CN105331377A - 热解煤的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热解煤的方法和系统，所述方法包括：(1)将煤在旋转床热解反应器内进行热解处理，以便得到油气混合物和热解半焦；(2)将所述油气混合物进行冷却处理，以便得到焦油和煤气；(3)将所述热解半焦的一部分和所述煤气的一部分与空气进行燃烧，以便得到供热烟气和灰渣；以及(4)将所述灰渣返回步骤(1)与所述煤混合后供给至所述旋转床热解反应器，并将所述供热烟气返回步骤(1)中的所述旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，以便得到降温烟气。该方法可以实现煤的高效热解，并且焦油产率高，同时可以解决现有技术中能耗高的难题，从而有效降低处理成本。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及一种热解煤的方法和系统。
背景技术
随着国内能源需求日益增大和优质煤炭资源量锐减，在可预见的未来，以褐煤为代表的低阶煤转化综合利用将成为支撑未来能源需求的潜力所在。近年来，国内外针对褐煤提质利用技术展开大量研究，目的在于改善煤质，提高褐煤利用的经济性和安全性，扩展其应用范围。目前形成的低阶煤利用技术流派众多，水平参差不齐，有些已经进行了小型工业化示范，大部分还处在实验室研究阶段，行业内缺乏对各类技术的客观评价分析。
煤热解工艺很多，产品方案也各异，可以根据不同方法按操作条件、热载体的类型、加热方式、原料运行状态进行分类。1)按加热方式可分为外热式、内热式及内热外热混合式。外热式技术中的加热介质与原料不直接接触，热量由管壁传入；内热式炉的加热介质与原料直接接触。2)按加热介质的不同则有固体热载体法和气体热载体法两种。固体热载体由热解生产的半焦或热灰作为循环热载体，充分利用热解固体热能；气体热载体由高温热烟气或惰性气作为循环热载体，进行干燥干馏。3)根据固体物料在主要设备(反应器)内的运行状况，可分为旋转床、固定床、流化床、气流床及滚动床(回转炉/窑)技术等。
目前的煤热解工艺中，固体载热法已经有大量的实验研究和较好的工业实践经验，被公认为是一种较好的热解方法，固固传热较快，但通常热载体用量较大，这对装备运行提出了较高的要求。另外，无论是以高温提质煤还是其它固体物料(如瓷球等)作为热载体，都需要通过额外的燃料燃烧对其供热，导致整个过程热效率较低；单独以热解焦循环使用作为热载体，循环用量大，得到的提质煤产品是燃烧过的焦渣与新鲜焦渣的混合物，其作为优质燃料的利用价值较低；在实际操作中，重质焦油和提质煤细粒子粘附在旋风分离器和冷却管路的内壁，影响系统的稳定运行；传统的固体热载体煤热解工艺通常采用机械搅拌进行物料混合，消耗大量动力的同时也给工艺的放大带来了困难。单独以气体作为热源的内热式气体热载体热解工艺，气体载热能耗很高，气体夹带粉尘对后续工序设备要求苛刻，同时直接影响焦油和煤气等主要热解产品的品质。
因此，现有的热解煤的技术有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种热解煤的方法和系统，该方法可以实现煤的高效热解，并且焦油产率高，同时可以解决现有技术中能耗高的难题，从而有效降低处理成本。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种热解煤的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将煤在旋转床热解反应器内进行热解处理，以便得到油气混合物和热解半焦；
(2)将所述油气混合物进行冷却处理，以便得到焦油和煤气；以及
(3)将所述热解半焦的一部分和所述煤气的一部分与空气进行燃烧，以便得到供热烟气和灰渣；以及
(4)将所述灰渣返回步骤(1)与所述煤混合后供给至所述旋转床热解反应器，并将所述供热烟气返回步骤(1)中的所述旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，以便得到降温烟气。
由此，根据本发明实施例的热解煤的方法可以实现煤的高效热解，并且焦油产率高，同时可以解决现有技术中能耗高的难题，从而有效降低处理成本。
另外，根据本发明上述实施例的热解煤的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述热解煤的方法进一步包括：(5)在将所述煤在所述旋转床热解反应器内进行热解处理之前，预先对所述煤进行干燥处理。由此，可以显著提高煤的热解效率。
