УСТРОЙСТВО РУКАВНОГО ТИПА ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ УГОЛЬНОГО МАТЕРИАЛА
BARREL-TYPE DEVICE FOR DECOMPOSITION OF COAL MATERIAL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для разложения угольного материала, включая угольную пыль и размельченный уголь, более точно, к устройству рукавного типа для разложения угольного материала.
Предпосылки создания изобретения
В традиционной технологии уголь используется для получения каменноугольного газа, природного газа или для получения газа путем высокотемпературного, среднетемпературного или низкотемпературного коксования. Тем не менее, при использовании упомянутой технологии из угольной пыли требуется формировать угольные блоки или просеянный крупнокусковой уголь, в результате чего повышается стоимость сырья, или получают газ без высокой теплотворной способности, большой дополнительной ценности и значительной экономической и общественной выгоды. Режим нагрева печи может подразделяться на внешний нагрев, внутренний нагрев и гибридный нагрев. В печи с внешним нагревом нагревающая среда непосредственно не контактирует с сырьевыми материалами, и теплопередача происходит через стенку печи. В печи с внутренним нагревом нагревающая среда непосредственно контактирует с сырьевыми материалами, при этом способы нагрева подразделяются на нагрев твердым теплоносителем и нагрев газообразным теплоносителем в зависимости от различных нагревательных сред.
В настоящее время существует два вида традиционных устройств для разложения угля, одно из которых представляет собой печь с восходящей тягой. Недостатком печи с восходящей тягой, которая используется для сжигания топочного газа и образующихся из угля горючих газов, является низкая степень чистоты и низкая дополнительная ценность газа, а также частичное выделение газа, что приводит к значительному расходу ресурсов и загрязнению окружающей среды. Оборудованием другого типа для разложения угля является шахтная печь. В ней куски угля помещают на обшивку с отверстиями, а над кусками угля находится нагреватель. Поскольку куски угля накапливаются на обшивке до определенной толщины, они не могут равномерно нагреваться и разлагаться, и требуется их циклический нагрев и разложение газом из разложившегося угля. Что важнее, из-за большого числа отверстий в обшивке для обеспечения функции вентиляции и циркуляции через них может просачиваться угольная пыль. Во избежание этого при загрузке угольной пыли в шахтную печь из нее необходимо формировать брикеты. В результате повышается стоимость разложения угольной пыли и снижается экономическая выгода, поскольку угольная пыль не может непосредственно использоваться для разложения в печи с восходящей тягой.
Кроме того, в заявке CN 101985562 В под названием ″HORIZONTAL SEPARATION EQUIPMENT WITH CRUSHED COAL, PULVERIZED COAL MULTIPLE BURNERS″ описано оборудование для горизонтального сепарирования с множеством горелок для размельченного угля и угольной пыли, представляющее собой поперечную вращающуюся печь, которая имеет впускное отверстие и выпускное отверстие, при этом внутри корпуса печи последовательно установлено множество расположенных вблизи друг друга горелок; с одной стороны расположенных вблизи друг друга горелок установлено множество расположенных вблизи друг друга труб для впуска газа и множество параллельных им расположенных вблизи друг друга труб для впуска воздуха, при этом каждая труба для впуска газа соединена с соответствующей горелкой, и каждая труба для впуска воздуха соединена с соответствующей горелкой, а с другой стороны расположенных вблизи друг друга горелок установлено множество расположенных вблизи друг друга радиальных труб, при этом множество расположенных вблизи друг друга горелок соединено с соответствующими расположенными вблизи друг друга радиальными трубами; множество расположенных вблизи друг друга горелок, радиальных труб, труб для впуска газа, труб для впуска воздуха и внутренняя стенка вращающейся печи образует канал для подачи и сепарирования размельченного угля и угольной пыли. В описанном патенте предложено эффективное решение технической задачи достаточного нагрева и быстрого разложения угольной пыли, но его недостатком является то, что большое число нагревательных труб не отвечает требованию быстрой и высокой теплопроводности, при этом нагревательные трубы тесно расположены внутри печи и создают неудобства для персонала при ремонте и техническом обслуживании, и, кроме того, в процессе эксплуатации требуется мониторинг в реальном времени температуры и оперирование с различными участками каждой трубы, а также сбор большого числа данных и их анализ. Если какой-либо участок определенной трубы выходит из строя, требуется его обследование или отключение с целью обслуживания, что противоречит требованию непрерывной и надежной эксплуатации и влечет значительные экономические потери в случае крупномасштабного высокотемпературного интегрированного оборудования, находящегося в непрерывной эксплуатации.
