CN102766476B - 带搅拌的多层直立塔式末煤、油页岩干馏生产装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
带搅拌的多层直立塔式末煤、油页岩干馏生产装置及工艺，它涉及一种小粒径固体燃料干馏装置，外筒体的内侧设置有内筒体，外筒体的顶端设置有密封组件，密封组件的上方通过搅拌轴连接有搅拌电机，外筒体的底端设置有密封下料管，密封下料管的上方设置有搅拌支撑，搅拌支撑的上方设置有水喷淋管，水喷淋管的上方设置有下管板，下管板的下方设置有上管板，下管板与上管板之间设置热管，上管板上方设置有I型带孔料盘，I型带孔料盘的上方设置有II型带孔料盘，它实现了对小粒径固体燃料的干馏，采用多层式塔，干燥含水高的物料时，可将干燥的水分单独排出，降低了气体处理的热负荷，它采用逐层搅拌，传热效率高，提高了热利用率，缩短了干馏时间。
Description
技术领域：
本发明涉及一种小粒径固体燃料干馏装置，具体涉及一种带搅拌的多层直立塔式末煤、油页岩干馏生产装置及工艺。
背景技术：
现有的煤、油页岩低温干馏工艺主要是针对粒径大于13mm的块状原料，采用干馏气与空气在干馏炉的隧道内燃烧，用燃烧的热气直接干馏，最终的干馏气由于混合了燃烧尾气，使干馏气中的有效组分含量降低，可利用价值较低，在这一过程中，干馏气与燃烧气必须通过干馏层，所以，干馏的原料层必须有空隙，以便炉内的气体排出，干馏完的固体高温，在下行到出炉口时必须采用熄焦使干馏的固体温度降低，一般采用湿法熄焦和干气、水汽熄焦，熄焦的热量在整个干馏工程中占相当大的比例，这部分高温热量被浪费，造成干馏的热能利用率低。
粒径较小的煤、油页岩因在传统的干馏炉内无法形成气体导出空隙，而无法采用此工艺，因此煤在生产兰炭时将粒径较小的末煤筛出低价出售，末煤没有得到很好地利用。
油页岩干馏过程中也同样是将粒径小于10mm左右的作为废料进行填埋处理。
对于干馏，许多的研究成果表明，在相同条件下，粒径越小，馏出物中油的产率越高，颗粒越大，馏出物中油的产率越低、气体的产率越高，这是因为，干馏原料粒径越大，挥发物从里到外的时间越长，接触高温时间越长，馏出物的分解就越多。因此，小粒径的原料对于提高馏出物中油的产率具有明显的作用。
在传统的干馏工艺中，干馏后的固体一般为煤焦，不含油的页岩，但两者都含碳，特别是干馏过的页岩，如果直接排出，残炭就被废弃，能源的利用率较低。本工艺中，干馏结束的高温残余物可以借助预热的空气，使页岩中的残炭燃烧产生热量，也可以燃烧一部分煤焦，为干馏提供热量、以减少干馏气消耗，对于干馏气作为产品或有其它化工用途工厂来说，具有重要的经济利益。
发明内容：
本发明的目的是提供一种带搅拌的多层直立塔式末煤、油页岩干馏生产装置，它实现了对小粒径固体燃料的干馏，采用多层式塔，干燥含水高的物料时，可将干燥的水分单独排出，降低了气体处理的热负荷，且它的加热通道和干馏室分开设置，减少了后处理气量，使后处理设备投资减少，它采用逐层搅拌，传热效率高，提高了热利用率，减少了高温分解，提高了油、焦油的产率，缩短了干馏时间。