本發(fā)明總地涉及煤熱解領(lǐng)域，具體涉及一種煤熱解的自清潔反應(yīng)器及反應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

煤熱解是指煤炭在隔絕氧氣的條件下，加熱至500-1100℃時，發(fā)生的一系列物理變化和化學(xué)反應(yīng)，得到煤氣、焦油和半焦的過程。在熱解溫度下，生成的焦油容易發(fā)生結(jié)焦反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)器熱效率下降，需要定期清潔，影響生產(chǎn)效率。

現(xiàn)有的煤熱解反應(yīng)器包括直立爐、旋轉(zhuǎn)床、回轉(zhuǎn)窯等多種形式，均或多或少的存在清潔問題，同時，還存在對原料要求高、空間利用率低、傳熱系數(shù)低等缺點(diǎn)。采用噴動床和流化床可以解決部分結(jié)焦問題，同時起到強(qiáng)化傳熱作用，但額外添加的水蒸氣會增加設(shè)備能耗；旋轉(zhuǎn)反應(yīng)釜在提高空間利用率的同時，也可以起到強(qiáng)化傳熱作用，但攪拌裝置自身的結(jié)焦問題無法解決。

因此，為了克服現(xiàn)有煤熱解反應(yīng)器的缺陷，解決設(shè)備內(nèi)部存在的結(jié)焦問題，需提出一種運(yùn)行周期長、換熱效率高、占地面積小的煤熱解技術(shù)，使得該技術(shù)對原料形態(tài)要求不高，實(shí)現(xiàn)熱解反應(yīng)設(shè)備的自清潔。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種煤熱解的自清潔反應(yīng)器及反應(yīng)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)在煤熱解時焦油容易發(fā)生結(jié)焦反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)器熱效率下降的問題。

本發(fā)明提供了一種煤熱解的自清潔反應(yīng)器，所述自清潔反應(yīng)器包括夾層套筒和旋轉(zhuǎn)攪拌部分，所述夾層套筒包括內(nèi)套筒和外套筒，所述內(nèi)套筒和外套筒之間的夾層用于流通熱載體；所述夾層套筒軸向的兩端分別設(shè)有連通所述內(nèi)套筒內(nèi)側(cè)的原料入口、氣相出口和半焦出口；所述旋轉(zhuǎn)攪拌部分設(shè)于所述內(nèi)套筒的內(nèi)側(cè)，所述旋轉(zhuǎn)攪拌部分包括轉(zhuǎn)子、攪拌盤和槳葉，其中，所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動設(shè)置于所述夾層套筒內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子從所述夾層套筒的原料入口端伸入至所述夾層套筒的底部，所述轉(zhuǎn)子為空心桿結(jié)構(gòu)，空心部分用于流通熱載體；所述攪拌盤固定設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子的外表面上，所述攪拌盤與所述轉(zhuǎn)子的軸向方向垂直或呈一角度設(shè)置，所述攪拌盤包括一組支撐桿，所述支撐桿從所述轉(zhuǎn)子的外周向表面沿徑向延伸，所述一組支撐桿位于同一平面內(nèi)；所述槳葉設(shè)置于所述支撐桿的末端，所述槳葉的外表面與所述內(nèi)套筒的內(nèi)壁之間形成有“面到面”的間隔，所述一組支撐桿上的各槳葉之間留有間隔。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子上沿軸向可間隔布置有多個所述攪拌盤和所述槳葉，相鄰所述攪拌盤上的槳葉之間留有間隔。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)攪拌部分可包括多組所述轉(zhuǎn)子、攪拌盤與槳葉，所述轉(zhuǎn)子之間相互平行設(shè)置，相鄰所述轉(zhuǎn)子上的所述攪拌盤在所述轉(zhuǎn)子的軸向方向上交錯布置，交錯布置的所述攪拌盤上的槳葉之間留有間隔；所述轉(zhuǎn)子與相鄰轉(zhuǎn)子上的所述槳葉之間留有間隔。

上述的反應(yīng)器，所述槳葉的外表面為曲面，朝向所述轉(zhuǎn)子的方向彎曲。

上述的反應(yīng)器，所述槳葉的形狀呈“U”形、圓弧形或“W”形。

上述的反應(yīng)器，相鄰交錯布置的所述攪拌盤上的槳葉的外表面之間形成有“面到面”的間隔。

上述的反應(yīng)器，所述支撐桿為實(shí)心或空心結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述空心結(jié)構(gòu)的支撐桿的內(nèi)部與所述夾層套筒的夾層連通。

