CN103773406B - 固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质利用方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质利用方法及系统。该方法包括：以低阶煤和/或油页岩作为原料，以中温烟气将原料进行干燥，气固分离得到干燥颗粒；将干燥颗粒、高温循环灰渣、回炼重油混合送入干馏室，升温干馏；将干馏气导出，分离得到煤气和焦油，干馏产生的半焦及灰渣混合物排出干馏室，分离后得到的半焦下落，进一步冷却后排出，半焦粉末及灰渣混合物送入循环流化床进行流化燃烧；流化燃烧得到的高温含尘烟气进行气固分离，得到高温循环灰渣，该高温循环灰渣作为固体热载体为干馏提供热量，分离得到的高温烟气经过二次气固分离和余热回收，进行后续烟气处理。本发明还提供了一种用于上述方法的低温干馏分质利用系统。

Description

固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质利用方法及系统

技术领域

本发明涉及一种固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质利用方法及系统，属于低阶煤和油页岩干馏分质技术领域。

背景技术

煤炭是世界上分布最广阔、储量巨大的化石能资源，已探明的煤炭储量在石油储量的63倍以上。我国煤炭资源非常丰富，煤炭资源总量5.57万亿吨，探明储量达到10202亿吨。煤炭资源主要分为十大类：瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘结、不粘结、长焰煤、无烟煤、贫煤和褐煤。无烟煤可用于制造煤气或直接用作燃料，烟煤（瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘结、不粘结、长焰煤）用于炼焦、配煤、动力锅炉和气化工业；而质量较差的褐煤只能作为坑口电站燃料加以利用。我国煤炭资源中，褐煤占有举足轻重的地位，其资源量为3194.38亿吨，探明保有资源量1291.32亿吨，占全国煤炭探明保有资源量的12.69%。随着我国对能源需求的不断增加，烟煤和无烟煤被过度开采造成资源紧张，褐煤等低阶煤的开采和利用就显得越来越重要。

褐煤（Lignite）又名柴煤，是煤化程度比较低的煤（一般干燥无灰基挥发分＞20%）。其煤化程度介于泥煤和烟煤之间，是一种介于棕黑色、无光泽的低级煤。一般褐煤的水分含量高(20%-50%)、挥发分高、化学反应性好、热稳定性差、发热量低、灰熔点低，难以洗涤和存储。褐煤资源利用困难主要由以下几点原因造成：

1、水含量高：

褐煤全水分含量一般在20-60%左右。其水分主要由三部分组成：①植物经成煤过程和成煤作用后残留、保存下来的水分，主要存在于褐煤毛细孔中，称为内在水（结合水），这部分水分基本反映其煤化程度，煤化程度愈浅，水分含量愈高；②煤开采、堆放和运输过程中，由外部环境吸收或向环境释放部分水分后保留在煤表面的游离状态的水，通常称为外在水（非结合水）；③褐煤中矿物质所含有的结晶水。

大量水分的存在直接降低褐煤的利用价值，限制褐煤的应用范围。首先水含量高会降低褐煤单位质量的热值，一般褐煤收到基发热量为11.71-16.73MJ/kg远低于标准煤29.3MJ/kg。造成褐煤运输当中运力浪费，并降低发电效率，提高发电成本。其次，褐煤干燥或干馏过程中，大量水分蒸发生成水蒸气引起褐煤颗粒的收缩和粉碎，给褐煤提质造成困难。同时，还会使褐煤可燃性变差，影响粉煤的成型效果。

2、安定性差：

褐煤反应性强，孔隙率较高，氧含量较高，一般为15%-30%，是一种化学活性较强的煤种。只要将褐煤暴露在空气中，就会开始其氧化升温，温度愈高，氧化速度愈快。当温度升高至某一值时，不管是在井下还是地面，就会发生自燃。据我国山东龙口矿务局北皂煤矿井下观察，褐煤升温过程是先缓后急，从常温20℃升温到35℃，至少需要1个月的时间，由35℃升高到60℃，一般只需要3-5天，再由60℃升温到燃点284℃，时间不超过24小时。