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明采取以下技术方案：它包含密封下料管1、搅拌支撑2、水喷淋管3、热管固定隔板4、I型带孔料盘5、II型带孔料盘6、热空气管7、夹套气隔板8、搅拌臂9、搅拌导轨托盘10、导轨组件11、II型板式搅拌12、I型板式搅拌13、搅拌轴套14、II型耙式搅拌15、隔层板16、I型耙式搅拌17、密封进料管18、搅拌轴19、搅拌电机20、密封组件21、集气总管22、I型密封料盘23、II型密封料盘24、层间集气管25、保温层26、I型密封降料管27、人孔28、II型降料管29、上管板30、热管31、下管板32、内筒体33和外筒体34、外筒体34的内侧设置有内筒体33，外筒体34的顶端设置有密封组件21，密封组件21的上方通过搅拌轴19连接有搅拌电机20，外筒体34的底端设置有密封下料管1，密封下料管1的上方设置有搅拌支撑2，搅拌支撑2的上方设置有水喷淋管3，水喷淋管3的上方设置有下管板32，下管板32的下方设置有上管板30，下管板32与上管板30之间设置有热管31，上管板30的上方设置有I型带孔料盘5，I型带孔料盘5的上方设置有II型带孔料盘6，I型带孔料盘5的下方一侧设置有II型降料管29，II型带孔料盘6的上方，内筒体33的外侧壁上设置有人孔28，人孔28的上方设置有I型密封降料管27，I型密封降料管27的上方，内筒体33的外侧壁上各加热层分别设有热空气管7，热空气管7的上方设置有夹套气隔板8，内筒体33的内侧设置有数个搅拌导轨托盘10，搅拌导轨托盘10的上方设置有导轨组件11，夹套气隔板8的上方，外筒体34的外侧壁上设置有保温层26，搅拌轴19上设置有搅拌臂9，塔内设置有II型板式搅拌12，II型板式搅拌12的一侧下方，外筒体34的外壁上通过层间集气管25连接有集气总管22，II型板式搅拌12的上方设置有I型板式搅拌13，I型板式搅拌13的上方设置有搅拌轴套14，搅拌轴套14的上方设置有II型密封料盘24，II型密封料盘24的上方设置有II型耙式搅拌15，II型耙式搅拌15的上方设置有隔层板16，隔层板16的上方设置有I型密封料盘23，I型密封料盘23的上方设置有I型耙式搅拌17，I型耙式搅拌17的上方设置有密封进料管18。
本发明的工艺流程为：1、选取颗粒小于25mm的煤、油页岩及其它在加热过程中可产生挥发物的固体原料；2、原料从塔顶部通过密封加入，在第一层将原料由边沿或中心的进料管导入到搅拌上方，由搅拌上的分布板将原料向该层的下料管方向推进，从下料管降落到下一层。相邻干馏层上原料的流向相反，设置在中心的降料管可以根据需要设置成密封降料管，外侧的降料管也可根据需要设置成密封料管。搅拌将封堵下料管的原料拨往整个层面，各层原料分布均匀；3、原料首先进入预热段，利用干馏段从热气通道上升的热气流对进入塔内的原料进行间接预热；4、原料经预热段预加热后下移进入干馏段，通过与热气通道中的热烟气间接换热，温度逐渐提高，运行温度控制在350-950℃，运行时间在30-360分钟，产生的煤气从各层煤气通道进入煤气总管；5、干馏结束的物料进入燃烧段，在该段，进入的空气通过小孔与含碳的干馏残余物燃烧，为上段的干馏层提供热量；6、原料下移进入冷却段后，干馏过的固体通过循环烟气被冷却，烟气与干馏过的固体逆流，被逐步加热，干馏物则被逐步冷却，干馏固体下到空气冷却层进一步降温，同样，冷空气与干馏物逆流被逐步加热，被加热的空气与干馏气在燃烧器内燃烧，提供干馏所需热能；7、考虑到所干馏的原料粒径小，干燥的小粒径干馏固体可能在出料时产生粉尘，在最下端可以根据原料状态，设水喷淋冷却层。如果干馏物料出口温度低，粉尘小，可不设该层；8、在整个干馏段，干馏室与加热室完全隔离，加热气与干馏气走不同的通道；9、干馏过程中，通过调节空气、净化的干馏气、循环烟气量控制所需热量，各层干馏所需热量的多少由加热气的量来调节。即使不独立外设补充热源，也可由加热室的蓄热体提供根据干馏的要求热量；10、干馏出焦温度为20-150℃，干馏气的出口温度为60-250℃。
