细粒煤热解设备制造技术

一种细粒煤热解设备，其特征在于：所述装置包括以并联方式设置的两根管路间分别设置有质量流量计、控制阀的用于向管式炉内输送不同气体及其混合气体的第一进气管和第二进气管，两根进气管的出口端通过气体混合管段和控制阀与以串联方式设置的第一管式炉、第二管式炉相连接；所述第二管式炉出口端通过管道依次连接有冷阱装置和焦油收集器；在所述的气体混合管段上设置有与供水源相连接的管道，在该管道间依次设置有控制阀和计量泵。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及多种气氛及其混合气氛下煤粉热处理的技术，具体说是涉及一种 细粒煤热解设备。该装置可实现高温高压水蒸气下煤粉热处理的试验研究，也可用于煤粉 磁性强化、煤粉焦化及煤粉气化等领域。
技术介绍
煤粉热解是煤燃烧过程的一个重要的初始阶段，因此研究煤粉的热处理装置对于 煤粉磁性强化等具有十分重要的意义，选择适合的热处理装置可以在一定的程度上改善煤 粉的燃烧状况。目前，煤粉热处理试验装置按其加热方式分为电加热、等离子体加热、微波 加热等，后两种加热方式虽然具有升温速度快、选择性加热等优势，但由于设备昂贵、可控 性差，很难实现工业化生产，目前仍以电加热为主要方式。电加热方式中多采用常压固定床 反应器、石英管反应器、自由落下床反应器等，上述反应器由于反应空间狭小，每次样品量 仅为0. 5 3g，很难满足工业化生产需求；同时很多试验装置仅能实现常压单一气氛下煤 粉热处理试验，对于高压混合气氛(特别是高温水蒸气)下煤粉热处理试验无能为力。现 已见到的常用细粒煤热解设备如下图所示。张国杰等人在进行高硫煤加氢热解脱硫试验研究过程中采用细粒煤热解设备为 常压固定床反应器，此装置设计简单，操作方便，但只有一个进气口，不能进行多种气氛及 混合气氛下的煤粉热处理试验；同时该装置只能进行常压反应，无法进行煤粉高压热处理 试验；由于其反应器设计尺寸偏小，此装置试样处理量为3g，粒度小于3mm，同时该装置由 于没有添加焦油收集器及冷却设备等，无法收集煤粉热处理过程中产生的焦油，即不能准 确分析煤粉热处理过程中产生焦油含量及其硫含量，极大影响此装置的应用范围。徐龙等 人在研究兖州煤热解预脱硫行为中通过改变固定床反应器为石英管反应器，实现了快速升 温热解和程序升温热解两个过程，但由于石英管内径为1. 4cm，每次样品量仅为0. 5g，样品 处理量太小，同时石英管易碎，缩短此装置使用寿命。Sugawara等人在对烟煤进行快速热解脱硫试验研究过程中采用煤粉热解装置为 常压自由落下床反应器，将进气口设计在装置的底部，试样从装置的顶部自由落下进入高 温区，经迅速加热后落到装置底部。该装置操作方便，设计成本低，但仅能进行常压快速加 热，不能进行程序升温加热，同时样品处理量少，同时对气流控制要求较高，颗粒在经过高 温区的反应时间很难控制，可控性较差。高梅杉等人在研究褐煤在甲烷气氛下热解特性及硫析出规律中其热处理装置采 用了双进气口，实现了混合气氛下煤粉加热试验研究，通过质量流量计和质量流量控制显 示仪精确测量和控制气体流量，将试样放入瓷舟并推至石英管中部，通过管式炉的程序升 温进行加热。但此装置只能在常压下进行，不能进行高压反应试验，同时该装置处理量少， 不便于大型化，仅满足对此次试验的要求。李斌等人在进行高硫煤半焦水蒸气部分气化预脱硫试验中其热处理装置添加了 计量泵及蒸气发生器，可进行水蒸气气氛下煤粉热处理试验，但只设计一个进气口，反应过程中仅能充入一种气体，采用转子流量计不能很好的控制气体流量，同时该装置没有安装 压力表及背压阀，只能进行常压条件下的试验，试样处理量少，影响其应用范围。冯玉滨等人在研究煤的热解与硫的析出特性时采用的是一种以固定床为反应器， 以硅碳管为加热原件的热解装置。在试验过程中将试样放入瓷舟并推至石英管中部，通过 硅碳管进行加热。此装置处理量较小，一般为0. Ig,同时只能进行常压及单一气氛下的反 应。表1常见细粒煤热解设备 4 由上表可以看出，目前常用细粒煤热解设备其结构比较简单，反应压力多设计为 常压，进气方式多采用单一进气口，样品处理量小且对粒度有要求，同时这些热处理装置基本对于后续的焦油的收集及处理尚未涉及，这些弊端将直接影响其应用范围。
技术实现思路
