一種煤熱解系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種煤熱解系統(tǒng)，包括依次連通的煤料斗、微波干燥器、機械活化器、熱解料斗和移動床熱解反應(yīng)器。移動床熱解反應(yīng)器包括：煤入口，位于反應(yīng)器的頂部；半焦出口，位于反應(yīng)器的底部；蓄熱式輻射管，在移動床熱解反應(yīng)器的內(nèi)部沿著反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根在水平方向上彼此平行的蓄熱式輻射管；攪拌裝置，包括攪拌軸和連接在所述攪拌軸上的多個攪拌桿，攪拌軸由半焦出口伸入到反應(yīng)器的內(nèi)部并被設(shè)置成可在反應(yīng)器內(nèi)旋轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)提高了原料的利用率，物料在反應(yīng)爐內(nèi)分布均勻，加快了反應(yīng)速度，提高了頁巖油收率，并能得到品質(zhì)較高的熱解油。
【專利說明】
一種煤熱解系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型總地涉及熱解系統(tǒng)，具體涉及一種煤熱解系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國煤炭資源豐富，原煤除了部分用于煉焦、轉(zhuǎn)化加工外，絕大部分用于直接燃 燒。煤直接燃燒，使得煤炭中富含的油氣資源不能被提煉而得到充分利用，且直接燃燒熱效 率低，對環(huán)境污染嚴重。煤的熱解是將煤在惰性氣氛下加熱，制取半焦、煤氣和焦油等產(chǎn)品， 得到的這些產(chǎn)品，又可以梯級利用。因而煤熱解對油氣資源充分提取的同時，又提高了煤炭 的綜合利用效率。
[0003] 煤熱解工藝可分為外熱式和內(nèi)熱式兩類。外熱式熱效率低，揮發(fā)產(chǎn)物二次分解嚴 重。內(nèi)熱式工藝克服了外熱式的缺點，借助熱載體（固體熱載體和氣體熱載體)把熱量傳遞 給煤。氣體熱載體工藝，存在干餾氣被沖稀，冷凝回收系統(tǒng)龐大，氣體熱值低，難以進一步綜 合利用的缺點。固體熱載體工藝相對來說具有一定的優(yōu)勢，但是存在工藝復(fù)雜而導(dǎo)致操作 環(huán)節(jié)太多、制造成本高昂等缺點。此外，目前煤干餾技術(shù)均未設(shè)有預(yù)活化裝置，存在熱解油 較重、分子量較大等問題。
[0004] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)一的煤熱解工藝流程圖。該技術(shù)的工藝流程為：原料煤由煤倉9經(jīng) 螺旋給料器10進入破碎機11，原料煤被破碎至6mm以下。破碎后的原料煤和高溫?zé)釤煔猓s 550°C)在煤干燥管中接觸換熱，原料煤被換熱至100-120°C左右，同時經(jīng)干燥后煤含水量〈 4%。煤經(jīng)煤干燥管后，同熱煙氣一塊被輸送至干煤旋風(fēng)分離器2中。在干煤旋風(fēng)分離器2中， 煤和熱煙氣經(jīng)旋風(fēng)分離，煙氣經(jīng)風(fēng)機排放。預(yù)熱后的粉煤與粉焦同加熱提升管6中的熱載體 粉焦混合，熱載體粉焦溫度約為800°C。熱粉焦和粉煤在干餾槽5中混合熱解，產(chǎn)生半焦、煤 熱解氣和焦油。熱解產(chǎn)生的粉焦一部分經(jīng)冷卻塔7冷卻后排出，一部分經(jīng)返料腿進粉焦加熱 提升管做為熱載體被循環(huán)利用。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)一的缺點為:干餾爐的干餾段不能夠及時導(dǎo)出熱解油氣，一次熱解產(chǎn)物 滯留易發(fā)生二次裂解;干餾后的粉焦作為熱載體被循環(huán)使用，其工藝流程復(fù)雜;未與發(fā)電系 統(tǒng)相聯(lián)合;物料在反應(yīng)爐內(nèi)分布不夠均勻;未預(yù)先對原料活化，熱解油較重，品質(zhì)低。
[0006] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)二的煤熱解工藝流程圖。其工藝流程為:低階煤經(jīng)壓制成型后(25-60mm)進熱解爐，煤自上而下移動，與燃燒后逆流而上的熱煙氣直接接觸換熱。煤由爐頂進 料時水分約15%，在干燥段可脫除至1.0%以下。逆流而上的熱煙氣由250°C降至80-100°C。 干燥后的原料在干餾/熱解段被600-700 °C的熱煙氣加熱至500 °C左右，發(fā)生熱解反應(yīng)后，熱 煙氣溫度降至250°C左右，如前述的逆流上升再用于原料煤的干燥。熱解后生成的半焦進入 冷卻段與冷空氣換熱后由爐底排出，干餾/熱解段生成的熱解油氣經(jīng)冷卻、冷凝等步驟，得 到焦油和熱解氣。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)二的缺點為:不能處理小顆粒物料，原料利用率不高;或者粉煤需要經(jīng)過 壓制成型后才可利用，增加生產(chǎn)成本;半焦中的固定碳未能得到充分利用，熱效率低；油氣 不能快速導(dǎo)出，油收率不高；未與發(fā)電系統(tǒng)相聯(lián)合;未預(yù)先對原料活化，熱解油較重，品質(zhì) 低。