Кроме того, известна заявка JP 2003277761 А 20031002 под названием ″CATALYTIC HEATING CARBONIZATION FURNACE″, имеющая целью решить задачу ″создания нагревательной печи для каталитического коксования, позволяющей снизить расходы на эксплуатацию печи для очистки органических отходов путем коксования″. Однако согласно этому техническому решению печь для каталитического коксования используется в качестве средства сушки для коксования материала, выполняющего функцию коксования, и средства термического разложения для коксования перерабатываемых материалов; сначала в печи для коксования используется горячий газ, образующийся при каталитическом горении с целью разложения органических веществ, после чего осуществляется разложение с использованием тепла отработавших газов, при этом температура органических отходов снижается в результате сушки с помощью накопителя тепла, и повышается кпд использования тепловой энергии. Тем не менее, такое оборудование для каталитического сжигания затрудняет переработку угольного материала и не отвечает требованиям быстрого разложения угольной пыли и размельченного угля, а также имеет недостатки, связанные с его безопасностью и надежностью.
Краткое изложение сущности изобретения
С целью преодоления названных выше недостатков описанной технологии в основу настоящего изобретения положена задача создания устройства рукавного типа для разложения угольного материала, отличающегося более достаточной и равномерной теплопередачей, более высокой надежностью и лучшими характеристиками безопасности.
Предложено устройство рукавного типа для разложения угольного материала, содержащее печной агрегат, отличающееся тем, что внутри печного агрегата находится один или множество способствующих разложению угольного материала кольцевых слоев и один или множество кольцевых нагревательных слоев, центрированных по оси печного агрегата, при этом способствующие разложению угольного материала кольцевые слои и кольцевые нагревательные слои изолированы друг от друга, оба конца способствующего разложению угольного материала кольцевого слоя соединены, соответственно, с отверстием для впуска угля и отверстием для выпуска угля, предусмотренными в печном агрегате, а также с механизмом сбора газа, образующегося при разложении угля, которым оснащен печной агрегат.
Печным агрегатом является шахтная печь.
Печным агрегатом является поперечная печь.
Печным агрегатом является наклонная печь.
Способствующие разложению угольного материала кольцевые слои и кольцевые нагревательные слои образуют многослойную конструкцию с чередованием слоев. Предпочтительное число способствующих разложению угольного материала кольцевых слоев и кольцевых нагревательных слоев составляет, соответственно, 2 или более, например 2, 3, 4, 5 или более.
Кольцевые нагревательные слои являются электронагревательными слоями, внутри которых находится электротермический компонент, соединенный с источником питания.
Кольцевые нагревательные слои являются слоями для нагрева высокотемпературного газа, которые соединены, соответственно, с трубой для впуска высокотемпературного газа и трубой для выпуска обогревающего газа.
Способствующие разложению угольного материала кольцевые слои сообщаются с отверстием для впуска угля посредством камеры для распределения материала и с отверстием для выпуска угля посредством камеры для сбора материала.
Внутри способствующих разложению угольного материала кольцевых слоев установлен подающий механизм.
Множество способствующих разложению угольного материала кольцевых слоев соединено друг с другом трубопроводом.