在本发明的一些实施例中，所述热解煤的方法进一步包括：(6)在将所述油气混合物进行冷却处理之前，预先对所述油气混合物进行除尘处理，以便得到除尘后油气和半焦颗粒。由此，可以显著提高焦油和煤气的品质。
在本发明的一些实施例中，所述热解煤的方法进一步包括：(7)在将所述供热烟气返回步骤(1)中的所述旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用之前，预先将所述供热烟气进行除尘处理，以便得到除尘后供热烟气和灰渣颗粒；以及(8)将所述灰渣颗粒返回步骤(1)与所述煤混合后供给至所述旋转床热解反应器。由此，可以显著提高原料利用率。
在本发明的一些实施例中，所述热解煤的方法进一步包括：(9)将所述热解半焦的另一部分和所述半焦颗粒与所述降温烟气进行换热处理，以便得到降温半焦和升温烟气；以及(10)将所述升温烟气返回步骤(5)对所述煤进行干燥处理。由此，可以进一步降低能耗。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种热解煤的系统。根据本发明的实施例，该系统用于实施上述热解煤的方法。根据本发明的实施例，该系统包括：
旋转床热解反应器，所述旋转床热解反应器具有物料入口、供热烟气入口、降温烟气出口、油气混合物出口和热解半焦出口，且适于将煤在旋转床热解反应器内进行热解处理，以便得到油气混合物和热解半焦；
冷却装置，所述冷却装置具有油气混合物入口、焦油出口和煤气出口，所述油气混合物入口与所述油气混合物出口相连，且适于将所述油气混合物进行冷却处理，以便得到焦油和煤气；
燃烧装置，所述燃烧装置具有空气入口、煤气入口、热解半焦入口、灰渣出口和供热烟气出口，所述煤气入口与所述煤气出口相连，所述热解半焦入口与所述热解半焦出口相连，所述灰渣出口与所述物料入口相连，所述供热烟气出口与所述供热烟气入口相连，且适于将所述热解半焦的一部分和所述煤气的一部分与空气进行燃烧，以便得到供热烟气和灰渣，并将所述灰渣返回与所述煤混合后供给至所述旋转床热解反应器，将所述供热烟气返回所述旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，以便得到降温烟气。
由此，根据本发明实施例的热解煤的系统可以实现煤的高效热解，并且焦油产率高，同时可以解决现有技术中能耗高的难题，从而有效降低处理成本。
另外，根据本发明上述实施例的热解煤的系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述热解煤的系统进一步包括：干燥装置，所述干燥装置与所述物料入口相连，且适于在将所述煤在旋转床热解反应器内进行热解处理之前，预先对所述煤进行干燥处理。由此，可以显著提高煤的热解效率。
在本发明的一些实施例中，所述热解煤的系统进一步包括：第一除尘装置，所述第一除尘装置具有油气混合物进口、除尘后油气出口和半焦颗粒出口，所述油气混合物进口与所述油气混合物出口相连，所述除尘后油气出口与所述油气混合物入口相连，且适于在将所述油气混合物进行冷却处理之前，预先对所述油气混合物进行除尘处理，以便得到除尘后油气和半焦颗粒。由此，可以显著提高焦油和煤气的品质。
在本发明的一些实施例中，所述热解煤的系统进一步包括：第二除尘装置，所述第二除尘装置具有含尘供热烟气入口、除尘后供热烟气出口和灰渣颗粒出口，所述含尘供热烟气入口与所述供热烟气出口相连，所述除尘后供热烟气出口与所述供热烟气入口相连，所述灰渣颗粒出口与所述物料入口相连，且适于在将所述供热烟气返回所述旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用之前，预先将所述供热烟气进行除尘处理，以便得到除尘后供热烟气和灰渣颗粒，并将所述灰渣颗粒返回所述旋转床热解反应器。由此，可以显著提高原料利用率。
在本发明的一些实施例中，所述热解煤的系统进一步包括：熄焦装置，所述熄焦装置具有热解半焦进口、降温烟气进口、半焦颗粒进口、降温半焦出口和升温烟气出口，所述热解半焦进口与所述热解半焦出口相连，所述半焦颗粒进口与所述半焦颗粒出口相连，所述降温烟气进口与所述降温烟气出口相连，所述升温烟气出口与所述干燥装置相连，且适于将所述热解半焦的另一部分和所述半焦颗粒与所述降温烟气进行换热处理，以便得到降温半焦和升温烟气，并将所述升温烟气返回所述干燥装置。由此，可以进一步降低能耗。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的热解煤的方法流程示意图；