本发明具有以下有益效果：它实现了对小粒径固体燃料的干馏，采用多层式塔，干燥含水高的物料时，可将干燥的水分单独排出，降低了气体处理的热负荷，且它的加热通道和干馏室分开设置，减少了后处理气量，使后处理设备投资减少，它采用逐层搅拌，传热效率高，提高了热利用率，减少了高温分解，提高了油、焦油的产率，缩短了干馏时间。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中实施例1的结构示意图；
图3为本发明中实施例2的结构示意图；
图4为本发明中实施例3的结构示意图。
具体实施方式：
参照图1-4，本具体实施方式采取以下技术方案：它包含密封下料管1、搅拌支撑2、水喷淋管3、热管固定隔板4、I型带孔料盘5、II型带孔料盘6、热空气管7、夹套气隔板8、搅拌臂9、搅拌导轨托盘10、导轨组件11、II型板式搅拌12、I型板式搅拌13、搅拌轴套14、II型耙式搅拌15、隔层板16、I型耙式搅拌17、密封进料管18、搅拌轴19、搅拌电机20、密封组件21、集气总管22、I型密封料盘23、II型密封料盘24、层间集气管25、保温层26、I型密封降料管27、人孔28、II型降料管29、上管板30、热管31、下管板32、内筒体33和外筒体34、外筒体34的内侧设置有内筒体33，外筒体34的顶端设置有密封组件21，密封组件21的上方通过搅拌轴19连接有搅拌电机20，外筒体34的底端设置有密封下料管1，密封下料管1的上方设置有搅拌支撑2，搅拌支撑2的上方设置有水喷淋管3，水喷淋管3的上方设置有下管板32，下管板32的下方设置有上管板30，下管板32与上管板30之间设置有热管31，上管板30的上方设置有I型带孔料盘5，I型带孔料盘5的上方设置有II型带孔料盘6，I型带孔料盘5的下方一侧设置有II型降料管29，II型带孔料盘6的上方，内筒体33的外侧壁上设置有人孔28，人孔28的上方设置有I型密封降料管27，I型密封降料管27的上方，内筒体33的外侧壁上各加热层分别设有热空气管7，热空气管7的上方设置有夹套气隔板8，内筒体33的内侧设置有数个搅拌导轨托盘10，搅拌导轨托盘10的上方设置有导轨组件11，夹套气隔板8的上方，外筒体34的外侧壁上设置有保温层26，搅拌轴19上设置有搅拌臂9，塔内设置有II型板式搅拌12，II型板式搅拌12的一侧下方，外筒体34的外壁上通过层间集气管25连接有集气总管22，II型板式搅拌12的上方设置有I型板式搅拌13，I型板式搅拌13的上方设置有搅拌轴套14，搅拌轴套14的上方设置有II型密封料盘24，II型密封料盘24的上方设置有II型耙式搅拌15，II型耙式搅拌15的上方设置有隔层板16，隔层板16的上方设置有I型密封料盘23，I型密封料盘23的上方设置有I型耙式搅拌17，I型耙式搅拌17的上方设置有密封进料管18。
