本发明提供了一种干馏气化装置，包括，气化炉、气化管路、风机及气固分离器；通过进料口向气化管路送入物料，物料与管路系统中气体混合成气固混合体；物料在气化管路内被干馏气化；气固混合体被风机驱动在管路系统进行循环；气固分离器将气固混合体中固体分离出并在所述固体出口排出，而气固分离后气体通过所述回气口回到气化管路；成品气出气管能排出成品气。将高挥发份的煤粉通过快速干馏，使煤的挥发份大部分被气化，转化为气体燃料。同时，剩余的炭颗粒将用来做生产活性炭。
1.一种干馏气化装置，其特征在于包括，气化炉、气化管路、风机及气固分离器；
所述气化炉包括炉体及所述炉体内的加热室，所述加热室具有加热装置，以所述加热装置加热所述加热室，以提供干馏所需温度；
所述气化管路两端分别为出口端及回气端，所述气化管路还连通有一进料管，所述进料管一端连通于所述气化管路，所述进料管另一端作为进料口接至所述炉体外；所述气化管路主体位于所述加热室内；
所述气固分离器具有入气口、回气口及固体出口；所述气化管路与所述风机及气固分离器组成一连通的循环管路系统；在靠近所述气固分离器回气口的气化管路上连接有一成品气出气管，所述风机及气固分离器位于所述炉体外；
通过所述进料口向所述气化管路送入物料，所述物料与管路系统中气体混合成气固混合体；所述物料在所述气化管路内被干馏气化；所述气固混合体被所述风机驱动在管路系统进行循环；所述气固分离器将所述气固混合体中固体分离出并在所述固体出口排出，而气固分离后气体通过所述回气口回到所述气化管路；所述成品气出气管能排出成品气。
2.如权利要求1所述的干馏气化装置，其特征在于，所述进料管位于所述炉体上侧，所述气固分离器为旋风分离器，所述气固分离器位于所述炉体下侧，所述气化管路出口端连通至所述气固分离器入气口，所述气固分离器回气口连通至所述回气端，所述固体出口位于所述气固分离器最下侧。
3.如权利要求1所述的干馏气化装置，其特征在于，所述风机能安装于第一位置或第二位置，所述第一位置位于所述出口端与所述气固分离器入气口之间，所述第二位置位于所述回气口与所述回气端之间；在第一位置，所述风机向所述气固分离器送风；在第二位置，所述风机从所述气固分离器抽风，向所述气化管路送风。
4.如权利要求3所述的干馏气化装置，其特征在于，所述气化管路包括气化管、回气管及连通管，所述气化管及回气管竖向布置，所述连通管连通在所述气化管及回气管上端，所述气化管下端为所述出口端；所述回气管下端为所述回气端。
5.如权利要求4所述的干馏气化装置，其特征在于，所述加热装置为燃烧器，所述炉体具有一烟气出口，所述燃烧器及烟气出口均位于所述加热室下侧，一竖向隔墙隔开所述燃烧器及烟气出口，同时，也隔开所述气化管及回气管。
6.如权利要求4或5所述的干馏气化装置，其特征在于，所述连通管上焊接有多个翅片。
7.如权利要求6所述的干馏气化装置，其特征在于，所述翅片间隔分布为多行，各行的所述翅片呈螺旋式分布。
8.如权利要求1至5任一项所述的干馏气化装置，其特征在于，所述气化管路包括气化管、回气管及连通管，所述气化管及回气管竖向布置，所述连通管连通在所述气化管及回气管上端；所述气化管中部为一组气化管束，所述气化管束包括多根间隔的管道。
9.如权利要求8所述的干馏气化装置，其特征在于，所述回气管中部为一组回气管束，所述回气管束包括多根间隔的回气换热管。
10.如权利要求9所述的干馏气化装置，其特征在于，所述气化管束的管道管径大于所述回气换热管管径；所述回气换热管数量大于所述气化管束的管道的数量。
11.如权利要求8所述的干馏气化装置，其特征在于，在靠近所述气化管束的所述炉体上，顺所述气化管束安装有多个燃烧器，以进行加热。
12.如权利要求1至5任一项所述的干馏气化装置，其特征在于，所述进料管位于炉体外的部分具有冷却装置。