進(jìn)一步地，在所述內(nèi)套筒內(nèi)側(cè)的前端和后端可分別設(shè)置有定子，所述定子分別與所述轉(zhuǎn)子兩端的槳葉相鄰設(shè)置，所述定子與所述槳葉的外表面形成有“面到面”的間隔。

本發(fā)明還提供一種包含上述煤熱解的自清潔反應(yīng)器的反應(yīng)系統(tǒng)，所述反應(yīng)系統(tǒng)還包括料倉和旋風(fēng)分離器；所述原料入口與所述料倉連接；所述半焦出口與所述旋風(fēng)分離器連接；所述原料入口與所述轉(zhuǎn)子上的熱載體入口、所述夾層套筒的夾層熱載體出口位于所述自清潔反應(yīng)器的同一端，或者所述原料入口與所述轉(zhuǎn)子上的熱載體出口、所述夾層套筒的夾層熱載體入口位于所述自清潔反應(yīng)器的同一端。

本發(fā)明利用自清潔反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)煤的熱解，解決了現(xiàn)有煤熱解反應(yīng)器的清潔問題。同時，本發(fā)明通過攪拌盤和自清潔槳葉的攪拌作用，提高了傳熱效率。

而且，本發(fā)明可以采用粒煤或粉煤或二者混合物為原料，對原料的要求有較大的彈性。

另外，本發(fā)明的系統(tǒng)提高了空間利用率，占地面積小。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的自清潔反應(yīng)器的縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的自清潔反應(yīng)器的橫截面剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的自清潔反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有煤熱解反應(yīng)器結(jié)焦的缺陷，以提供一種運(yùn)行周期長、換熱效率高、占地面積小的煤熱解技術(shù)。

本發(fā)明提供了一種煤熱解的自清潔反應(yīng)器，所述自清潔反應(yīng)器包括夾層套筒和旋轉(zhuǎn)攪拌部分。

如圖2所示，夾層套筒包括內(nèi)套筒8和外套筒12，內(nèi)套筒8和外套筒12之間的夾層用于流通熱載體。

如圖3所示，夾層套筒軸向的一端設(shè)有連通所述內(nèi)套筒8內(nèi)側(cè)的原料入口2，另一端設(shè)有連通所述內(nèi)套筒內(nèi)側(cè)的氣相出口5和半焦出口4。

如圖2所示，所述旋轉(zhuǎn)攪拌部分設(shè)于所述內(nèi)套筒8的內(nèi)側(cè)，所述旋轉(zhuǎn)攪拌部分包括轉(zhuǎn)子3、攪拌盤9和槳葉10，其中，所述轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動設(shè)置于所述夾層套筒內(nèi)。所述轉(zhuǎn)子3從所述夾層套筒的原料入口2端伸入至所述夾層套筒的底部。

所述轉(zhuǎn)子3為空心桿結(jié)構(gòu)，空心部分用于流通熱載體。熱載體為高溫?zé)煔饣蛉廴邴}。所述攪拌盤9固定設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子3的外表面上，所述攪拌盤9與所述轉(zhuǎn)子3的軸向方向垂直或呈一角度設(shè)置，所述攪拌盤9包括一組支撐桿，所述支撐桿從所述轉(zhuǎn)子3的外周向表面沿徑向延伸，所述一組支撐桿位于同一平面內(nèi)。所述槳葉10設(shè)置于所述支撐桿的末端，所述槳葉10的外表面與所述內(nèi)套筒8的內(nèi)壁之間形成有“面到面”的間隔，所述一組支撐桿上的各槳葉之間留有間隔。

“面到面”的間隔設(shè)計，是指兩個表面在之間的最短距離方向上的投影有重疊部分，以保證通過面與面間的摩擦可以清潔各自的表面，又保證不能面與面間過于緊密而影響轉(zhuǎn)動。

通過轉(zhuǎn)子及其附屬攪拌盤及槳葉的攪拌作用，促進(jìn)粒煤或粉煤或二者混合物在反應(yīng)器內(nèi)與熱載體換熱。

攪拌盤9的作用主要是支撐和固定漿葉10，使?jié){葉10隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動。