图2是根据本发明再一个实施例的热解煤的方法流程示意图；
图3是根据本发明又一个实施例的热解煤的方法流程示意图；
图4是根据本发明又一个实施例的热解煤的方法流程示意图；
图5是根据本发明又一个实施例的热解煤的方法流程示意图；
图6是根据本发明又一个实施例的热解煤的方法流程示意图；
图7是根据本发明一个实施例的热解煤的系统结构示意图；
图8是根据本发明再一个实施例的热解煤的系统结构示意图；
图9是根据本发明又一个实施例的热解煤的系统结构示意图；
图10是根据本发明又一个实施例的热解煤的系统结构示意图；
图11是根据本发明又一个实施例的热解煤的系统结构示意图；
图12是根据本发明又一个实施例的热解煤的系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种热解煤的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将煤在旋转床热解反应器内进行热解处理，以便得到油气混合物和热解半焦；(2)将所述油气混合物进行冷却处理，以便得到焦油和煤气；(3)将所述热解半焦的一部分和所述煤气的一部分与空气进行燃烧，以便得到供热烟气和灰渣；以及(4)将所述灰渣返回步骤(1)与所述煤混合后供给至所述旋转床热解反应器，并将所述供热烟气返回步骤(1)中的所述旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，以便得到降温烟气。发明人发现，通过采用旋转床热解反应器对煤进行热解处理，由于旋转床热解反应器采用辐射管加热，使得热解过程中物料受热均匀，从而可以显著提高煤的热解效率，并且焦油产率较高，同时旋转床热解反应器采用辐射管加热，使得辐射管中产生的烟气与旋转床热解反应器内部产生的油气混合物隔离，从而可以显著提高焦油和煤气品质，其次通过将旋转床热解反应器中产生的煤气和半焦的一部分进行燃烧对半焦进行加热，然后将该加热后的半焦与煤混合，使得加热后的半焦可以作为固体热载体对煤传热，并且混合后供给至旋转床热解反应器可以作为热解处理过程的辅助热源，另外通过将燃烧过程中产生的供热烟气返回旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，可以实现过程中余热的高效利用，从而显著降低处理成本。
下面参考图1-5对本发明实施例的热解煤的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将煤在旋转床热解反应器内进行热解处理
根据本发明的实施例，将煤在旋转床热解反应器内进行热解处理，从而可以得到油气混合物和热解半焦。具体的，旋转床热解反应器上设置有多个辐射加热管，该辐射加热管通过燃烧燃料或通入烟气为旋转床热解反应器提供辐射热源，煤在旋转床热解反应器内部进行热解处理，产生的油气混合物经反应器顶部管道排出。由此，通过采用旋转床热解反应器对煤进行热解处理，由于旋转床热解反应器采用辐射管加热，使得热解过程中物料受热均匀，从而可以显著提高煤的热解效率，并且焦油产率较高，同时旋转床热解反应器采用辐射管加热，使得辐射管中产生的烟气与旋转床热解反应器内部产生的油气混合物隔离，从而可以显著提高焦油和煤气品质。
S200：将油气混合物进行冷却处理
根据本发明的实施例，将上述得到的油气混合物进行冷却处理，从而可以得到焦油和煤气。由此，可以实现油气混合物中的焦油和煤气的分离。根据本发明的具体实施例，可以对分离所得到的煤气进行净化处理，从而可以得到净化煤气。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对冷却处理和净化处理的条件进行选择。
S300：将热解半焦的一部分和煤气的一部分与空气进行燃烧
根据本发明的实施例，将上述得到的热解半焦的一部分和煤气的一部分与空气进行燃烧，从而可以得到供热烟气和灰渣。该步骤中，具体的，可以通过风机鼓入空气与热解半焦和煤气进行燃烧，使得其中的部分热解半焦在空气和煤气的引燃下进行燃烧，对剩余热解半焦进行加热处理，从而可以得到供热烟气和灰渣。
S400：将灰渣返回步骤S100与煤混合后供给至旋转床热解反应器，并将供热烟气返回步骤S100中的旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用