3、孔隙发达：

褐煤内部存在许多毛细孔，使褐煤内部的气孔率和比表面积较高。因此湿褐煤就像吸足水分的海绵，而干燥后（仅指脱除表面水的情况）的褐煤就像拧干后的海绵。当干燥后的褐煤遇到环境中湿度增加或遇有小雨时，就会吸潮，并产生的吸附热会促进空气氧化直到自燃事故发生。

4、环境污染：

褐煤对环境的威胁主要体现在燃烧排放物和运输过程中的扬尘污染。部分褐煤含有较高硫、氮元素，在燃烧过程中将产生更多的硫氧化物、氮氧化物以及汞等微量元素，特别是汞元素在燃烧过程中将转化成不同形态被排放，对环境威胁较大。褐煤在转运、装卸等过程中会产生大量的扬尘颗粒物，对周边环境造成污染，目前很难对其进行有效抑制。

综上所述，褐煤的水含量、氧含量和挥发份高，热值低，化学反应性好，孔隙多，热稳定性差。新开采出来的褐煤机械强度大，在空气中极易风化和破碎，不适于远距离运输和长期储存。如使用褐煤发电，生产每单位电量需更多的燃料和更大的设备资金投入，并有较高的CO₂排放。例如，褐煤锅炉燃料量和尾气排放量是烟煤的2-4倍。这使得发展更加有效、清洁、经济的褐煤提质利用工艺显得十分必要。

研究较多的褐煤提质技术主要有三类：干燥脱水、褐干燥成型和低温干馏。其中褐煤干燥脱水和成型技术已经有工业化的工艺，仅仅是干燥和成型只能降低褐煤中的水含量（10-20%），褐煤的化学组分机构并没有发生变化，提质后的褐煤仍然容易自燃，发热量提高程度有限，附加值较低，不利于存储和运输。褐煤低温干馏干馏是指在绝氧情况下，将煤加热至450-650℃，煤经过低温干馏提质之后，水分基本全部脱出，发热量大幅度提高，并且干馏过程中煤的内部结构和组成发生了变化，干馏产物（半焦）不易自燃，便于运输和储存，极大地拓展了褐煤的应用范围，有利于褐煤资源的进一步综合利用，提高利用效率。

煤低温干馏工艺种类较多，国内外均有很多煤干馏提质的工艺。当前国外研究开发的煤低温干馏技术主要有：德国的LR工艺和三段炉工艺，美国的Garrett工艺、COED工艺和ToscoalII工艺，前苏联的ETCH-175工艺等。国内的煤低温干馏技术主要包括：三江（SJ）干馏方炉、多段回转炉干馏工艺（MRF）、大连理工大学的DG工艺、柯林斯达带式炉、浙江大学热电气焦油多联产工艺等。另外，油页岩干馏技术领域的比较成熟的Galoter技术也可以用于褐煤综合利用。现有的褐煤干馏提质工艺多处于实验室或工业化中试规模，还没有一种可大型化、安全、长周期、稳定运行的褐煤低温干馏提质技术。

因此，研发一种可大型化的、现场操作简单、性能稳定的高效低阶煤干燥、干馏提质技术是褐煤分质、清洁、高效、综合利用的主要研究方向。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新型固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质方法和系统，以高温循环灰渣作为固体载体对原料进行干馏，能够实现低阶煤和油页岩的高效、清洁利用。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质利用方法，其包括以下步骤：

以低阶煤和/或油页岩作为原料，以200-500℃的中温烟气作为干燥热源将原料带入文氏管式干燥器并对原料进行干燥，然后对原料进行气固分离，得到干燥颗粒；

将干燥颗粒、500-950℃的高温循环灰渣、回炼重油混合后送入干馏室，升温至450-800℃进行干馏；

将干馏产生的干馏气导出，通过油气冷凝分离得到煤气（这部分煤气可以作为将半焦及灰渣混合物送入旋风分离器的冷煤气使用）和焦油，干馏产生的半焦及灰渣混合物排出干馏室，通过旋风分离器进行分离，分离之后得到的粒径≥10mm的半焦下落，经过冷焦器进一步冷却之后排出，得到成品半焦，分离之后得到的粒径≤10mm的半焦粉末及灰渣混合物送入循环流化床进行流化燃烧，燃烧温度为800-950℃；