13.如权利要求1至5任一项所述的干馏气化装置，其特征在于，所述风机轴承上具有冷却装置。
14.一种采用如权利要求1所述的干馏气化装置的煤粉快速干馏方法，其特征在于，包括步骤：将煤粉连续输入到有气流循环的气化管路；
在所述气化管路中，所述煤粉与所述气化管路中气流形成两相流；
以风机将上述两相流送入到气固分离器中，进行气固分离，将炭颗粒从气流中分离出来；
所述气流中一部分作为成品气在分离出口处送出，其余气体继续在所述气化管路中循环。
15.如权利要求14所述的煤粉快速干馏方法，其特征在于，所述气化管路中煤粉与气体的灰气比为0.6-1.5，并在流动中被快速干馏。
16.如权利要求14所述的煤粉快速干馏方法，其特征在于，所述煤粉在所述气化管路中干馏的时间为0.3～0.5秒，干馏的温度为650℃～900℃。
17.如权利要求14所述的煤粉快速干馏方法，其特征在于，所述煤粉与高温气体所形成的两相流，在气化管路中流动时，被管路外侧流动的高温烟气冲刷而被加热到干馏温度。
18.如权利要求14所述的煤粉快速干馏方法，其特征在于，所述参与循环系统的气体采用煤粉气化所产生的气体。
19.如权利要求14所述的煤粉快速干馏方法，其特征在于，所述煤粉采用破碎煤，颗粒≤120um。
一种干馏气化装置及煤粉快速干馏方法
技术领域
[0001] 本发明涉及煤化工中煤粉干馏技术，特别涉及一种干馏气化装置及煤粉快速干馏方法。
背景技术
[0002] 煤的干馏主要有连续式直立炭化炉、气化炉、炼焦制气等形式。但这些方法没有使产品气参与再循环而加热煤粉，也没有在气化过程中加热速率如此迅速，达到0.13秒。
[0003] 煤拔头(国家863计划重点支持的科技项目)是以锅炉燃烧煤半焦的高温热灰作为原煤的热载体来实现整个工艺技术路线而实施的，属固固加热方式。将煤在“煤拔头”装置内以小于1秒钟的时间快速热解与快速分离，经过冷却后提取目前国内最优质的中烃煤焦油与煤气，之后对焦煤油进行液化燃料与化工原料的深加工，而产生的煤半焦直接进入锅炉内进行燃烧发电供热。
[0004] 申请号为201210025458.3，名称为“一种加压法内热式煤干馏造气工艺”的发明专利。将操作压力提高到绝对压力0.5MPa以上，因加压增大了单位体积中气体分子的数量可以缩短传热时间、干馏时间，获得高压外输煤气。对于气体体积数量增加的煤干馏过程，当外输煤气需要进一步加压进行加工处理时，降低了整体过程能耗。
[0005] 申请号为200510080334.5，名称为“一种干煤粉加压气化方法”的发明专利，主要是将干煤粉经过多道程序并升压，进入气化炉生CO+H。这项专利并没有涉及到固定炭颗粒的分离及产品气的再循环。
[0006] 申请号为200610137759.X，名称为“低温煤干馏生产工艺”的发明专利，加入到炉内的热量被煤充分吸收，干馏时间短，直接迅速，同时采用大空腔设计，炉底布气花墙的均匀供给加热气体，使干馏炉处理量较内燃外热式炉提高了3倍以上且加热均匀，温度控制较低，由原回收率50％以下提高到现在80％以上。这项发明的目的只是单纯地提高焦油率。
发明内容
[0007] 本发明所要解决的问题是：为解决现有技术的煤粉气化装置生产效率低的问题，目的在于提供一种炭化效率高，无任何污染，又节约能源的干馏气化装置。
[0008] 目的还在于提供一种炭化效率高，无任何污染，又节约能源的煤粉快速干馏方法。