本具体实施方式的工艺流程为：1、选取颗粒小于25mm的煤、油页岩及其它在加热过程中可产生挥发物的固体原料；2、原料从塔顶部通过密封加入，在第一层将原料由边沿或中心的进料管导入到搅拌上方，由搅拌上的分布板将原料向该层的下料管方向推进，从下料管降落到下一层。相邻干馏层上原料的流向相反，各层之间的降料通道始终有从上往下的原料在下料管密封，由搅拌将下料管的原料拨往整个层面，各层原料分布均匀；3、原料首先进入预热段，利用干馏段从热气通道上升的热气流对进入塔内的原料进行间接预热；4、原料经预热段预加热后下移进入干馏段，通过与热气通道中的热烟气间接换热，温度逐渐提高，运行温度控制在350-950℃，运行时间在30-360分钟，产生的煤气从各层煤气通道进入煤气总管；5、干馏结束的物料进入燃烧段，在该段，进入的空气通过小孔与含碳的干馏残余物燃烧，为上段的干馏层提供热量；6、原料下移进入冷却段后，干馏过的固体通过循环烟气被冷却，烟气与干馏过的固体逆流，被逐步加热，干馏物则被逐步冷却，干馏固体下到空气冷却层进一步降温，同样，冷空气与干馏物逆流被逐步加热，被加热的空气与干馏气在燃烧器内燃烧，提供干馏所需热能；7、考虑到所干馏的原料粒径小，干燥的小粒径干馏固体可能在出料时产生粉尘，在最下端可以根据原料状态，设水喷淋冷却层。如果干馏物料出口温度低，粉尘小，可不设该层；8、在整个干馏段，干馏室与加热室完全隔离，加热气与干馏气走不同的通道；9、干馏过程中，通过调节空气、净化的干馏气、循环烟气量控制所需热量，各层干馏所需热量的多少由加热气的量来调节。即使不独立外设补充热源，也可由加热室的蓄热体提供根据干馏的要求热量；10、干馏出焦温度为20-150℃，干馏气的出口温度为60-250℃。
本具体实施方式实现了对小粒径固体燃料的干馏，采用多层式塔，干燥含水高的物料时，可将干燥的水分单独排出，降低了气体处理的热负荷，且它的加热通道和干馏室分开设置，减少了后处理气量，使后处理设备投资减少，它采用逐层搅拌，传热效率高，提高了热利用率，减少了高温分解，提高了油、焦油的产率，缩短了干馏时间。
本发明中根据干馏物的不同，此装置进行改动或重新组合都属于本发明的保护范围内。
实施例1：选取粒径＜13mm，全水分(MT)：10％，挥发分(Vad)：35％，粘结指数为3的长烟煤末煤，采用图2工艺流程。
末煤从密封进料管18进入塔内，搅拌轴套14上设三个搅拌臂9，搅拌臂9上安装耐高温和耐磨的材料组片，上层为I型密封料盘23，便于煤由外向内推进，在该层的I型密封降料管27设置成圆管形，管的上端与干馏层面平齐，下端穿过加热层B，在加热层B上方为上一干馏、干燥层A，依次设耐高温耐磨层，金属板层，下方设有与下层干馏层的隔层板16，加热室B内部有蓄热材料或加热管，例如蓄热陶瓷，混合热气⑦由净化的干馏气与空气燃烧，燃烧气⑤从i导入及从通道C进入，混合热气⑦混合进入，煤通过密封给料器，进入到干馏炉的第一层，由I型耙式搅拌17将末煤向中心的I型密封降料管27推进，落入下一干燥、干馏层A，由II型耙式搅拌15将料从中心向外圈推进，直至落入II型降料管29，在推进过程中，煤层被下面加热层B加热，干馏气由受热的末煤中释放到干馏层的上部空间，集中从层间集气管25排出至集气总管22，在集气总管22中也可喷淋循环氨水，使气体降温；干馏时间为45-90min，燃烧气⑤温度为500-750℃，从e进入，与下层燃烧的气体混合后，调节加热室B的温度为560℃；干燥、干馏段从上到下设13层，干燥层为1、2层，煤层的温度从常温到105℃，每层温差为50℃左右，干馏层A从第3层起，温度从105-550℃逐步提高；干馏加热的混合热气⑦从j排出成为循环气⑥、一部分排放废烟气⑨，排放烟气的温度为150℃；在燃烧段加热室B内不设蓄热体，为空层，该层为带孔的板，预热的空气④穿过孔板，与A上炽热的煤燃烧，为干馏炉提供部分热量。