一種小顆粒四段移動床富氫環(huán)境干餾爐及其干餾方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于能源化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動力消耗低、能源利用率高、產(chǎn)油率高、油品質(zhì)量好、油氣粉塵量少、資源利用率高的小顆粒四段移動床富氫環(huán)境干餾爐及其干餾方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國煤炭資源豐富，原煤除部分用于煉焦、轉(zhuǎn)化加工外，絕大部分用于直接燃燒，不但熱效率低、對環(huán)境的破壞嚴重，而且煤中具有較高經(jīng)濟價值的富氫組分得不到合理利用。而且我國油頁巖、油砂儲量豐富，資源開發(fā)潛力巨大。
[0003]目前，煤或油頁巖低溫干餾技術(shù)大部分采用塊狀氣體熱載體干餾技術(shù)，如煤的低溫干餾有三江爐、魯奇三段爐，油頁巖的低溫干餾有撫順爐、茂名爐、吉林成大爐、愛沙尼亞的基維特爐、巴西的佩特洛瑟克斯爐等，但普遍存在以下問題:一是<15mm粒度煤或油頁巖，無法進行干餾，造成資源極大的浪費，尤其是油頁巖行業(yè)；二是干餾熱源為熱煙氣，產(chǎn)油率低，油品質(zhì)量比較差；三是煤或油頁巖的干燥與干餾沒有分開，并為一體，造成油氣回收系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)負荷大；四是熱解煤氣被其它惰性氣體沖稀，熱值低，不好利用；五是因干餾產(chǎn)生的揮發(fā)分(荒煤氣或稱干餾油氣)當中含有油，隨著溫度的降低會有油凝析，所以它不同于一般的氣固分離，采用普通的離心式或水淋除塵，除塵效果難以令人滿意，而且還增加了油氣后處理的難度和成本。而無論流化床、氣流床干餾，還是固體熱載體移動床干餾，均屬于“等溫”干餾過程，干餾物料水分、揮發(fā)分瞬間逸出，極易造成物料的熱崩碎，使得半焦產(chǎn)品粒度更細，粉塵量更大，增加了氣固分離難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一目的在于提供一種動力消耗低、能源利用率高、產(chǎn)油率高、油品質(zhì)量好、油氣粉塵量少、資源利用率高的小顆粒四段移動床富氫環(huán)境干餾爐；第二目的在于提供一種實現(xiàn)第一目的的干飽方法。
[0005]本發(fā)明的第一目的是這樣實現(xiàn)的:包括自上而下依次設(shè)置的干燥預(yù)熱段、密封段、干餾段、冷卻段，所述干燥預(yù)熱段上部設(shè)置有進料口，所述干燥預(yù)熱段中側(cè)設(shè)置有上進氣口、下側(cè)設(shè)置有下進氣口及上側(cè)遠離上進氣口端設(shè)置有排氣口，所述干燥預(yù)熱段通過密封段與干餾段上下連通，所述干餾段中側(cè)設(shè)置有中溫進氣口和下側(cè)設(shè)置有高溫進氣口及中上側(cè)設(shè)置與外壁油氣回收系統(tǒng)連通的油氣導(dǎo)出口，所述冷卻段與干餾段連通且下部與出焦系統(tǒng)連接，所述冷卻段中側(cè)設(shè)置有冷煤氣入口和上側(cè)設(shè)置有煤氣出口、下側(cè)設(shè)置有入水口及中側(cè)設(shè)置有出水口，所述冷卻段設(shè)置有與入水口和出水口連通的冷卻換熱器。
[0006]本發(fā)明的第二目的是這樣實現(xiàn)的:包括干燥預(yù)熱、密封、干餾、冷卻步驟，具體包括:
A、干燥預(yù)熱:將干餾原料逐漸投入干燥預(yù)熱段中，自中部通入200?300°C氣體且自下部通入300?400°C氣體對干餾原料進行逐級升溫加熱至水分< 1%和溫度> 120°C，干燥廢氣收集后經(jīng)上側(cè)排出；