根据本发明的实施例，将上述得到的灰渣返回步骤S100与煤混合后供给至旋转床热解反应器，并将得到的供热烟气返回步骤S100中的旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，从而可以得到降温烟气。由此，通过将所得到的灰渣与煤混合，使得加热后的灰渣可以作为固体热载体对煤传热，并且混合后供给至旋转床热解反应器可以作为热解处理过程的辅助热源，并且将产生的供热烟气返回步骤S100中的旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，可以显著提高过程中能量的利用率，从而在进一步提高煤热解效率的同时提高系统内部的热利用率，进而显著降低处理成本。
根据本发明实施例的热解煤的方法通过采用旋转床热解反应器对煤进行热解处理，由于旋转床热解反应器采用辐射管加热，使得热解过程中物料受热均匀，从而可以显著提高煤的热解效率，并且焦油产率较高，同时旋转床热解反应器采用辐射管加热，使得辐射管中产生的烟气与旋转床热解反应器内部产生的油气混合物隔离，从而可以显著提高焦油和煤气品质，其次通过将旋转床热解反应器中产生的煤气和半焦的一部分进行燃烧对半焦进行加热，然后将该加热后的半焦与煤混合，使得加热后的半焦可以作为固体热载体对煤传热，并且混合后供给至旋转床热解反应器可以作为热解处理过程的辅助热源，另外通过将燃烧过程中产生的供热烟气返回旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，可以实现过程中余热的高效利用，从而显著降低处理成本。
参考图2，根据本发明实施例的热解煤的方法进一步包括：
S500：在将煤在旋转床热解反应器内进行热解处理之前预先对煤进行干燥处理
根据本发明的实施例，在将煤进行热解处理之前，可以预先对煤进行干燥处理。由此，可以有效降低煤中的水分，从而进一步提高煤的热解效率。需要说明是，本领域技术人员可以根据实际需要对干燥处理的具体条件进行选择。
参考图3，根据本发明实施例的热解煤的方法进一步包括：
S600：在将油气混合物进行冷却处理之前预先对油气混合物进行除尘处理
根据本发明的实施例，在将油气混合物进行冷却处理之前，预先对油气混合物进行除尘处理，从而可以得到除尘后油气和半焦颗粒。由此，通过对油气混合物进行油气分离之前预先进行除尘处理，可以有效回收油气混合物中携带的半焦颗粒，从而不仅可以显著提高生焦油和煤气的品质，而且可以显著降低半焦的浪费。
参考图4，根据本发明实施例的热解煤的方法进一步包括：
S700：在将供热烟气返回步骤S100中的旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用之前，预先将供热烟气进行除尘处理
根据本发明的实施例，在将供热烟气返回步骤S100中的旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用之前，预先将供热烟气进行除尘处理，从而可以得到除尘后供热烟气和灰渣颗粒。由此，可以实现后续过程中供热烟气中物料余热的高效利用。
S800：将灰渣颗粒返回步骤S100与煤混合后供给至旋转床热解反应器
根据本发明的实施例，将上述得到的灰渣颗粒返回步骤S100与煤混合后供给至旋转床热解反应器。由此，通过将灰渣颗粒与煤混合，使得灰渣颗粒可以作为载热体将余热传递给煤，从而可以提高系统内部热量利用率，进而降低整体能耗。
参考图5，根据本发明实施例的热解煤的方法进一步包括：
S900：将热解半焦的另一部分和半焦颗粒与降温烟气进行换热处理
根据本发明的实施例，将热解半焦的另一部分和半焦颗粒与降温烟气进行换热处理，以便得到降温半焦和升温烟气。由此，通过将半焦的另一部分、半焦颗粒与降温烟气进行换热，可以使得半焦和半焦颗粒的显热传递给降温烟气，从而不仅可以进一步提高系统内热能利用率。
S1000：将升温烟气返回步骤S500对煤进行干燥处理
根据本发明的实施例，可以将上述得到的升温烟气返回步骤S500对煤进行干燥处理。具体的，通过将升温烟气与煤接触传热，不仅可以对煤进行干燥处理，而且可以降低烟气的温度，从而省去了对烟气进行进一步降温工序，并且将所得到的换热后的烟气通过烟囱直接排出。由此，可以实现系统内部余热的高效利用，进而进一步降低能耗成本。
为了方便理解，下面参考图6对本发明实施例的热解煤的方法的具体操作进行详细描述。