[0009] 本发明一实施例提供一种干馏气化装置，包括，气化炉、气化管路、风机及气固分离器；所述气化炉包括炉体及所述炉体内的加热室，所述加热室具有加热装置，以所述加热装置加热所述加热室，以提供干馏所需温度；所述气化管路两端分别为出口端及回气端，所述气化管路还连通有一进料管，所述进料管一端连通于所述气化管路，所述进料管另一端作为进料口接至所述炉体外；所述气化管路主体位于所述加热室内；所述风机具有进气口及出气口；所述气固分离器具有入气口、回气口及固体出口；所述气化管路与所述风机及气固分离器组成一连通的循环管路系统；在靠近所述气固分离器回气口的气化管路上连接有一成品气出气管，所述风机及气固分离器位于所述炉体外；通过所述进料口向所述气化管路送入物料，所述物料与管路系统中气体混合成气固混合体；所述物料在所述气化管路内被干馏气化；所述气固混合体被所述风机驱动在管路系统进行循环；所述气固分离器将所述气固混合体中固体分离出并在所述固体出口排出，而气固分离后气体通过所述回气口回到所述气化管路；所述成品气出气管能排出成品气。
[0010] 根据上述构思，所述进料管位于所述炉体上侧，所述气固分离器为旋风分离器，所述气固分离器位于所述炉体下侧，所述气化管路出口端连通至所述气固分离器入气口，所述气固分离器回气口连通至所述回气端，所述固体出口位于所述气固分离器最下侧。
[0011] 根据上述构思，所述风机能安装于第一位置或第二位置，所述第一位置位于所述出口端与所述气固分离器入气口之间，所述第二位置位于所述回气口与所述回气端之间；在第一位置，所述风机向所述气固分离器送风；在第二位置，所述风机从所述气固分离器抽风，向所述气化管路送风。
[0012] 根据上述构思，所述气化管路包括气化管、回气管及连通管，所述气化管及回气管竖向布置，所述连通管连通在所述气化管及回气管上端，所述气化管下端为所述出口端；所述回气管下端为所述回气端。
[0013] 根据上述构思，所述加热装置为燃烧器，所述炉体具有一烟气出口，所述燃烧器及烟气出口均位于所述加热室下侧，一竖向隔墙隔开所述燃烧器及烟气出口，同时，也隔开所述气化管及回气管。
[0014] 根据上述构思，所述连通管上焊接有多个翅片。
[0015] 根据上述构思，所述翅片间隔分布为多行，各行的所述翅片呈螺旋式分布。
[0016] 根据上述构思，所述气化管路包括气化管、回气管及连通管，所述气化管及回气管竖向布置，所述连通管连通在所述气化管及回气管上端；所述气化管中部为一组气化管束，所述气化管束包括多根间隔的管道。
[0017] 根据上述构思，所述回气管中部为一组回气管束，所述回气管束包括多根间隔的回气换热管。
[0018] 根据上述构思，所述气化管束的管道管径大于所述回气换热管管径；所述回气换热管数量大于所述气化管束的管道的数量。
[0019] 根据上述构思，在靠近所述气化管束的所述炉体上，顺所述气化管束安装有多个燃烧器，以进行加热。
[0020] 根据上述构思，所述进料管位于炉体外的部分具有冷却装置。
[0021] 根据上述构思，所述风机轴承上具有冷却装置。
[0022] 本发明另一实施例提供一种煤粉快速干馏方法，包括步骤：
[0023] 将煤粉连续输入到有气流循环的气化管路；
[0024] 将所述气化管路加热到干馏温度；
[0025] 在所述气化管路中，所述煤粉与所述气化管路中气流形成两相流；
[0026] 以风机将上述两相流送入到气固分离器中，进行气固分离，将炭颗粒从气流中分离出来；
[0027] 所述气流中一部分作为成品气在分离出口处送出，其余气体继续在所述气化管路中循环。
[0028] 根据上述构思，所述气化管路中煤粉与气体的灰气比为0.6-1.5，并在流动中被快速干馏。
[0029] 根据上述构思，所述煤粉在所述气化管路中干馏的时间为0.3～0.5秒，干馏的温度为650℃～900℃。
[0030] 根据上述构思，所述煤粉与高温气体所形成的两相流，在气化管路中流动时，被管路外侧流动的高温烟气冲刷而被加热到干馏温度。
[0031] 根据上述构思，所述参与循环系统的气体采用煤粉气化所产生的气体。