B、密封:A步驟干燥預(yù)熱后的干餾原料通過密封段落入干餾段料層頂部并堆積至密封段內(nèi)形成2?3m的料層，使干燥預(yù)熱段與干餾段內(nèi)的氣體互不相通；
C、干餾:B步驟中的干餾原料逐步下落進入干餾層，自中部通入550?650°C的中溫煤氣且自下部通入650?750°C的高溫煤氣對干餾原料進行逐級升溫加熱，熱煤氣及熱解油氣由干餾層的導(dǎo)出口導(dǎo)出至油氣回收系統(tǒng)分離和回收油氣；
D、冷卻:C步驟干餾后的半焦落入冷卻層，自中部通入冷煤氣對半焦進行降溫，熱煤氣自上部煤氣出口排出，且自下部通入冷卻水對半焦進行間接降溫至< 150 °C出焦。
[0007]本發(fā)明在干餾爐的干燥預(yù)熱段以及干餾段中部和下部分別通入兩種不同溫度的氣體熱載體，干餾物料與氣體熱載體直接接觸逐漸升溫而干燥和預(yù)熱、干餾，從而形成漸溫過程，而不像流化床、氣流床、固體熱載體(熱半焦或熱灰等)干餾那樣為“等溫”過程，煤或油頁巖中的水分、揮發(fā)分瞬間逸出造成熱崩碎，從而能有效減少排放煙氣和干餾油氣中的粉塵量；另外，本發(fā)明中的干餾物料在干餾爐內(nèi)運行速度比較慢，顆粒之間和顆粒與設(shè)備之間發(fā)生摩擦幾率就小，物料破碎程度低，因此油氣中的粉塵量小；此外，干餾所產(chǎn)生的油氣通過較大體積的油氣通道由上向下導(dǎo)入帶隔板的沉降室形成“V”形或“W”形折曲流動以自然沉降方式除塵，從而有效解決小顆粒干餾過程產(chǎn)生的油氣當中氣固分離技術(shù)難題。干餾物料在干餾層中熱解形成富氫環(huán)境(熱解熱源為自產(chǎn)的熱解煤氣，其含氫量>30%)，使煤或油頁巖、油砂等干餾物料在熱解過程中形成的自由基容易與氫結(jié)合而得到飽和生成輕質(zhì)油析出，避免形成大分子組分(重油或瀝青半焦)和半焦組分，并能提高干餾油品的飽和度，從而提供產(chǎn)油率和油品質(zhì)量。干餾物料在干餾前進行干燥脫水和預(yù)熱，大大減輕了干餾段的供熱量，且干燥、預(yù)熱段對熱源質(zhì)量要求不高，可拓寬干燥、預(yù)熱熱源，從而降低生產(chǎn)成本。在干燥預(yù)熱段與干餾段間設(shè)置密封段，采用干餾物料堆積層作為密封，使干燥預(yù)熱段和干餾段內(nèi)的氣體互不相通，干燥預(yù)熱與干餾相分離，能夠有效防止干燥預(yù)熱段產(chǎn)生的水蒸汽混入干餾油氣當中，此外也降低了干餾供熱；另外，干餾段產(chǎn)生的熱解煤氣也不會被干燥預(yù)熱段的熱煙氣和水蒸氣稀釋，因此熱解煤氣熱值高，便于后續(xù)加工利用；因煤、油頁巖或油砂等干燥物料產(chǎn)生的游離水沒有混入干餾產(chǎn)生的油氣當中，而是從干燥預(yù)熱段單獨排出，減輕了油氣回收系統(tǒng)負荷；由于工藝廢水量(只是干餾物料中的熱解水)大幅度減少，所以也降低了廢水處理負荷；同時相對提高了廢水含酚量，增加了廢水回收酚的經(jīng)濟價值。干餾后的熱半焦經(jīng)下部注入冷卻水的冷卻換熱器間接冷卻，既回收了半焦的顯熱，可用來產(chǎn)生蒸汽或作為工業(yè)鍋爐上水換熱器、用以北方冬季采暖等，提高能源利用效率；又可使半焦在此段冷卻到<150°C，為干法出焦奠定了基礎(chǔ)。另外，本發(fā)明的干餾爐均為靜體設(shè)備，并且干餾物料在爐中運行緩慢，所以，該干餾爐動力消耗低，設(shè)備磨損小。此外，本發(fā)明的干餾爐無論是干燥、預(yù)熱，還是干餾、冷卻，均為氣體熱載體與煤或油頁巖直接接觸，故傳熱效果好，裝置效率高。因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、動力消耗低、能源利用率高、產(chǎn)油率高、油品質(zhì)量好、油氣粉塵量少、資源利用率高的特點。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明干餾爐結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1之左視圖； 圖3為圖1之包括沉降室剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明干餾方法流程圖；
