[發明專利]一種外熱式蘭炭爐

有效

• 申請號: 201410062104.5
• 申請日: 2014-02-22
• 公開（公告）號: CN103788963A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 賈會平
• 申請（專利權）人: 石家莊新華能源環保科技股份有限公司
• 主分類號: C10B1/00
• 分類號: C10B1/00;C10B47/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于化工、冶金材料生產設備技術領域，涉及一種蘭炭爐，具體涉及一種外熱式蘭炭爐。

背景技術

蘭炭又稱半焦、焦粉，是一種新型的炭素材料，具有固定炭高、比電阻高、化學活性高、含灰份低、鋁低、硫低、磷低等特性，已逐步取代焦炭而廣泛運用于電石、鐵合金、硅鐵和碳化硅等產品的生產。生產蘭炭的同時副產蘭炭尾氣和煤焦油，目前每生產一噸蘭炭大約副產?700Nm^?3?蘭炭尾氣，蘭炭尾氣的熱值為?1700～2000大卡/?Nm^?3。

現有技術的蘭炭爐為內熱式蘭炭爐，通過花墻內蘭炭尾氣燃燒，產生的煙氣通過花墻進入蘭炭爐內加熱煤，使煤半焦化，這種方式產生的蘭炭尾氣中含有大量氮氣，無法用于分離提取各有用氣體成分，例如甲烷或合成甲烷的原料氣，甲烷是制取LNG（液化天然氣）的原料。傳統蘭炭爐冷卻蘭炭的方式為水冷，不僅污染水源，而且蘭炭產品需要烘干過程。為避免氮氣進入蘭炭尾氣需要設計一種外熱式蘭炭爐，通過外加熱的方式加熱蘭炭，使其進行半焦化反應，生成蘭炭和不含氮氣的蘭炭尾氣。

發明內容

本發明提供一種外熱式蘭炭爐，以優化蘭炭生產過程，提高蘭炭尾氣中有價值氣體成分，為合成甲烷及生產LNG創造條件。

本發明外熱式蘭炭爐，包括爐體、進料口和蘭炭出口，爐體內分預熱段、干餾段和冷卻段。預熱段上部設有1～5根上抽吸梁，預熱段的下部設有2～10組蓄熱式輻射管，蓄熱式輻射管為U形管結構或蛇形管結構，U形管或蛇形管的兩頭設有蓄熱燒嘴。干餾段設有2～10組蓄熱式加熱器，蓄熱式加熱器的兩側分別設有蓄熱燒嘴。冷卻段的上部設有1～5根下抽吸梁，冷卻段的下部設有冷蘭炭尾氣入口。

蓄熱式加熱器的器壁由碳硅磚砌筑而成或者由耐高溫鋼板焊接而成。干餾段的上部設有電石爐氣分配管，電石爐氣分配管設有電石爐氣出口。

本發明外熱式蘭炭爐的花墻為密封的蓄熱式加熱器，蓄熱式加熱器上面設有氣孔，蓄熱式加熱器的器壁由碳硅磚砌筑而成或由耐高溫鋼板焊接而成，燃料在蓄熱燒嘴中燃燒，產生的煙氣在蓄熱式加熱器中流動從另一側出去，蓄熱式加熱器兩端的蓄熱燒嘴交替燃燒、蓄熱。熱量通過碳硅磚或鋼板間接加熱爐膛內的煤，加熱方式類似于焦爐，保證煙氣排放溫度降低至150度左右，不僅能提高蘭炭和蘭炭尾氣的品質，而且能夠降低能耗。

本發明外熱式蘭炭爐通過在爐體中加設蓄熱式加熱器和蓄熱式輻射管，利用蓄熱式加熱器兩端的蓄熱燒嘴交替燃燒、蓄熱，對爐體中的煤進行加熱干餾，避免氮氣進入蘭炭尾氣，有利于凈化和提純蘭炭生產的有用氣體產品，便于合成甲烷及進一步生產LNG。干餾段的上部設有電石爐氣分配管，利用電石爐氣攜帶的熱量預熱蘭炭原料，可以使能耗進一步降低。冷卻段加設冷蘭炭尾氣入口和下抽吸梁，將冷卻的蘭炭尾氣從爐下進氣口送入爐膛冷卻蘭炭，蘭炭尾氣在冷卻段自下而上流動，然后被布置在冷卻段上部的抽吸梁吸走，利用蘭炭尾氣為冷卻介質冷卻蘭炭，冷卻后的蘭炭為干燥狀態，減少了蘭炭烘干工序，避免產生工業污水。