[0032] 根据上述构思，所述煤粉采用破碎煤，颗粒≤120um。
[0033] 本发明的目的是将高挥发份的煤粉通过快速干馏，使煤的挥发份大部分被气化，转化为气体燃料。同时，剩余的炭颗粒将用来做生产活性炭。这种工艺方法相比的好处是：
[0034] 1、气化炉1的产品分两种。一种是可燃气体，其成分是甲烷(CH4)含量75％～90％，它是一种高品质气体燃料。另一种是固定炭成为高活性的炭质吸附材料，作为大气污染物、污水处理提供基料，还可作为生态农业，改变土壤土质的主要材料。
[0035] 2、煤的气化率高，炭颗粒的剩余可燃气含量很低(﹤3％)。
[0036] 3、煤的气化速度快，只有0.3～0.5秒。使产量可达到3100Nm3/h的可燃气体，处理煤量在6t/h以上。
[0037] 4、可连续生产，运行状态稳定，安全可靠。
[0038] 5、容易实现自动化控制。
[0039] 6、对环境几乎无污染、无污水，无毒废气和固体废料的排放。
[0040] 7、加热后外排的烟气，在其后布有余热换热器，对于高温烟气和可燃气体的物理显热都便于充分利用，节约能源。
附图说明
[0041] 图1：本发明第一实施例的干馏气化装置结构示意图。
[0042] 图2：本发明第二实施例的干馏气化装置结构示意图。
[0043] 图3：本发明第二实施例的干馏气化装置剖视结构示意图。
[0044] 图4：本发明第二实施例的干馏气化装置连通管部分的剖视结构示意图。
具体实施方式
[0045] 体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0046] 本发明实施例提供一种干馏气化装置，参照图1、图2所示，包括气化炉1、气化管路2、风机3及气固分离器4。
[0047] 气化炉1包括炉体11及炉体11内的加热室12，炉体11可由炉壁和保温材料共同制成，加热室12具有加热装置13，以加热装置13加热加热室12，以提供干馏所需温度。
[0048] 气化管路2主体的大部分都位于加热室12内，气化管路2在炉体内可呈U形，气化管路2底端分别为出口端27及回气端28，气化管路2还连通有一进料管24，进料管24一端连通于气化管路2，进料管24另一端作为进料口接至炉体11外。
[0049] 风机3用于给气化管路2中气流提供循环动力，可具有进气口31及出气口32，以此连通于气化管路2。
[0050] 气固分离器4具有入气口41、回气口42及固体出口43；气化管路2与风机3及气固分离器4组成一连通的循环管路系统，该循环管路系统与加热室12烟气相隔绝。在靠近气固分离器4回气口的气化管路2上连接有一成品气出气管29，风机3及气固分离器4位于炉体11外。
[0051] 通过进料管24的进料口向气化管路2送入物料，物料与管路系统中气体混合成气固混合体；物料在气化管路2内被干馏气化；气固混合体被风机3驱动在管路系统进行循环；气固分离器4将气固混合体中固体分离出并在固体出口排出，而气固分离后气体通过回气口回到气化管路2；成品气出气管29能排出成品气。
[0052] 以下结合附图对本发明各实施例具体介绍如下：
[0053] 如图1所示，为本发明第一实施例，气化管路2可包括气化管21、回气管22及连通管23，气化管21及回气管22竖向布置，连通管23连通在气化管21及回气管22上端，气化管21下端为出口端27；回气管22下端为回气端28。进料管24位于炉体11上侧，进料管24外通过一水平安装的螺旋输送器25连通一供料小仓26。其中进料管24与气化管21位于同一轴线上，以满足瞬间干馏的需要。且气化管21在连通管23连接处的下部进行了扩径。