流化燃烧得到的高温含尘烟气通过沉降烟道进行第一次气固分离和高温分离器进行第二次气固分离，得到500-950℃的高温循环灰渣，该高温循环灰渣作为固体热载体为干馏提供热量，分离得到的500-950℃的高温烟气经过第三次气固分离和余热回收，进行后续烟气处理。

在上述方法中，优选地，所采用的低阶煤、油页岩等原料的粒径为0-60mm（60mm以下）。

本发明所提供的上述方法组合了干燥、干馏、燃烧、余热回收、固体热载体循环等工艺，适合于低阶煤、油页岩等的干馏提质过程，其中，上述的低阶煤包括褐煤、泥煤、次烟煤、烟煤和无烟煤等中的一种或几种的组合。

在上述方法中，优选地，分离得到的500-950℃的高温烟气经过二次气固分离和余热回收，在进行后续烟气处理之前，一部分温度为200-500℃的中温烟气作为干燥热源用于对原料进行干燥。

在上述方法中，优选地，干馏产生的半焦及灰渣混合物排出干馏室之后，由冷煤气送入旋风分离器进行分离，并回收半焦及灰渣混合物的部分热量。

在上述方法中，优选地，所述余热回收通过低温过热器、省煤器、空气预热器、高温过热器进行。

在上述方法中，优选地，一股空气进入空气预热器与高温烟气换热之后升温至100-500℃作为一次风进入循环流化床；另一股空气经过冷焦器进行加热之后升温至100-500℃作为二次风进入循环流化床。两股空气的流速和用量可以根据实际需要进行控制。

在上述方法中，优选地，一股除氧水经过低温过热器和高温过热器进行换热之后产生高温高压蒸汽。

在上述方法中，优选地，分离得到的500-950℃的高温烟气在进行第三次气固分离之后得到的粉尘进入循环流化床。

本发明所提供的方法以粒径不超过60mm的低阶煤和/或油页岩为原料，利用烟气余热将原料进行提升干燥；干燥之后的颗粒的水分含量降低至3-20%，与500-950℃的高温循环灰渣（作为固体热载体）及回炼重油快速混合（可以通过螺旋给料机进行）之后进入干馏室，固体热载体与颗粒传热平衡至450-800℃完成干馏过程；干馏产生荒煤气通过荒煤气导出管引出，进入后续的油气冷凝回收系统，冷却净化得到煤焦油和洁净的冷煤气；干馏产生的400-800℃的半焦与固体热载体的混合物则可以通过冷煤气输送至旋风分离器，分离得到大颗粒半焦（粒径≥10mm）和含有大量半焦粉尘的煤气；大颗粒半焦经过余热回收之后，作为产品直接销售；含有大量半焦粉尘的煤气送入循环流化床锅炉进行燃烧，燃烧产生的高温含尘烟气经过沉降烟道、高温分离器、中温分离器进行三次气固分离、换热器降温、除尘器再次除尘之后排出；气固分离得到的500-950℃的高温循环灰渣作为热载体循环使用。高温分离器进行第二次气固分离之后得到的烟气经高温过热器、中温分离器（第三次气固分离）、低温过热器、省煤器、空气预热器后排出至除尘器之中。除氧水依次通过省煤器、低温过热器、高温过热器进行换热升温，最终成为高温高压蒸汽。本发明提供的方法可以直接生产大颗粒成品半焦，并且干馏产生的荒煤气中含尘量较少，易于分离、冷凝和净化；煤气热值高可以作为液化石油气（LPG）、液化天然气（LNG）或化工原料进行利用；焦油中含灰较少，可以作为燃料油进行销售，或进行深加工生产成品燃料油。循环流化床锅炉燃烧得到的灰渣可直接用于生产建筑材料。

本发明还提供了一种用于上述方法的固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质利用系统，其包括：原料仓、文氏管式干燥器、干燥煤分离器、螺旋给料机、干馏室、荒煤气导出管、第一锁料器、旋风分离器、冷焦器、第二锁料器、循环流化床、排渣管、高温分离器、高温过热器、中温分离器、低温过热器、省煤器、除尘器、空气预热器、沉降烟道、烟气管道、冷煤气输入管、二次风输入管；其中：

