一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉的制作方法

1.本实用新型涉及干馏热解炭化炉及制备富氢煤气技术领域，尤其涉及一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉。


背景技术：

2.2000年之前，世界镁冶炼以电解法为主，且产能主要集中在美国、加拿大、挪威和法国等西方国家。我国镁冶炼起步较晚，以硅热还原法为主，与煤炭、煤化工产业优势互补，形成了以陕西榆林、山西闻喜为中心的金属镁冶炼产业集群，成为世界镁都。我国镁冶炼行业发展过程中，以陕西榆林府谷为代表，实现镁冶炼与兰炭产业优势互补，形成了镁冶炼与发电、铁合金、煤制油、活性炭、兰炭等产业耦合模式，实现煤炭清洁高效利用，降低镁冶炼的生产成本。
3.基于我国“富煤、缺油、少气”的能源格局，煤炭在能源消耗中的占比达到三分之二以上，同时作为优质资源的煤炭在我国能源消费中的主体地位在未来及时年内不会发生根本性变化。依托我国优质的煤炭资源，以干馏热解炭化为核心技术制备兰炭、煤气和焦油是近些年发展起来的新型煤化工产业。
4.目前，我国国内用于生产兰炭的设备多为气燃内热式直立炉，主要有神木三江煤化工有限公司的sj型炉、中钢集团鞍山热能研究院有限公司的rnzl型炉和陕西冶金研究设计院sh型炉3种炉型，这三种炉型干馏原理基本一致，都是采用回炉煤气燃烧后产生的高温烟气对煤炭进行干馏，为减少气体阻力，只能使用粒径大于20mm的块煤或粒煤，而无法使用小粒径碎煤及煤粉，且当入炉煤径差距较大时，大粒径煤分布在炉壁周围，小粒径煤分布在煤层中间，引起炉内煤层孔隙率分布不均匀，边壁周围阻力小于炉中心阻力，造成边壁周围气体上升速度较快的“边壁效应”，致使上升气体分布不均匀，进而导致兰炭质量参差不齐。
5.此外，由于熄焦方式、压力、原煤水分等因素导致内热式兰炭炉产生的荒煤气热值低。品质差，使得荒煤气加工利用受到限制，对荒煤气的处理一般采用放散燃烧的方式，这种方式对荒煤气的处理是非常可惜的，造成了严重的环境污染和资源的浪费。因此，鉴于上述两种问题，如何使兰炭炉所用煤炭资源不受粒径限制，降低原料成本并且提高煤气品质，提高小分子燃料气的含量，提高氢气的含量，制备富氢煤气，对提高企业效益及社会效益，出尽生态保护及兰炭生产的可持续发展具有重要意义。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉，此炭化炉可以解决小粒径碎煤和煤粉不适用国内现有炉型使用问题并且可以将焦炉荒煤气自身的物理显热和所有的化学组分加以利用，省去脱油净化的工序，直接重整荒煤气，不仅提高小分子燃料气的含量，提高氢气体积分数，制取富氢煤气，还能降低除油成本，提高荒煤气的能量利用率及物质利用率，进而提高煤炭资源的利用率。
7.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
8.一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉，包括进料口、预热区、干馏区、冷却区、熄焦区、碎煤煤粉筛分网、集料仓、碎煤煤粉循环管、荒煤气烟道、催化重整室、富氢煤气烟道，所述炭化炉从上至下依次为预热区、干馏区、冷却区和熄焦区，所述集料仓设置在进料口的底部，所述集料仓的上端面为碎煤煤粉筛分网，所述碎煤煤粉筛分网从中部向侧方向下倾斜设置，集料仓底部连接碎煤煤粉循环管，所述碎煤煤粉循环管向下经过炭化炉上部的预热区和中部的干馏区后经炉外壁返回上方与预热区联通；
9.所述荒煤气烟道的一端与炭化炉的上部联通，荒煤气烟道的另一端与催化重整室联通，所述催化重整室下部与富氢煤气烟道联通，富氢煤气烟道将一部分富氧煤气送回干馏区底部，剩余富氧煤气外送，在送回干馏区的富氢煤气烟道上还设有空气鼓入口。
10.所述熄焦区向下方的出焦传送带送料。
11.所述碎煤煤粉筛分网的孔隙为18～20mm。
12.所述催化重整室中设有催化剂填料，所述催化重整室上部设有进水喷头。
13.所述集料仓内设有煤气引风机，所述碎煤煤粉循环管内设有加压风机。
