一种煤粉和秸秆专用干馏装置的制作方法

本实用新型涉及资源化利用技术领域，更具体的说是涉及一种煤粉和秸秆专用干馏装置。

背景技术：

中国是一个煤炭大国，煤炭资源丰富，聚集度高，品种齐全，尤其是内蒙、陕西北部、山西大同等地所产的侏罗纪弱粘性煤，这种煤易燃，挥发分高，低硫、低磷、低灰分，是优质的化工和动力煤。目前主要的煤炭加工方法是，将人工开采的10mm以上煤块及煤粒经过低温干馏，得到原煤和副产物低温焦油和低温煤气，其中，原煤和煤气用来发电，生产金属镁、金属钙等冶金产品；焦油用于钢铁加热炉、电厂锅炉和水泥厂的点火，新用途是采用催化加氢技术生产燃料油。但是在煤炭干馏的生产过程中，10mm以下煤粉无利用技术，只能低价售出，用于发电、水泥、锅炉等直接燃煤行业，而且由于污染严重，正面临禁烧和取缔处理。

同时，中国又是一个传统的农业大国，据专家估算，中国耕地为18亿亩，每年农作物秸秆10亿吨以上，另外还包括木材加工、林区更新及果木更新等，估计纤维类生物质加上农作料秸秆约达15亿吨左右，产量巨大。传统中国农村利用农作物秸秆作为薪柴生活用，但是由于污染环境，已经被风电、光伏电等新能源技术取代。为了防止农作物秸秆燃烧带来污染，国家多次发出各种禁烧农作物秸秆政策，但是由于秸秆发电受运输半径影响，同时还受秸秆加工成本，农作物病虫害得不到消灭，中国北方雨水少，秸秆还田后的耕地水分较少，发芽率低，草浆造纸污染严重等诸多因素的影响，都不能有效利用这些生物质资源，秸秆禁烧政策也不能很好贯彻执行。在农村，虽然政府严禁焚烧秸秆，但农村偷烧现象仍极为严重，大量秸秆堆在房前屋后，公路，沟渠边，偷烧引起火灾，以及多年辛勤载焙的树木也一同被焚烧，而且秸秆长期堆放后，受光、细菌分解的影响，最后都会缓慢分解放出热量，并产生co2，同样会造成对大自然的污染。

而且，弱粘质煤原本也是和农作物秸秆一样属于纤维素、半纤维素、木质素构成的生物质物质，区别是煤炭在地壳下受高温高压影响变质，变质程度深，有机质碳化严重成为无烟煤，变质程度中等为弱粘质煤或小烟煤(也受先驱物质品种影响)，焦煤为形成生物质品种影响而产生，变质时间低于10000年，干馏脱水脱氢变质形成的煤为褐煤。

针对以上各种情况，10mm以下弱粘质煤粉和生物质秸秆目前均处于低价值利用和无价值焚烧，把其加工成洁净能源是提高其资源化利用、附加值利用和环保水平的有效途径，是我国降低对国外石油、天然气进口依赖度的一项有效措施。

因此，如何实现10mm以下弱粘质煤粉的高效利用，以及生物质秸秆的资源化利用是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种煤粉和秸秆专用干馏装置，能够将弱粘质煤粉和生物质秸秆加工成洁净能源，从而提高其资源化利用、附加值利用和环保水平，降低了我国对国外石油、天然气进口的依赖度。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种煤粉和秸秆专用干馏装置，包括：回转式干馏炉、螺旋加料机、料斗、炉头沉降室、炉头燃烧室、炉尾沉降室、导热油冷却器、电捕焦油器、冷却洗气塔和引风机；其中，回转式干馏炉的进料端通过管道依次与螺旋加料机和料斗连接；回转式干馏炉的进气端通过管道依次与炉头沉降室和炉头燃烧室连接；回转式干馏炉的出气端通过管道依次与炉尾沉降室、导热油冷却器、电捕焦油器、冷却洗气塔、引风机和炉头燃烧室连接。

本实用新型的有益效果在于，弱粘质煤粉和生物质秸秆在无氧条件下加热会发生裂解干馏，产生干馏气，其中含有不同分子量的烃类，这些烃类在不同温度下会呈现为气态、液态和固态，烃分子中含碳量和含氢量的多少以及温度状况决定其形态。常温常压下，裂解干馏得到焦油和焦炉气，因煤种或生物质的不同在不同温度气压下会产生不同量的焦油。弱粘质煤粉产生的液态烃类一般称为低温焦油，生物质秸秆产生的液态烃类一般称为木焦油，这两种焦油经过进一步加工可制成洁净能源或其他具有较高附加值的石油化工产品，同时也是此行业对环境影响最大的产物，所以必须重视回收利用。