所述原料仓的出口与文氏管式干燥器底部的原料入口连接，该原料入口用于将原料输入文氏管式干燥器中，文氏管式干燥器用于对原料进行干燥；

所述文氏管式干燥器的顶部出口与所述干燥煤分离器的入口连接，用于将经过干燥的原料输入干燥煤分离器中，干燥煤分离器用于对经过干燥的原料进行分离；

所述干燥煤分离器的顶部设有气体出口，用于将分离出的低温烟气引入外部的烟气处理系统，所述干燥煤分离器的底部出口与所述螺旋给料机的第一入口连接，用于将分离得到的干燥颗粒输入螺旋给料机中；

所述螺旋给料机的第二入口与所述高温分离器的底部出口连接，用于将500-950℃的高温灰渣导入螺旋给料机中，所述螺旋给料机还设有第三入口，用于输入回炼重油，并且，所述螺旋给料机的出口与所述干馏室的入口连接，用于将混合在一起的干燥颗粒、500-950℃的高温灰渣（作为固体热载体）和回炼重油输入干馏室，干馏室用于进行干馏；

所述干馏室的出口与所述第一锁料器的入口连接，用于输出干馏之后得到的高温半焦及灰渣混合物，并且，所述干馏室内设有荒煤气导出管，用于输出干馏过程中产生的荒煤气；

所述第一锁料器的出口与冷煤气输入管连接，所述冷煤气输入管与所述旋风分离器的入口连接，通过冷煤气输入管输入的冷煤气将高温半焦及灰渣混合物送入旋风分离器之中；

所述旋风分离器的底部出口与所述冷焦器的入口连接，用于将分离得到的大颗粒半焦（粒径≥10mm）输入冷焦器中进行冷却降温，同时，冷焦器中可以设有换热管，对于半焦的热量进行利用，所述旋风分离器的顶部出口与所述循环流化床的燃料入口连接，用于将分离得到的含有大量半焦粉尘（粒径≤10mm）及灰渣的煤气输入循环流化床之中进行利用；

所述冷焦器的出口与所述第二锁料器的入口连接，用于将经过冷却的半焦输出到第二锁料器之中；

所述第二锁料器设有一出口，用于输出经过冷却的半焦，得到成品半焦；

所述循环流化床的二次风入口与所述二次风输入管连接，用于向循环流化床之中输入二次风，并且，所述循环流化床底部设有排渣管，该排渣管用于输出流化燃烧产生的大颗粒炉渣；

所述二次风输入管与所述冷焦器内部的换热管连通，用于利用冷焦器内部的半焦对输入的二次风（空气）进行加热；

所述循环流化床顶部出口与所述沉降烟道连接，用于将流化燃烧产生的携带大量高温灰渣的高温烟气导入沉降烟道，并在沉降烟道中利用重力作用进行第一次气固分离；

所述沉降烟道的末端与所述高温分离器的入口连接，用于将高温烟气输入高温分离器之中，高温分离器用于对高温烟气进行第二次气固分离；

所述高温分离器的顶部出口与所述中温分离器连接，用于将高温分离器分离之后的烟气送入中温分离器之中进行第三次气固分离，并且二者的连接管道上设有所述高温过热器，该高温过热器用于利用高温分离器排出的高温烟气对输入的除氧水进行加热使其成为高温高压蒸汽；

所述中温分离器顶部的气体出口与所述烟气管道连接，通过将经过进一步除尘的气体输入烟气管道之中，所述中温分离器的粉尘出口与所述循环流化床的粉尘入口连接，用于将中温分离器分离得到的粉尘输入循环流化床之中进行利用；

所述烟气管道上设有低温过热器、省煤器（用于对除氧水进行余热加热，节省发电煤耗）、空气预热器，其中，低温过热器用于对输入的除氧水进行加热，空气预热器用于对空气进行加热以便作为一次风输入循环流化床，所述烟气管道的末端与所述除尘器连接，用于对烟气进行除尘然后排出；所述烟气管道上设有中温烟气管，所述中温烟气管与所述文氏管式干燥器底部的气体入口连接，用于将一部分中温烟气作为热源和气体热载体进入文氏管式干燥器用于对原料进行干燥。

在上述系统中，优选地，所述荒煤气导出管设有伞板。该伞板可以在料层中形成空隙，便于荒煤气导出，同时在物料向下运动的过程中，由于伞板的作用，物料能够得到不断的混合，使物料传热更加均匀。伞板的数量可以根据需要进行设置。

