一种回转窑煤气集气管及热解回转窑设备的制作方法

本发明涉及热解技术领域，具体而言，涉及一种回转窑煤气集气管及热解回转窑设备。

背景技术：

通常在横式回转窑内进行煤及生物质的热解，而煤气无论在横式回转窑的何处产生，均汇聚至回转窑出料口，再通过出料罩的煤气出口排出窑体。在热解窑中，煤的加热热解过程通常是入料口的温度最低，最高温度区接近出料口。然而，煤开始热解的温度约在350～360℃，根据热解固态产物的不同，热解窑的出口温度也不同。其中，兰炭的出口温度在650℃左右，焦炭的出口温度在900℃以上。目前的煤热解煤气都要经过热解的最高温度后到达煤气的出口，存在低温煤焦油产量低的缺陷。

鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种回转窑煤气集气管及热解回转窑设备以解决上述技术问题。

本发明是这样实现的：

一种回转窑煤气集气管，其包括台阶中心管和定径中心管，台阶中心管的一端与定径中心管连通，台阶中心管的外周壁开设有多个进气口。

发明人发现低温处产的煤焦油经过后面的高温段时会被二次裂解和缩聚，使轻质油的产率大大降低，部分被裂解成小分子h2、co、co2等，部分被聚合成沥青质或胶质甚至成焦化产物，使具有高价值低温煤焦油显著降低，不利于经济效益最大化。

煤的热解温度约为360℃，台阶中心管的始点按360℃±50℃计，热解的最高温度根据热解产物的不同而变化。但通常回转窑的煤热解是中低温热解，热解的最高温度在450～650℃内，最高温度越靠近450℃，煤焦油的产率越高，且煤焦油的密度小于1的占比越高，煤焦油获得的经济价值更高；最高温度越靠近650℃，煤焦油的产率有所下降，且煤焦油的密度大于1的占比越高，但热解后的煤挥发分较低，煤气量增大。

鉴于此，特提供了一种回转窑煤气集气管，该回转窑煤气集气管旨在使热解过程中产生的轻质煤焦油尽可能不发生二次裂解和缩聚，从而最大限度保持低温煤焦油所占比例尽可能高，煤焦油的产率最大化。

该台阶中心管的外周壁开设有进气口，使得物料热解出的含焦油煤气能够及时的进入回转窑煤气集气管，这样可以使得低温煤气不经过较高的热解温度段，从而避免轻质煤焦油二次裂解或缩聚现象的发生，有利于提升煤焦油的产率且获得的煤焦油密度更小。在台阶中心管内，煤通过低温热解时产生的煤焦油密度较小，且低温煤焦油产率比较高，可达10％以上，经济效益更好。

需要说明的是上述台阶中心管可以是沿进料方向梯度变径的中心管也可以是不变径的中心管，例如，台阶中心管的管径与定径中心管的管径相同。上述的台阶中心管并不限于管径渐变的情形。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述台阶中心管靠近定径中心管的一端的管径大于远离定径中心管的一端的管径，且台阶中心管的管径沿进料方向梯度变径。

台阶中心管靠近定径中心管的一端设置卡接管，卡接管的内径大于定径中心管的外径1～5mm，卡接管靠近台阶中心管的一端伸出定径中心管50～100mm，卡接管远离台阶中心管的一端与定径中心管固定连接；

台阶中心管靠近定径中心管的一端的外壁面沿圆周方向上均布有多个导向插板，每个导向插板在径向方向上呈阶梯状，导向插板面积较小的一端位于台阶中心管的端部，导向插板面积较大的一端与台阶中心管的外壁立式焊接固定，且导向插板面积较小的一端与卡接管之间留有间隙，卡接管通过导向插板的导向插入台阶中心管，并连通台阶中心管和定径中心管。

此外，在其他实施方式中，上述卡接管和导向插板可以互换位置，即卡接管和导向插板的位置相互调换。

沿进料方向梯度变径的台阶中心管，且靠近定径中心管的管径要大，这样设置有利于富集较多煤气的台阶中心管的一端满足较大的进气流量需求，而远离定径中心管的管径由于初始阶段产生的热解煤气较少，可以根据需要设置较小管径。

