一种同轴式粉煤热解装置的制作方法

1.本实用新型涉及粉煤热解反应技术领域，具体涉及一种同轴式粉煤热解装置。


背景技术：

2.粉煤在隔绝空气或者惰性气氛下，加热到一定温度的条件下，会发生粉煤热解反应，主要生成焦油与粉焦，焦油经分离提纯后可生产合成工业塑料、燃料、医药、农药、油漆等，粉焦可广泛应用于冶炼、造气、民用取暖等。因此，在目前国内煤源紧张的情况下，研究粉煤热解反应有助于我国煤炭资源的分支利用，实现循环经济，节能减排，符合能源的可持续发展。
3.以往的粉煤热解反应主要采用两个并列式反应设备，但采用该设备操作较为复杂、且占地面积大，能耗也较大。另外，沉降器分离的粉焦在经过管道进入烧炭器的过程中会有很大一部分热量的散失，而且沉降器分离的油气在输送至反应器内时，由于输送距离较长，容易使油气在输送过程中由于温度降低而结焦，甚至造成管道堵塞的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种同轴式粉煤热解装置，该装置不仅占地面积小，而且油气输送距离小，减少了油气在输送过程中由于温度降低而结焦，甚至造成管道堵塞的问题，操作简单，工艺易操控。
5.为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。
6.一种同轴式粉煤热解装置，包括烧炭器、沉降器和反应器；
7.所述烧炭器的底部设置有热载体立管，所述烧炭器的顶部设置有第二旋风分离器，且所述第二旋风分离器的位置与所述热载体立管的位置对应；
8.所述沉降器的一端伸入所述烧炭器内，且与套管连接；所述沉降器的另一端设置有第一旋风分离器；
9.所述热载体立管的一端伸入所述反应器的入口端；所述反应器的出口端伸入所述沉降器，且与所述第一旋风分离器连接。
10.进一步，所述烧炭器的内壁设置有燃料油喷嘴，所述燃料油喷嘴的出口与所述套管的出口对应。
11.更进一步，所述烧炭器的一侧设置有燃料油缓冲罐，所述燃料油缓冲罐的入口端通过管道连接燃料油加压泵，所述燃料油缓冲罐的出口端通过管道连接所述燃料油喷嘴。
12.进一步，所述烧炭器的底部连接主风输送管，所述主风输送管的出口端设置于所述热载体立管的一侧；所述主风输送管的入口端连接主风机。
13.进一步，所述套管的一侧壁连接输送管道，所述输送管道的一端穿出所述烧炭器，且连接输送风机。
14.进一步，所述热载体立管的一端设置有热载体立管滑阀；
15.所述热载体立管的另一端设置有粉焦分布管道组，所述粉焦分布管道组的一端伸
入所述反应器的入口端。
16.更进一步，所述粉焦分布管道组包括多根一体式连接的分布细管道，且多根所述分布细管道的长度沿输送煤气流动方向依次减短；所述粉焦分布管道组的最短部分与惰性气体输送管道连接。
17.进一步，所述反应器的入口端连接两条输送煤气管线。
18.进一步，所述沉降器穿出所述烧炭器的一端设置有沉降器集气室，所述第一旋风分离器的一端连接所述沉降器集气室。
19.进一步，所述沉降器伸入所述烧炭器的一端设置有沉降器汽提段管道组，所述烧炭器内设置有取热器，所述取热器的一端连接蒸汽管道，所述取热器的另一端连接所述沉降器汽提段管道组；
20.所述沉降器汽提段管道组的一侧设置有沉降器立管，所述沉降器立管上设置有沉降器立管滑阀，所述沉降器立管伸入所述套管内的一端设置有塞阀。
21.本实用新型的有益效果：
22.1、本实用新型的同轴式粉煤热解装置不仅占地面积小，而且油气输送距离小，减少了油气在输送过程中由于温度降低而结焦，甚至造成管道堵塞的问题，操作简单，工艺易操控。
23.2、本实用新型通过将沉降器的一端插入到烧炭器内，并使沉降器与烧炭器之间得粉焦输送通过立管滑阀和塞阀控制，操作简单，投资成本低，能耗低。
24.3、本实用新型通过在热载体立管中加装粉焦分布管道组，在粉焦分布管道组设置氮气输送管道，使从烧炭器下落至反应器的热载体粉焦更加均匀分布，防止粉焦堆积，且下落的粉焦与粉煤更易均匀混合，在煤气的提升作用下，在反应器中发生反应，参与反应的粉煤量的增多，提高了焦油的产率，同时更有效的利用了粉煤与热粉焦。粉焦分布管道组的增设，使得粉焦下落量可控，易输送，不易造成管道堵塞。
附图说明