附圖說明

圖1為本發明外熱式蘭炭爐的結構示意圖；

圖2為圖1的側視圖。

其中：1—進料口、2—預熱段、3—蓄熱式輻射管、4—電石爐氣分配管、5—干餾段、6—蓄熱式加熱器、7—下抽吸梁、8—冷蘭炭尾氣入口、9—上抽吸梁、10—爐體、11—蓄熱燒嘴、12—花墻壁、13—冷卻段、14—蘭炭出口、15—電石爐氣出口。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明。

本發明外熱式蘭炭爐，如圖1、圖2所示，包括爐體10、進料口1和蘭炭出口14，爐體內分預熱段2、干餾段5和冷卻段13。預熱段的上部設有3根上抽吸梁9，預熱段的下部設有4組蓄熱式輻射管3。蓄熱式輻射管為U形管結構，U形管的兩頭設有蓄熱燒嘴11。U形管的兩頭分別設有氣體出口，兩頭的氣體出口通過三通閥與排放系統連接。干餾段設有4組蓄熱式加熱器6，蓄熱式加熱器的兩側分別設有蓄熱燒嘴11。蓄熱式加熱器的兩側分別設有氣體出口，兩頭的氣體出口通過三通閥與排放系統連接。蓄熱式加熱器的器壁由碳硅磚砌筑而成。干餾段的上部設有電石爐氣分配管4，電石爐氣分配管設有電石爐氣出口15。冷卻段13的上部設有下抽吸梁7，冷卻段的下部設有冷蘭炭尾氣入口8。上抽吸梁9出口和下抽吸梁7出口連接到蘭炭尾氣冷卻器，蘭炭尾氣冷卻器出口分為兩路，一路連接到蘭炭尾氣凈化分離設備，另一路連接到冷卻段的冷蘭炭尾氣入口8。

本發明外熱式蘭炭爐的運行過程為，煙煤或褐煤原料經進料口1進入蘭炭爐的預熱段2，上升的蘭炭尾氣和電石爐氣分配管4噴出的高溫電石爐氣將原料預熱至500～600℃。蓄熱式輻射管3為蘭炭爐補充熱量。在干餾段5蓄熱式加熱器6放出熱量將原料加熱至600～800℃進行半焦化反應，生成蘭炭和蘭炭尾氣。蘭炭尾氣向上運行，預熱原料后經上抽吸梁9抽出到蘭炭尾氣冷卻器。蘭炭向下運行到冷卻段，通過冷蘭炭尾氣入口8進入的冷蘭炭尾氣對蘭炭進行冷卻，冷卻后的蘭炭產品經蘭炭出口14出爐。冷卻蘭炭后的蘭炭尾氣經下抽吸梁7到蘭炭尾氣冷卻器。在蘭炭尾氣冷卻器冷卻后的蘭炭尾氣一路到蘭炭尾氣凈化分離設備進行凈化分離和后序加工，另一路經冷蘭炭尾氣入口8返回冷卻段13繼續冷卻蘭炭。蓄熱式輻射管3的操作為，燃料和助燃空氣進入上部的蓄熱燒嘴11進行燃燒，燃燒產生的煙氣穿過U形管結構的蓄熱式輻射管，經下部的氣體出口、三通閥到排放系統排放。當氣體出口排出的煙氣溫度低于150℃時換向，下部的蓄熱燒嘴燃燒，上部的氣體出口排放廢煙氣，通過三通閥的動作實現換向操作。同樣蓄熱式加熱器6的操作為，燃料和助燃空氣進入蓄熱式加熱器左側的蓄熱燒嘴11燃燒，燃燒產生的煙氣穿過加熱器，經右側的氣體出口、三通閥到排放系統排放，熱量通過碳硅磚傳給原料。當氣體出口排出的煙氣溫度低于150℃時換向，右側的蓄熱燒嘴燃燒，經左側的氣體出口排放廢煙氣，通過三通閥的動作實現換向操作。