煤炭微波干餾裝備及其煤炭微波干餾處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤炭加工設備，具體涉及煤炭微波干餾裝備及其煤炭微波干餾處理方法，屬于微波加熱技術領域。
【背景技術】
[0002]低階煤的直接燃燒不但浪費了大量的能源、資金和設備，還嚴重污染了環(huán)境，燃燒產(chǎn)物中粉塵、硫氧化合物、氮氧化合物以及不完全燃燒時產(chǎn)生的一氧化碳等有害氣體排放到大氣中會造成粉塵污染和氣體污染。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，環(huán)境保護意識的加強，以及國家要求對煤炭資源合理、高效綜合開發(fā)利用，低階煤干餾必然會愈來愈受到重視和推廣。煤炭干餾工藝很多:(I)按加熱方式可分為外熱式、內(nèi)熱式及內(nèi)熱外熱混合式。外熱式技術中的加熱介質(zhì)與原料不直接接觸，熱量由管壁傳入；內(nèi)熱式爐的加熱介質(zhì)與原料直接接觸。(2)按加熱介質(zhì)的不同則有固體熱載體法和氣體熱載體法兩種。固體熱載體由熱解生產(chǎn)的半焦或熱灰作為循環(huán)熱載體.充分利用熱解固體熱能:氣體熱載體由高溫熱煙氣或惰性氣作為循環(huán)熱載體進行干燥干餾。(3)根據(jù)固體物料在主要設備(反應器)內(nèi)的運行狀況，可分為旋轉(zhuǎn)床、固定床、流化床、氣流床及滾動床(回轉(zhuǎn)爐/窯)技術等。這些工藝的加熱方式普遍是熱傳導方式，即要先對物料環(huán)境進行預熱，然后通過導熱、對流和輻射方式來對物料進行加熱，使得物料是分階段、分部分進行，不能整體進行，因此加熱效率較低，并且加熱規(guī)程中容易產(chǎn)生二次反應。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種結(jié)構(gòu)設計合理，操作方便，環(huán)保性強，加熱效率非常高，成本低，可防止加熱過程中出現(xiàn)二次反應，能有效對煤炭等物料進行快速加熱處理的煤炭微波干餾裝備。本發(fā)明另外一個目的是提供煤炭微波干餾處理的方法。
[0004]技術方案，為了實現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術方案為:
一種煤炭微波干餾裝備，它包括進料系統(tǒng)、與進料系統(tǒng)相連的微波干餾爐窯、安裝在微波干餾爐窯四周的微波發(fā)生器、與微波干餾爐窯相連的除塵系統(tǒng)、與除塵系統(tǒng)相連的焦油和氣體冷卻收集系統(tǒng)、與微波干餾爐窯相連的尾料冷卻系統(tǒng)、與尾料冷卻系統(tǒng)相連的出料系統(tǒng)；
所述的進料系統(tǒng)包括受料倉，與受料倉相連的配料皮帶秤，與配料皮帶秤相連的大傾角皮帶，與大傾角皮帶相連的振動布料機；
所述的微波干餾爐窯的爐體為圓型，爐體由鋼結(jié)構(gòu)骨架、安裝在鋼結(jié)構(gòu)骨架上的內(nèi)鋼板，安裝在內(nèi)鋼板上的保溫棉，安裝在保溫棉外部的外護板爐殼鋼板構(gòu)成；
所述的微波發(fā)生器分布在微波干餾爐窯上部的四周，每兩個微波發(fā)生器之間夾角為45度角，共布置6臺電源于轉(zhuǎn)底爐的四周。
[0005]所述的尾料冷卻系統(tǒng)包括高溫水冷螺旋出料機，與高溫水冷螺旋輸送機相連的出料傳送帶，與出料傳送帶相連的噴淋裝置。
