本實(shí)用新型涉及煤粉熱解，具體涉及一種煤粉快速熱解系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：快速熱解方法是專門針對(duì)粉狀低階煤的一種先進(jìn)的中溫?zé)峤馓豳|(zhì)技術(shù)，要求其物料在均勻的溫度場(chǎng)下加熱速率高達(dá)500-1000℃/s，從反應(yīng)機(jī)理上來(lái)看，可以使中、低階煤高分子迅速發(fā)生斷鍵反應(yīng)，抑制了熱解產(chǎn)物的二次熱解反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng)，降低中、低階煤熱解過(guò)程中的燃?xì)夂桶虢巩a(chǎn)物，提高焦油產(chǎn)率，因此該技術(shù)更適合于中國(guó)國(guó)情，并能提高中低階煤利用的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效果。為了實(shí)現(xiàn)高達(dá)500-1000℃/s的升溫速率，一般要求物料粒徑小于1mm，且采用氣體或固體熱載體來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度場(chǎng)和升溫速率要求。目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的中低階煤快速熱解反應(yīng)器主要包括采取氣體或固體熱載體的流化床、下行床等工藝，但由于涉及熱載體的加熱、分離、溫度場(chǎng)控制、油氣凈化回收等系統(tǒng)，使得工藝流程非常復(fù)雜，造成目前市場(chǎng)上存在的中低階煤快速熱解系統(tǒng)故障率高、熱效率低，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，從而抑制了該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型的目的是為了提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、熱解效果好的煤粉熱解系統(tǒng)。本實(shí)用新型提供了一種煤粉快速熱解系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：進(jìn)料料斗，具有煤粉入口和煤粉出口；蓄熱式快速熱解反應(yīng)器，具有熱解原料入口、半焦出口和熱解油氣出口，所述熱解原料入口與所述進(jìn)料料斗的煤粉出口相連；除塵裝置，具有進(jìn)氣口、凈化油氣出口和排灰口，所述進(jìn)氣口與所述蓄熱式快速熱解反應(yīng)器的熱解油氣出口相連；冷凝器，具有凈化油氣入口、熱解油出口和熱解氣出口；所述凈化油氣入口和所述除塵裝置的凈化油氣出口相連；凈化裝置，具有熱解氣入口和凈化氣出口，所述熱解氣入口與所述冷凝器的熱解氣出口相連；PSA制氫裝置，具有凈化氣入口、氫氣出口和解析氣出口，所述凈化氣入口與所述凈化裝置的凈化氣出口相連；甲烷合成裝置，具有解析氣入口和甲烷出口，所述解析氣入口與所述PSA制氫裝置的解析氣出口相連；所述蓄熱式快速熱解反應(yīng)器包括反應(yīng)器本體、輻射管和多個(gè)金屬擋板組件，所述輻射管沿著所述反應(yīng)器的高度多層布置于所述反應(yīng)器本體內(nèi)；所述金屬擋板組件包括水平擋板和斜板，所述水平擋板在所述斜板下方；所述水平擋板的一端和所述斜板的一端分別與所述反應(yīng)器本體的內(nèi)側(cè)壁相連，所述水平擋板的另一端和所述斜板的另一端相連并形成夾角。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括熱解油加氫裝置，所述熱解油加氫裝置具有熱解油入口、氫氣入口和人造石油出口，所述熱解油入口與所述冷凝器的熱解油出口相連，所述氫氣入口與所述PSA制氫裝置的氫氣出口相連。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括融合成型裝置，所述融合成型裝置具有半焦入口、生石灰入口、粘結(jié)劑入口和型球出口，所述半焦入口與所述蓄熱式快速熱解反應(yīng)器的半焦出口相連。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括煤干燥裝置和煤破碎裝置，所述原煤干燥裝置具有原煤入口和干燥煤出口，所述煤破碎裝置具有干燥煤入口和煤粉出口，所述干燥煤入口與所述原煤干燥裝置的干燥煤出口相連，所述煤粉出口與所述進(jìn)料料斗的煤粉入口相連。