[0054] 本实施例中气固分离器4可为旋风分离器，旋风分离器采用耐高温钢材制造，为降低阻力提高分离效率采用了蜗壳式入口技术和小锥度、长椎体的结构形式；下出口采用了与外部空气隔绝的卸料阀门，使分离效率提高到98％以上。
[0055] 气固分离器4位于炉体11下侧，较佳是位于回气管22正下方。气化管路2出口端27连通至气固分离器4入气口41，气固分离器4回气口42连通至回气端28，固体出口43位于气固分离器4最下侧。这样的布置，可便于煤粉这类物料利用重力向下运动。
[0056] 另外，在管路系统中，风机3可安装于一个第一位置或一个第二位置等位置上，第一位置位于图1所示出口端27与气固分离器4入气口41之间，第二位置可位于回气口42与回气端28之间(图中未示出)。在第一位置，风机3向气固分离器4送风；可更好控制反应管内压力。在第二位置，风机3从气固分离器4抽风，向气化管路2送风，可减少碳粉对风机的磨损。当然，如果需要也可将风机配置于其它位置。
[0057] 加热装置13可为燃烧器，燃烧器的热功率通过热平衡计算确定。炉体11具有一烟气出口15，加热装置13及烟气出口15均位于加热室12下侧，一竖向隔墙14隔开加热装置13及烟气出口15，同时，也隔开气化管21及回气管22。以便于将燃烧器产生的高温烟气在气化炉内顺气化管路2流动。
[0058] 另外，如图1所示，进料管24位于炉体11外的部分较佳具有冷却装置，冷却装置可为水循环冷却装置，包括给水管路5和回水管路6。当然风机3轴承上及气固分离器4回气口上也可具有同样的冷却装置。以降低这些部分的温度，进料管路上和回气口上设冷却装置是为了防止煤粉搭桥堵塞，轴承上设冷却装置是为了防止轴承温度过高。
[0059] 如图2所示，为本发明气化装置的第二实施例，其与第一实施例基本相同，区别在于，气化管21中部为一组气化管束211，气化管束211包括多根间隔的管道，以提升气化管路与外侧烟气的换热效率。回气管22中部为一组回气管束221，回气管束221包括多根间隔的回气换热管，也可提升回气管22与外侧烟气的换热效率。
[0060] 气化管束211由一组多管束的耐热钢管组成。根数的多少是由所需要的换热面积来确定，以保证干馏循环系统的气体被及时加热。管束的通风截面积要根据气流速度和风机3风量确定，一般在15～25m/s,管束长度与煤粉干馏时间有关，干馏完成的时间经试验确定为0.3～0.5秒。干馏的温度一般在650℃～900℃。回气管束221的作用是将输送的气体继续加热到一定温度(约800℃)，使煤粉一进入气化管21就开始被加热，缩短在炉内停留时间。管束中管道直径根据气化量确定，根数根据传热面积确定。如图3所示，考虑到气化管21要让煤粉快速通过和气化，气化管束211的管道管径大于回气管束221的回气换热管管。当然，为了充分回热气流，回气管束221的回气换热管数量可大于气化管束211的管道的数量。
[0061] 如图2所示，还可在靠近气化管束的炉体11上，顺气化管束211可安装有多个加热装置，以对气化管进行快速加热。当然，第一实施例也可如此设置。
[0062] 如图2、图4所示，连通管23或其它炉体内管路上还可焊接有多个翅片231。翅片231间隔地分布为多行，图中是等间距陈列排布。但较佳是，各行的翅片231呈螺旋式分布，这样可使气流有一定旋转方向，即可以防止气流流动中的乱流，还可将气流中固体煤粉靠近管壁输送，以利于后续在气固分离器进行分离。当然，第一实施例也可如此设置。