本技术的目的正是针对上述细粒煤热解设备中存在的不足之处，而提供一种 可在多种气氛及其混合气氛下对煤粉进行热处理的装置。本技术的细粒煤热解设备不 仅兼有传统细粒煤热解设备的优点，而且添加计量泵、水桶及背压阀等装置，可实现高温高 压水蒸气下煤粉热解预处理的试验研究，同时具有操作方便、处理量大、适用性强等优点。 可被广泛的应用于煤粉磁性强化、煤粉焦化及煤粉气化等领域。本技术的目的可通过下述技术措施来实现本技术的细粒煤热解设备包括以并联方式设置的两根管路间分别设置有质 量流量计、控制阀的用于向管式炉内输送不同气体及其混合气体的第一进气管和第二进气 管，两根进气管的出口端通过气体混合管段和控制阀与以串联方式设置的第一管式炉、第 二管式炉相连接；所述第二管式炉出口端通过管道依次连接有冷阱装置和焦油收集器；在 所述的气体混合管段上设置有与供水源相连接的管道，在该管道间依次设置有控制阀和计 量泵，这一结构可在煤粉热处理过程中向管式炉中通入用于产生高温水蒸气的水，实现多 气氛及其混合气氛下的煤粉热处理。本技术中所述的第二管式炉中用于盛放试验样品装置采用不锈钢管制备而 成，不锈钢管两端口采用石英棉作为堵塞，不锈钢管的规格可根据试验需要进行调整；采 用不锈钢管不但可以增大试验样品的处理量，而且与普遍采用的石英玻璃管相比具有不易 碎、可进行快速冷却等优势，在试验过程中减少了冷却时间，操作简单；另外采用石英棉作 为堵塞，这与普遍采用在不锈钢管内焊接钢板网相比具有很大优势，因为煤粉在加热过程 中易结焦及形成焦油，长时间使用将使焦油、煤粉堵塞钢板网，一旦堵塞将很难清洗。采用 石英棉不仅操作方便、透气性良好，而且可以反复使用，降低试验成本。管式炉采用程序升 温，温度彡1000°C。本技术中所述的冷阱主要对尾气进行冷却，防止过热气体损害后续设备，冷 阱设计为可拆不锈钢U型管，这与传统U型玻璃管相比具有不易碎的优点，同时不锈钢U型 管拆装方便，便于清洗；焦油收集器主要是收集煤粉热处理过程中产生的焦油，同时也是防 止产生的焦油污染后续设备，所以添加焦油收集器是十分必要的。另外，本技术在冷阱与焦油收集器之间的不锈钢连接管道间设置有压力表， 在焦油收集器气体排放管道上安装有背压阀，用于实现整套装置在试验过程中进行高压试 验，通过压力表显示反应装置内的压力。本技术的有益结果如下(1)采用双向进气管进气，从而实现了多气氛及其混合气氛下煤粉热处理试验装 置，应用前景广阔。(2)添加水桶、计量泵、管式炉、背压阀等装置，实现了在煤粉热处理过程中添加高 温高压水蒸气，扩大了此装置的应用范围。(3)第二管式炉中用于盛放试验样品的不锈钢管可根据试验需要进行尺寸调整， 提高了样品处理量，同时在试验操作过程中减少了冷却时间，在堵塞不锈钢管出气口时利 用石英棉不但操作方便而且降低试验成本。(4)添加冷阱、焦油收集器等装置不但可以保护后续设备，而且增加此装置的应用 范围，比如可进行煤热解特性、煤气化等研究。(5)此装置完全由不锈钢做成，与传统细粒煤热解设备相比具有使用寿命长、不易 损坏等优势。附图说明图1为现有技术的原理图。图1中序号1'、空气瓶，2'.流量计，3'.橡胶塞，4'.高温管式炉，5'.瓷 舟，6'.石英玻璃管。图2为本技术的原理图。图2中序号1、第一进气管，2、第二进气管，3、安装在第一进气管间的质量流量 计，4、安装在第二进气管间的质量流量计，5、第一管式炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细粒煤热解设备，其特征在于：所述装置包括以并联方式设置的两根管路间分别设置有质量流量计、控制阀的用于向管式炉内输送不同气体及其混合气体的第一进气管和第二进气管，两根进气管的出口端通过气体混合管段和控制阀与以串联方式设置的第一管式炉、第二管式炉相连接；所述第二管式炉出口端通过管道依次连接有冷阱装置和焦油收集器；在所述的气体混合管段上设置有与供水源相连接的管道，在该管道间依次设置有控制阀和计量泵。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：焦红光，刘全润，王灿，赵继芬，李沙，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：41