热气在A的上方穿越塔内层，从塔的夹层通道C到上层；在段，所有的承料层与段一样，均为带孔的板层，循环烟气⑥由k进入，穿过热的煤层，温度由150℃升到400-500℃，焦沫的温度由150降到160℃；在段，空气④由1进入，在热管层的隔板中往返穿过，把焦沫的温度从160℃降到60-80℃，冷空气则由常温加热到140℃，从b出口，到燃烧炉及d；在段，喷入水，使温度由80℃降到50℃，同时使焦沫的水分增加到5％，喷雾水与热的焦沫产生的水蒸汽由a排出，焦沫2通过密封出料器出料；在立管层中，设有搅拌套管，以方便安装搅拌，塔内干馏室的压力为-300-500Pa，该工艺生产的半焦，每吨焦沫消耗末煤为1.67吨，采用已知工艺回收焦油为100kg，煤气为350Nm3，煤气热值大于4000kcal/Nm3。
实施例2：选取粒径＜13mm，全水分(MT)：45％，挥发分(Vad)：43％的褐煤末煤，采用图3工艺流程。
对于水份含量高的末煤，干燥出的水份量比较大，集气管独立设置，以降低干馏气后期的处理负荷，塔顶部的1、2、3层，作为干燥层，干燥处的水份去回收热量及水，干馏层A从第4层起，温度从105-550℃逐步提高，干燥层与干馏层间由降料管内的密封实施隔离，其它工艺同实施例1。
实施例3：选取粒径＜10mm，水分：1.2％，灰分72.8％，挥发分：16％％，含油10％的油页岩，采用图3或图4工艺流程。
全塔干馏层段为11层，燃烧段为3-6层，冷却段为3层，喷淋冷却段为1层，在段干馏温度从常温到550℃逐层提高，干馏出总油的95％以上，未干馏出的油及挥发分、残炭进入燃烧段，将页岩中的95-98％的残炭燃烧，为干馏炉提供热量，干馏工艺与实施例1类似；干馏时间30-60min，干馏的油页岩每吨产生页岩油95kg，干馏气150Nm3，热值4500kcal/Nm3。
Claims (2)
1.带搅拌的多层直立塔式末煤、油页岩干馏生产装置，其特征在于它包含密封下料管(1)、搅拌支撑(2)、水喷淋管(3)、热管固定隔板(4)、I型带孔料盘(5)、II型带孔料盘(6)、热空气管(7)、夹套气隔板(8)、搅拌臂(9)、搅拌导轨托盘(10)、导轨组件(11)、II型板式搅拌(12)、I型板式搅拌(13)、搅拌轴套(14)、II型耙式搅拌(15)、隔层板(16)、I型耙式搅拌(17)、密封进料管(18)、搅拌轴(19)、搅拌电机(20)、密封组件(21)、集气总管(22)、I型密封料盘(23)、II型密封料盘(24)、层间集气管(25)、保温层(26)、I型密封降料管(27)、人孔(28)、II型降料管(29)、上管板(30)、热管(31)、下管板(32)、内筒体(33)和外筒体(34)、外筒体(34)的内侧设置有内筒体(33)，外筒体(34)的顶端设置有密封组件(21)，密封组件(21)的上方通过搅拌轴(19)连接有搅拌电机(20)，外筒体(34)的底端设置有密封下料管(1)，密封下料管(1)的上方设置有搅拌支撑(2)，搅拌支撑(2)的上方设置有水喷淋管(3)，水喷淋管(3)的上方设置有下管板(32)，下管板(32)的下方设置有上管板(30)，下管板(32)与上管板(30)之间设置有热管(31)，上管板(