通过本实用新型回转式干馏装置及系统和操作工艺，使煤粉或秸秆在回转式干馏炉中通过合适的温度和氧化浓度等必要的工艺手段，将干馏气中的煤气、焦油通过导热油冷却器进行降温，采用电捕焦油器回收干馏气中的焦油，通过冷却洗气塔除去干馏气中烟尘并进一步降温，通过引风机输送利用或处理工段加工利用，秸秆或其它生物质物料的干馏气中的木醋酸在冷却洗气塔中用石灰乳中和制成醋酸钙，而后加工成丙酮，以达到化害为利的高附加值利用，利国利民。

进一步，上述炉头燃烧室包括燃烧室、燃烧嘴、风套管、进气管和烟气管；燃烧室的进气端依次通过燃烧嘴、风套管和进气管与引风机连接；燃烧室的出气端通过烟气管与炉头沉降室连接；更进一步，上述炉头燃烧室还包括放散阀、炉头罩和截断阀；其中，放散阀设置于烟气管的第一出气端；炉头罩设置于烟气管的第二出气端，并与炉头沉降室连接；截断阀设置于燃烧室的出气端与烟气管的第二出气端之间。

采用上述进一步的有益效果在于，本实用新型炉头燃烧室的作用是燃烧产生高温热烟气，然后通过炉头沉降室和回转式干馏炉的进气端进入回转式干馏炉，使煤粉和秸秆在隔绝空气条件下进行分解，从而生成干馏气、蒸气以及固体残渣。

进一步，上述煤粉和秸秆专用干馏装置还包括贮油槽，贮油槽通过管道分别与导热油冷却器和电捕焦油器连接；更进一步，还包括输油泵，输油泵通过管道与贮油槽连接。

采用上述进一步的有益效果在于，贮油槽和输油泵是回收过程的主要设备，其中，贮油槽是回收产品的贮存容器，输油泵是回收过程中吸收冷却液流动的动力设备。

进一步，上述煤粉和秸秆专用干馏装置，还包括冷却循环水池，冷却循环水池通过管道分别与导热油冷却器和冷却洗气塔连接；更进一步，还包括冷却循环泵，冷却循环泵通过管道分别与冷却循环水池和冷却洗气塔连接。

采用上述进一步的有益效果在于，经过降温，含碳量高的干馏气呈现液态，而含碳量低的干馏气仍为气态，在常温下，液态的为油品，气态的为气态烃或煤气，通过收集得到焦油和煤气，分离的手段就是通过水冷却，其中，冷却循环水池是冷却水贮存容器，冷却循环泵是冷却过程中促使冷却物质和热源接触过程的冷媒的传送设备。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型利用弱粘质煤煤粉和经过切碎的农作物秸秆类生物质加热干馏脱水脱氢变化变质原理，利用相同的回转式内加热方式，把弱粘质煤粉中附加值较高的低温焦油和低温焦炉气干馏催化加氢生产高端燃料油、化工产品，或用作优质洁净能源生产金属镁、金属钙，副产物焦粉(挥发分1-2％以下，污染较轻)用作发电厂燃料、德土古技术水煤浆配制、荷兰壳牌粉煤气化技术生产合成氨、有机合成气或用于制造型煤供偏远农村做饭取暖。

2、对于农作物秸秆等生物质，本实用新型同样采用此装置和工艺进行低温干馏，干馏气中焦油采用电捕焦油收集，木醋酸采用氢氧化钙中和，形成的醋酸钙再用于制醋酸或丙酮，干馏得到的木炭粉可用于活性炭以及弱粘质焦粉的所有用途。

3、还可利用本实用新型干馏设备和方法，采用纯氧或富氧无氮加热生产优质碳氢烃类，向石油、天然气化工方向发展。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的煤粉和秸秆专用干馏装置的结构示意图；