在其他实施方式中，可以设置与定径中心管相同管径的台阶中心管。

台阶中心管由多级小台阶管通过第一立式圆环固接而成，且每级小台阶管的外周壁均开有进气口，第一立式圆环上均匀设置多个通气孔一。优选地，多级台阶小管依次焊接为一体。

优选地，每级台阶小管均设置有煤气收集罩和煤气通气室，除外径最小的第一台阶小管，其余的每级台阶小管的煤气收集罩均设置在前一级台阶小管的后端，煤气通气室设置在本级台阶小管靠近进气口的端部，其中煤气收集罩的一端与外部连通，煤气收集罩的另一端通过多个通气孔一与煤气通气室连通，煤气通气室固定在台阶小管的外周，且煤气通气室通过进气口与台阶小管内连通。

使用时，物料热解产生的煤气由煤气收集罩进入通气室，经进气口进入台阶小管内，然后经定径中心管输出，从窑尾罩煤气出口逸出。

进一步地，在一种实施方式中，除了第一级管径最小的台阶小管外，其余的每级台阶小管的管壁上均设置多个进气口。优选地，进气口为对称进气口。

在其他实施方式中，煤气收集罩和煤气通气室可以根据需要进行删除，只保留含进气口的台阶中心管。

优选地，进气口在台阶中心管的管壁上对称设置。所谓对称设置包括在台阶中心管的管壁上均匀对称分布，这样设置有利于物料热解产生的煤气及时进入台阶中心管中。

需要说明的是，第一级台阶小管的前端(即沿进料方向的最左端)可以是封闭式，也可以是不封闭的管路，也可以是半封闭式。

优选的方案是：多级台阶管的第一级台阶小管的前端内孔设置第三立式圆环，第三立式圆环的外径小于第一级台阶小管的内径1～3mm，第三立式圆环的外壁与第一级台阶小管固定，在第三立式圆环后设置本级煤气收集罩和煤气通气室。

第一级台阶小管前端内孔设置第三立式圆环有利于阻挡物料进入中心管，同时环孔还能进一部分煤气。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述煤气收集罩第一圆筒和第一立式圆环，第一圆筒设置在本级台阶小管的前一级的台阶小管的末端，第一立式圆环的外径小于第一圆筒的内壁0.5～3mm，第一立式圆环的内径大于本级台阶小管的前一级的台阶小管的外径0.5～3mm，且第一圆筒的内周壁与前一级的台阶小管的外壁通过第一立式圆环固定连接，第一立式圆环的外壁与第一圆筒的内壁固定连接。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述第一圆筒具有空腔，空腔内设置有螺旋叶片。

螺旋叶片的旋向有使随窑转动时将进入螺旋叶片中的较大灰尘颗粒反向推出螺旋叶片的作用，即将进入螺旋叶片的灰尘沿着回转窑物料运动相反的方向推出。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述煤气通气室包括第二圆筒和第二立式圆环，同一级台阶小管上的第二圆筒的外径小于第一圆筒的外径，且第二圆筒的内径大于同一级台阶小管的外径，第二立式圆环位于同一级的台阶小管上，且第二立式圆环至同一级台阶小管前端的距离与同一级台阶小管全长的长度比值大于1/2(即二立式圆环位于同一级台阶小管的后半段上)，第二立式圆环的外径小于第二圆筒的内径，第二立式圆环的内径大于同一级的台阶小管的外径，第二圆筒的一端通过内壁与本级台阶小管的外壁固定连接，第二圆筒的另一端与第一立式圆环的侧壁固定连接，第二立式圆环的外周壁与第二圆筒的内周壁固定连接，第一立式圆环上在第一圆筒和第二圆筒之间均匀设置通气孔一。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述台阶中心管的管径与定径中心管的管径相同。

一种热解窑回转窑设备，其包括窑体和回转窑煤气集气管，回转窑煤气集气管的外壁设置有多个管托，多个管托通过中心管支架与窑体的内胆固定连接，每个管托对应设置一排中心管支架，每排中心管支架设置3～6个中心管分支架。