[0008] 因此，為了提高原料的利用率，使得物料在反應(yīng)爐內(nèi)分布均勻，提高加熱燃燒的熱 效率，得到品質(zhì)較高的熱解油，有必要提出一種新的煤熱解系統(tǒng)。 【實用新型內(nèi)容】
[0009] 本實用新型的目的在于提供一種煤熱解系統(tǒng)，以解決原料利用率不高、物料在反 應(yīng)爐內(nèi)分布不均勻、加熱燃燒熱效率低、以及熱解油品質(zhì)較低的問題。
[0010] 本實用新型提供了一種煤熱解系統(tǒng)，其包括煤料斗、微波干燥器、機械活化器、熱 解料斗和移動床熱解反應(yīng)器，
[0011] 其中移動床熱解反應(yīng)器包括：
[0012] 煤入口，所述煤入口位于所述反應(yīng)器的頂部；
[0013] 半焦出口，所述半焦出口位于所述反應(yīng)器的底部；
[0014]蓄熱式輻射管，所述蓄熱式輻射管在所述移動床熱解反應(yīng)器的內(nèi)部沿著所述反應(yīng) 器的高度方向多層布置，每層具有多根在水平方向上彼此平行的蓄熱式輻射管；
[0015] 攪拌裝置，所述攪拌裝置包括攪拌軸和連接在所述攪拌軸上的多個攪拌桿，所述 攪拌軸由所述半焦出口伸入到所述反應(yīng)器的內(nèi)部并被設(shè)置成可在所述反應(yīng)器內(nèi)旋轉(zhuǎn)；
[0016] 所述煤料斗、微波干燥器、機械活化器和熱解料斗依次連通，所述熱解料斗與所述 移動床熱解反應(yīng)器的煤入口相連通。
[0017] 上述的系統(tǒng)，所述機械活化器為球磨機。
[0018] 上述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括第二螺旋進料器，所述第二螺旋進料器分別與所述 熱解料斗的出口和所述熱解反應(yīng)器的煤入口相連通。
[0019] 上述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括第一螺旋進料器，所述第一螺旋進料器分別與所述 煤料斗的出口和所述微波干燥器的入口相連通。
[0020] 上述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括熱解旋風(fēng)分離器、過濾器和分餾塔，所述熱解旋風(fēng)分 離器分別與所述熱解反應(yīng)器的油氣出口和所述過濾器的入口相連通，所述過濾器的出口與 所述分餾塔的入口相連通。
[0021] 上述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括燃氣罐，所述分餾塔的氣體出口與所述燃氣罐相連 通。
[0022] 上述的系統(tǒng)，所述攪拌桿垂直于所述攪拌軸，并且沿所述攪拌軸的長度方向間隔 分布。
[0023] 上述的系統(tǒng)，所述攪拌桿在所述攪拌軸的同一橫截面上的相鄰?fù)队俺室欢ń嵌龋?所述角度為0-90度，不含端值。
[0024] 本實用新型的有益效果在于，采取蓄熱式輻射管下行床工藝加熱煤，熱解溫度分 布均勻，加熱效果好，可實現(xiàn)物料的快速熱解，油氣產(chǎn)率高。該系統(tǒng)應(yīng)用微波干燥技術(shù)，干燥 速度快，效率高，干燥均勻，實現(xiàn)了節(jié)能、清潔生產(chǎn)，且易于實現(xiàn)自動化控制。該系統(tǒng)還對煤 進行了預(yù)先機械活化，增加了煤的化學(xué)反應(yīng)活性，降低了熱解反應(yīng)所需要的溫度，從而熱解 焦油較輕，品質(zhì)好，汽柴油餾分高。該系統(tǒng)還在下行床反應(yīng)器內(nèi)安裝攪拌裝置，使物料在反 應(yīng)器內(nèi)分布均勻，更充分的熱解，且能夠使熱解產(chǎn)生的油氣更快的釋放出來。整體而言，該 系統(tǒng)的熱解爐操作溫度低，能耗低，且裝置易于日常維護。
【附圖說明】
[0025] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)一的煤熱解工藝流程圖；
[0026] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)二的煤熱解工藝流程圖；以及
[0027] 圖3為本實用新型的煤熱解工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】進行更加詳細的說明，以 便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方 式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。