從轉(zhuǎn)子3橫截面方向觀察，攪拌盤9具有多根支撐桿，類似自行車輪胎輻條式排布。支撐桿起到支撐和固定漿葉的作用，支撐桿之間的空隙允許原料通過。支撐桿可以是實(shí)心，也可以是空心。若為空心，則與轉(zhuǎn)子內(nèi)部熱載體通道相通，這樣支撐桿表面溫度相對實(shí)心桿較高，有利于加熱原料，促進(jìn)熱解反應(yīng)。

攪拌盤9可以是如圖1所示垂直于轉(zhuǎn)子的形式，也可以與轉(zhuǎn)子呈一定夾角。攪拌盤9的支撐桿數(shù)量也可以調(diào)整。通過攪拌盤9的角度及支撐桿數(shù)量的調(diào)整，有利于原料在反應(yīng)器內(nèi)的推送，使設(shè)備運(yùn)行更加順暢。

所述轉(zhuǎn)子3上沿軸向可間隔布置有多個所述攪拌盤9和所述槳葉10，相鄰所述攪拌盤9上的槳葉10之間留有間隔。

當(dāng)然，旋轉(zhuǎn)攪拌部分可包括多組所述轉(zhuǎn)子3、攪拌盤9與槳葉10，所述轉(zhuǎn)子3之間可相互平行設(shè)置，相鄰所述轉(zhuǎn)子3上的所述攪拌盤9在所述轉(zhuǎn)子3的軸向方向上交錯布置，交錯布置的所述攪拌盤9上的槳葉10之間留有間隔。所述轉(zhuǎn)子3與相鄰轉(zhuǎn)子3上的所述槳葉10之間也留有間隔。

相鄰轉(zhuǎn)子3上的漿葉10的交錯排布，可以保證相鄰漿葉10通過相互摩擦得到清潔。

漿葉10與反應(yīng)器內(nèi)壁、轉(zhuǎn)子3表面、其它漿葉10間的間隔應(yīng)適當(dāng)，既保證通過摩擦可以清潔表面，又保證不能過于緊密而影響轉(zhuǎn)動。

相鄰交錯布置的所述攪拌盤9上的槳葉10的外表面之間形成有“面到面”的間隔。

漿葉10可以是多種形狀，只要不影響相互間轉(zhuǎn)動、保證漿葉10與反應(yīng)器內(nèi)壁、轉(zhuǎn)子3表面、相鄰漿葉10間有足夠的接觸面積(或正對面積)即可。

所述槳葉10的外表面優(yōu)選為曲面，朝向所述轉(zhuǎn)子3的方向彎曲。比如所述槳葉10的形狀可呈“U”形、圓弧形或“W”形。

為了對兩端的槳葉10進(jìn)行清潔，可在所述內(nèi)套筒8內(nèi)側(cè)的前端和后端分別設(shè)置有定子11，所述定子11分別與所述轉(zhuǎn)子兩端的槳葉10相鄰設(shè)置，所述定子11與所述槳葉的外表面形成有“面到面”的間隔。同上述各個“面到面”的間隔類似，既要保證通過面和面的摩擦可以相互清潔表面，又要保證面和面不能過于緊密而影響轉(zhuǎn)子等的轉(zhuǎn)動。

如圖3所示，本發(fā)明同時提供的包含上述煤熱解的自清潔反應(yīng)器的反應(yīng)系統(tǒng)，所述反應(yīng)系統(tǒng)還包括料倉1和旋風(fēng)分離器6。所述原料入口2與所述料倉1連接；所述半焦出口4與所述旋風(fēng)分離器6連接。所述原料入口2與所述轉(zhuǎn)子3上的熱載體入口、所述夾層套筒的夾層熱載體出口位于所述自清潔反應(yīng)器的同一端，或者所述原料入口與所述轉(zhuǎn)子上的熱載體出口、所述夾層套筒的夾層熱載體入口位于所述自清潔反應(yīng)器的同一端。這樣設(shè)計使得其中轉(zhuǎn)子通道內(nèi)的熱載體流向與原料流向相同，夾層內(nèi)的熱載體流向與原料流向相反；或者使得其中轉(zhuǎn)子通道內(nèi)的熱載體流向與原料流向相反，夾層內(nèi)的熱載體流向與原料流向相同，其目的都是維持反應(yīng)器內(nèi)部一個較為均勻的溫度場。