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案中，所述除塵裝置為兩級(jí)旋風(fēng)除塵器。本實(shí)用新型采用了蓄熱式快速熱解反應(yīng)器，利用蓄熱式輻射管作為加熱源，不需要熱載體，而是采取蓄熱式輻射管提供熱量，不需要熱載體的加熱、分離、提升等工藝，因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝流程短，容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)連續(xù)性運(yùn)行和工業(yè)化推廣。此外，本實(shí)用新型對(duì)熱解制得的半焦、熱解油和熱解氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化再利用，整個(gè)工藝無(wú)中間產(chǎn)物，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。附圖說(shuō)明圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的一種煤粉快速熱解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1、進(jìn)料料斗；2、蓄熱式快速熱解反應(yīng)器；3、一級(jí)旋風(fēng)除塵器；4、二級(jí)旋風(fēng)除塵器；5、半焦收集裝置；6、冷凝器；7、冷凝水管路；8、儲(chǔ)油罐；9、熱解油加氫裝置；10、凈化塔；11、凈化器；12、PSA制氫裝置；13、甲烷合成裝置；14、干燥裝置；15、煤破碎裝置；16、原煤入料斗；17、提升管；18、融合成型裝置；19、冷凝水管路。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本實(shí)用新型的方案及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型中的“水平擋板”指得是水平放置的金屬擋板，“斜板”指得是傾斜放置的金屬擋板，“輻射管”指得是蓄熱式無(wú)熱載體輻射管。此外，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型，而不是要求本實(shí)用新型必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。如圖1所示，本實(shí)用新型提供的煤粉熱解系統(tǒng)包括：進(jìn)料料斗1、蓄熱式快速熱解反應(yīng)器2(本申請(qǐng)中也簡(jiǎn)稱反應(yīng)器)、一級(jí)旋風(fēng)除塵器3、二級(jí)旋風(fēng)除塵器4、半焦收集裝置5、冷凝器6、冷凝水管路7、儲(chǔ)油罐8、熱解油加氫裝置9、凈化塔10、凈化器11、PSA制氫裝置12、甲烷合成裝置13、干燥裝置14、煤破碎裝置15、原煤入料斗16、提升管17、融合成型裝置18、冷凝水管路19。進(jìn)料料斗1具有煤粉入口和煤粉出口。參考圖1，本實(shí)用新型使用的蓄熱式快速熱解反應(yīng)器2包括反應(yīng)器本體、輻射管、金屬擋板組件。輻射管沿著反應(yīng)器的高度多層布置于反應(yīng)器本體內(nèi)，金屬擋板組件設(shè)置在反應(yīng)器本體的內(nèi)側(cè)壁上，反應(yīng)器本體上設(shè)有熱解原料入口、半焦出口、燃料氣進(jìn)口、空氣入口、煙氣出口和熱解油氣出口，其中，熱解原料入口與進(jìn)料料斗1的煤粉出口相連。本實(shí)用新型提供的蓄熱式移動(dòng)床熱解反應(yīng)器采用了蓄熱式無(wú)熱載體輻射管加熱技術(shù)，無(wú)需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小，易于工業(yè)化。物料在進(jìn)料料斗1中經(jīng)螺旋進(jìn)料器進(jìn)入蓄熱式移動(dòng)床反應(yīng)器中，煤粉在下落過(guò)程中，與輻射管充分接觸，在熱解過(guò)程中煤粉實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射綜合換熱，煤粉的傳熱速率大于500℃/S。金屬擋板組件是由水平擋板和斜板組成的，水平擋板在斜板下方，水平擋板的一端和斜板的一端分別與反應(yīng)器本體的內(nèi)側(cè)壁相連，水平擋板的另一端和斜板的另一端相連并形成夾角。