[0029] 如圖3所示，本實用新型實施例的一種煤熱解爐系統(tǒng)流程圖，其工藝流程簡單描述 如下:熱解煤原料與燃氣及助燃氣體作為輸入源輸入熱解爐，原料經(jīng)過加熱分解，輸出熱解 氣及熱解焦油，分別經(jīng)不同通道輸出。
[0030] 下面結(jié)合圖3對本系統(tǒng)加以詳細說明。
[0031] 本實用新型實施例的一種煤熱解系統(tǒng)流程圖，該蓄熱式下行床熱解系統(tǒng)包括：1. 煤料斗；2.微波干燥器;3.蓄熱式下行床反應(yīng)器;4.球磨機(機械活化器)5 .熱解料斗;6.螺 旋進料器;7.熱解旋風(fēng)分離器;8.過濾器;9.分餾塔;10.燃氣引風(fēng)機;11.燃氣罐;12.螺旋輸 送機。
[0032] 煤料斗1通過進料裝置連接至微波干燥器2入口，微波干燥器2出口與球磨機4入口 相連接。
[0033] 球磨機4出口與熱解料斗5入口相連接，熱解料斗出口通過螺旋進料器6連接到蓄 熱式下行床反應(yīng)器3的入料口。
[0034] 下行床反應(yīng)器3包括上部進料煤入口，燃氣、空氣入口和油氣、煙氣、半焦出口，攪 拌裝置。
[0035] 反應(yīng)器的油氣出口與一級熱解旋風(fēng)分離器7的入口連接，二級熱解旋風(fēng)分離器7的 出氣口與過濾器8入口連接。過濾器8出口與分餾塔9入口連接，分餾塔9出氣口與燃氣引風(fēng) 機10入口連接。燃氣引風(fēng)機10出口與燃氣罐11入口連接。
[0036]下行床反應(yīng)器3半焦出口設(shè)計在底部，連接在螺旋輸送機12的入口。
[0037]本實用新型的蓄熱式下行床熱解工藝包括：
[0038] (1)破碎至粒度< 20mm的顆粒煤通過煤料斗1進入微波干燥器2,在微波干燥器中， 煤被快速、均勻的干燥后進入到球磨機4中進行機械活化。球磨機中裝有球磨介質(zhì)鋼球若 干，由攪拌電機帶動旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中鋼球?qū)γ哼M行摩擦、碰撞、沖擊、剪切等機械力作用， 增加了煤的化學(xué)活性。機械活化時間控制在l〇min-2h范圍內(nèi)。經(jīng)過機械活化的粉末煤進入 到熱解料斗5中。
[0039] (2)煤在熱解料斗5中經(jīng)螺旋進料器6進入蓄熱式下行床反應(yīng)器3,在蓄熱式下行床 反應(yīng)器中均勻布置了單向蓄熱式輻射管，管壁溫度利用燃氣調(diào)節(jié)閥控制在400~700°C范 圍，煤在反應(yīng)器中自上而下停留5s-5min，并加熱到400~600°C，完成熱解過程。
[0040] (3)在反應(yīng)器內(nèi)安裝有物料攪拌裝置，使物料在反應(yīng)器內(nèi)分布均勻，更充分的熱 解，提高油氣產(chǎn)率，且能夠使熱解產(chǎn)生的油氣更快的釋放出來。
[0041] (4)油氣從反應(yīng)器排出并通過兩級旋風(fēng)分離器7后進入過濾器8中過濾，過濾后的 油氣進入分餾塔9分餾得到汽油、柴油和重油，分餾之后剩下的干餾氣經(jīng)燃氣風(fēng)機10送入燃 氣罐11，用于生產(chǎn)人造天然氣。
[0042] (5)煤熱解產(chǎn)生的半焦通過螺旋輸送機12排出反應(yīng)器，煤半焦可用于燃燒發(fā)電。 [0043]該系統(tǒng)應(yīng)用微波干燥技術(shù)，將微波能轉(zhuǎn)化為分子運動能，并以熱量的形式表現(xiàn)出 來，使水的溫度升高而脫離物料，從而使物料得到干燥。在傳統(tǒng)的干燥工藝中，為提高干燥 速度，需升高外部溫度，加大溫差梯度，然而隨之容易產(chǎn)生物料外焦內(nèi)生的現(xiàn)象。但采用微 波加熱時，不論物料形狀如何，熱量都能均勻滲透，并可產(chǎn)生膨化效果，利于粉碎。因微波能 穿透物料直接加熱，物料中的極性分子在微波場的作用下極速震蕩，提高了化學(xué)反應(yīng)的活 化能，加快了反應(yīng)速度，同時干燥均勻，效率高，實現(xiàn)了節(jié)能、清潔生產(chǎn)，且易于實現(xiàn)自動化 控制。
[0044] 該系統(tǒng)還可以對煤進行預(yù)先機械活化，機械活化是指固體物質(zhì)在摩擦、碰撞、沖 擊、剪切等機械力作用下，使晶體結(jié)構(gòu)及物化性能發(fā)生改變，使部分機械能轉(zhuǎn)變成物質(zhì)的內(nèi) 能，從而引起固體的化學(xué)活性增加，煤化學(xué)活性增強，顆?；瘜W(xué)能增加，提高了煤的化學(xué)反 應(yīng)活性，熱解反應(yīng)所需要的溫度降低，從而熱解焦油較輕，品質(zhì)好。
[0045] 機械活化后的煤進入蓄熱式快速熱解反應(yīng)裝置中，經(jīng)過快速熱解可大量提取油氣 產(chǎn)品。