本發(fā)明利用自清潔反應(yīng)器進(jìn)行煤熱解的方法，包括下列步驟：

將一定量的直徑小于50mm的粒煤或粉煤或二者混合物經(jīng)干燥后，通過料倉和反應(yīng)器進(jìn)口進(jìn)入自清潔反應(yīng)器。

通過熱載體的間接加熱，反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生煤熱解反應(yīng)。

產(chǎn)生的半焦從反應(yīng)器底部排出。

產(chǎn)生的煤氣和焦油以及夾帶的煤粉首先通過旋風(fēng)分離器分離后，煤粉進(jìn)入料倉，煤氣和焦油進(jìn)入后續(xù)的油氣分離工序。

煤熱解時，通過轉(zhuǎn)子3等的攪拌作用，促進(jìn)粒煤或粉煤或二者混合物在反應(yīng)器7內(nèi)與熱載體換熱，達(dá)到熱解溫度后發(fā)生熱解反應(yīng)，反應(yīng)生成的半焦由反應(yīng)器7底部的固體出口4排出，煤氣和焦油等氣相以及夾帶的煤粉從反應(yīng)器上部的氣相出口5進(jìn)入旋風(fēng)分離器6，分離后的煤粉進(jìn)入料倉1，分離后的氣相物質(zhì)進(jìn)入后續(xù)的分離裝置。

本發(fā)明所謂的自清潔，是指漿葉在轉(zhuǎn)動過程中，通過與反應(yīng)器內(nèi)壁、轉(zhuǎn)子表面、其它漿葉間的摩擦，清除上面殘留的焦油等物質(zhì)，保持上述這些設(shè)備表面的清潔，從而將原料與設(shè)備之間的傳熱效率維持在良好的、穩(wěn)定的水平。

從上述可見，本發(fā)明克服了現(xiàn)有煤熱解反應(yīng)器結(jié)焦的缺陷，可提供一種運(yùn)行周期長、換熱效率高、占地面積小的煤熱解技術(shù)。

實(shí)施例1

如圖3所示，將一定量的直徑小于50mm的粒煤或粉煤或二者的混合物經(jīng)干燥后，通過料倉1和反應(yīng)器原料入口2進(jìn)入自清潔反應(yīng)器7。

自清潔反應(yīng)器7內(nèi)有一定數(shù)量的轉(zhuǎn)子3、攪拌盤9和自清潔槳葉10，其中轉(zhuǎn)子3和攪拌盤為空心設(shè)計，為熱載體通道。

自清潔反應(yīng)器內(nèi)轉(zhuǎn)子3、攪拌盤9和自清潔槳葉10的布置如圖1所示。

該自清潔反應(yīng)器內(nèi)包含三個轉(zhuǎn)子3-1、3-2和3-3，每個轉(zhuǎn)子上排布若干數(shù)量的攪拌盤9，攪拌盤9的端部設(shè)置自清潔槳葉10；在內(nèi)筒體8內(nèi)側(cè)，與前端和后端槳葉相鄰的位置設(shè)置四個定子11-1、11-2、11-3和11-4，實(shí)現(xiàn)兩端自清潔槳葉的清潔。

自清潔反應(yīng)器的外殼為套筒形式，如圖2所示。

套筒由橢圓筒型外筒12和半圓筒形內(nèi)筒12組成，套筒的外側(cè)夾層為熱載體通道。

熱載體為高溫?zé)煔饣蛉廴邴}。其中轉(zhuǎn)子3通道內(nèi)的熱載體流向與原料流向相同，套筒外側(cè)的熱載體流向與原料流向相反。通過轉(zhuǎn)子3及其附屬機(jī)構(gòu)的攪拌作用，促進(jìn)粒煤或粉煤或二者混合物在反應(yīng)器7內(nèi)與熱載體換熱，達(dá)到熱解溫度后發(fā)生熱解反應(yīng)，反應(yīng)生成的半焦由反應(yīng)器7底部的固體半焦出口4排出，煤氣和焦油等氣相以及夾帶的煤粉從反應(yīng)器上部的氣相出口5進(jìn)入旋風(fēng)分離器6，分離后的煤粉進(jìn)入料倉1，分離后的氣相物質(zhì)進(jìn)入后續(xù)的分離裝置。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。