首先，将煤进行干燥处理，然后将干燥后的煤供给至旋转床热解反应器中进行热解处理，得到油气混合物和热解半焦，然后对油气混合物进行除尘处理，得到除尘后油气和半焦颗粒，接着对得到的除尘后油气进行冷却处理，得到焦油和荒煤气，并对得到的荒煤气进行净化处理，得到净煤气，然后将得到热解半焦的一部分和净煤气的一部分与空气进行燃烧，得到供热烟气和灰渣，将供热烟气进行除尘处理后得到除尘后供热烟气和灰渣颗粒，然后将得到的除尘后供热烟气供给至旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，得到降温烟气，并将灰渣颗粒返回与煤混合后供给至旋转床热解反应器，同时将灰渣返回与煤混合后供给至旋转床热解反应器中继续进行热解处理，然后将半焦的另一部分和半焦颗粒与降温烟气在熄焦装置中进行换热处理，得到降温半焦和升温烟气，并将该升温烟气返回作为干燥处理过程中的干燥热源，而干燥后的烟气可以经烟囱排出。
如上所述，根据本发明实施例的热解煤的方法可具有选自下列的优点至少之一：
根据本发明实施例的热解煤的方法通过采用固体热载体(焦载热)与高温烟气辐射热耦合加热方式，不仅可以显著提高煤的热解效率，而且可以显著降低能耗，并且可根据原料的性质差异，利用自身热解产物的性质，灵活调整固体载热和高温烟气辐射热比例，进而实现调节产品方案、提高反应效率和系统热效率的目的。
根据本发明实施例的热解煤的方法采用辐射管加热技术，在利用高温烟气热量进行加热的同时，实现烟气与反应器内热解油气的隔离，避免了采用传统高温烟气加热带来的安全隐患，烟气对冷凝、除尘造成的负担以及烟气对热解煤气性质的影响，并且使过程操作与控制得到简化。
根据本发明实施例的热解煤的方法在燃烧过程中利用自身系统产生的煤气与空气进行燃烧，在产生高温烟气作为辐射热的同时，对部分半焦进行二次加热形成高温半焦，提高其作为固体热载体的品位，进而送入旋转床反应器作为系统辅助热源，并且燃烧过程可通过调整煤气和热半焦的用量，进而灵活调整并满足旋转床热解反应器对高温烟气与高温半焦的用量要求。
根据本发明实施例的热解煤的方法通过将辐射管加热器内换热降温后的烟气通过排烟系统进入半焦冷却器，可利用低温烟气回收热半焦的显热，将烟气升温后通入干燥仓用于干燥原煤，进而提高系统热利用率。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种热解煤的系统。根据本发明的实施例，该系统用于实施上述热解煤的方法。根据本发明的实施例，该系统包括：旋转床热解反应器，所述旋转床热解反应器具有物料入口、供热烟气入口、降温烟气出口、油气混合物出口和热解半焦出口，且适于将煤在旋转床热解反应器内进行热解处理，以便得到油气混合物和热解半焦；冷却装置，所述冷却装置具有油气混合物入口、焦油出口和煤气出口，所述油气混合物入口与所述油气混合物出口相连，且适于将所述油气混合物进行冷却处理，以便得到焦油和煤气；燃烧装置，所述燃烧装置具有空气入口、煤气入口、热解半焦入口、灰渣出口和供热烟气出口，所述煤气入口与所述煤气出口相连，所述热解半焦入口与所述热解半焦出口相连，所述灰渣出口与所述物料入口相连，所述供热烟气出口与所述供热烟气入口相连，且适于将所述热解半焦的一部分和所述煤气的一部分与空气进行燃烧，以便得到供热烟气和灰渣，并将所述灰渣返回与所述煤混合后供给至所述旋转床热解反应器，所述供热烟气返回所述旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，以便得到降温烟气。发明人发现，通过采用旋转床热解反应器对煤进行热解处理，由于旋转床热解反应器采用辐射管加热，使得热解过程中物料受热均匀，从而可以显著提高煤的热解效率，并且焦油产率较高，同时旋转床热解反应器采用辐射管加热，使得辐射管中产生的烟气与旋转床热解反应器内部产生的油气混合物隔离，从而可以显著提高焦油和煤气品质，其次通过将旋转床热解反应器中产生的煤气和半焦的一部分进行燃烧对半焦进行加热，然后将该加热后的半焦与煤混合，使得加热后的半焦可以作为固体热载体对煤传热，并且混合后供给至旋转床热解反应器可以作为热解处理过程的辅助热源，另外通过将燃烧过程中产生的供热烟气返回旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，可以实现过程中余热的高效利用，从而显著降低处理成本。
下面参考图7-11对本发明实施例的热解煤的系统进行详细描述。根据本发明的实施例，该系统包括：
旋转床热解反应器100：根据本发明的实施例，旋转床热解反应器100具有物料入口101、供热烟气入口102、降温烟气出口103、油气混合物出口104和热解半焦出口105，且适于将煤在旋转床热解反应器内进行热解处理，从而可以得到油气混合物和热解半焦。具体的，旋转床热解反应器上设置有多个辐射加热管，该辐射加热管通过燃烧燃料或通入烟气为旋转床热解反应器提供辐射热源，煤在旋转床热解反应器内部进行热解处理，产生的油气混合物经反应器顶部管道排出。由此，通过采用旋转床热解反应器对煤进行热解处理，由于旋转床热解反应器采用辐射管加热，使得热解过程中物料受热均匀，从而可以显著提高煤的热解效率，并且焦油产率较高，同时旋转床热解反应器采用辐射管加热，使得辐射管中产生的烟气与旋转床热解反应器内部产生的油气混合物隔离，从而可以显著提高焦油和煤气品质。