[0046]該系統(tǒng)還在反應(yīng)器內(nèi)安裝有物料攪拌裝置，使物料在熱鍵反應(yīng)器內(nèi)分布均勻，能 得到更充分的熱解，提高了油氣產(chǎn)率，且能夠使熱解產(chǎn)生的油氣更快的釋放出來。
[0047] 實施例
[0048]實施案例:利用蓄熱式下行床熱解系統(tǒng)對新疆煤進行處理，原料的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、工藝 操作參數(shù)和物料平衡見表1-表2。
[0049]表1:新疆長焰煤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
[0051 ] 表1中Mad代表空干基水分;Ad代表干燥基灰分;Vad代表空干基揮發(fā)分；
[0052] 表2:工藝操作參數(shù)
[0054]利用該系統(tǒng)制得的熱解油品性質(zhì)：熱解油密度為1.05g ? cnf'密度較低，油品較 輕;對熱解油品進行模擬蒸餾得到，汽油餾分占12%，柴油餾分占50%，汽柴油餾分含量高。 [0055]用該系統(tǒng)處理新疆長焰煤，得到的焦油產(chǎn)率高達8.9%，是鋁甑含油率的95%，油 收率高。
[0056]最后應(yīng)說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例， 而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可 以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此 所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
【主權(quán)項】
1. 一種煤熱解系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括煤料斗、微波干燥器、機械活化器、熱解 料斗和移動床熱解反應(yīng)器， 其中所述移動床熱解反應(yīng)器包括： 煤入口，所述煤入口位于所述反應(yīng)器的頂部； 熱解油氣出口，所述熱解油氣出口位于所述反應(yīng)器的頂壁和/或側(cè)壁上； 半焦出口，所述半焦出口位于所述反應(yīng)器的底部； 蓄熱式輻射管，所述蓄熱式輻射管在所述移動床熱解反應(yīng)器的內(nèi)部沿著所述反應(yīng)器的 高度方向多層布置，每層具有多根在水平方向上彼此平行的蓄熱式輻射管； 攪拌裝置，所述攪拌裝置包括攪拌軸和連接在所述攪拌軸上的多個攪拌桿，所述攪拌 軸由所述半焦出口伸入到所述反應(yīng)器的內(nèi)部并被設(shè)置成可在所述反應(yīng)器內(nèi)旋轉(zhuǎn)； 其中，所述煤料斗、微波干燥器、機械活化器和熱解料斗依次連通，所述熱解料斗與所 述移動床熱解反應(yīng)器的煤入口相連通。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述機械活化器為球磨機。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括第二螺旋進料器，所述第 二螺旋進料器分別與所述熱解料斗的出口和所述熱解反應(yīng)器的煤入口相連通。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括第一螺旋進料器，所述第 一螺旋進料器分別與所述煤料斗的出口和所述微波干燥器的入口相連通。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括熱解旋風(fēng)分離器、過濾器 和分餾塔，所述熱解旋風(fēng)分離器分別與所述熱解反應(yīng)器的熱解油氣出口和所述過濾器的入 口相連通，所述過濾器的出口與所述分餾塔的入口相連通。6. 根據(jù)權(quán)利要求5中所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括燃氣罐，所述分餾塔的 氣體出口與所述燃氣罐相連通。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述攪拌桿垂直于所述攪拌軸，并且沿所 述攪拌軸的長度方向間隔分布。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述攪拌桿在所述攪拌軸的同一橫截面上 的相鄰?fù)队俺室欢ń嵌?，所述角度?-90度，不含端值。
【文檔編號】C10B53/04GK205635479SQ201620246241
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】耿層層, 陳水渺, 姜朝興, 任守強, 馬正民, 孫祖平, 薛遜, 吳道洪
【申請人】北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司