述开口向下连接有卸料溜管（50），所述卸料溜管（50）上部为一段旋转式的空心轴，该空心轴向下穿过激冷盘炉体的底部后与传动装置相连接，并在所述传动装置的驱动下进行旋转。

15.根据权利要求14所述的低阶煤的分步净化提质加工设备，其特征在于，所述激冷盘炉体的顶部为圆形气密护罩（19），该圆形气密护罩（19）上设置有多个喷水喷嘴（70），用以对热解后的煤进行喷水淬冷。

Images