За счет расположения способствующих разложению угольного материала слоев и кольцевых нагревательных слоев, центрированных по оси печного агрегата, внутри печного агрегата, способствующие разложению угольного материала слои и кольцевые нагревательные слои изолированы друг от друга, что облегчает сбор образующегося при разложении угля чистого газа и технически обеспечивает дальнейшее удаление загрязнений, очистки и удаления; кроме того, чередование способствующих разложению угольного материала слоев и кольцевых нагревательных слоев позволяет им контактировать друг с другом и находиться вблизи друг друга, что обеспечивает полное поглощении тепла, которое выделяют кольцевые нагревательные слои, соседними способствующими разложению угольного материала слоями посредством проводимости и излучения; за счет полного поглощения угольной пыли повышается кпд теплопоглощения, обеспечивается полное разложение и в способствующих разложению угольного материала слоях образуется топливный газ, газ из каменноугольной смолы и уголь с более высокой теплотворной способностью. Помимо этого изменяется статус-кво плотных массивов нагревательных труб внутри печного агрегата, что обеспечивает удобство их технического обслуживания и дополнительно повышает надежность и стабильность; кроме того, в процессе работы не требуется мониторинг в реальном времени температуры и текущего состояния каждой трубы, и тем самым уменьшается количество данных для сбора и анализа и повышается стабильность и точность работы, что означает большую экономическую выгоду в случае крупного высокотемпературного интегрированного оборудования, находящегося в непрерывной эксплуатации. Множество способствующих разложению угольного материала слоев соединено друг с другом вентиляционной трубой, что облегчает сбор газа, образующегося при разложении угля в каждом кольцевом слое, через находящийся в центре или вблизи центра кольцевой слой; конструкция механизма сбора газа, образующегося при разложении угля, является достаточно простой и надежной. Такая конструкция ″кольца внутри колец″ типа годичных колец согласно настоящему изобретению делает разложение и сепарирование угольной пыли и размельченного угля более быстрым и эффективным, позволяя экономить и более полно использовать энергию и значительно повышать коэффициент использования угольных ресурсов и тем самым получать значительную экономическую и общественную выгоду.
Краткое описание чертежей
Для облегчения понимания различных вариантов осуществления настоящего изобретения оно сопровождается чертежами, на которых:
на фиг. 1 показана структурная схема первого варианта осуществления настоящего изобретения,
на фиг. 2 показана структурная схема, иллюстрирующая способствующие разложению угольного материала кольцевые слои и кольцевые нагревательные слои согласно настоящему изобретению,
на фиг. 3 показана структурная схема второго варианта осуществления настоящего изобретения,
на фиг. 4 показана структурная схема третьего варианта осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание
Первый вариант осуществления
На фиг. 1 и 2 показано устройство рукавного типа для разложения угольного материала, содержащее печной агрегат 1, внутри которого находятся способствующие разложению угольного материала кольцевые слои и кольцевые нагревательные слои, центрированные по оси печного агрегата 1; при этом способствующие разложению угольного материала кольцевые слои и кольцевые нагревательные слои изолированы друг от друга, оба конца способствующего разложению угольного материала кольцевого слоя соединены, соответственно, с отверстием 2 для впуска угля и отверстием 2 для выпуска угля, предусмотренными в печном агрегате 1, а также с механизмом 10 сбора газа, образующегося при разложении угля, которым оснащен печной агрегат 1. Печным агрегатом 1 является поперечная печь. Способствующие разложению угольного материала кольцевые слои и кольцевые нагревательные слои образуют многослойную конструкцию с чередованием слоев, в которой первый способствующий разложению угольного материала кольцевой слой 41 примыкает к первому кольцевому нагревательному слою 51 и ко второму кольцевому нагревательному слою 52, второй кольцевой нагревательный слой 52 примыкает ко второму способствующему разложению угольного материала кольцевому слою 42, второй способствующий разложению угольного материала кольцевой слой 42 примыкает к третьему кольцевому нагревательному слою 53, третий кольцевой нагревательный слой 53 примыкает к третьему способствующему разложению угольного материала кольцевому слою 43, третий способствующий разложению угольного материала кольцевой слой 43 примыкает к четвертому кольцевому нагревательному слою 54; четвертый кольцевой нагревательный слой 54 примыкает к четвертому способствующему разложению угольного материала кольцевому слою 44. Кольцевые нагревательные слои являются слоями для нагрева высокотемпературного газа, которые соединены, соответственно, трубой 7 для впуска высокотемпературного газа и трубой 9 для выпуска обогревающего газа. Способствующие разложению угольного материала кольцевые слои сообщаются с отверстием 2 для впуска угля посредством камеры 8 для распределения материала и с отверстием 3 для выпуска угля посредством камеры 11 для сбора материала.