煤粉從進(jìn)料口進(jìn)入后，開(kāi)始下落，碰到斜板后，被彈起，然后再下落；煤粉每碰到一次斜板，即被彈到一定高度，其下落速度被減緩，因此，增加了煤粉在熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間。此外，斜板還起到對(duì)煤粉的引流作用，增加了煤粉在反應(yīng)器本體內(nèi)移動(dòng)的距離，這也能增加煤粉在熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間。水平擋板用于支撐斜板。金屬的熱傳導(dǎo)性好，采用金屬擋板組件能提高煤粉熱解的效果。因此，添加金屬擋板組件后，反應(yīng)器的高度可降低。若不改變反應(yīng)器本體的高度，添加金屬擋板組件后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應(yīng)器內(nèi)輻射管的數(shù)量。參考圖1，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，反應(yīng)器2和進(jìn)料漏斗1之間還連接有螺旋進(jìn)料器，反應(yīng)器2的半焦出口與螺旋出料器相連。進(jìn)料料斗1和螺旋進(jìn)料器用于將煤粉送入反應(yīng)器2中，螺旋出料器用于將煤粉熱解后產(chǎn)生的固體產(chǎn)物運(yùn)送至下一工段。螺旋進(jìn)料器和螺旋出料器并不是必要裝置，可視現(xiàn)場(chǎng)情況和具體的工藝決定是否要添加。螺旋出料器還連接有冷凝水管路19，用循環(huán)水與從反應(yīng)器2中排出的高溫半焦換熱，冷卻高溫半焦，并回收熱量。冷凝水管路19也不是本實(shí)用新型必要的裝置，可根據(jù)情況增減。如圖1所示，螺旋出料器與融合成型裝置18相連，半焦、生石灰和粘結(jié)劑在融合成型裝置18中混合均勻后被壓制成型球，型球可直接對(duì)外出售，也可用于制備電石。融合成型裝置18并不是系統(tǒng)必須的裝置，半焦也可直接作為燃料使用，比如送往電廠，與煤摻燒。水平擋板和斜板形成夾角的具體角度范圍為15°-60°時(shí)，煤粉在熱解反應(yīng)器內(nèi)既能充分熱解，也不會(huì)堆積在斜板432上。進(jìn)一步地，夾角的角度范圍為20°-45°為最優(yōu)方案。水平擋板的水平長(zhǎng)度為反應(yīng)器本體的寬度(其內(nèi)壁的寬度)的1/3-1/2。金屬擋板組件可根據(jù)需要設(shè)置在某層輻射管的上方或下方。進(jìn)一步地，金屬擋板組件最佳的位置為兩層輻射管之間，且水平擋板與位于它下方、并距它最近的輻射管的中心的距離為該輻射管直徑的1-1.5倍。此時(shí)，位于斜板上的含碳燃料能更好的被熱解。為了最大限度的增加含碳燃料熱解的時(shí)間，參考圖1，上下相鄰的兩個(gè)金屬擋板組件最好相對(duì)地設(shè)置在反應(yīng)器本體的兩側(cè)。輻射管為公稱直徑為200-300mm的圓形管，左右相鄰的兩輻射管的水平間距為200-400mm，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距為500-1200mm。反應(yīng)器本體的高度為5-20m、寬度(其內(nèi)壁的寬度)為2-6m、長(zhǎng)度(其內(nèi)壁的長(zhǎng)度)為5-15m，反應(yīng)器本體中輻射管的層數(shù)為10-25層。燃料氣進(jìn)口和空氣入口分別與輻射管相連。如圖1所示，熱解油氣從右上側(cè)部出來(lái)，并利用兩級(jí)旋風(fēng)分離結(jié)構(gòu)除去熱解油氣中的固體半焦，降低了焦油含塵量，以便后續(xù)能對(duì)熱解油氣進(jìn)一步加工。圖1所示的除塵裝置包括兩個(gè)一級(jí)旋風(fēng)除塵器3和兩個(gè)二級(jí)旋風(fēng)除塵器4，旋風(fēng)除塵器除塵效率高，兩級(jí)除塵能有效的將熱解油氣中的半焦清除。當(dāng)然，也可選用其他除塵裝置。如圖1所示，一級(jí)旋風(fēng)除塵器3和二級(jí)旋風(fēng)除塵器4具有進(jìn)氣口、凈化油氣出口和排灰口，其中，一級(jí)旋風(fēng)除塵器3的進(jìn)氣口與蓄熱式快速熱解反應(yīng)器2的熱解油氣出口相連。從二級(jí)旋風(fēng)除塵器4排出的半焦進(jìn)入半焦收集裝置5中儲(chǔ)存，另做他用。