[发明专利]一种热解炉及热解方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭转化技术领域，具体涉及一种热解炉及其热解方法。

背景技术

煤热解是煤炭清洁高效利用的重要途径，热解后产生大量高温半焦(700～900℃)，质量约为原料煤质量的50％～70％。半焦排出热解炉后需要冷却降温，以满足后续输送要求。现有技术中常采用间接换热的冷却方式，采用螺旋冷却器或通过反应器中设置换热管来实现冷却。

采用螺旋冷却器冷却时，热半焦从冷却器的一端进入并由螺杆推进至冷却器的另一端。冷却器轴及壳体通入循环冷却水，冷却器中半焦与冷却器表面进行热交换，将半焦冷却。上述冷却方式在高温下运行时，冷却器各部分连接部位密封处容易发生泄漏，气固颗粒会通过螺杆轴进入大气中，同时冷却器容易出现机械故障而无法实现连续稳定运行。另一方面，部分螺旋冷却器无法回收半焦中的热量，导致能量浪费。

另一种冷却方式是在反应器中设置换热管，热物料依靠自身重力向下移动通过布置在半焦罐中的换热管，换热管中通冷却水，使半焦冷却，水吸热后产生蒸汽。此方法虽然能够回收半焦中的热量，但由于半焦与冷却水间接换热效率低，通常需要很大的换热面积，使得换热器体积庞大。这样使得整个工艺投资增加，系统运行稳定性降低。

发明内容

本发明旨在提供一种热解炉及热解方法，该热解炉首先将煤热解产生半焦，并同时利用热解炉下段的冷却段实现半焦的冷却，冷却效率高，工艺流程简单。

本发明首先提供了一种热解炉，所述热解炉包括上部的热解段和下部的冷却段，所述热解段中设置有加热装置，所述热解段具有原煤入口、热解气出口、热态半焦出口，所述冷却段具有热态半焦入口、冷却半焦出口，所述冷却段的热态半焦入口与所述热解段的热态半焦出口连接。

所述冷却段内部沿轴向设置有进水管，所述进水管的一端封闭，另一端与外部的冷却水泵连接。在所述进水管上设置有圆柱状的喷淋管，所述喷淋管的底端与所述进水管的内腔连通，所述喷淋管的表面设置有通孔，并且，所述喷淋管与所述进水管之间的夹角为15～90°。

作为本发明优选的实施方式，沿所述进水管轴向设置多个支撑筋，所述支撑筋的一端固定在所述冷却段内壁上，另一端为支撑环，所述支撑环套在所述进水管上。

进一步地，所述支撑环与所述进水管外壁之间的水平距离为1～3mm。

作为本发明优选的实施方式，所述喷淋管的表面上设置的通孔的面积占所述喷淋管表面积的0.5～1.5％。

作为本发明优选的实施方式，所述热解段的高度H₁与所述冷却段的高度H₂的比值为H₁/H₂＝(1:1)～(5:1)。

作为本发明优选的实施方式，所述冷却段的高度H₂与所述冷却段的内径D的比值为H₂/D＝(2:1)～(6:1)。

作为本发明优选的实施方式，所述进水管沿所述冷却段轴向设置有一组或多组。所述喷淋管沿所述进水管轴向设置有一组或多组。

本发明还提供了一种利用上述热解炉进行热解的方法，包括步骤：

将原煤送入所述热解炉中，启动所述加热装置，所述原煤首先进入热解段进行热解反应，得到热解气和热态半焦；

所述热态半焦下落进入所述冷却段中，启动所述冷却水泵向所述进水管中通入冷却水，所述冷却水经由所述喷淋管上的通孔雾化喷出，并与所述热态半焦直接接触，将所述热态半焦冷却，得到冷却半焦。

作为本发明优选的实施方式，控制所述冷却水从所述通孔雾化喷出的速度为5～10m/s。

作为本发明优选的实施方式，控制所述热解段的温度为850～900℃。控制所述冷却段的温度为100～120℃，并且，所述冷却段的温度自上而下依次降低。

本发明的热解炉中，在热解段下部设置有冷却段，将物料的热解和冷却集中在一个装置中，节省了单独的冷却装置，工艺流程简单，装置运行稳定。并且，在冷却段中设置了多组喷淋管，将冷却水雾化喷出后与物料直接逆流接触进行冷却，使得物料的冷却快速、均匀，大大提高了冷却效率。冷却过程产生的蒸汽上升进入热解段中发生气化反应，提高了热解气产率，并且，气化产生的氢气对焦油有加氢作用，提高了焦油的品质。

附图说明

图1为本发明一种实施方案中热解炉的结构示意图。

图2为本发明另一种实施方案中热解炉的结构示意图。

图3为图1和图2中A-A截面的剖面图。

附图中的附图标记如下：

1-热解段；