采用上述系统时可以按照以下工艺流程进行低阶煤和/或油页岩的低温干馏分质。该工艺流程包括六个主要部分：原料煤烟气干燥、干燥煤低温干馏、大颗粒半焦余热回收、含有大量半焦粉尘的煤气燃烧、高温灰渣循环、烟气余热回收。

原料烟气干燥过程的具体操作包括：原料首先输送至原料仓进行存储；原料仓下端与文氏管式干燥器进料端相连，原料通过重力进入文氏管式干燥器内；从循环流化床烟气排放端（中温分离器之后的烟气管道处）引出200-400℃的中温烟气作为干燥热源，将原料提升经文氏管干燥器干燥至100-200℃之后，进入干燥煤分离器进行分离；干燥煤分离器分离出的低温烟气进入外部的烟气处理系统进行进一步处理然后排放，分离得到的干燥颗粒作为干馏段原料送入螺旋给料机中与其他原料混合。该过程可以高效的利用烟气中的废热能源，减少原料中水分含量，降低废水的排放量和处理成本。

干燥煤低温干馏过程的具体操作包括：将干燥颗粒、500-950℃的高温灰渣（作为固体热载体）和回炼重油通过螺旋给料机混合后输入干馏室内；三种物料在干馏室内混合传热之后，快速升温至450-800℃；在此过程中，干燥煤热解生成高温半焦和荒煤气（煤焦油和煤气），回炼重油热解生成焦和焦油气，干馏室内设置有荒煤气导出管，同时在物料的向下的运动中，由于伞板的作用，物料得到了不断的混合，使物料传热均匀；干馏产生的荒煤气经过荒煤气导出管导出，进入外部的冷凝回收系统，经过冷凝之后分离得到洁净的煤气和焦油；在重力作用下，高温半焦下移至干馏室底部，并通过锁料器排出干馏室。干馏过程不存在搅拌、流化等剧烈扰动过程，扬尘量少，荒煤气中的粉尘含量较少，便于后续冷凝分离过程，焦油和煤气产品的粉尘含量较少，有利于进一步加工利用。

大颗粒半焦余热回收过程的具体操作包括：干馏之后高温半焦及灰渣混合物经锁料器排出之后，用冷煤气气力输送至旋风分离器进行分离，冷煤气在此过程中吸收高温半焦的部分热量；旋风分离器分离下来的大颗粒半焦（粒径≥10mm）下落至冷焦器中，含有大量半焦粉尘（粒径≤10mm）及灰渣的煤气则作为循环流化床（CFB）的燃料进行利用；冷焦器内部设置有换热管，换热管内部通有冷空气进行换热；高温半焦在重力下落过程中，逐渐降温至0-200℃，通过锁料器排出系统；冷空气经过加热之后，作为二次风通入CFB中进行利用。该过程能够高效地利用高温半焦中的剩余显热，并且半焦采用干法排出，具有无水分、热值高、颗粒均匀适中、有害元素成分少等优点。半焦可以直接作为高附加值的优质燃料进行销售。

含有大量半焦粉尘的煤气燃烧过程的具体操作包括：含有大量半焦粉尘的煤气从CFB底部进入CFB炉膛进行燃烧；一次风和二次风分别吸收了高温半焦和高温烟气中的余热，被加热至100-500℃作为助燃剂和流化介质与半焦粉末进行流化燃烧，燃烧产生的大颗粒炉渣通过排渣管排出系统。

高温灰渣（固体热载体）循环过程的具体操作包括：含有大量半焦粉尘（0-10mm）的煤气进入CFB炉膛进行燃烧，高温烟气携带大量高温灰渣（800-950℃，≤8mm）经沉降烟道，以一定的向下的倾角（30-90°）进入高温分离器，在重力作用下，高温烟气会在沉降烟道中进行第二次气固分离；烟气进入高温分离器之后进行二次气固分离，沉降下来的500-950℃的高温灰渣（0.5-8mm）通过螺旋给料机输送至干馏室，该高温灰渣（0-10mm）经过干馏段换热之后，温度降低至400-800℃，并随着半焦一起通过锁料器排出，然后这部分半焦及灰渣混合物通过冷煤气输送至旋风分离器进行分离之后，再次进入含有大量半焦粉尘（0-10mm）的煤气之中进行循环利用。