30)的上方设置有I型带孔料盘(5)，I型带孔料盘(5)的上方设置有II型带孔料盘(6)，I型带孔料盘(5)的下方一侧设置有II型降料管(29)，II型带孔料盘(6)的上方，内筒体(33)的外侧壁上设置有人孔(28)，人孔(28)的上方设置有I型密封降料管(27)，I型密封降料管(27)的上方，内筒体(33)的外侧壁上各加热层分别设有热空气管(7)，热空气管(7)的上方设置有夹套气隔板(8)，内筒体(33)的内侧设置有数个搅拌导轨托盘(10)，搅拌导轨托盘(10)的上方设置有导轨组件(11)，夹套气隔板(8)的上方，外筒体(34)的外侧壁上设置有保温层(26)，搅拌轴(19)上设置有搅拌臂(9)，塔内设置有II型板式搅拌(12)，II型板式搅拌(12)的一侧下方，外筒体(34)的外壁上通过层间集气管(25)连接有集气总管(22)，II型板式搅拌(12)的上方设置有I型板式搅拌(13)，I型板式搅拌(13)的上方设置有搅拌轴套(14)，搅拌轴套(14)的上方设置有II型密封料盘(24)，II型密封料盘(24)的上方设置有II型耙式搅拌(15)，II型耙式搅拌(15)的上方设置有隔层板(16)，隔层板(16)的上方设置有I型密封料盘(23)，I型密封料盘(23)的上方设置有I型耙式搅拌(17)，I型耙式搅拌(17)的上方设置有密封进料管(18)。
2.带搅拌的多层直立塔式末煤、油页岩干馏生产工艺，其特征在于它的工艺流程为：(1)、选取颗粒小于25mm的煤、油页岩及其它在加热过程中可产生挥发物的固体原料；(2)、原料从塔顶部通过密封加入，在第一层将原料由边沿或中心的进料管导入到搅拌上方，由搅拌上的分布板将原料向该层的密封下料管方向推进，从密封下料管降落到下一层，相邻干馏层上原料的流向相反，各层之间的降料通道始终有从上往下的原料在密封下料管末端以自然成堆至上层、填充在通道内起到密封作用，由搅拌将封堵密封下料管的原料拨往整个层面，各层原料分布均匀；(3)、原料首先进入预热段，利用干馏段从热气通道上升的热气流对进入塔内的原料进行间接预热；(4)、原料经预热段预加热后下移进入干馏段，通过与热气通道中的热烟气间接换热，温度逐渐提高，运行温度控制在350-950℃，运行时间在30-360分钟，产生的煤气从各层煤气通道进入煤气总管；(5)、干馏结束的物料进入燃烧段，在该段，进入的空气通过小孔与含碳的干馏残余物燃烧，为上段的干馏层提供热量；(6)、原料下移进入冷却段后，干馏过的固体通过循环烟气被冷却，烟气与干馏过的固体逆流，被逐步加热，干馏物则被逐步冷却，干馏固体下到空气冷却层进一步降温，同样，冷空气与干馏物逆流被逐步加热，被加热的空气与干馏气在燃烧器内燃烧，提供干馏所需热能；(7)、考虑到所干馏的原料粒径小，干燥的小粒径干馏固体可能在出料时产生粉尘，在最下端可以根据原料状态，设水喷淋冷却层，如果干馏物料出口温度低，粉尘小，可不设该层；(8)、在整个干馏段，干馏室与加热室完全隔离，加热气与干馏气走不同的通道；(9)、干馏过程中，通过调节空气、净化的干馏气、循环烟气量控制所需热量，各层干馏所需热量的多少由加热气的量来调节，即使不独立外设补充热源，也可由加热室的蓄热体提供根据干馏的要求热量；(10)、干馏出焦温度为20-150℃，干馏气的出口温度为60-250℃。
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