冷凝器6具有凈化油氣入口、熱解油出口和熱解氣出口；凈化油氣入口和一級(jí)旋風(fēng)除塵器3的凈化油氣出口相連。如圖1所示，冷凝器6連接有冷凝水管路7，用循環(huán)水與從高溫油氣換熱，冷卻高溫油氣，并回收熱量。當(dāng)然，也可采用其他方式冷卻高溫油氣。高溫油氣冷卻后，其中的熱解油變?yōu)橐后w，從熱解油出口排出，進(jìn)入儲(chǔ)油罐8中儲(chǔ)存。如圖1所示，凈化裝置包括凈化塔10和凈化器11，凈化塔10用于去除從冷凝器6中排出的熱解氣中的油蒸汽，凈化器11用于去除熱解氣中的熱解油、苯、萘、硫等雜質(zhì)。凈化塔10和凈化器11均具有熱解氣入口和凈化氣出口，其中，凈化塔10的熱解氣入口與冷凝器6的熱解氣出口相連。PSA制氫裝置12具有凈化氣入口、氫氣出口和解析氣出口，凈化氣入口與凈化器11的凈化氣出口相連。PSA制氫裝置12用于將熱解氣解析并制備氫氣。甲烷合成裝置13具有解析氣入口和甲烷出口，解析氣入口與PSA制氫裝置12的解析氣出口相連。甲烷合成裝置13用于將解析氣制備成甲烷。如圖1所示，系統(tǒng)還包括熱解油加氫裝置9。熱解油加氫裝置9具有熱解油入口、氫氣入口和人造石油出口，熱解油入口與儲(chǔ)油罐8相連，氫氣入口與PSA制氫裝置12的氫氣出口相連。用熱解氣制備的氫氣與熱解油反應(yīng)，制備人造石油，增加熱解油的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。當(dāng)然，熱解油也可以另做他用，因此，熱解油加氫裝置9并不是系統(tǒng)必須的裝置，可視工藝要求進(jìn)行增減。如圖1所示，進(jìn)料料斗1前還設(shè)有干燥裝置14、煤破碎裝置15、原煤入料斗16和提升管17，這些裝置都不是系統(tǒng)必須的裝置，若煤的粒徑太大、水分太高時(shí)，可采用這些設(shè)備進(jìn)行預(yù)處理后再送往反應(yīng)器2中進(jìn)行熱解。經(jīng)干燥裝置14干燥、煤破碎裝置15破碎后的煤粉進(jìn)入到原煤入料斗16，再由提升管17提升到進(jìn)料料斗1中，煤粉從進(jìn)料料斗1由螺旋進(jìn)料器送入反應(yīng)器2中，煤粉在反應(yīng)器2中進(jìn)行熱解。煤粉熱解產(chǎn)生半焦和熱解油氣，其中半焦被沉降下來(lái)通過(guò)反應(yīng)器2的螺旋出料器排出，熱解油氣從反應(yīng)器2的側(cè)部排出，經(jīng)過(guò)一級(jí)旋風(fēng)分離器3和二級(jí)旋風(fēng)分離器4后收集下來(lái)的細(xì)半焦進(jìn)入半焦收集裝置5，經(jīng)過(guò)兩級(jí)旋風(fēng)分離后較純凈的熱解油氣送入冷凝器6內(nèi)快速冷卻，熱解油蒸汽被冷卻，形成熱解油進(jìn)入儲(chǔ)油裝置8，從冷凝器6出來(lái)的熱解氣進(jìn)入凈化塔10后除去其中的油蒸汽，再進(jìn)入凈化器11后除去熱解油、苯、萘、硫等雜質(zhì)后進(jìn)入PSA制氫裝置12制備氫氣，解析氣進(jìn)入甲烷合成器13制備合成天然氣。從PSA制氫裝置12抽取出來(lái)的氫氣與熱解油一起進(jìn)入至熱解油加氫裝置9，用于制備人造石油。熱解后的半焦由螺旋出料器排出，在螺旋出料器的管內(nèi)有循環(huán)冷卻水進(jìn)行間壁換熱冷卻，高溫半焦由循環(huán)冷卻水冷卻后行成冷態(tài)半焦。冷態(tài)半焦與粉狀生石灰、粘結(jié)劑一起進(jìn)入融合成型裝置18成型后進(jìn)行外售；也可以直接作為燃料使用。下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明。下述實(shí)施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述
實(shí)用新型內(nèi)容中所示。下述實(shí)施例所用的檢測(cè)方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測(cè)方法。實(shí)施例利用圖1所示的系統(tǒng)對(duì)陜北褐煤進(jìn)行處理。反應(yīng)器2中，水平擋板與斜板的夾角為30°，水平擋板的水平長(zhǎng)度1m，水平擋板與位于它下方、并距它最近的輻射管的中心的距離為200mm，輻射管是公稱直徑為200mm的圓形管，左右相鄰的兩輻射管的水平間距為200mm，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距為600mm。