烟气余热回收过程的具体操作包括：CFB燃烧产生的高温烟气先后经过低温过热器、省煤器和空气预热器之后，温度降至200℃以下，再经过除尘器除尘之后，进入后续烟气处理系统；烟气经过低温过热器之前，抽出一部分中温烟气作为热源和气体热载体进入文氏管式干燥器干燥原料；除氧水通过省煤器、低温过热器和高温过热器之后生成高温、高压蒸汽用于发电、取暖和伴热；空气经过省煤器升温之后，作为一次风进入循环流化床（CFB）炉膛。

本发明所提供的新型固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质方法和系统是低阶煤和油页岩的分质利用新技术，克服了现有煤炭固体热载体低温干馏工艺的不足之处，以高温循环灰渣作为固体载体对原料煤进行干馏，干馏产生的大、中颗粒半焦热值高，没有贫化现象，半焦粉末作为燃料在循环流化床中燃烧，为干馏过程提供作为固体热载体的高温循环灰渣，多余的热量产生高温、高压蒸汽用于发电；干馏得到的焦油、煤气中粉尘含量较低、热值高，可以直接作为产品进行销售；CFB燃烧后的灰渣含碳量小于1%，可用于生产水泥、页岩砖、高强度陶瓷等建筑材料；干馏产生的冷煤气热值高，可用于生产液化天然气（LNG）和液化石油气（LPG），也可用于燃气机组发电等。

本发明所提供的技术方案将干燥、干馏、高温灰渣循环、半焦粉末燃烧发电集成为一体，具有结构简易、处理能力大、造价低、投资回收周期短、焦油收率高等优点，形成了“半焦-焦油-煤气-发电”一体化分质利用新工艺，实现了低阶煤的高效、清洁利用。

附图说明

图1为实施例1提供的固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质利用系统的结构示意图。

主要附图标号：

原料仓1文氏管式干燥器2干燥煤分离器3螺旋给料机4干馏室5荒煤气导出管6第一锁料器7旋风分离器8冷焦器9第二锁料器10循环流化床11排渣管12高温分离器13高温过热器14中温分离器15低温过热器16省煤器17除尘器18烟气处理系统19一次风输入管20油气冷凝回收系统21空气预热器22二次风输入管23冷煤气输入管24沉降烟道25中温烟气管26烟气管道27

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质利用系统，其结构如图1所示。

该系统包括：原料仓1、文氏管式干燥器2、干燥煤分离器3、螺旋给料机4、干馏室5、荒煤气导出管6、第一锁料器7、旋风分离器8、冷焦器9、第二锁料器10、循环流化床11、排渣管12、高温分离器13、高温过热器14、中温分离器15、低温过热器16、省煤器17、除尘器18、空气预热器22、沉降烟道25、烟气管道27、冷煤气输入管24、二次风输入管23；其中：

原料仓1的出口与文氏管式干燥器2底部的原料入口连接；

文氏管式干燥器2的顶部出口与干燥煤分离器3的入口连接；

干燥煤分离器3的顶部设有气体出口，该气体出口连接至外部的烟气处理系统19，干燥煤分离器3的底部出口与螺旋给料机4的第一入口连接；

螺旋给料机4的第二入口与高温分离器13的底部出口连接，螺旋给料机4还设有输入回炼重油的第三入口，并且，螺旋给料机4的出口与干馏室5的入口连接；

干馏室5的出口与第一锁料器7的入口连接，并且，干馏室内设有荒煤气导出管6，荒煤气导出管6上设有数个伞板，并且该荒煤气导出管6的气体出口连接至外部的油气冷凝回收系统21；

第一锁料器7的出口与冷煤气输入管24连接，冷煤气输入管24与旋风分离器8的入口连接；

旋风分离器8的底部出口与冷焦器9的入口连接，旋风分离器8的顶部出口与循环流化床11的燃料入口连接；

冷焦器9的出口与第二锁料器10的入口连接；

第二锁料器10设有一出口，输出成品半焦；

循环流化床11的二次风入口与二次风输入管23连接，并且，循环流化床11底部设有排渣管12；

二次风输入管23与冷焦器9内部的换热管连通；

循环流化床11顶部出口与沉降烟道25连接；

沉降烟道25的末端与高温分离器13的入口连接；

高温分离器13的顶部出口与中温分离器15连接，并且二者的连接管道上设有高温过热器14；

中温分离器15顶部的气体出口与烟气管道27连接，中温分离器15的粉尘出口与循环流化床11的粉尘入口连接；

烟气管道27上设有低温过热器16、省煤器17、空气预热器22，烟气管道27的末端与除尘器18连接；烟气管道27上设有中温烟气管26，中温烟气管26与文氏管式干燥器2底部的气体入口连接。