25.图1是本实用新型实施例的结构示意图。
26.图2是图1中a-b剖切示意图。
27.图中，1、沉降器集气室；2、沉降器；3、第一旋风分离器；4、第二旋风分离器；5、取热器；501、蒸汽管道；6、烧炭器；7、沉降器汽提段管道组；8、沉降器立管；9、沉降器立管滑阀；10、塞阀；11、套管；12、燃料油缓冲罐；13、燃料油加压泵；14、燃料油喷嘴；15、输送风机；151、输送风管；16、热载体立管；17、主风机；171、主风输送管；18、热载体立管滑阀；19、粉焦分布管道组；191、分布细管道；192、惰性气体输送管道；20、反应器；21、输送煤气管线。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
29.基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.请参阅图1至图2，一种同轴式粉煤热解装置，包括烧炭器6、沉降器2和反应器20。
31.烧炭器6的底部设置有热载体立管16，烧炭器6的顶部设置有第二旋风分离器4，且第二旋风分离器4的位置与热载体立管16的位置对应。烧炭器6的底部连接主风输送管171，主风输送管171的出口端设置于热载体立管16的一侧；主风输送管171的入口端连接主风机17。
32.本实施例中，烧炭器6主要是对沉降器2下落的粉焦进行燃烧，再经热载体立管16下落至反应器20中，作为粉煤发生热解反应的热源。烧炭器6底部连接主风输送管171，用于向烧炭器6提供粉焦燃烧所需的氧气。
33.烧炭器6顶部设置第二旋风分离器4，烧炭器内第二旋风分离器4将粉焦燃烧产生的高温烟气进行分离，分离后的粉焦落回至烧炭器6内，继续应用，分离后的烟气通过烧炭器6顶部出口进入后续烟气分离系统。第二旋风分离器4的排料管下部是翼阀，可避免高温烟气倒吸入第二旋风分离器4内，第二旋风分离器的线速度是由烧炭器6底部连接的主风机17提供的主风风力保障的。
34.请参阅图1，沉降器2的一端伸入烧炭器6内，且与套管11连接；沉降器2的另一端设置有第一旋风分离器3；沉降器2穿出烧炭器6的一端设置有沉降器集气室1，第一旋风分离器3的一端连接沉降器集气室1。
35.本实施例中，沉降器2主要是将反应产生的油气与粉焦进行分离。沉降器2内安装有第一旋风分离器3，第一旋风分离器3的入口与反应器20相连，第一旋风分离器3的顶部出口与沉降器集气室1连接。沉降器2顶部设置的沉降器集气室1，用于将第一旋风分离器3分离出的油气送入后续系统。第一旋风分离器3底部出口设有防倒锥，可以防止汽提蒸汽进入第一旋风分离器3。为了保证第一旋风分离器3的分离效果，油气进入第一旋风分离器3时需保持一定的线速度，同时还可以防止油气携带粉焦进入后续系统。
36.反应器20的入口端连接两条输送煤气管线21。热载体立管16的一端伸入反应器20的入口端；反应器20的出口端伸入沉降器2，且与第一旋风分离器3连接。本实施例中，反应器20用于将下落的热载体粉焦与原料粉煤进行混合，粉煤发生快速热解反应。反应器20入口端设有粉焦分布管道19，在反应器20左侧入口连有输送煤气管线20，输送煤气先与粉煤混合，再与从热载体立管来的粉焦混合，再将二者送至反应器进行反应，在输送过程中，粉焦给粉煤提供热量。粉煤热解反应产生焦油、煤气、粉焦。
37.进一步优选的，烧炭器6的内壁设置有燃料油喷嘴14，用以加热粉焦，使粉焦发生贫氧燃烧。燃料油喷嘴14的出口与套管11的出口对应。烧炭器6的一侧设置有燃料油缓冲罐12，燃料油缓冲罐12的入口端通过管道连接燃料油加压泵13，燃料油缓冲罐12的出口端通过管道连接燃料油喷嘴14。燃料油喷嘴14主要用于给粉焦燃烧提供热源，燃料油喷嘴14的燃料油是经燃料油加压泵13加压，再经燃料油缓冲罐12送入。
38.进一步优选的，热载体立管16的一端设置有热载体立管滑阀18；本实施例中，烧炭器6底部连接热载体立管16，烧炭器6内第二旋风分离器4就位于热载体立管16的上方，热载体立管16上有热载体立管滑阀18，可调节落入反应器中粉焦的量，热载体立管滑阀18上侧的立管连接烧炭器6，下侧连接反应器20，为防止反应器20内煤气窜入烧炭器6，在热载体立管滑阀18的上、下两侧设置合适的压差。例如，热载体立管滑阀18将热载体立管16分第一部分和第二部分，第一部分的一端连接烧炭器6，第二部分的一端连接反应器20的入口，第一
