[发明专利]一种外热式兰炭炉

说明书

技术领域

本发明属于化工、冶金材料生产设备技术领域，涉及一种兰炭炉，具体涉及一种外热式兰炭炉。

背景技术

兰炭又称半焦、焦粉，是一种新型的炭素材料，具有固定炭高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、铝低、硫低、磷低等特性，已逐步取代焦炭而广泛运用于电石、铁合金、硅铁和碳化硅等产品的生产。生产兰炭的同时副产兰炭尾气和煤焦油，目前每生产一吨兰炭大约副产 700Nm ³ 兰炭尾气，兰炭尾气的热值为 1700～2000大卡/ Nm ³。

现有技术的兰炭炉为内热式兰炭炉，通过花墙内兰炭尾气燃烧，产生的烟气通过花墙进入兰炭炉内加热煤，使煤半焦化，这种方式产生的兰炭尾气中含有大量氮气，无法用于分离提取各有用气体成分，例如甲烷或合成甲烷的原料气，甲烷是制取LNG（液化天然气）的原料。传统兰炭炉冷却兰炭的方式为水冷，不仅污染水源，而且兰炭产品需要烘干过程。为避免氮气进入兰炭尾气需要设计一种外热式兰炭炉，通过外加热的方式加热兰炭，使其进行半焦化反应，生成兰炭和不含氮气的兰炭尾气。

发明内容

本发明提供一种外热式兰炭炉，以优化兰炭生产过程，提高兰炭尾气中有价值气体成分，为合成甲烷及生产LNG创造条件。

本发明外热式兰炭炉，包括炉体、进料口和兰炭出口，炉体内分预热段、干馏段和冷却段。预热段上部设有1～5根上抽吸梁，预热段的下部设有2～10组蓄热式辐射管，蓄热式辐射管为U形管结构或蛇形管结构，U形管或蛇形管的两头设有蓄热烧嘴。干馏段设有2～10组蓄热式加热器，蓄热式加热器的两侧分别设有蓄热烧嘴。冷却段的上部设有1～5根下抽吸梁，冷却段的下部设有冷兰炭尾气入口。

蓄热式加热器的器壁由碳硅砖砌筑而成或者由耐高温钢板焊接而成。干馏段的上部设有电石炉气分配管，电石炉气分配管设有电石炉气出口。

本发明外热式兰炭炉的花墙为密封的蓄热式加热器，蓄热式加热器上面设有气孔，蓄热式加热器的器壁由碳硅砖砌筑而成或由耐高温钢板焊接而成，燃料在蓄热烧嘴中燃烧，产生的烟气在蓄热式加热器中流动从另一侧出去，蓄热式加热器两端的蓄热烧嘴交替燃烧、蓄热。热量通过碳硅砖或钢板间接加热炉膛内的煤，加热方式类似于焦炉，保证烟气排放温度降低至150度左右，不仅能提高兰炭和兰炭尾气的品质，而且能够降低能耗。

本发明外热式兰炭炉通过在炉体中加设蓄热式加热器和蓄热式辐射管，利用蓄热式加热器两端的蓄热烧嘴交替燃烧、蓄热，对炉体中的煤进行加热干馏，避免氮气进入兰炭尾气，有利于净化和提纯兰炭生产的有用气体产品，便于合成甲烷及进一步生产LNG。干馏段的上部设有电石炉气分配管，利用电石炉气携带的热量预热兰炭原料，可以使能耗进一步降低。冷却段加设冷兰炭尾气入口和下抽吸梁，将冷却的兰炭尾气从炉下进气口送入炉膛冷却兰炭，兰炭尾气在冷却段自下而上流动，然后被布置在冷却段上部的抽吸梁吸走，利用兰炭尾气为冷却介质冷却兰炭，冷却后的兰炭为干燥状态，减少了兰炭烘干工序，避免产生工业污水。

附图说明

图1为本发明外热式兰炭炉的结构示意图；

图2为图1的侧视图。

其中：1—进料口、2—预热段、3—蓄热式辐射管、4—电石炉气分配管、5—干馏段、6—蓄热式加热器、7—下抽吸梁、8—冷兰炭尾气入口、9—上抽吸梁、10—炉体、11—蓄热烧嘴、12—花墙壁、13—冷却段、14—兰炭出口、15—电石炉气出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

本发明外热式兰炭炉，如图1、图2所示，包括炉体10、进料口1和兰炭出口14，炉体内分预热段2、干馏段5和冷却段13。预热段的上部设有3根上抽吸梁9，预热段的下部设有4组蓄热式辐射管3。蓄热式辐射管为U形管结构，U形管的两头设有蓄热烧嘴11。U形管的两头分别设有气体出口，两头的气体出口通过三通阀与排放系统连接。干馏段设有4组蓄热式加热器6，蓄热式加热器的两侧分别设有蓄热烧嘴11。蓄热式加热器的两侧分别设有气体出口，两头的气体出口通过三通阀与排放系统连接。蓄热式加热器的器壁由碳硅砖砌筑而成。干馏段的上部设有电石炉气分配管4，电石炉气分配管设有电石炉气出口15。冷却段13的上部设有下抽吸梁7，冷却段的下部设有冷兰炭尾气入口8。上抽吸梁9出口和下抽吸梁7出口连接到兰炭尾气冷却器，兰炭尾气冷却器出口分为两路，一路连接到兰炭尾气净化分离设备，另一路连接到冷却段的冷兰炭尾气入口8。

本发明外热式兰炭炉的运行过程为，烟煤或褐煤原料经进料口1进入兰炭炉的预热段2，上升的兰炭尾气和电石炉气分配管4喷出的高温电石炉气将原料预热至500～600℃。蓄热式辐射管3为兰炭炉补充热量。在干馏段5蓄热式加热器6放出热量将原料加热至600～800℃进行半焦化反应，生成兰炭和兰炭尾气。兰炭尾气向上运行，预热原料后经上抽吸梁9抽出到兰炭尾气冷却器。兰炭向下运行到冷却段，通过冷兰炭尾气入口8进入的冷兰炭尾气对兰炭进行冷却，冷却后的兰炭产品经兰炭出口14出炉。冷却兰炭后的兰炭尾气经下抽吸梁7到兰炭尾气冷却器。在兰炭尾气冷却器冷却后的兰炭尾气一路到兰炭尾气净化分离设备进行净化分离和后序加工，另一路经冷兰炭尾气入口8返回冷却段13继续冷却兰炭。蓄热式辐射管3的操作为，燃料和助燃空气进入上部的蓄热烧嘴11进行燃烧，燃烧产生的烟气穿过U形管结构的蓄热式辐射管，经下部的气体出口、三通阀到排放系统排放。当气体出口排出的烟气温度低于150℃时换向，下部的蓄热烧嘴燃烧，上部的气体出口排放废烟气，通过三通阀的动作实现换向操作。同样蓄热式加热器6的操作为，燃料和助燃空气进入蓄热式加热器左侧的蓄热烧嘴11燃烧，燃烧产生的烟气穿过加热器，经右侧的气体出口、三通阀到排放系统排放，热量通过碳硅砖传给原料。当气体出口排出的烟气温度低于150℃时换向，右侧的蓄热烧嘴燃烧，经左侧的气体出口排放废烟气，通过三通阀的动作实现换向操作。