实施例2

本实施例提供了一种固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质利用方法，其是采用实施例1的系统进行。该方法包括以下步骤：

将低阶煤经过破碎之后，筛分成0-60mm粒径的原料煤；

将制备好的原料煤输入原料仓1中储存；

由低温过热器16前端的烟气管道27引出的200-500℃的中温烟气作为干燥热源，通过中温烟气管26送到文氏管式干燥器2的底部，通过该中温烟气将从原料仓1的原料煤提升文氏管式干燥器2之中，原料煤在提升过程中完成干燥过程；

中温烟气携带原料煤经过文氏管式干燥器2之后，进入干燥煤分离器3进行气固分离，分离得到的烟气进入烟气处理系统19，分离得到的干燥褐煤颗粒、500-950℃的高温灰渣（粒径为0-10mm）和回炼重油通过螺旋给料机4混合进入干馏室5；

干燥褐煤颗粒在干馏室5中快速升温至450-800℃，完成干馏过程；干馏产生的干馏气通过荒煤气导出管6导出干馏室5，进入油气冷凝回收系统21进行冷却分离得到洁净的煤气和焦油；在干馏过程中，在重力作用下，400-800℃的半焦及灰渣的混合物下移至干馏室5的底部，通过第一锁料器7排出；经过冷凝回收系统21处理之后的冷煤气通过冷煤气输入管24送到第一锁料器7的出口处以便将400-800℃的半焦及灰渣的混合物通过气力输送至旋风分离器8之中；

通过旋风分离器8进行分离并降温之后的大颗粒煤（≥10mm）下落至冷焦器9之中，与二次风输入管23输入的空气进行冷却换热之后，通过第二锁料器10排出，得到成品半焦；旋风分离器8分离之后的含有大量煤粉（粒径0-10mm）的煤气进入循环流化床11的炉膛作为燃料进行燃烧；

循环流化床11的炉膛主要以含有大量煤粉的煤气为燃料，二次风和一次风输入管20输入的一次风为助燃剂和流化介质；炉膛内燃烧产生的大颗粒炉渣通过排渣管12排出，量比较小；燃烧产生的高温含尘烟气沿着循环流化床11的炉膛上行，并到达沉降烟道25进行第一次气固分离，再经过高温分离器13进行第二次气固分离；沉降下来的500-950℃的高温灰渣进入螺旋给料机4作为固体热载体为褐煤干馏提供热量，并循环利用；除尘之后的500-950℃的高温烟气先经过高温过热器14换走少部分热量之后，进入中温分离器15进行第三次气固分离以便进一步除尘，分离下来的粉尘返回循环流化床11的炉膛进行燃烧，而烟气则进一步经过低温过热器16、省煤器17和空气预热器22之后，降至200℃以下，再经过除尘器18除尘之后，进入外部的后续烟气处理系统；

烟气经过低温过热器16之前，抽出一部分中温烟气作为热源和气体热载体进入文氏管式干燥器2干燥褐煤，这部分中温烟气通过中温烟气管26输送；除氧水依次通入省煤器17、低温过热器16和高温过热器14之后生成高温高压蒸汽用于发电、取暖和伴热；一次风输入管20输入的空气经过空气预热器22升温之后，作为一次风进入循环流化床11的炉膛。

Claims (6)

1.一种固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质利用方法，其包括以下步骤：

以低阶煤和/或油页岩作为原料，以200-500℃的中温烟气作为干燥热源将原料带入文氏管式干燥器并对原料进行干燥，然后对原料进行气固分离，得到干燥颗粒，所述原料的粒径为60mm以下；

