[发明专利]一种载热气体用于煤的热解装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤的热解装置，具体的说，是一种载热气体结构构成载热气体传热系统的煤热解装置。

背景技术

煤的热解或干馏，是指煤在隔绝空气的条件下，即缺氧条件，受热分解生成荒煤气、焦油、焦炭（或半焦）等产物的过程。低温干馏技术较多地采用不粘煤、弱粘煤、长焰煤或褐煤等低阶煤为原料进行热解或干馏，而我国低阶煤的储量较大，约占煤炭储量的42%以上，为低温干馏技术提供丰富的原料。热解或干馏炉是低温干馏生产工艺中的主要设备。热解或干馏炉按照供热方式可分为内热式炉和外热式炉。目前，国内外低温干馏技术较多地采用内热式供热结构，即用空气与煤料燃烧放出的热量或固体热载体加热煤料，如德国的鲁奇三段炉、美国的LFC工艺、中国的多段回转炉工艺、中国的煤炭拔头工艺和煤固体热载体法快速热解技术等，这些干馏技术不但会消耗大量的原料煤，而且荒煤气与高温气体热载体的混合使得气体产物成分复杂，热值低，含氢气、甲烷较低，而且体积又大，增加了后续气体分离净化设备的负荷。而采用外热式供热的低温干馏炉由于干馏室与传热室不相通，荒煤气与燃烧烟气不混合，保证了荒煤气不被稀释，提高了其纯度和热值，但是该炉传热强度低，结焦时间长，热效率较低。

此外，针对我国目前煤炭行业存在的环境污染严重、煤炭利用率不高、能量利用不合理等问题，国家近几年及未来大力提倡发展以煤热解、煤气化为基础的多联产技术, 实现煤炭资源高效低污染利用。以煤热解为基础的联产天然气、合成气技术是指热解生成的高温半焦送往甲烷化装置与氢气在高温高压的条件下反应制得甲烷，或是高温半焦送往气化炉与气化剂在高温高压的条件下反应制的合成气。甲烷化是一强放热过程，联产的甲烷气压力为4Mpa左右，温度约700~800℃，这些气体的显热和高品位的反应热通常以高压蒸汽形式进行回收，装置中大量低位热能，则通过预热除盐水、预热锅炉给水和冷却水等方式加以利用和排弃，对于耗水量巨大的煤制天然气系统，如何合理利用甲烷化装置的反应热和气体显热，降低冷却水用量，对于装置的节能降耗和经济运行具有重要意义。上述联产的压力为2~6Mpa和温度约900~1200℃的合成气，通过直热式废热锅炉副产蒸汽，炉气被冷却到190~230℃，降低了气化反应的热效率。

因此，提供一种既能利用低阶煤资源，又能利用热解高温半焦反应制高温高压产品气，而且生成的高温高压产品气的热量又能返回热解煤，即能量直接合理利用，利用率高的载热气体的煤热解装置，已经是一个实现煤化工产业链延伸和节能减排急需要解决的问题。

公开号为CN201010114129.7公开了“一种高温合成气显热回收装置 ”的发明专利。该发明装置包括辐射锅炉、合成气导管和对流锅炉，辐射锅炉通过合成气导管与对流锅炉相连接。辐射锅炉从外到内依次为耐火衬里层、合成气通道和辐射式蒸汽发生器，在辐射式蒸汽发生器下端依次设置有循环合成气激冷室和渣池。对流锅炉内设置有若干2~6段对流式蒸汽发生器，每段蒸汽发生器设置2~8个吹灰器。该发明的显热回收装置通过辐射式蒸汽发生器、气体激冷室和对流式蒸汽发生器回收气流床气化炉高温合成气显热，产生中压或高压蒸汽，可使气流床气化效率提高10%~15%以上。该装置运行可靠，节能显著，可广泛用于整体煤气化联合循环发电、甲醇和烯烃生产、合成气直接还原炼铁法生成海绵等领域。该装置的不足之处在于：该显热回收装置利用蒸汽发生器回收热量产生中高压蒸汽，中高压蒸汽再用于工艺换热，间接利用高温合成气显热，热效率较直接利用低，同时也增加了设备的投资。

公开号为CN201071351Y公开了“一种环保高温外热式连续干馏立体兰炭炉”的发明专利。该发明的兰炭炉包括炉体基础、干馏室和传热室，炉体的上口为装煤口，由连续上煤斗与之连接供煤，从装煤口向下依次设置有低中温干馏室、高温干馏室、兰炭冷却室和兰炭熄焦室；在干馏室的两外侧从上至下依次设置中温传热室、高温传热室、炉体基础中的传热室废气导出通道。该发明的兰炭炉填补了生产高温兰炭的市场空白，提高了侏罗纪煤的副产品：焦油、煤气、粗苯等的质量，炉体上下的水封设计确保了炉内的煤气不外泄，改善了生产环境和工人的操作条件。该装置的不足之处在于：在传热室炉墙上布置空气和煤气喷嘴易造成气体泄露和积碳问题，而且传热室内背向干馏室的炉墙散热大，致使热量损耗高。此外，传热室内空气和煤气管路末端设置的喷嘴，材质要求高，更换、检修难度大，成本较高。