冷却装置200：根据本发明的实施例，冷却装置200具有油气混合物入口201、焦油出口202和煤气出口203，油气混合物入口201与油气混合物出口104相连，且适于将上述得到的油气混合物进行冷却处理，从而可以得到焦油和煤气。由此，可以实现油气混合物中的焦油和煤气的分离。根据本发明的具体实施例，可以对分离所得到的煤气进行净化处理，从而可以得到净化煤气。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对冷却处理和净化处理的条件进行选择。
燃烧装置300：根据本发明的实施例，燃烧装置300具有空气入口301、煤气入口302、热解半焦入口303、灰渣出口304和供热烟气出口305，煤气入口302与煤气出口203相连，热解半焦入口303与热解半焦出口105相连，灰渣出口304与物料入口101相连，供热烟气出口305与供热烟气入口102相连，且适于将热解半焦的一部分和煤气的一部分与空气进行燃烧，从而得到供热烟气和灰渣，并将得到的灰渣返回与煤混合后供给至旋转床热解反应器，同时将供热烟气返回旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，从而可以得到降温烟气。具体的，可以通过风机鼓入空气与热解半焦和煤气进行燃烧，使得其中的部分热解半焦在空气和煤气的引燃下进行燃烧，对剩余热解半焦进行加热处理，从而可以得到供热烟气和灰渣，通过将所得到的灰渣与煤混合，使得加热后的灰渣可以作为固体热载体对煤传热，并且混合后供给至旋转床热解反应器可以作为热解处理过程的辅助热源，同时将产生的供热烟气返回旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，可以显著提高系统中热量的利用率，从而在进一步提高煤热解效率的同时提高系统内部的热利用率，进而显著降低处理成本。
根据本发明实施例的热解煤的系统通过采用旋转床热解反应器对煤进行热解处理，由于旋转床热解反应器采用辐射管加热，使得热解过程中物料受热均匀，从而可以显著提高煤的热解效率，并且焦油产率较高，同时旋转床热解反应器采用辐射管加热，使得辐射管中产生的烟气与旋转床热解反应器内部产生的油气混合物隔离，从而可以显著提高焦油和煤气品质，其次通过将旋转床热解反应器中产生的煤气和半焦的一部分进行燃烧对半焦进行加热，然后将该加热后的半焦与煤混合，使得加热后的半焦可以作为固体热载体对煤传热，并且混合后供给至旋转床热解反应器可以作为热解处理过程的辅助热源，另外通过将燃烧过程中产生的供热烟气返回旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，可以实现过程中余热的高效利用，从而显著降低处理成本。
参考图8，根据本发明实施例的热解煤的系统进一步包括：
干燥装置400：根据本发明的实施例，干燥装置400与物料入口101相连，且适于在在将煤进行热解处理之前，可以预先对煤进行干燥处理。由此，可以有效降低煤中的水分，从而进一步提高煤的热解效率。需要说明是，本领域技术人员可以根据实际需要对干燥处理的具体条件进行选择。
参考图9，根据本发明实施例的热解煤的系统进一步包括：
第一除尘装置500：根据本发明的实施例，第一除尘装置500具有油气混合物进口501、除尘后油气出口502和半焦颗粒出口503，油气混合物进口501与油气混合物出口104相连，除尘后油气出口502与油气混合物入口201相连，且适于在将油气混合物进行冷却处理之前，预先对油气混合物进行除尘处理，从而可以得到除尘后油气和半焦颗粒。由此，通过对油气混合物进行油气分离之前预先进行除尘处理，可以有效回收油气混合物中携带的半焦颗粒，从而不仅可以显著提高生焦油和煤气的品质，而且可以显著降低半焦的浪费。
参考图10，根据本发明实施例的热解煤的系统进一步包括：
