一種盤管式煤熱解裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種煤熱解裝置，具體涉及一種盤管式煤熱解裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是世界產(chǎn)煤大國(guó)，也是煤炭消費(fèi)大國(guó)。就資源稟賦而言，我國(guó)一次能源具有“貧油、少氣、富煤”的特征。2010年我國(guó)煤炭資源探明儲(chǔ)量占我國(guó)化石能源的93.3%，煤炭是目前保障我國(guó)能源安全供應(yīng)的最可靠能源，同時(shí)也是現(xiàn)階段最廉價(jià)的可利用能源。中國(guó)的能源儲(chǔ)量、生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)決定了煤炭在今后一段時(shí)期內(nèi)依然是我國(guó)的主要能源。
[0003]煤氣化技術(shù)的發(fā)展已有百余年的歷史，逐漸形成了固定床、氣流床、流化床等多種技術(shù)流派，氣流床煤氣化技術(shù)因其氣化溫度高，氣化壓力大，床程流速快，而具有效率高、規(guī)模大、煤種適應(yīng)性好，碳轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)，逐步成為煤炭轉(zhuǎn)化的優(yōu)選技術(shù)。但是其也存在冷煤氣效率低，合成氣顯熱利用不充分等缺點(diǎn)。尤其是煤炭特別是長(zhǎng)焰煤、褐煤中，本就含有大量高熱值的化學(xué)物質(zhì)，如甲烷、焦油以及一氧化碳、氫氣等，這些物質(zhì)在高溫氣化過(guò)程中全部轉(zhuǎn)化為一氧化碳、氫氣、二氧化碳等物質(zhì)基礎(chǔ)化學(xué)組分，經(jīng)過(guò)凈化、合成為更為復(fù)雜的物質(zhì)，甲醇、二甲醚、乙醇以及烯烴類化學(xué)品，浪費(fèi)巨大的能量且伴隨大量廢氣的排放。
[0004]煤熱解通常是指原煤在隔絕空氣或惰性氣氛條件下，進(jìn)行持續(xù)的加熱升溫并且保證沒(méi)有催化作用，在這一過(guò)程中發(fā)生的一系列物理和化學(xué)的變化。煤經(jīng)過(guò)熱解反應(yīng)，生產(chǎn)的化工產(chǎn)品包括熱解的煤氣、焦油或酚類產(chǎn)物、焦炭或者半焦(蘭炭)。
[0005]縱觀國(guó)內(nèi)外多種煤熱解技術(shù)，特別是實(shí)際應(yīng)用的工程技術(shù)，始終沒(méi)有很好解決能耗高、環(huán)境污染大、煤適應(yīng)性不好等技術(shù)難點(diǎn)。
[0006]近年來(lái)煤炭分級(jí)轉(zhuǎn)化技術(shù)由于其整體熱效率高，便于脫除煤種污染物等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為新型煤轉(zhuǎn)化技術(shù)的熱點(diǎn)。
[0007]間接換熱煤熱解裝置由于其氣固分離效果好，熱解產(chǎn)物純度及濃度高，在技術(shù)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。但是其換熱效果差也是不爭(zhēng)的事實(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種盤管式煤熱解裝置，通過(guò)在內(nèi)絕熱層和外絕熱層形成的環(huán)形狹腔內(nèi)設(shè)置換熱盤管組，使粉煤及輸送氣體在換熱盤管組內(nèi)高速輸送的同時(shí)與管外高溫氣體間接換熱，實(shí)現(xiàn)熱解。
[0009]為達(dá)此目的，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案:
[0010]本發(fā)明提供了一種盤管式煤熱解裝置，包括:煙氣入口、內(nèi)絕熱層、環(huán)形狹腔、外絕熱層、殼體、煙氣出口，所述環(huán)形狹腔為所述內(nèi)絕熱層和所述外絕熱層圍成，并且還包括換熱盤管組、盤管入口、盤管出口，所述換熱盤管組位于所述環(huán)形狹腔內(nèi)，且與所述盤管入口及所述盤管出口相連通。粉煤及輸送氣體在換熱盤管組內(nèi)高速輸送的同時(shí)與管外高溫氣體間接換熱，實(shí)現(xiàn)熱解。
