[发明专利]一种粒径分级进料快速热解装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于煤化工、化石燃料中低温热解处理技术领域，具体涉及一种粒径分级进料快速热解装置。

背景技术

我国的能源结构现状是富煤、贫油、少气，当今世界油气资源逐渐减少，日渐匮乏，我国油气资源短缺尤为严重，大量的油气资源依赖进口。油气资源匮乏严重制约着我国经济和社会发展，同时大量化石燃料的燃烧，又带来严重的环境问题，如粉尘，PM2.5、酸雨、温室气体等。大力发展煤制油、煤制气技术、热解、气化、液化技术，一方面能有效地缓解我国油气资源短缺，严重依赖进口的窘迫局面；另一方面减少煤等化石燃料的利用，可有效的解决环境污染问题，目前，我国经济高速发展面临的环境问题。据不完全统计，我国有90％以上的褐煤用于电站锅炉和各种工业锅炉。褐煤等低阶煤作为动力燃料直接燃烧，不但浪费了煤炭中蕴含的丰富油气资源，而且效率低、污染重。通过中低温热解技术与半焦燃烧、气化解耦，实现低阶煤分级高效清洁转化利用，是现在大型煤化工的主要方向。

现代煤化工为实现低阶煤等含碳燃料的高效清洁转化利用，已开发出多种综合煤化工技术，热解-燃烧解耦、热解-化学品解耦、热解-气化解耦等，但真正实现工业化的却不多，从中试向工业化放大的过程中遇到了各式技术难题。其中尤以热解反应器设计、后续净化处理工艺尤为突出。目前，一些干馏炉只能用来热解块状油页岩和煤，小粒径物料无法利用，资源利用率低，粉状物料因无法利用而大量堆积；以气体为热载体的炉型，因冷凝回收系统庞大，热解气热值低，焦油收率低等问题，难以进一步推广示范；以固体为热载体的炉型，则存在原料和热载体均匀混合，分离等问题，而限制了其进一步发展。

蓄热式快速热解炉是利用粉状原料进行热解的一种炉型，具有装置简单，热解速度快等优点。现有的蓄热式快速热解炉采用蓄热式辐射管技术，做到温度可以均匀控温，但是也还有着改进的空间，例如处理量低，无法对粒径进行有效的分级热解，因此还有改进的空间。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种粒径分级进料快速热解装置，采用分层进料的方式彻底改变了不同尺度范围的粒径一并进入热解装置的限制，由于煤粉从不同高度的位置处进行喷入，位置高的地方可以喷入粒径大的煤粉，而位置低的地方可以喷入粒径小的煤粉，这种不仅能保证大粒径颗粒的有效热解，也能保证小颗粒的有效热解，而且小粒径的由于从低位置处喷入，只占用了炉子有限的空间，非常节能。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种粒径分级进料快速热解装置，包括：辐射管和壳体，其中，

所述壳体包括：内壳壁和外壳壁，所述内壳壁设置于所述外壳壁的内部，使所述壳体的横截面呈回字形；

所述辐射管分层设置于所述壳体内，每层所述辐射管包括：多根Ⅰ型辐射管和多根Ⅱ型辐射管，所述Ⅰ型辐射管垂直设置于所述壳体的外壳壁壁上；所述Ⅱ型辐射管倾斜设置于所述壳体的外壳壁上；所述Ⅱ型辐射管的长度大于所述Ⅰ型辐射管的长度；

所述外壳壁的四条棱分别设置为平截面，所述平截面上均匀设置有多个圆形喷料口。

进一步的，还包括：焊丝，

所述焊丝有多根，且固定于所述内壳壁上；

每根所述Ⅰ型辐射管、Ⅱ型辐射管分别通过所述焊丝与所述内壳壁连接；

所述Ⅱ型辐射管倾斜设置于所述壳体的斜对角线两侧的外壳壁上。

进一步的，所述Ⅱ型辐射管与所述外壳壁的夹角为15～35°。

进一步的，所述平截面的高度占所述壳体高度的4/5，所述平截面与水平或竖直方向呈一定夹角，所述夹角为25～45°。

进一步的，所述圆形喷料口位于相邻两层所述辐射管的中部，相邻两层所述辐射管的距离为0.5～1m。

进一步的，所述Ⅰ型辐射管、Ⅱ型辐射管呈U形结构，所述U形结构竖向设置于所述外壳壁上；所述U形结构的开口端设置有圆台部，所述圆台部的半锥角为10°以内；所述U形结构的开口端具有外倾角，所述外倾角的角度为10°以内。

进一步的，所述外壳壁上设置有排气口。所述外壳壁的底部为锥形结构，所述锥形结构的底部设置有出料口。

进一步的，进入位于所述平截面上部的所述圆形喷料口的原料的粒径大于进入位于所述平截面下部的所述圆形喷料口的原料的粒径；

所述圆形喷料口将所述原料倾斜的喷入所述壳体内；

所述圆形喷料口上设置有开关，用于控制所述原料的进出。

进一步的，所述内壳壁形成中间仓，所述内壳壁上设置安全开口、热电偶或观察孔，作为所述热解装置的检修通道。