[0006]作為優(yōu)選方案，以上所述的煤炭微波干餾裝備，所述的微波干餾爐窯為環(huán)形密閉微波干餾窯，是用微波作為熱源來熱解煤炭。其爐體內(nèi)外爐墻和爐頂構(gòu)成環(huán)形爐膛，是爐體的固定結(jié)構(gòu)；爐膛是供熱空間，爐體由耐溫鋼板密焊制成圓型；爐體由鋼結(jié)構(gòu)骨架、310s內(nèi)鋼板+普通保溫棉+外護板爐殼鋼板構(gòu)成(外保溫)。環(huán)形密閉微波干餾窯的爐底可以轉(zhuǎn)動，由兩套電機驅(qū)動。爐窯爐頂均布3個防爆裝置，可保證窯體的安全性。并且環(huán)形密閉微波干餾窯的爐頂部分布6個抽排口(包含防爆裝置及壓力檢測)，可實時監(jiān)控爐體內(nèi)壓，保證窯體的安全性。
[0007]所述述的微波干餾爐窯的爐體通過水封刀密封。水封刀在微波干餾爐窯(轉(zhuǎn)底爐)內(nèi)腔和外腔之間，內(nèi)外腔之間有一圈裝滿水的水槽，中間通過隔板進行隔斷，通過水進行密封。上述的微波干餾爐窯主要具有保溫隔熱的功能和密閉隔氧功能，爐膛是供熱空間，爐體由耐溫鋼板密焊制成圓型，微波干餾設備的密閉隔氧主要通過整個爐體的水封刀密封和進出料口的料封結(jié)構(gòu)進行密封。
[0008]作為優(yōu)選方案，以上所述的煤炭微波干餾裝備，所述的微波發(fā)生器為6臺915MHz的75Kw電源進行物料的微波加熱，采用CST電磁仿真軟件，優(yōu)化設計微波加熱腔體尺寸，微波加熱腔尺寸為內(nèi)徑3m，外徑5m的轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)，微波的饋口尺寸為不規(guī)則的四邊形，長度分別為713mm、475mm、706mm、397mm，饋口位置如圖1所示，兩個微波口之間的角度為45°，圍著轉(zhuǎn)底爐一圈的饋口方式。每兩個微波發(fā)生器之間夾角為45度角；采用這種結(jié)構(gòu)的微波發(fā)生器及其安裝位置帶來的技術上優(yōu)點是一、使整個轉(zhuǎn)底爐的磁場分布為進料口相對于出料口的磁場密度相對密些，長時間運轉(zhuǎn)時溫度場在整個轉(zhuǎn)底爐分布均勻。二、安裝方便，饋口采用兩段安裝方式，固定的前端饋口和方便安裝的后端饋口，后端饋口與微波發(fā)生器進行安裝。
[0009]作為優(yōu)選方案，以上所述的煤炭微波干餾裝備，所述的焦油和氣體冷卻收集系統(tǒng)包括空氣冷卻器，與空氣冷卻器相連的風機，與風機相連的儲氣罐。
[0010]作為優(yōu)選方案，以上所述的煤炭微波干餾裝備，特征在于，所述的除塵系統(tǒng)為陶瓷薄膜除塵器。
[0011]本發(fā)明所述的煤炭微波干餾裝備，其中進料系統(tǒng)采用振動布料機，本發(fā)明通過數(shù)學模型設計，使微波干餾爐窯(轉(zhuǎn)底爐)的轉(zhuǎn)速、徑向料量差異、振動給料量實現(xiàn)統(tǒng)一，能夠確保扇形料面均勻，并通過振動布料機對煤塊物料進行布料，可有效消除徑向料量的差異，從而可大大提高微波加熱效率，取得了非常好的技術效果。
[0012]本發(fā)明所述的煤炭微波干餾裝備，其中焦油和氣體冷卻收集系統(tǒng)，焦油的收集主要靠空氣冷卻器進行冷卻并收集，通過空氣冷卻器的氣體經(jīng)風機引導進入到儲氣罐中。