反應(yīng)器本體的高度為5m、內(nèi)壁的寬度為2m、內(nèi)壁的長(zhǎng)度為5m，有15層輻射管。該陜北褐煤的成分分析如表1所示。熱解工藝流程具體如下：將陜北褐煤干燥、破碎，選取粒徑≤1mm的煤粉送入反應(yīng)器2中進(jìn)行熱解。每根輻射管單獨(dú)控溫，反應(yīng)器自上而下設(shè)有三個(gè)區(qū)：干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)和半焦生成區(qū)。往輻射管中分別通入燃料氣和空氣，將干燥脫水區(qū)的溫度控制在600℃、熱解反應(yīng)區(qū)的溫度在控制550℃，半焦成熟區(qū)的溫度控制在580℃。陜北褐煤自上而下依次通過(guò)干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)和半焦生成區(qū)，完成熱解過(guò)程。熱解產(chǎn)生的熱解油氣經(jīng)過(guò)兩級(jí)旋風(fēng)除塵后冷凝分離成熱解油和熱解氣，熱解氣再次凈化，除去油蒸汽、熱解油、苯、萘、硫等雜質(zhì)后用于制備氫氣，剩下的解析氣用于制備合成天然氣。熱解油與制得的氫氣反應(yīng)，制備人造石油。半焦、粉狀石灰和瀝青混合后壓制成型，制備型球，用于外賣。熱解還會(huì)產(chǎn)生煙氣，煙氣從煙氣出口中排出反應(yīng)器本體外，煙氣與空氣換熱后會(huì)降溫至200℃左右。將降溫后的煙氣用于干燥進(jìn)入反應(yīng)器2的陜北褐煤，這樣能進(jìn)一步提高反應(yīng)器效率和燃燒效率。本實(shí)施例具體的工藝操作參數(shù)請(qǐng)見(jiàn)表2。表3為本實(shí)施例的物料平衡表。表1陜北褐煤的成分分析Mad/％Vad/％Aad/％Fcad/％9.286.1235.1149.49表2工藝操作參數(shù)表3物料平衡表從表3可知，本實(shí)用新型提供的系統(tǒng)能有效的熱解煤粉。綜上可知，本實(shí)用新型采用了蓄熱式快速熱解反應(yīng)器，利用蓄熱式輻射管作為加熱源，不需要熱載體，而是采取蓄熱式輻射管提供熱量，不需要熱載體的加熱、分離、提升等工藝，因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝流程短，容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)連續(xù)性運(yùn)行和工業(yè)化推廣。本實(shí)用新型對(duì)熱解制得的半焦、熱解油和熱解氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化再利用，整個(gè)工藝無(wú)中間產(chǎn)物，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。此外，本實(shí)用新型提供的蓄熱式移動(dòng)床熱解反應(yīng)器采用了蓄熱式無(wú)熱載體輻射管加熱技術(shù)，無(wú)需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小，易于工業(yè)化。反應(yīng)器本體上添加了由水平擋板和斜板組成的金屬擋板組件，該金屬擋板組件增加了煤粉在熱解反應(yīng)器內(nèi)停留的時(shí)間。因此，添加金屬擋板組件后，反應(yīng)器的高度可降低。若不改變反應(yīng)器本體的高度，添加金屬擋板組件后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應(yīng)器內(nèi)輻射管的數(shù)量。需要說(shuō)明的是，以上參照附圖所描述的各個(gè)實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型而非限制本實(shí)用新型的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的前提下對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。此外，除非特別說(shuō)明，那么任何實(shí)施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實(shí)施例的全部或一部分來(lái)使用。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3