14.与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.1)本实用新型对原料煤的利用不受煤粒径的限制，碎煤及煤粉经循环管后贴壁炭化，避免了其分布在煤层中间，炉内煤层孔隙率分布不均匀，边壁周围阻力小于炉中心阻力引起边壁周围气体上升速度快的边壁效应产生，兰炭品质均匀，生产能力稳定；
16.2)本实用新型为兰炭炭化及煤气催化重整一体炉，解决了传统兰炭炉物理脱除焦油的浪费显热、堵塞设备和环境污染等问题，实现在线脱除荒煤气中焦油的同时，提高荒煤气中的氢含量，生产高热值的富氢煤气，进一步提高兰炭品质，降低运行成本。
附图说明
17.图1是一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉装置示意图。
18.图中：1-进料口；2-进料阀；3-碎煤煤粉筛分网；4-集料仓；5-预热区；6-碎煤煤粉循环管；7-干馏区；8-冷却区；9-熄焦区；10-出焦传送带；11-荒煤气烟道；12-催化重整室；13-催化剂填料；14-富氢烟气管道；15-空气鼓入口；16-块煤；17-引风机；18-加压风机；19-进水喷头；20-喷水管道；21-荒煤气、22-富氢煤气；23-碎煤及煤粉。
具体实施方式
19.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。
20.一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉，包括进料口1、预热区5、干馏区7、冷却区8、熄焦区9、碎煤煤粉筛分网3、集料仓4、碎煤煤粉循环管6、荒煤气烟道11、催化重整室12、富氢煤气烟道14，炭化炉从上至下依次为预热区5、干馏区7、冷却区8和熄焦区9，集料仓4设置在进料口1的底部，进料口1处设置有进料阀2，集料仓4的上端面为碎煤煤粉筛分网3，碎煤煤粉筛分网3从中部向侧方向下倾斜设置，集料仓4底部连接碎煤煤粉循环管6，碎煤煤粉循环管6向下经过炭化炉上部的预热区5和中部的干馏区7后经炉外壁返回上方与预热区5联通；
21.集料仓4的四周与炭化炉内壁留有空间，用于块煤16向炉体内部流动。
22.荒煤气烟道11的一端与炭化炉的上部联通，荒煤气烟道11的另一端与催化重整室
12联通，所述催化重整室12下部与富氢煤气烟道14联通，富氢煤气烟道14分为两个支路，一个支路与干馏区7下部联通，另一个支路将剩余富氧煤气外送，在送回干馏区的富氢煤气烟道支路上还设有空气鼓入口15。炭化炉的点火口在富氢煤气烟道14与干馏区7连接点的附近。
23.熄焦区9向下方的出焦传送带10排料。
24.碎煤煤粉筛分网3的孔隙为18～20mm。
25.催化重整室12中设有催化剂填料13，所述催化重整室12上部设有进水喷头19。
26.集料仓4内设有煤气引风机17，碎煤煤粉循环管6内设有加压风机18，可以使充足的煤气进入通入到碎煤煤粉循环管6中使碎煤煤粉充分炭化，并炭化后沿预热区5内壁落入炉内。
27.一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉的使用方法，包括：
28.煤料经进料口1及进料阀2进入炭化炉后，粒径大于18～20mm的块煤16沿着碎煤煤粉筛分网3的倾斜结构落入炉内，块煤16经预热区5、干馏区7、冷却区8一系列炭化后形成兰炭，最终兰炭在熄焦区9经冷却水熄焦后，由出焦传送带10运至烘干；
29.粒径小于20～18mm的碎煤及煤粉23则被碎煤煤粉筛分网3筛选入集料仓4，随后进入碎煤煤粉循环管道6，碎煤及煤粉在该管道内实现炭化并在预热区5上部贴壁落入炉中，最终与块煤16一起完成熄焦出焦；
30.原料煤炭化过程中产生的荒煤气上升经荒煤气烟道11进入催化重整室12，在催化重整室12内，荒煤气中混杂的焦油在短时间内催化裂解并在催化剂的作用下与水蒸气进行重整反应，形成富氢煤气22由富氢煤气烟道14将一部分富氧煤气22送回炭化炉作为燃气回用，剩余富氧煤气22作为产品外送。
31.炭化炉内预热区5的温度为340～450℃，干馏区7温度为650～730℃，冷却区8为140～200℃。
32.催化重整室12温度为620～920℃，压力为1～1.5atm，水碳比为8～13。
33.催化重整室12中的催化剂填料13为以ni为催化剂活性物的催化剂，催化剂可以但不限于ni/al2o3、ni/mgo/al2o3等。