部分与第二部分之间存在压差。
39.热载体立管16的另一端设置有粉焦分布管道组19，粉焦分布管道组19的一端伸入反应器20的入口端。粉焦分布管道组19包括多根一体式连接的分布细管道191，且多根分布细管道191的长度沿输送煤气流动方向依次减短；粉焦分布管道组19的最短部分与惰性气体输送管道192连接。
40.为了使烧炭器6下落至反应器20的粉焦均匀分布，在热载体立管16的出口，也就是在热载体滑阀18的下侧设置粉焦分布管道组19，粉焦分布管道组19的出口伸入反应器20，且位于反应器20入口端，粉焦分布管道组19的长度沿输送煤气流动方向依次减短。其中，在粉焦分布管道组19较短的位置安装输送氮气，使粉焦均匀下落，并与粉煤均匀混合，提高粉焦和粉煤的利用率。粉焦分布管道组19有多个通道，粉焦分布管道组19的出口呈倾斜面，且倾斜面方向与输送煤气的流动方向一致。本实施例中，通过在热载体立管16的出口部位加装粉焦分布管道组19，有利于粉焦均匀散落，并可与粉煤均匀混合，提高粉煤热解反应产率，增加了原料粉煤的利用，以及粉焦热量的利用，降低风机负荷，同时减少了燃料油的消耗。
41.进一步优选的，套管11的一侧壁连接输送风管151，输送风管151的一端穿出烧炭器6，且连接输送风机15。
42.沉降器2伸入烧炭器6的一端设置有沉降器汽提段管道组7，烧炭器内设置有取热器5，取热器5的一端连接蒸汽管道501，取热器5的另一端连接沉降器汽提段管道组7。其中，取热器5可以将粉焦燃烧产生的热量取走，维持烧炭器6的温度。取热器5用1.7mpa的蒸汽进行取热，取热后的蒸汽用于沉降器汽提段7对粉焦进行汽提。
43.沉降器汽提段管道组7的一侧设置有沉降器立管8，沉降器立管8上设置有沉降器立管滑阀9，沉降器立管8伸入套管11内的一端设置有塞阀10。油气经第一旋风分离器3分离后，粉焦落入沉降器2，在沉降器汽提段7汽提下，进行二次油气分离，以减少粉焦中携带的油气，分离后的粉焦经沉降器立管8、塞阀10落入套管11中，在来自输送风机15输送风的作用下进入烧炭器6，塞阀10和套管11的作用是防止烧炭器和沉降器的气体互窜，同时还可以接收来自沉降器2的粉焦。
44.具体按照以下步骤实施：
45.步骤一，反应器20反应产生的粉焦，经第一旋风分离器3分离后进入沉降器2，再经沉降器汽提段7汽提后进入沉降器立管8、塞阀10、套管11，再经输送风机15输送风的作用下进入烧炭器6；空气在主风机17加压后为粉焦燃烧供氧；燃料油经燃料油加压泵13加压，经燃料油缓冲罐12、燃料油喷嘴14进入烧炭器6，为粉焦燃烧提供热量。
46.步骤二，煤气先与粉煤混合进入反应器20，再与从烧炭器6来的粉焦混合，然后送至反应器20的中部发生粉煤热解反应，在输送过程中，粉焦给粉煤加热，使粉煤达到反应所需温度；粉煤热解反应产生的粉焦与油气经第一旋风分离器3分离，油气经沉降器集气室1进入后续系统，分离出的粉焦落入沉降器2，再经沉降器汽提段7二次分离后落入沉降器立管8，再经塞阀10、套管11，最后经输送风机15输送风的作用下进入烧炭器6，在烧炭器6中燃烧后作为固体热载体。
47.步骤三，烧炭器6中粉焦燃烧产生的高温烟气，经第二旋风分离器4分离后，进入其它系统进行循环利用；粉煤热解产生的油气经第一旋风分离器3分离后进入后续系统提纯
得到煤气，得到的煤气作为气体热载体进行循环利用。
48.本实施例利用同轴式粉煤热解装置，不仅占地面积小，油气输送距离小，减少了油气在输送过程中由于温度降低而结焦的问题，降低了管道堵塞，而且操作简单，工艺易操控。同时在热载体立管16的出口端加装粉焦分布管道组19，更有利于来自烧炭器6的粉焦均匀的下落至反应器20，与粉煤更加充分的混合，增加了粉焦热量的利用率以及焦油的产率，不仅降低了主风机的负荷，而且减少了燃料油的消耗，有利于能源的循环利用，符合可持续发展理念。
49.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。