[0011 ] 在一個(gè)具體的技術(shù)方案中，所述換熱盤管組包括η組換熱盤管且環(huán)繞在所述環(huán)形狹腔內(nèi)，η多I。η為正整數(shù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)根據(jù)實(shí)際工作需要選擇使用多少組換熱盤管，例如3，6，9等等。
[0012]在另一個(gè)具體的技術(shù)方案中，所述換熱盤管的回轉(zhuǎn)半徑為所述換熱盤管直徑的50?100倍，大的回轉(zhuǎn)半徑的設(shè)計(jì)是為了避免粉煤在管內(nèi)沉積。此處回轉(zhuǎn)半徑是指換熱盤管繞煤熱解裝置的大圓半徑。
[0013]在另一個(gè)具體的技術(shù)方案中，所述換熱盤管內(nèi)的粉煤與輸送氣體的質(zhì)量比為5?20，優(yōu)選10?20，粉煤通過(guò)氣力輸送的方式，與輸送氣體充分混合，經(jīng)過(guò)加壓在所述換熱盤管內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)。
[0014]在另一個(gè)具體的技術(shù)方案中，輸送氣體與粉煤或粉煤熱解生成的混合物在盤管內(nèi)高速輸送，速度范圍為5?20m/s。
[0015]在另一個(gè)具體的技術(shù)方案中，煤的顆粒度為< 6mm。
[0016]在另一個(gè)具體的技術(shù)方案中，所述盤管入口位于所述煤熱解裝置下端。
[0017]在另一個(gè)具體的技術(shù)方案中，所述盤管出口位于所述煤熱解裝置上端。
[0018]在另一個(gè)具體的技術(shù)方案中，所述煙氣入口位于所述煤熱解裝置上端，所述煙氣出口位于所述煤熱解裝置下端；優(yōu)選地，所述煙氣入口和所述煙氣出口與盤管入口和盤管出口的進(jìn)出方向相反，以保證換熱的充分。
[0019]本技術(shù)方案提供的一種盤管式煤熱解裝置，通過(guò)采用了:在內(nèi)絕熱層和外絕熱層形成的環(huán)形狹腔內(nèi)設(shè)置換熱盤管組；換熱盤管組采用大回轉(zhuǎn)半徑；粉煤和輸送氣體在換熱盤管組內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)；控制粉煤顆粒度；煙氣進(jìn)出口與換熱盤管進(jìn)出口逆向設(shè)置，從而具有以下優(yōu)點(diǎn):換熱管兩側(cè)壓力高于常壓，使粉煤流速高；高壓也導(dǎo)致氣體密度大，雷諾數(shù)提高，從而換熱系數(shù)大幅提高，換熱效果好，同時(shí)節(jié)省大量換熱面積；通過(guò)該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了粉煤與高溫?zé)煔獾拈g接換熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)死角(區(qū))，粉煤通過(guò)成熟的技術(shù)均勻分配至有限的管線中。由于間接換熱，熱解產(chǎn)生的高溫半焦與熱解氣態(tài)產(chǎn)物便于分離，氣態(tài)產(chǎn)物中焦油、氫氣、甲烷濃度高，具有很高經(jīng)濟(jì)效益；粉煤與高溫?zé)煔饽嫦蜻\(yùn)動(dòng)，充分換熱，排煙溫度低，能耗小。
[0020]本發(fā)明利用高溫?zé)煔?，?duì)煤進(jìn)行間接式加熱并熱解，煤在管內(nèi)通過(guò)氣力輸送的方式在管內(nèi)高速運(yùn)行，避免通常煤在管外不規(guī)則空間的輸送與運(yùn)送，輸送效率高，沒(méi)有沉積、堵塞等故障風(fēng)險(xiǎn)。管內(nèi)外在換熱過(guò)程之如已提尚壓力，大幅提尚換熱效率，有效降低換熱面積，減少換熱管材料的使用。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為盤管式煤熱解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:
[0023]1、煙氣入口 ；2、盤管入口 ；3、盤管出口 ；4、換熱盤管組；5、內(nèi)絕熱層；6、環(huán)形狹腔；7、外絕熱層；8、殼體；9、煙氣出口。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對(duì)于本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何限制作用。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明提出的盤管式煤熱解裝置，包括:煙氣入口 1、盤管入口 2、盤管出口 3、換熱盤管組4、內(nèi)絕熱層5、環(huán)形狹腔6、外絕熱層7、殼體8、煙氣出口 9，內(nèi)絕熱層5和外絕熱層7之間形成環(huán)形狹腔6，換熱盤管組4置于環(huán)形狹腔6內(nèi)，換熱盤管組4由3組換熱盤管組成，換熱盤管環(huán)繞本煤熱解裝置中心線的回轉(zhuǎn)半徑為換熱盤管管內(nèi)直徑的80倍，并在縱向設(shè)有坡度，這樣以避免粉煤在換熱盤管內(nèi)沉積，避免堵塞。原煤通過(guò)干燥、磨煤制成顆粒度< 6_的煤粉，經(jīng)過(guò)氣體加壓裝置，提高粉煤的環(huán)境壓力，通過(guò)氣力輸送的方式，使粉煤與輸送氣體充分混合。粉煤與輸送氣體的質(zhì)量比為18，輸送氣體和粉煤在熱解過(guò)程中產(chǎn)生的混合物在換熱管內(nèi)以15m/s的速度高速運(yùn)動(dòng)，增加換熱效率，避免沉積。
[0026]具體地，所述盤管入口 2位于所述煤熱解裝置下端，所述盤管出口 3位于所述煤熱解裝置上端；所述煙氣入口 I位于所述煤熱解裝置上端，所述煙氣出口 9位于所述煤熱解裝置下端；煙氣入口 I和煙氣出口 9進(jìn)出口位置與盤管入口 2和盤管出口 3的進(jìn)出口位置相反。整個(gè)煤熱解裝置都放置在外殼8之內(nèi)。
[0027]本發(fā)明的操作過(guò)程為:盤管入口 2位于本煤熱解裝置下端，并與換熱盤管組4相連接，粉煤與輸送氣體從盤管入口 2，進(jìn)入換熱盤管組4，通過(guò)高于大氣壓的氣力輸送的方式在換熱盤管內(nèi)運(yùn)動(dòng)、換熱并伴隨著熱解的過(guò)程，產(chǎn)生的高溫半焦、熱解氣體、焦油與輸送氣體一并從位于本煤熱解裝置上端的盤管出口 3排出盤管，進(jìn)行后續(xù)的分離與處理工序。
[0028]同時(shí)，高溫?zé)煔庥晌挥诒久簾峤庋b置上端的煙氣入口 I進(jìn)入環(huán)形狹腔6內(nèi)，在狹腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)并與換熱盤管組4進(jìn)行換熱。內(nèi)絕熱層5與外絕熱層7的作用為對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行保溫并形成狹小空腔，提高高溫?zé)煔獾牧魉?，提高換熱效果。換熱降溫后的煙氣從位于本煤熱解裝置下端的煙氣出口 9排出狹腔，煙氣入口 I和煙氣出口 9進(jìn)出口位置與盤管入口 2和盤管出口 3的進(jìn)出口位置相反，這樣粉煤與高溫?zé)煔獬誓嫦蜻\(yùn)動(dòng)，換熱更充分，排煙溫度低，能耗小。整個(gè)煤熱解裝置都放置在外殼8之內(nèi)。
[0029]本發(fā)明采用了以上諸多創(chuàng)新設(shè)計(jì)，具有以下優(yōu)點(diǎn):粉煤與輸送氣體在換熱盤管內(nèi)輸送并與高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，繼而粉煤熱解，產(chǎn)生半焦、焦油、熱解氣等組分；換熱過(guò)程為間接換熱，高溫?zé)煔馀c粉煤不進(jìn)行混合，降低了熱解組分、焦油、半焦的分離難度；粉煤與輸送氣體在換熱盤管內(nèi)高速運(yùn)行，極大提高了系統(tǒng)的換熱效果，降低了換熱設(shè)備的換熱面積；管內(nèi)處于高壓狀態(tài)，有利用甲烷、焦油等高附加值組分的產(chǎn)生與產(chǎn)量。