[0013]本發(fā)明所述的煤炭微波干餾裝備，其中除塵系統(tǒng)，低品質(zhì)煤炭(褐煤、長焰煤等)進行熱解后有大量的煙氣，煙氣中除了含有焦油氣體、CO等氣體外，還含有大量的煤煙氣，煤煙氣會造成空氣冷卻器的損壞并影響焦油的收集，本發(fā)明通過實驗篩選，選擇陶瓷薄膜除塵器進行煙氣的除塵作用，效果突出。
[0014]本發(fā)明所述的煤炭微波干餾裝備，尾料冷卻系統(tǒng)，轉(zhuǎn)底爐的尾料通過高溫水冷螺旋出料機進行尾料的出料，尾料經(jīng)過高溫水冷螺旋輸送機冷卻后進入出料傳送帶中，最后進過噴淋裝置進行蘭炭的最終冷卻。
[0015]本發(fā)明所述的煤炭微波干餾裝備，其中出料系統(tǒng)為螺旋排料形式，本發(fā)明改進了螺旋葉片的材質(zhì)、曲面形狀和聯(lián)接方式，裝有刮刀的螺旋軸由電機通過減速機及鏈傳動帶動。電機采用變頻調(diào)速，用以方便調(diào)整轉(zhuǎn)速。出料機設有升降裝置，用以調(diào)整螺旋軸的高度，出料方便。
[0016]本發(fā)明提供的一種煤炭微波干餾處理方法，其包括以下步驟:
步驟一、將煤炭輸送到受料倉，并通過配料皮帶秤將煤炭輸送到大傾角皮帶，再通過大傾角皮帶輸送到振動布料機中進行布料；
步驟二、煤炭在微波干餾爐窯內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動，并通過安裝在微波干餾爐窯上的6個微波發(fā)生器對煤炭
物料進行加熱；
步驟三、加熱一段時間后，從煤炭物料中加熱得到的高附著產(chǎn)物經(jīng)過過風機引導首先進入除塵系統(tǒng)進行煙氣的除塵，然后進入焦油和氣體冷卻收集系統(tǒng)對焦油和氣體進行收集;
步驟四、加熱后的煤炭物料經(jīng)過尾料冷卻系統(tǒng)中的高溫水冷螺旋機從微波干餾爐窯中出來，并通過傳送帶輸送出來，最終通過噴淋裝置得到最終的產(chǎn)物蘭炭。
[0017]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明提供的煤炭微波干餾裝備，結(jié)構(gòu)設計合理，尤其對微波發(fā)生器優(yōu)化設計，微波干餾爐窯的結(jié)構(gòu)和冷卻設計，冷卻收集系統(tǒng)和除塵過濾系統(tǒng)的設計，整個裝備操作方便，環(huán)保性強，加熱效率非常高，成本低，可防止加熱過程中出現(xiàn)二次反應，能有效對煤炭等物料進行快速加熱處理。
[0018]本發(fā)明提供的煤炭微波干餾處理的方法，工藝設計合理，可操作性強，干餾處理效率高，干餾得到的固體蘭炭的吸附能力增強、比表面積增大，氣體含豐富的氫氣和一氧化碳，較現(xiàn)有技術可以節(jié)省大量時間和能源。對于微波加熱，物料中心溫度高于表面溫度，其傳熱傳質(zhì)方向相同，揮發(fā)分穿過低溫區(qū)，可以減少二次反應。
[0019]本發(fā)明提供的煤炭微波干餾裝備，在密封狀態(tài)下利用大功率微波技術，對低品質(zhì)煤炭(褐煤、長焰煤等)進行加熱處理，在隔氧狀態(tài)下將含水率低于5%的低品質(zhì)煤炭加熱至600°C，對煤炭進行熱解，獲取焦油、蘭炭、煤氣等高附加值產(chǎn)品，本發(fā)明可實現(xiàn)煤炭資源無害化、減量化處理，解決低品質(zhì)煤炭熱值低、可利用空間小、燃燒污染大等問題，提高煤炭價值，改善資源鏈，達到能源最大化利用及節(jié)能減排的目的，具有重要的環(huán)境保護意義。并能產(chǎn)生很好的經(jīng)濟價值。
[0020]本發(fā)明采用微波加熱，微波是介于紅外和無線電波之間的電磁波，其波長范圍為1