[实用新型]细粒煤热解设备

说明书

技术领域：

本实用新型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。

技术背景：

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0.1g，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

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。

发明内容：

本实用新型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。本实用新型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。

本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现：