[0030]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種盤管式煤熱解裝置，包括:煙氣入口(I)、內(nèi)絕熱層(5)、環(huán)形狹腔(6)、外絕熱層(7)、殼體(8)、煙氣出口(9)，所述環(huán)形狹腔(6)為所述內(nèi)絕熱層(5)和所述外絕熱層(7)圍成，其特征在于:還包括換熱盤管組(4)、盤管入口(2)、盤管出口(3)，所述換熱盤管組(4)位于所述環(huán)形狹腔出)內(nèi)，且與所述盤管入口(2)及所述盤管出口(3)相連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤管式煤熱解裝置，其特征在于:所述換熱盤管組(4)包括η組換熱盤管且環(huán)繞在所述環(huán)形狹腔￠)內(nèi)，η彡I。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的盤管式煤熱解裝置，其特征在于:所述換熱盤管的回轉(zhuǎn)半徑為所述換熱盤管直徑的50?100倍。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的盤管式煤熱解裝置，其特征在于:所述換熱盤管內(nèi)的粉煤與輸送氣體的質(zhì)量比為5?20。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的盤管式煤熱解裝置，其特征在于:輸送氣體與粉煤或粉煤熱解生成的混合物在盤管內(nèi)高速輸送，速度范圍為5?20m/s。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的盤管式煤熱解裝置，其特征在于:煤的顆粒度為<6mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤管式煤熱解裝置，其特征在于:所述盤管入口(2)位于所述煤熱解裝置下端。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤管式煤熱解裝置，其特征在于:所述盤管出口(3)位于所述煤熱解裝置上端。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤管式煤熱解裝置，其特征在于:所述煙氣入口(I)位于所述煤熱解裝置上端，所述煙氣出口(9)位于所述煤熱解裝置下端。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的盤管式煤熱解裝置，其特征在于:所述煙氣入口(I)和所述煙氣出口(9)與盤管入口⑵和盤管出口(3)的進(jìn)出方向相反。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種煤熱解裝置，特別是一種盤管式煤熱解裝置，包括煙氣入口、內(nèi)絕熱層、環(huán)形狹腔、外絕熱層、殼體、煙氣出口，所述環(huán)形狹腔為所述內(nèi)絕熱層和所述外絕熱層圍成，并且還包括換熱盤管組、盤管入口、盤管出口，所述換熱盤管組位于所述環(huán)形狹腔內(nèi)，且與所述盤管入口及所述盤管出口相連通。絕熱層內(nèi)環(huán)形狹腔設(shè)置換熱盤管組的設(shè)計(jì)以及采用的間接換熱形式，使熱解生成的產(chǎn)物不與高溫?zé)煔膺M(jìn)行直接接觸或混合，因此熱解產(chǎn)生的高溫半焦與熱解氣態(tài)產(chǎn)物便于分離，氣態(tài)產(chǎn)物中焦油、氫氣、甲烷濃度高，具有很高經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】C10B47/18, C10B53/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105219410
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510714054
【發(fā)明人】姜從斌, 王明坤, 章剛, 霍耿磊, 焦子陽(yáng), 馬超
【申請(qǐng)人】航天長(zhǎng)征化學(xué)工程股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月28日