热解窑回转窑设备还包括下料罩，下料罩的顶端设置有煤气出口，下料罩的底端设热解煤出口，定径中心管远离台阶中心管的一端伸出回转窑出料端500～1000mm到达下料罩位置，台阶中心管的最小管径端空间上位于热解窑开始产生热解的位置。

优选地，台阶中心管设置在起始热解的位置至热解最高温度处，管径沿进料方向逐级变大，到最高温度处时的管径最大。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述每个管托包括2～6个管托腿和1个管托面，管托腿的一端与管托面固定连接。其中，管托面为圆环面，由一个圆环构成，管托腿由圆环两侧固定支撑的两个侧环组成或由3～6个支撑辐板固定支撑。管托腿的另一端与回转窑煤气集气管的外弧面固定连接，中心管支架包括支腿和支撑面，支腿远离支撑面的一端与窑体的内胆固定连接，支腿的另一端与支撑面固定连接，支撑面上设置有多个第一螺栓过孔，管托面上设置有与第一螺栓过孔相对应的第二螺栓过孔，管托面与支撑面之间沿径向设置有间隙；

在台阶中心管和定径中心管上，管托面和支撑面上各自至少有一排的第一螺栓过孔和第二螺栓过孔均为圆孔；各自设置至少一排的圆孔使回转窑煤气集气管在轴向有一定位。

在台阶中心管和定径中心管上，管托面和支撑面上各自至少有一排的第一螺栓过孔和第二螺栓过孔均为长孔。设置至少一排的长孔使中心管支架与中心管间采用间隙支撑并可沿轴向滑移的方式，优选第一螺栓过孔沿轴向的长孔以消除应力。

此外，在其他实施方式中上述第一螺栓过孔和第二螺栓过孔的形状可以根据需要进行自适应调节，并不限于本申请所举出的形状。

安装时，管托面与支撑面之间通过斜铁调节，使回转窑煤气集气管处于窑的中心位置，然后第一螺栓过孔与第二螺栓过孔之间用螺栓连接，且螺栓固定头与两个锁死螺母间留出热胀冷缩径向间隙，最后去掉斜铁。去掉斜铁后回转窑煤气集气管会产生中心下移情况，转动时会产生滚动偏心，但在有限范围内。中心管支架与回转窑煤气集气管间采用间隙支撑是为了满足中心管支架与回转窑煤气集气管间的热胀冷缩，消除热胀冷缩可能带来的应力破坏作用。

回转窑煤气集气管的材质为不锈钢，中心管支架的材质为耐热钢或不锈钢。这样的材质能保证在高温环境下的回转窑煤气集气管及其支架的强度。

台阶中心管的多级台阶小管的煤气收集罩的外径均保持一致。这样设置以便于减少材料的规格。

优选地，中心管支架的支腿的所有高度的尺寸一致。这样设置以实现加工统一化，避免杂乱。

一种热解回转窑设备，其包括上述热解窑。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在回转窑内设置回转窑煤气集气管，在台阶中心管的外壁设置煤气进口，使物料热解出的含焦油煤气及时进入回转窑煤气集气管，这样设置有利于低温煤气不经过较高温度的热解温度段，从而避免轻质煤焦油二次裂解或缩聚现象产生，使煤焦油的产率提高而且获得的煤焦油的密度更小，同时也极大程度上提升了经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是煤热解回转窑及中心管整体布置示意图(未画出下料罩)；

图2是实施例1中设置有煤气收集罩的中心管示意图；

图3是实施例2中未设置煤气收集罩的中心管示意图。

图标：1-回转窑体；2-热风罩；3-加热管；4-煤粉进料端；5-热解固体物料出料端；6-回转窑煤气集气管；61-台阶中心管；62-定径中心管；63-卡接管；64-导向插板；65-第一间隙；66-对称进气口；67-煤气收集罩；671-第一圆筒；672-第一立式圆环；673-螺旋叶片；68-煤气通气室；681-第二圆筒；682-第二立式圆环；683-进气孔一；684-进气孔二；69-管托；691-管托腿；692-管托面；693-第二螺栓过孔；7-中心管支架；71-支腿；72-支撑面；73-第一螺栓过孔；74-第二间隙；75-螺栓；8-固定的支座；9-移动的支座；10-第三立式圆环。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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发明中的具体含义。