Второй вариант осуществления
На фиг. 3 показано устройство рукавного типа для разложения угольного материала, содержащее печной агрегат 1, внутри которого находятся способствующие разложению угольного материала кольцевые слои и кольцевые нагревательные слои, центрированные по оси печного агрегата 1; при этом способствующие разложению угольного материала кольцевые слои и кольцевые нагревательные слои изолированы друг от друга, оба конца способствующего разложению угольного материала кольцевого слоя соединены, соответственно, с отверстием 2 для впуска угля и отверстием 2 для выпуска угля, предусмотренными в печном агрегате 1, а также с механизмом 10 сбора газа, образующегося при разложении угля, которым оснащен печной агрегат 1. Печным агрегатом 1 является шахтная печь. Способствующие разложению угольного материала кольцевые слои и кольцевые нагревательные слои образуют многослойную конструкцию с чередованием слоев, в которой первый способствующего разложению угольного материала кольцевой слой 41 примыкает к первому кольцевому нагревательному слою 51 и ко второму кольцевому нагревательному слою 52; второй кольцевой нагревательный слой 52 примыкает ко второму способствующему разложению угольного материала кольцевому слою 42; второй способствующий разложению угольного материала кольцевой слой 42 примыкает к третьему кольцевому нагревательному слою 53; третий кольцевой нагревательный слой 53 примыкает к третьему способствующему разложению угольного материала кольцевому слою 43; третий способствующий разложению угольного материала кольцевой слой 43 примыкает к четвертому кольцевому нагревательному слою 54; четвертый кольцевой нагревательный слой 54 примыкает к четвертому способствующему разложению угольного материала кольцевому слою 44. Кольцевые нагревательные слои являются электронагревательными слоями, внутри которых находится электротермический компонент 12, соединенный с источником питания. Способствующие разложению угольного материала кольцевые слои сообщаются с отверстием 2 для впуска угля посредством камеры 8 для распределения материала и с отверстием 3 для выпуска угля посредством камеры 11 для сбора материала. Внутри способствующих разложению угольного материала кольцевых слоев установлен подающий механизм 13.
Третий вариант осуществления
На фиг. 2 и 4 показано устройство рукавного типа для разложения угольного материала, содержащее печной агрегат 1, внутри которого находятся способствующие разложению угольного материала кольцевые слои и кольцевые нагревательные слои, центрированные по оси печного агрегата 1; при этом способствующие разложению угольного материала кольцевые слои и кольцевые нагревательные слои изолированы друг от друга, оба конца способствующего разложению угольного материала кольцевого слоя соединены, соответственно, с отверстием 2 для впуска угля и отверстием 2 для выпуска угля, предусмотренными в печном агрегате 1, а также с механизмом 10 сбора газа, образующегося при разложении угля, которым оснащен печной агрегат 1. Печным агрегатом 1 является поперечная печь. Способствующие разложению угольного материала кольцевые слои и кольцевые нагревательные слои образуют многослойную конструкцию с чередованием слоев, в которой первый способствующий разложению угольного материала кольцевой слой 41 примыкает к первому кольцевому нагревательному слою 51 и ко второму кольцевому нагревательному слою 52; второй кольцевой нагревательный слой 52 примыкает ко второму способствующему разложению угольного материала кольцевому слою 42; второй способствующий разложению угольного материала кольцевой слой 42 примыкает к третьему кольцевому нагревательному слою 53; третий кольцевой нагревательный слой 53 примыкает к третьему способствующему разложению угольного материала кольцевому слою 43; третий способствующий разложению угольного материала кольцевой слой 43 примыкает к четвертому кольцевому нагревательному слою 54; четвертый кольцевой нагревательный слой 54 примыкает к четвертому способствующему разложению угольного материала кольцевому слою 44. Кольцевые нагревательные слои являются слоями для нагрева высокотемпературного газа, которые соединены, соответственно, с трубой 7 для впуска высокотемпературного газа и трубой 9 для выпуска обогревающего газа. Способствующие разложению угольного материала кольцевые слои сообщаются с отверстием 2 для впуска угля посредством камеры 8 для распределения материала и с отверстием 3 для выпуска угля посредством камеры 11 для сбора материала. Множество способствующих разложению угольного материала слоев соединено друг с другом вентиляционной трубой 15, что облегчает сбор газа, образующегося при разложении угля в каждом кольцевом слое, через находящийся в центре или вблизи центра кольцевой слой; конструкция механизма сбора газа, образующегося при разложении угля, является достаточной простой и надежной.