本發(fā)明屬于煤化工領(lǐng)域，具體涉及一種干燥-熱解一體化的立式爐。

背景技術(shù)：

我國“富煤、貧油、少氣”的能源狀況決定了我國在今后相當長的時間內(nèi)仍將以煤炭作為能源消費的主體。煤熱解能夠生成氣(煤氣)、液(焦油)和固(半焦或焦炭)三個相態(tài)的產(chǎn)品，可實現(xiàn)煤炭資源潔凈、高效地綜合利用，是發(fā)展高附加值煤化工的有效途徑。

許多國家均在開發(fā)各有特色的煤炭熱解工藝技術(shù)，如美國的garrett工藝和toscoal工藝、德國的lr工藝、日本的煤快速熱解工藝、澳大利亞的流化床煤快速熱解工藝、前蘇聯(lián)的etch-175工藝、國內(nèi)的內(nèi)熱式低溫塊煤干餾工藝和固體熱載體法粉煤快速熱解工藝等。其中，煤熱解爐均是煤熱解工藝技術(shù)的核心設備。然而，各個熱解爐均對煤的粒徑有嚴格的要求，不適用于處理多粒徑的煤(粉煤、粒煤和塊煤)。通常情況下，原煤在進入熱解爐進行熱解反應之前需要事先預熱干燥的裝置，除了德國的lr工藝外，鮮有在同一爐內(nèi)同時實現(xiàn)原煤干燥-熱解一體化的裝置。但是lr工藝在煤顆粒尺寸方面有一定的局限性(適用粒徑范圍為20～80mm)，對于粉狀褐煤和煙煤均需要預先壓塊，且其熱解爐裝置設計復雜、投資較大。此外，鮮有利用煤或生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的熱解氣攜帶的熱量來干燥原料煤或生物質(zhì)方面的裝置或設備報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為彌補上述缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種適用于處理多粒徑的物料干燥-熱解一體化的立式爐，設計簡單、投資成本低，便于工業(yè)化應用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種干燥-熱解一體化的立式爐，包括物料輸送裝置和爐體，爐體頂部開設有壓力平衡口，爐體上部開設有氣體出口，爐體底部均勻開設有若干氣體熱載體入口；物料輸送裝置包括物料入口以及3～30層使物料在立式爐體內(nèi)折流式運行的傳送帶；物料入口設置在爐體上部；爐體內(nèi)中下部設置有液體折流板，液體折流板位于相鄰兩層傳送帶之間，爐體上開設有液體出口，液體折流板上匯集的液體經(jīng)液體出口排出。

本發(fā)明進一步的改進在于，爐體為長方體型，順著每層傳送帶運動方向，傳送帶承載物料的始端與爐體之間的間隙寬度小于物料的最小粒徑；順著每層傳送帶運動方向，傳送帶承載物料的末端與爐體之間預留有間隙，此間隙寬度為物料最大粒徑的5～10倍。

本發(fā)明進一步的改進在于，每一層傳送帶由兩根轉(zhuǎn)動軸和數(shù)根承重軸輔助傳動和支撐；轉(zhuǎn)動軸和數(shù)根承重軸均設置在一個水平面上，且數(shù)根承重軸設置在兩根轉(zhuǎn)動軸之間。

本發(fā)明進一步的改進在于，兩根轉(zhuǎn)動軸和數(shù)根承重軸均設置在爐爐體上。

本發(fā)明進一步的改進在于，物料為煤或生物質(zhì)，并且粒徑為3～100mm。

本發(fā)明進一步的改進在于，氣體出口所處位置的上一層傳送帶，順著運動方向的傳送帶末端底面設置有物料遮擋板。

本發(fā)明進一步的改進在于，物料遮擋板向物料下落的一側(cè)爐體傾斜，并且物料遮擋板與豎直方向的夾角為0～60°。

本發(fā)明進一步的改進在于，氣體出口所處位置的下一層傳送帶，順著運動方向的末端上方設置有氣體熱載體的折流板，氣體熱載體的折流板固定在爐體上，并且折流板底端位于氣體出口的下方；所述氣體熱載體的折流板為弧形，并且弧度為30°～90°。

本發(fā)明進一步的改進在于，所述氣體熱載體的折流板的上邊緣高于物料遮擋板的下邊緣。

本發(fā)明進一步的改進在于，液體折流板設置在爐體上，液體折流板與其上部爐體之間夾角為50～80°。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：