第二除尘装置600：根据本发明的实施例，第二除尘装置600具有含尘供热烟气入口601、除尘后供热烟气出口602和灰渣颗粒出口603，含尘供热烟气入口601与供热烟气出口305相连，除尘后供热烟气出口502与供热烟气入口102相连，灰渣颗粒出口603与物料入口101相连，且适于在将供热烟气返回旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用之前，预先将供热烟气进行除尘处理，从而可以得到除尘后供热烟气和灰渣颗粒，并将灰渣颗粒返回旋转床热解反应器。由此，通过在将供热烟气供给至旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用之前，预先对供热烟气进行除尘处理，可以得到除尘后供热烟气和灰渣颗粒，并将得到的灰渣颗粒返回步骤与煤混合后供给至旋转床热解反应器，使得灰渣颗粒可以作为载热体将余热传递给煤，从而可以提高系统内部热量利用率，进而降低整体能耗。
参考图11，根据本发明实施例的热解煤的系统进一步包括：
熄焦装置700：根据本发明的实施例，熄焦装置700具有热解半焦进口701、降温烟气进口702、半焦颗粒进口703、降温半焦出口704和升温烟气出口705，热解半焦进口701与热解半焦出口105相连，半焦颗粒进口703与半焦颗粒出口503相连，降温烟气进口702与降温烟气出口103相连，升温烟气出口705与干燥装置400相连，且适于将热解半焦的另一部分和半焦颗粒与降温烟气进行换热处理，从而可以得到降温半焦和升温烟气，并将升温烟气返回干燥装置作为干燥热源使用。由此，通过将热解半焦的另一部分、半焦颗粒与烟气进行换热，可以使得热解半焦和半焦颗粒的显热传递给降温烟气，从而不仅可以进一步提高系统内热能利用率，而且可以显著提高后续干燥过程中煤的干燥效率，并将通过将升温烟气与煤接触传热，不仅可以对煤进行干燥处理，而且可以降低烟气的温度，从而省去了对烟气进行进一步降温工序，并且将所得到的换热后的烟气通过烟囱直接排出。由此，可以实现系统内部余热的高效利用，进而进一步降低能耗成本。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例
参考图12，将褐煤存储在煤仓1中，然后将褐煤(Vd＝41.35％,Qgr,d＝24.8MJ/kg)供给至干燥仓2进行干燥处理，然后将干燥后的褐煤(水分<8％)供给至旋转床热解反应器4中经其上的辐射加热管15对旋转床热解反应器4内的褐煤进行辐射加热发生热解反应(500-650℃)(产物产率如表1所示)，产生的油气混合物通过旋转床热解反应器4顶部的管道进入高温除尘器5净化，得到除尘后油气和半焦颗粒，然后将除尘后油气通入油气冷却器6进行降温，分离后得到煤焦油和荒煤气，荒煤气经荒煤气净化单元7净化后部分送入燃烧床8与来自风机9的空气混合后燃烧，对来自旋转床热解反应器4的部分热解半焦(500-550℃)进行加热升温，得到灰渣(700-800℃)和供热烟气(900-1000℃)，然后所得到的灰渣(700-800℃)通过管道进入混合进料机3后的管道与干燥的褐煤混合后供给至旋转床热解反应器4，将得到的供热烟气(900-1000℃)供给至高温除尘器11进行除尘处理，得到除尘后供热烟气和灰渣颗粒，并将所得的除尘后供热烟气供给至旋转床热解反应器4的辐射加热管15，将灰渣颗粒供给至混合进料机3中与褐煤混合后供给至旋转床热解反应器4进行热解处理，辐射加热管15中产生的低温烟气(100-150℃)进入半焦冷却器12与另一部分热解半焦(500-550℃)和半焦颗粒进行换热，得到降温半焦和升温烟气(150-200℃)，然后将该升温烟气与供给至干燥仓2与煤对煤进行干燥，得到的冷烟气(90-95℃)进入烟囱14排放。
表1不同工况产物产率数据(干基)
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种热解煤的方法，其特征在于，包括：
(1)将煤在旋转床热解反应器内进行热解处理，以便得到油气混合物和热解半焦；
(2)将所述油气混合物进行冷却处理，以便得到焦油和煤气；
(3)将所述热解半焦的一部分和所述煤气的一部分与空气进行燃烧，以便得到供热烟气和灰渣；以及
(4)将所述灰渣返回步骤(1)与所述煤混合后供给至所述旋转床热解反应器，并将所述供热烟气返回步骤(1)中的所述旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，以便得到降温烟气。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(5)在将所述煤在所述旋转床热解反应器内进行热解处理之前，预先对所述煤进行干燥处理。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(6)在将所述油气混合物进行冷却处理之前，预先对所述油气混合物进行除尘处理，以便得到除尘后油气和半焦颗粒。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(7)在将所述供热烟气返回步骤(1)中的所述旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用之前，预先将所述供热烟气进行除尘处理，以便得到除尘后供热烟气和灰渣颗粒；以及