图2附图为本实用新型提供的炉头燃烧室的结构示意图。

其中，1-回转式干馏炉，2-螺旋加料机，3-料斗，4-炉头沉降室，5-炉头燃烧室，6-炉尾沉降室，7-导热油冷却器，8-电捕焦油器，9-冷却洗气塔，10-引风机，11-贮油槽，12-输油泵，13-冷却循环水池，14-冷却循环泵，41-炉头罩，51-燃烧室，52-燃烧嘴，53-风套管，54-进气管，55-烟气管，56-放散阀，57-截断阀。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实用新型实施例公开了一种煤粉和秸秆专用干馏装置，如图1所示，包括：回转式干馏炉1、螺旋加料机2、料斗3、炉头沉降室4、炉头燃烧室5、炉尾沉降室6、导热油冷却器7、电捕焦油器8、冷却洗气塔9和引风机10；其中，回转式干馏炉1的进料端通过管道依次与螺旋加料机2和料斗3连接；回转式干馏炉1的进气端通过管道依次与炉头沉降室4和炉头燃烧室5连接；回转式干馏炉1的出气端通过管道依次与炉尾沉降室6、导热油冷却器7、电捕焦油器8、冷却洗气塔9、引风机10和炉头燃烧室5连接。

通过本实用新型回转式干馏装置及系统和操作工艺，使煤粉或秸秆在回转式干馏炉1中通过合适的温度和氧气浓度等必要的工艺手段，将干馏气中的煤气、焦油通过导热油冷却器7进行降温，采用电捕焦油器8回收干馏气中的焦油，通过冷却洗气塔9除去干馏气中烟尘并进一步降温，通过引风机10输送利用或处理工段加工利用，秸秆或其它生物质物料的干馏气中的木醋酸在冷却洗气塔9中用石灰乳中和制成醋酸钙，而后加工成丙酮，以达到化害为利的高附加值利用，利国利民。

在一个实施例中，如图2所示，炉头燃烧室5包括燃烧室51、燃烧嘴52、风套管53、进气管54和烟气管55；其中，燃烧室51的进气端依次通过燃烧嘴52、风套管53和进气管54与引风机10连接；燃烧室51的出气端通过烟气管55与炉头沉降室4连接。在另一个实施例中，炉头燃烧室5还包括放散阀56、炉头罩41和截断阀57；放散阀56设置于烟气管55的第一出气端；炉头罩41设置于烟气管55的第二出气端，并与炉头沉降室4连接；截断阀57设置于燃烧室51的出气端与烟气管55的第二出气端之间。本实用新型炉头燃烧室5的作用是燃烧产生高温热烟气，然后通过炉头沉降室4和回转式干馏炉1的进气端进入回转式干馏炉1，使煤粉和秸秆在隔绝空气条件下进行分解，从而生成干馏气、蒸气以及固体残渣。

在一个实施例中，还包括贮油槽11，贮油槽11通过管道分别与导热油冷却器7和电捕焦油器8连接。在另一个实施例中，还包括输油泵12，输油泵12通过管道与贮油槽11连接。贮油槽11和输油泵12是回收过程的主要设备，其中，贮油槽是11回收产品的贮存容器，输油泵12是回收过程中吸收冷却液流动的动力设备。

在一个实施例中，还包括冷却循环水池13，冷却循环水池13通过管道分别与导热油冷却器7和冷却洗气塔9连接。在另一个实施例中，还包括冷却循环泵14，冷却循环泵14通过管道分别与冷却循环水池13和冷却洗气塔9连接。冷却循环水池13是冷却水贮存容器，冷却循环泵14是冷却过程中促使冷却物质和热源接触过程的冷媒的传送设备。

煤粉和秸秆专用干馏装置的使用方法(弱粘质煤粉)，具体包括以下步骤：

(1)将粒径≤10mm的弱粘质煤粉加入料斗3中，然后通过螺旋加料机2和回转式干馏炉1的进料端进入回转式干馏炉1中，得到待干馏原料；

(2)炉头燃烧室5点火，产生的高温热烟气通过炉头沉降室4和回转式干馏炉1的进气端进入回转式干馏炉1；

(3)开启回转式干馏炉1，待干馏原料在回转式干馏炉3％-4％坡度和筒体旋转的作用下呈螺旋线向炉头沉降室4移动，并在高温热烟气的作用下从干馏炉头至干馏炉尾被逐步分解，产生高质量干馏气；

(4)干馏气通过回转式干馏炉1的出气端和管道进入炉尾沉降室6，干馏气中的烟尘在重力作用下沉降被收集，干馏气中的部分水蒸气在低温作用下冷凝被除去，得到380℃的脱烟干馏气；