[0063] 在第二实施例中，煤粉可由给料机均匀地输进气化管21，依靠风机3排出的高温气体形成的气流，将煤粉均匀地带进气化管束211的每根管道中，一边流动，一边被加热室12的高温烟气加热，并在0.3～0.5秒的时间内被干馏，释放出煤中的挥发份。进入风机3入口时，温度约为650～800℃左右，煤粉与气体的质量比例为0.6～1.5之间。煤粉气固两相流从风机3出口出来，直接进入气固分离器4，进行固气分离。失去挥发份的炭颗粒从气固分离器4下出口排出，气体则从气固分离器4的上出口，再进入回气管22，进行下一个循环过程。由于煤粉不断输入，不断释出可燃气体，使循环系统的气体静压力不断增高。当增高到一定压力值时，气固分离器4出口处的另一个出口，煤气出口阀门被打开，煤气排出被输入到煤气处理设备系统，这个煤气出口的压力值被计算机控制在一个稳定的压力数值上，一般静压P﹤1500Pa，以保持气化系统的气体的稳定流速。
[0064] 煤粉的进料口和炭颗粒的出口被要求只能进(或出)物料，不能被携带进(或出)任何气体。这将通过进出料阀门和输送设备来保证。
[0065] 参照图1至图4所示，本发明实施例还提供一种煤粉快速干馏方法，包括步骤：
[0066] 先将煤粉连续输入到有气流循环的气化管路2中。煤粉采用破碎煤，颗粒≤120um。
[0067] 将气化管路2加热到干馏温度；不仅可以预先加热，运作中还可不断加热，并采取保温处理。煤粉与高温气体所形成的两相流，在气化管路2中流动时，被管路外侧流动的高温烟气冲刷而被加热到干馏温度。为满足条件，煤粉在气化管路2中干馏的时间为0.3～0.5秒，干馏的温度为650℃～900℃。
[0068] 在气化管路2中，煤粉与气化管路2中气流形成两相流；参与循环系统的气体采用煤粉气化所产生的气体。
[0069] 以风机3将上述两相流送入到气固分离器4中，进行气固分离，将炭颗粒从气流中分离出来；
[0070] 气流中一部分作为成品气在分离出口处送出，其余气体继续在气化管路2中循环。
[0071] 其中，气化管路2中煤粉与气体的灰气比要控制在0.6-1.5，煤粉可在流动中被快速干馏。
[0072] 本发明实施例干馏气化装置的启动顺序：可先开启风机3和燃烧器，同时用氮气逐步将空气吹出循环系统。当循环系统的内部气体被加热到700℃时，开始向系统内输送煤粉。煤粉输送量需要逐步增加，一直到达额定负荷时为止。
[0073] 本发明实施例干馏气化装置的停止运行的顺序：先停止输送煤粉，向系统内输入氮气，关闭燃烧器，在保持煤气出口处压力的同时，使风机3运行十小时以上。然后停止风机3运行，关闭煤气出口阀门和进出料阀门，关闭氮气阀门。
[0074] 本发明实施例的目的是将高挥发份的煤粉通过快速干馏，使煤的挥发份大部分被气化，转化为气体燃料。同时，剩余的炭颗粒将用来做生产活性炭。这种工艺方法相比的好处是：
[0075] 1、干馏气化装置的产品分两种。一种是可燃气体，其成分是甲烷(CH4)含量75％～90％，它是一种高品质气体燃料。另一种是固定炭成为高活性的炭质吸附材料，作为大气污染物、污水处理提供基料，还可作为生态农业，改变土壤土质的主要材料。
[0076] 2、煤的气化率高，炭颗粒的剩余可燃气含量很低(﹤3％)。
[0077] 3、煤的气化速度快，只有0.3～0.5秒。使产量可达到3100Nm3/h的可燃气体，处理煤量在6t/h以上。
[0078] 4、可连续生产，运行状态稳定，安全可靠。
[0079] 5、容易实现自动化控制。
[0080] 6、对环境几乎无污染、无污水，无毒废气和固体废料的排放。
[0081] 7、加热后外排的烟气，在其后布有余热换热器，对于高温烟气和可燃气体的物理显热都便于充分利用，节约能源。
[0082] 除非特别限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本发明的保护范围，本领域技术人员可在本发明的范围内做出各种其他替换、改变和改进，因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。