将干燥颗粒、500-950℃的高温循环灰渣、回炼重油混合后送入干馏室，升温至450-800℃进行干馏，分离得到的500-950℃的高温烟气经过第三次气固分离和余热回收，在进行后续烟气处理之前，一部分温度为200-500℃的中温烟气作为干燥热源用于对原料进行干燥；所述干馏室内设有荒煤气导出管，所述荒煤气导出管设有数个伞板；

将干馏产生的干馏气导出，通过油气冷凝分离得到煤气和焦油，干馏产生的半焦及灰渣混合物排出干馏室，通过旋风分离器进行分离，分离之后得到的粒径≥10mm的半焦下落，经过冷焦器进一步冷却之后排出，得到成品半焦，分离之后得到的粒径≤10mm的半焦粉末及灰渣混合物送入循环流化床进行流化燃烧，燃烧温度为800-950℃；

流化燃烧得到的高温含尘烟气通过沉降烟道进行第一次气固分离和高温分离器进行第二次气固分离，得到500-950℃的高温循环灰渣，该高温循环灰渣作为固体热载体为干馏提供热量，分离得到的500-950℃的高温烟气经过第三次气固分离和余热回收，进行后续烟气处理；

所述余热回收通过低温过热器、省煤器、空气预热器、高温过热器进行，一股空气进入空气预热器与高温烟气换热之后升温至100-500℃作为一次风进入循环流化床；另一股空气经过冷焦器进行加热之后升温至100-500℃作为二次风进入循环流化床。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，干馏产生的半焦及灰渣混合物排出干馏室之后，由冷煤气送入旋风分离器进行分离，并回收半焦及灰渣混合物的部分热量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，一股除氧水经过低温过热器和高温过热器进行换热之后产生高温高压蒸汽。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，分离得到的500-950℃的高温烟气在进行第三次气固分离之后得到的粉尘进入循环流化床。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低阶煤包括褐煤、泥煤、次烟煤、烟煤和无烟煤中的一种或几种的组合。

6.一种用于权利要求1-5任一项所述的方法的固体热载体低阶煤和油页岩低温干馏分质利用系统，其包括：原料仓、文氏管式干燥器、干燥煤分离器、螺旋给料机、干馏室、荒煤气导出管、第一锁料器、旋风分离器、冷焦器、第二锁料器、循环流化床、排渣管、高温分离器、高温过热器、中温分离器、低温过热器、省煤器、除尘器、空气预热器、沉降烟道、烟气管道、冷煤气输入管、二次风输入管；其中：

所述原料仓的出口与文氏管式干燥器底部的原料入口连接；

所述文氏管式干燥器的顶部出口与所述干燥煤分离器的入口连接；

所述干燥煤分离器的顶部设有气体出口，所述干燥煤分离器的底部出口与所述螺旋给料机的第一入口连接；

所述螺旋给料机的第二入口与所述高温分离器的底部出口连接，所述螺旋给料机还设有第三入口，并且，所述螺旋给料机的出口与所述干馏室的入口连接；

所述干馏室的出口与所述第一锁料器的入口连接，并且，所述干馏室内设有荒煤气导出管，所述荒煤气导出管设有数个伞板；

所述第一锁料器的出口与冷煤气输入管连接，所述冷煤气输入管与所述旋风分离器的入口连接；

所述旋风分离器的底部出口与所述冷焦器的入口连接，所述旋风分离器的顶部出口与所述循环流化床的燃料入口连接；

所述冷焦器的出口与所述第二锁料器的入口连接；

所述第二锁料器设有一出口；

所述循环流化床的二次风入口与所述二次风输入管连接，并且，所述循环流化床底部设有排渣管；

所述二次风输入管与所述冷焦器内部的换热管连通；

所述循环流化床顶部出口与所述沉降烟道连接；

所述沉降烟道的末端与所述高温分离器的入口连接；

所述高温分离器的顶部出口与所述中温分离器连接，并且二者的连接管道上设有所述高温过热器；

所述中温分离器顶部的气体出口与所述烟气管道连接，所述中温分离器的粉尘出口与所述循环流化床的粉尘入口连接；

所述烟气管道上设有低温过热器、省煤器、空气预热器，所述烟气管道的末端与所述除尘器连接；所述烟气管道上设有中温烟气管，所述中温烟气管与所述文氏管式干燥器底部的气体入口连接。