(5)脱烟干馏气通过管道进入导热油冷却器7，并被回收部分热量，得到低温干馏气；

(6)低温干馏气通过管道进入电捕焦油器8，并被回收95％以上的焦油，得到脱油干馏气；

(7)脱油干馏气通过管道进入冷却洗气塔9，并被进一步回收剩余的烟气、水蒸气和焦油，得到25℃的纯净干馏气；

(8)纯净干馏气通过管道进入进口压力为0.8kpa的离心式引风机10(压力<0.3kpa时开启循环回路)，并被压缩至4.5kpa后送入气框中收集或其它用途场地，其中一部分纯净干馏气被继续压缩至10kpa通过管道进入炉头燃烧室5供干馏使用(离心式引风机10出口增压至5.0kpa，引出一支回转式干馏炉1加热永燃料气管线，供回转式干馏炉1加热用)。

煤粉和秸秆专用干馏装置的使用方法(生物质秸秆)，具体包括以下步骤：

(1)将经过自然晒干后水分≤15％、粒径≤10mm的生物质秸秆加入料斗3中，然后通过螺旋加料机2和回转式干馏炉1的进料端进入回转式干馏炉1中，得到待干馏原料；

(2)炉头燃烧室5点火，产生的高温热烟气通过炉头沉降室4和回转式干馏炉1的进气端进入回转式干馏炉1；

(3)开启回转式干馏炉1，待干馏原料在回转式干馏炉3％-4％坡度和筒体旋转的作用下呈螺旋线向炉头沉降室4移动，并在高温热烟气的作用下从干馏炉头至干馏炉尾被逐步分解，产生高质量干馏气；

(4)干馏气通过回转式干馏炉1的出气端和管道进入炉尾沉降室6，干馏气中的烟气在重力作用下沉降被收集，干馏气中的部分水蒸气在低温作用下冷凝被除去，得到400℃的脱烟干馏气；

(5)脱烟干馏气通过管道进入导热油冷却器7，并被回收部分热量，得到低温干馏气；

(6)低温干馏气通过管道进入电捕焦油器8，并被回收95％以上的焦油，得到脱油干馏气；

(7)脱油干馏气通过管道进入冷却洗气塔9，由于20-25℃冷却水的冷却和洗涤，脱油干馏气被冷却至20-25℃，其中的烟尘、少量焦油也被收集，其中的木醋酸被洗涤水中氢氧化钙中和，得到30℃的纯净干馏气；

(8)纯净干馏气通过管道进入进口压力为1.0kpa的离心式引风机10(压力<0.8kpa时开启循环回路)，并被压缩至4.8kpa后送入气框中收集或其它用途场地，其中一部分纯净干馏气开启循环回路后供回转式干馏炉1加热用。

以上使用方法中，步骤(2)中炉头燃烧室5点火的具体操作为：将压缩后的纯净干馏气经高压离心式风机继续压缩至10kpa后加入进气管54，空气经罗茨风机加压至10kpa后加入风套管53，纯净干馏气和空气在风套管53(耐热不锈钢，内设有可耐1600℃耐火材料)中混合，然后在燃烧嘴52出口燃烧并进入燃烧室51混合均匀，当产生的高温烟气中o2含量稳定在6％时关闭放散阀56，打开截断阀57，使高温烟气通过烟气管55、炉头罩41和炉头沉降室4进入干馏炉，对待干馏原料进行加热热解。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型利用弱粘质煤煤粉和经过切碎的农作物秸秆类生物质加热干馏脱水脱氢变化变质原理，利用相同的回转式内加热方式，把弱粘质煤粉中附加值较高的低温焦油和低温焦炉气干馏催化加氢生产高端燃料油、化工产品，或用作优质洁净能源生产金属镁、金属钙，副产物焦粉(挥发分1-2％以下，污染较轻)用作发电厂燃料、德土古技术水煤浆配制、荷兰壳牌粉煤气化技术生产合成氨、有机合成气或用于制造型煤供偏远农村做饭取暖。

2、对于农作物秸秆等生物质，本实用新型同样采用此装置和工艺进行低温干馏，干馏气中焦油采用电捕焦油收集，木醋酸采用氢氧化钙中和，形成的醋酸钙再用于制醋酸或丙酮，干馏得到的木炭粉可用于活性炭以及弱粘质焦粉的所有用途。

3、还可利用本实用新型干馏设备和方法，采用纯氧或富氧无氮加热生产优质碳氢烃类，向石油、天然气化工方向发展。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。