圖中:1-干燥預(yù)熱段，11-進料口，12-上進氣口，13-下進氣口，14-排氣口，2-密封段，21-干燥粉塵出口，3-干餾段，31-中溫進氣口，32-高溫進氣口，4-冷卻段，41-冷煤氣入口，42-煤氣出口，43-入水口，44-出水口，45-冷卻換熱器，5-震動裝置，6-油氣通道，71-下折流板，72-上折流板，8-沉降室，81-粉塵出口，82-閥門，9-煤倉。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變更或改進，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0010]如圖1或2所示，本發(fā)明的干餾爐包括自上而下依次設(shè)置的干燥預(yù)熱段1、密封段
2、干餾段3、冷卻段4，所述干燥預(yù)熱段I上部設(shè)置有進料口 11，所述干燥預(yù)熱段I中側(cè)設(shè)置有上進氣口 12、下側(cè)設(shè)置有下進氣口 13及上側(cè)遠離上進氣口 12端設(shè)置有排氣口 14，所述干燥預(yù)熱段I通過密封段2與干餾段3上下連通，所述干餾段3中側(cè)設(shè)置有中溫進氣口31和下側(cè)設(shè)置有高溫進氣口 32及中上側(cè)設(shè)置與外壁油氣回收系統(tǒng)連通的油氣導(dǎo)出口 33，所述冷卻段4與干餾段3連通且下部與出焦系統(tǒng)連接，所述冷卻段4中側(cè)設(shè)置有冷煤氣入口 41和上側(cè)設(shè)置有煤氣出口 42、下側(cè)設(shè)置有入水口 43及中側(cè)設(shè)置有出水口 44，所述冷卻段4設(shè)置有與入水口 43和出水口 44連通的冷卻換熱器45。
[0011]所述干燥預(yù)熱段1、密封段2和/或干餾段3外壁設(shè)置有震動裝置5。
[0012]所述干餾段3外側(cè)設(shè)置有與油氣導(dǎo)出口 33連通的油氣通道6和下側(cè)設(shè)置有帶隔板7的沉降室8，所述油氣導(dǎo)出口 33通過油氣通道6以及沉降室8與油氣回收系統(tǒng)連通。
[0013]如圖3所示，所述沉降室8呈“W”形結(jié)構(gòu)且底部設(shè)置有粉塵出口 81，所述粉塵出口81設(shè)置有閥門82，所述沉降室8自閥門82向上設(shè)置有上部開口的下隔板71，所述沉降室8在下隔板71兩側(cè)與油氣通道6接口和油氣出口間分別設(shè)置有自頂部向下且下部開口的上隔板72。
[0014]所述煤氣出口 42與中溫進氣口 31連通。
[0015]所述干燥預(yù)熱段I和/或干餾段3、冷卻段4內(nèi)設(shè)置有角狀盒或布氣花墻，所述角狀盒或布氣花墻與上進氣口 12、下進氣口 13、中溫進氣口 31、高溫進氣口 32和/或冷煤氣入口 41連通。
[0016]所述角狀盒與排氣口 14、油氣導(dǎo)出口 33和/或煤氣出口 42連通。
[0017]所述角狀盒在干燥預(yù)熱段I和/或干餾段3、冷卻段4內(nèi)自上而下依次錯位排列。
[0018]所述角狀盒為“ Λ ”形或“ Λ ”形加下部兩側(cè)擋板的下開口盒裝結(jié)構(gòu)。
[0019]所述