实施例1

请参阅图1和图2，本实施例提供了一种煤粉热解窑回转窑，其包括回转窑体1、在回转窑体1外周设置的热风罩2、平行于窑体内壁设置的多个均布的加热管3以及回转窑煤气集气管6。其中，加热管3的进气口贯穿回转窑体1并与热风罩2贯通。

回转窑体1的前端为煤粉进料端4，后端为热解固体物料出料端5。煤粉由煤粉进料端4进入回转窑体1中，经热解后的剩余固体物料由热解固体物料出料端5出回转窑体1。热解产生的煤气及时进入回转窑煤气集气管6中，加热管3提供热解所需的温度。

参照图1所示，回转窑煤气集气管6分布在回转窑中的物料起始热解的位置至回转窑的出料端500-1000mm为止，从窑尾罩煤气出口逸出。下料罩在出料端(图中未画)，其中，回转窑煤气集气管6从起始位置处到热解最高温度处，这一段中心管是由多级台阶的直径管段组成，直径由小逐级变大，到最高温度处变到直径最大，这段中心管称为台阶中心管61，然后保持直径最大直到煤气出口端，这段中心管称为定径中心管62。

在其他实施方式中，上述台阶中心管61也可以是与定径中心管相同直径的不变径中心管。

参照图2所示，台阶中心管61靠近定径中心管62的一端的管径大于远离定径中心管62的一端的管径，且台阶中心管61的管径沿进料方向梯度变径。

台阶中心管61靠近定径中心管62的一端设置卡接管63，卡接管63的内径大于定径管62外径1～5mm，卡接管63一端伸出定径管50～100mm，卡接管63的另一端与定径中心管62固定连接；

台阶中心管61靠近定径管62的一端的外壁面沿圆周方向上均布有多个导向插板64，导向插板64在径向立面成阶梯状，导向插板64面积较小的一端位于最大台阶中心管61端部，导向插板64面积较大的一端与台阶中心管61的外壁立式焊接固定，且导向插板64面积较小的一端与卡接管63之间留有第一间隙65，以提供导向和伸缩移动，卡接管63通过导向插板64的导向插入最大台阶中心管61，并连通台阶中心管61和定径中心管62。

卡接管63和导向插板64可以互换位置。

每级台阶中心管61均设置有煤气收集罩67和煤气通气室68，除外径最小的第一级台阶中心管61外，其余的每级台阶小管的煤气收集罩67均设置在前一级台阶中心管61的后端，而煤气通气室68设置在本级台阶中心管61靠近所述进气口的端部，其中煤气收集罩67的一端与外部连通，煤气收集罩67的另一端通过多个进气孔一683与煤气通气室68连通，煤气通气室68固定在台阶小管的外周，且煤气通气室68通过对称进气口66与台阶小管内连通。

煤气收集罩67包括第一圆筒671和第一立式圆环672，第一圆筒671设置在本级台阶小管的前一级的台阶中心管61的末端，第一立式圆环672设置在本级台阶小管的前一级的台阶中心管61的末端，第一立式圆环672的外径小于第一圆筒671的内壁0.5～3mm，第一立式圆环672的内径大于本级台阶小管的前一级的台阶中心管61的外径0.5～3mm，且第一圆筒671的内周壁与前一级的台阶中心管61的外壁通过第一立式圆环672固定连接，第一立式圆环672的外壁与第一圆筒671的内壁固定连接。

本实施例中，在每级台阶中心管61都设置有对应的煤气收集罩67和煤气通气室68。在其他实施方式中，也可以根据需要，选择去除煤气收集罩67和煤气通气室68。

第一圆筒671内壁上焊接有螺旋叶片673，螺旋叶片673的旋向是以随窑转动时将进入螺旋叶片中的较大灰尘颗粒反向推出螺旋叶片。也即为：将进入螺旋叶片的灰尘沿着回转窑物料运动相反的方向推出。

本实施例中设置每级台阶中心管61的煤气收集罩67的外径一致，以便于减少材料的规格。

煤气通气室68包括第二立式圆环682和大于本段中心管外径的第二圆筒681。第二圆筒681的外径小于第一圆筒671的直径，第二圆筒681前端与第一立式圆环672同心焊接，第二立式圆环682外径比第二圆筒681的内径小0.5～3mm，第二立式圆环682内径大于本级台阶中心管61的外径0.5～3mm。