(1)本發(fā)明提供的一種干燥-熱解一體化的立式爐，利用折流式(形似于連續(xù)的s型)運行的傳送帶為物料輸送裝置，可實現(xiàn)多粒徑物料(煤或生物質(zhì))的干燥和熱解；通過氣體熱載體與物料之間多次交錯逆流的方式實現(xiàn)換熱，利用氣體熱載體由下至上的溫度梯度逐步實現(xiàn)物料(煤或生物質(zhì))由上至下的干燥、低溫熱解和中高溫熱解；同時可利用物料(煤或生物質(zhì))熱解所產(chǎn)生氣體冷卻立式爐出口的熱態(tài)半焦，或用于調(diào)控氣體熱載體的溫度，進而提高了立式爐的熱能利用率。本發(fā)明提供的一種干燥-熱解一體化的立式爐解決了傳統(tǒng)熱解爐無法在同一爐內(nèi)利用熱解氣來干燥物料的工藝技術(shù)，還拓寬了這種爐型裝置或設備可處理物料的有效粒徑范圍，并且設計簡單、操作靈活且簡便、實用性強，便于工業(yè)化應用。

(2)本發(fā)明利用氣體熱載體與物料(煤或生物質(zhì))多次交錯逆流的方式實現(xiàn)換熱，利用氣體熱載體由下至上的溫度梯度逐步實現(xiàn)物料(煤或生物質(zhì))由上至下的干燥、低溫熱解和中高溫熱解，即在同一爐內(nèi)實現(xiàn)了物料的干燥和熱解操作。此外，煤或生物質(zhì)、或煤焦、或高熱值煙氣燃燒所產(chǎn)生的高溫煙氣，或者煤或生物質(zhì)、或煤焦氣化所產(chǎn)生的高溫氣體，或者煤煉焦系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫焦爐煤氣均可作為本發(fā)明立式爐的氣體熱載體。

(3)本發(fā)明通過干燥-熱解一體化立式爐的設計，減少了氣體熱載體與外界的接觸和換熱，同時可利用物料(煤或生物質(zhì))熱解產(chǎn)生的煙氣來冷卻立式爐出口的熱態(tài)半焦，或用于調(diào)控所述氣體熱載體的溫度，提高了立式爐的熱能利用率。

(4)本發(fā)明的爐體內(nèi)設置3～30節(jié)折流式(形似于連續(xù)的s型)運行的傳送帶，可根據(jù)氣體熱載體的潛熱量或者現(xiàn)實需要增加或者減少傳送帶的面積或數(shù)量，設計簡單、操作靈活且簡便，投資成本低，便于工業(yè)化應用。

(5)本發(fā)明提供的一種干燥-熱解一體化的立式爐的立式爐氣體出口排出的氣體可用于冷卻立式爐出口的熱態(tài)半焦，或用于調(diào)控所述氣體熱載體的溫度，使得該裝置便于與煤(或煤焦，或生物質(zhì))的氣化系統(tǒng)，或高溫煉焦爐，或高溫鍋爐連用或耦合，從而提高熱能的利用率、實現(xiàn)規(guī)模效益、降低成本。

進一步的，傳送帶承載物料的始端與爐體之間的間隙寬度小于物料的最小粒徑，用于防止物料垂直落下和減少由下至上的氣體熱載體由此縫隙穿過；順著每層傳送帶運動方向，傳送帶承載物料的末端與爐體之間預留有間隙，此間隙寬度為物料最大粒徑的5～10倍，以便于物料垂直落下和由下至上的氣體熱載體由此間隙穿過。