技术特征：
1.一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉，其特征在于，包括进料口、预热区、干馏区、冷却区、熄焦区、碎煤煤粉筛分网、集料仓、碎煤煤粉循环管、荒煤气烟道、催化重整室、富氢煤气烟道，炭化炉从上至下依次为预热区、干馏区、冷却区和熄焦区，所述集料仓设置在进料口的底部，所述集料仓的上端面为碎煤煤粉筛分网，所述碎煤煤粉筛分网从中部向侧方向下倾斜设置，集料仓底部连接碎煤煤粉循环管，所述碎煤煤粉循环管向下经过炭化炉上部的预热区和中部的干馏区后经炉外壁返回上方与预热区联通；所述荒煤气烟道的一端与炭化炉的上部联通，荒煤气烟道的另一端与催化重整室联通，所述催化重整室下部与富氢煤气烟道联通，富氢煤气烟道将一部分富氧煤气送回干馏区底部，剩余富氧煤气外送，在送回干馏区的富氢煤气烟道上还设有空气鼓入口。2.根据权利要求1所述一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉，其特征在于，所述熄焦区向下方的出焦传送带排料。3.根据权利要求1所述一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉，其特征在于，所述碎煤煤粉筛分网的孔隙为18～20mm。4.根据权利要求1所述一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉，其特征在于，所述催化重整室中设有催化剂填料，所述催化重整室上部设有进水喷头。5.根据权利要求1所述一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉，其特征在于，所述集料仓内设有煤气引风机，所述碎煤煤粉循环管内设有加压风机。

技术总结
本实用新型涉及一种镁冶炼用制兰炭及催化重整制富氢煤气的炭化一体炉，包括进料口、碎煤煤粉筛分网、集料仓、碎煤煤粉循环管、荒煤气烟道、催化重整室、富氢煤气烟道，集料仓设置在进料口的底部，集料仓的上端面为碎煤煤粉筛分网，所述碎煤煤粉筛分网从中部向侧方向下倾斜设置，集料仓底部连接碎煤煤粉循环管，碎煤煤粉循环管向下经过炭化炉上部的预热区和中部的干馏区后经炉外壁返回与预热区联通；炭化炉的上部与催化重整室联通，催化重整室下部与干馏区联通。本实用新型不受煤粒径的限制，兰炭品质均匀，生产能力稳定；本实用新型为兰炭炭化及煤气催化重整一体炉，生产高热值的富氢煤气，提高兰炭品质，降低运行成本。降低运行成本。降低运行成本。


技术研发人员：方会斌 裴振 李宝东 杨爽 杨丙衡 陈文文 陈根永 白林旺 王振清 陈明奇 苏白亮
受保护的技术使用者：中钢集团鞍山热能研究院有限公司
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/7/28