在第一立式圆环672上设置有多个煤气进气孔一683，煤气进气孔一683连通煤气收集罩67和煤气通气室68。

在本级台阶中心管61管壁上设置多个煤气进气孔二684。

回转窑煤气集气管6外设置有5个管托69。对应管托设置对应5排的中心管支架7，每排设置中心管支架7(即中心管分支架)的数目为4个。

管托69包括4个管托腿691和1个管托面692，管托腿691的一端与回转窑煤气集气管6沿着弧形焊接，管托腿691的另一端与管托面692固定连接。

中心管支架7包括支腿71和支撑面72，支腿71的一端与回转窑体1的内胆焊接在一起，支腿71的另一端与支撑面72焊接连接。在支撑面72上设置有多个均布的第一螺栓过孔73。

管托面692上设置有与第一螺栓过孔73相对应的第二螺栓过孔693，第一螺栓过孔73与第二螺栓过孔693之间用螺栓75连接。

每个管托面692对应4个支撑面72，相应每个管托面692设置4排对应的第二螺栓过孔693。

在台阶中心管和定径中心管上，管托面692与支撑面72之间沿径向设置第二间隙74，管托面692与支撑面72之间通过斜铁调节，使回转窑煤气集气管6处于窑的中心位置，然后第一螺栓过孔73与第二螺栓过孔693之间用螺栓75连接。在螺栓75固定头与两个锁死螺母间留出热胀冷缩径向间隙，最后去掉斜铁，去掉斜铁后回转窑煤气集气管6会产生中心下移，转动时会产生滚动偏心，但在有限范围内。

中心管支架7与回转窑煤气集气管6间采用间隙支撑是为了满足中心管支架7与回转窑煤气集气管6间热胀冷缩，消除热胀冷缩可能带来的应力破坏作用。本实施例中设置支腿71高度尺寸一致，是为了加工统一化，避免杂乱。

本实施例中，参照图2所示，在台阶中心管61和定径中心管62的外周分别设置有一对固定的支座8，固定的支座8上的第一螺栓过孔73与第二螺栓过孔693沿轴向的形状为圆孔。

本实施例在台阶中心管61和定径中心管62外周上分别设置有两排和一排对移动的支座9。移动的支座9上的第一螺栓过孔73与第二螺栓过孔693的沿轴向的形状为长孔。

长孔的设置使中心管支架7与回转窑煤气集气管6间可沿轴向滑移，以消除热胀冷缩带来的应力。

回转窑煤气集气管6的材质为不锈钢，中心管支架7的材质为耐热钢或不锈钢，这样的材质能保证在高温环境下的强度。

优选地，第一级台阶小管的前端内孔设置有第三立式圆环10，第三立式圆环10的外径小于第一级台阶小管的内径1～3mm，内孔以此处产生的煤气能够及时收集即可，第三立式圆环10的外壁与第一级小台阶管固定，在第一级台阶小管上且在所述第三立式圆环10后设置本级煤气收集罩67和煤气通气室68。

此外，本实施例还提供了一种热解回转窑设备，其包括上述热解窑。

实施例2

参见图3所示，与实施例1相比，本实施例省略了台阶中心管61上的煤气收集罩67和煤气通气室68及其相应的结构，只在每级中心管的管壁上设置多个对称进气口66，且在第一级最小台阶中心管61内的前端设置第三立式圆环10，第三立式圆环10的外径小于第一级台阶小管的内径1～3mm，内孔以此处产生的煤气能够及时收集即可，第三立式圆环10的外周与第一级台阶小管固定。第一级台阶小管前端内孔设置第三立式圆环10有利于阻挡物料进入中心管，同时圆环孔还能进一部分煤气。其余同实施例1的结构相同。

实施例3

与实施例1相比，区别仅在于，台阶中心管61的管径与定径中心管62的管径相同，其余结构与实施例1相同。

实施例4

与实施例2相比，区别仅在于，台阶中心管61的管径与定径中心管62的管径相同，其余结构与实施例2相同。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。