進一步的，物料遮擋板凸向于物料下落的一側(cè)爐體。用于減少下落物料的揚塵程度并降低氣體熱載體上升氣流的無效透過量。

進一步的，氣體出口所處位置的下一層傳送帶，順著運動方向的末端上方設置有氣體熱載體的折流板，以增強氣體熱載體的折流和換熱效果。

進一步的，折流板的上邊緣高于物料遮擋板的底部邊緣，用于降低氣體出口排出氣體的含塵量。

進一步的，本發(fā)明可在一個爐內(nèi)實現(xiàn)物料粒徑為3～100mm的物料(煤或生物質(zhì))的干燥、低溫熱解和中高溫熱解，即物料粒徑適用范圍廣，進而可簡化物料預處理系統(tǒng)的處理工序，降低工程作業(yè)強度，減少了人工或機械經(jīng)費的投資。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的干燥-熱解一體化的立式爐結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是沿圖1中a-a線的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1-壓力平衡口；2-物料輸送裝置；3-支撐體；4-物料遮擋板；5-氣體熱載體的折流板；6-氣體出口；7-液體出口；8-液體折流板；9-9’-爐體圖示的省略部分；10-第一氣體熱載體入口；11-第二氣體熱載體入口；12-轉(zhuǎn)動輪；13-爐體；14-轉(zhuǎn)動軸；15-承重軸。

具體實施方式

結(jié)合附圖，對本發(fā)明的詳細描述如下。

參見圖1，本發(fā)明提出的立式爐包括物料輸送裝置2和爐體13，爐體13為長方體型，爐體13下部設置有與爐體13相連通的錐體狀腔體。爐體13頂部開設有壓力平衡口1，可根據(jù)實際操作過程中的壓力變化，來調(diào)節(jié)或平衡壓力。爐體13上部開設有氣體出口6，爐體13下方為與爐體相連通的錐體狀腔體，錐體狀腔體的中部周向均勻開設有四個氣體熱載體入口，具體為第一氣體熱載體入口10、第二氣體熱載體入口11、第三氣體熱載體入口和第四氣體熱載體入口，由于第一氣體熱載體入口10與第三氣體熱載體入口對稱設置，第二氣體熱載體入口11和第四氣體熱載體入口對稱設置，所以從圖1上只能夠看到第一氣體熱載體入口10和第二氣體熱載體入口11，氣體熱載體從立式爐底端錐體狀腔體的四個氣體熱載體入口同時進入立式爐。所述立式爐底端的四個氣體熱載體入口均勻分布在立式爐底端錐體半腰附近的圓周上，這樣設置的目的是為了促使氣體熱載體在爐體內(nèi)形成氣旋、減緩對爐壁的磨損程度；還可促使各股氣體充分對流，進而使底層傳送帶上的物料充分、均勻地受熱。利用氣體熱載體與物料煤或生物質(zhì)多次交錯逆流的方式實現(xiàn)換熱，利用氣體熱載體由下至上的溫度梯度逐步實現(xiàn)物料煤或生物質(zhì)由上至下的干燥、低溫熱解和中高溫熱解。

物料輸送裝置2包括物料入口以及3～30層使物料在立式爐體內(nèi)折流式運行的傳送帶；物料入口設置在爐體13上部并且物料入口下方設置有用于運送物料的傳送帶，傳送帶穿出爐體13，并且穿出爐體13的傳送帶由設置在爐體13上的支撐板3支撐。粒徑為3～100mm的物料煤或生物質(zhì)通過物料入口進入爐體內(nèi)；爐體13內(nèi)中下部設置有液體折流板8，液體折流板8位于兩層傳送帶之間，爐體13設置有液體出口7，液體折流板8上匯集的液體經(jīng)液體出口7排出；液體折流板8和液體出口7設置的個數(shù)可根據(jù)立式爐的傳送帶層數(shù)或者高度適當增加，以提高液體(主要是焦油和水)的回收率。9-9’是爐體圖示的省略部分，表示這一區(qū)域內(nèi)爐體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與爐體主體構(gòu)造的圖示相類似。

物料順著圖1中標注方向順著傳送帶運動方向向前傳送。

順著每層傳送帶運動方向，傳送帶承載物料的始端與爐體之間的間隙寬度小于物料的最小粒徑，用于防止物料垂直落下和減少由下至上的氣體熱載體由此縫隙穿過；順著每層傳送帶運動方向，傳送帶承載物料的末端與爐體之間預留有間隙，此間隙寬度范圍為物料最大粒徑的5～10倍，以便于物料垂直落下和由下至上的氣體熱載體由此間隙穿過。

參見圖2，每一層傳送帶由兩根轉(zhuǎn)動軸14和數(shù)根承重軸15輔助傳動和支撐；轉(zhuǎn)動軸14和數(shù)根承重軸15均設置在一個水平面上，且數(shù)根承重軸15設置在兩根轉(zhuǎn)動軸14之間。兩根轉(zhuǎn)動軸14和數(shù)根承重軸15均設置在爐爐體13上。