(8)将所述灰渣颗粒返回步骤(1)与所述煤混合后供给至所述旋转床热解反应器。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(9)将所述热解半焦的另一部分和所述半焦颗粒与所述降温烟气进行换热处理，以便得到降温半焦和升温烟气；以及
(10)将所述升温烟气返回步骤(5)对所述煤进行干燥处理。
6.一种热解煤的系统，所述系统用于实施权利要求1-5任一项所述的热解煤的方法，其特征在于，所述系统包括：
旋转床热解反应器，所述旋转床热解反应器具有物料入口、供热烟气入口、降温烟气出口、油气混合物出口和热解半焦出口，且适于将煤在旋转床热解反应器内进行热解处理，以便得到油气混合物和热解半焦；
冷却装置，所述冷却装置具有油气混合物入口、焦油出口和煤气出口，所述油气混合物入口与所述油气混合物出口相连，且适于将所述油气混合物进行冷却处理，以便得到焦油和煤气；
燃烧装置，所述燃烧装置具有空气入口、煤气入口、热解半焦入口、灰渣出口和供热烟气出口，所述煤气入口与所述煤气出口相连，所述热解半焦入口与所述热解半焦出口相连，所述灰渣出口与所述物料入口相连，所述供热烟气出口与所述供热烟气入口相连，且适于将所述热解半焦的一部分和所述煤气的一部分与空气进行燃烧，以便得到供热烟气和灰渣，并将所述灰渣返回与所述煤混合后供给至所述旋转床热解反应器，将所述供热烟气返回所述旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，以便得到降温烟气。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，进一步包括：
干燥装置，所述干燥装置与所述物料入口相连，且适于在将所述煤在旋转床热解反应器内进行热解处理之前，预先对所述煤进行干燥处理。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，进一步包括：
第一除尘装置，所述第一除尘装置具有油气混合物进口、除尘后油气出口和半焦颗粒出口，所述油气混合物进口与所述油气混合物出口相连，所述除尘后油气出口与所述油气混合物入口相连，且适于在将所述油气混合物进行冷却处理之前，预先对所述油气混合物进行除尘处理，以便得到除尘后油气和半焦颗粒。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，进一步包括：
第二除尘装置，所述第二除尘装置具有含尘供热烟气入口、除尘后供热烟气出口和灰渣颗粒出口，所述含尘供热烟气入口与所述供热烟气出口相连，所述除尘后供热烟气出口与所述供热烟气入口相连，所述灰渣颗粒出口与所述物料入口相连，且适于在将所述供热烟气返回所述旋转床热解反应器的辐射加热管作为热源使用之前，预先将所述供热烟气进行除尘处理，以便得到除尘后供热烟气和灰渣颗粒，并将所述灰渣颗粒返回所述旋转床热解反应器。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，进一步包括：
熄焦装置，所述熄焦装置具有热解半焦进口、降温烟气进口、半焦颗粒进口、降温半焦出口和升温烟气出口，所述热解半焦进口与所述热解半焦出口相连，所述半焦颗粒进口与所述半焦颗粒出口相连，所述降温烟气进口与所述降温烟气出口相连，所述升温烟气出口与所述干燥装置相连，且适于将所述热解半焦的另一部分和所述半焦颗粒与所述降温烟气进行换热处理，以便得到降温半焦和升温烟气，并将所述升温烟气返回所述干燥装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant after: Shenwu science and technology group Limited by Share Ltd Address before: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant before: Beijing Shenwu Environment Energy Technology Group Co., Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information |