所用物料為煤或生物質(zhì)，并且粒徑為3～100mm。

對于氣體出口6所處位置的上一層傳送帶，順著運動方向的傳送帶末端底面設置有物料遮擋板4，物料遮擋板4向物料下落的一側(cè)爐體傾斜，并且物料遮擋板4與豎直方向的夾角為0°～60°，其目的在于減少下落物料的揚塵程度并降低氣體熱載體上升氣流的無效透過量。

對于氣體出口6所處位置的下一層傳送帶，順著運動方向的末端上方設置有氣體熱載體的折流板5，氣體熱載體的折流板5固定在爐體13上，并且折流板5底端位于氣體出口6的下方；所述氣體熱載體的折流板5為圓弧形，并且弧度為30°～90°，圓弧的圓心位于圓弧下方，這樣能夠增強氣體熱載體的折流和換熱效果。

所述氣體熱載體的折流板5的上邊緣高于物料遮擋板4的底部邊緣，用于降低氣體出口6排出氣體的含塵量。

液體折流板8設置在爐體上，所述液體折流板8與其上部爐體之間夾角的范圍為50°～80°。即液體折流板8固定在爐體上，并且向上傾斜，與爐體的夾角為50°～80°，這樣能夠引導液體，液體折流板8上匯集的液體經(jīng)液體出口7流向爐體外。

物料被傳送到第一層傳送帶的末端后，傳送帶上承載的物料煤或生物質(zhì)在重力的作用下，下落到第二層傳送帶上。由于第二層傳送帶同一時間也在不停的運動，所以可將從第一層傳送帶上落下的物料煤或生物質(zhì)及時移走。當物料煤或生物質(zhì)被傳送到第二層傳送帶的末端后，物料煤或生物質(zhì)再次在重力的作用下，下落到第三層傳送帶上。如此循環(huán)，傳送帶上物料可一直運動到立式爐的底端，在此過程中，物料煤或生物質(zhì)經(jīng)干燥、低溫熱解和中高溫熱解后轉(zhuǎn)變?yōu)榘虢?，排出爐體。由于每一層傳送帶的運動方向均與上一層傳送帶的運動方向相反，所以物料煤或生物質(zhì)呈現(xiàn)出折流式、形似于連續(xù)s型的下落方式；由于每一層傳送帶同一時間均在不停的運動，所以每一層傳送帶上落下的物料煤或生物質(zhì)均可被及時移走。

本發(fā)明中所述物料經(jīng)物料輸送裝置2進入爐體內(nèi)，所述物料煤或生物質(zhì)流動方向為由上至下、折流式形似于連續(xù)的s型。本發(fā)明所述傳送帶的表面是物料煤或生物質(zhì)進行干燥和熱解反應的場所。

所述立式爐氣體出口6排出的氣體可用于冷卻立式爐出口的熱態(tài)半焦，或用于調(diào)控所述氣體熱載體的溫度。

所述立式爐的液體折流板8和液體出口7設置的個數(shù)可根據(jù)立式爐的傳送帶層數(shù)或者高度適當增加，以提高液體(主要是焦油和水)的收率。液體折流板8與爐體相連，所述液體折流板8與其上部爐體之間夾角的范圍為50°～80°，用于引導液體的流向。液體折流板8上匯集的液體經(jīng)液體出口7流向爐體外。

煤(或生物質(zhì)，或煤焦，或高熱值煙氣)燃燒所產(chǎn)生的高溫煙氣，或者煤(或生物質(zhì)，或煤焦)氣化所產(chǎn)生的高溫氣體，或者煤煉焦系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫焦爐煤氣均可作為本發(fā)明立式爐的氣體熱載體。

所述立式爐的爐體底部設置的氣體熱載體入口共有四個，它們均勻分布在爐體下端錐體半腰附近的四周，這樣設置的目的是為了促使氣體熱載體在爐體內(nèi)形成氣旋、減緩對爐壁的磨損程度；還可促使各股氣體充分對流，進而使底層傳送帶上的物料充分、均勻地受熱。利用氣體熱載體與原料煤或生物質(zhì)多次交錯逆流的方式實現(xiàn)換熱，利用氣體熱載體由下至上的溫度梯度逐步實現(xiàn)原料煤或生物質(zhì)由上至下的干燥、低溫熱解和中高溫熱解。