CN107739625A - 一种煤与生石灰球团的热解系统及热解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了依据本发明的一种煤与生石灰球团的热解系统，包括脱水装置、热解装置和缩聚装置，其中，脱水装置包含烘干机；热解装置包含预热炉，预热炉的入口与烘干机的出口相连，预热炉上设置有供热解气排出的热解气出口；缩聚装置的入口与预热炉的出口相连。本发明同时公开了一种使用该系统进行热解的方法。

Description

一种煤与生石灰球团的热解系统及热解方法

技术领域

本发明涉及热解领域，具体涉及一煤与生石灰球团的热解系统及使用该系统进行热解的方法。

背景技术

低阶煤是指煤化程度比较低的煤(一般干燥无灰基挥发分＞20％)，主要为褐煤和低煤化程度的烟煤，其由于化学结构中侧链较多，氢、氧含量较高，结果导致其挥发分含量高、含水高、含氧多、易自燃、热值低。直接燃烧会产生大量的污染物，不仅破坏环境，而且造成了能源的浪费。因此，根据低阶煤中挥发分及氢含量高的特点，通过分级转化利用，可先获得高附加值的油、气和化学品，再将剩余半焦进行燃烧或气化，实现煤炭资源的梯级利用。

以粉状的低阶煤与粉状的生石灰为原料生产电石可以大幅降低生产电石的电耗，对节能减排具有巨大的贡献，其工艺流程为：粉状低阶煤与粉状生石灰首先进行成型生成冷球团，冷球团经过热解，提出低阶煤煤中的油气资源后生成热球团，热球团再进入电石炉进行反应生成电石。在该工艺中，煤粉中混入了大量的生石灰，较之传统单独的煤热解具有很大的差别，更为重要的是热球团经过热解以后，仍需要维持较高的强度以满足进电石炉后不发生粉化，所以热解工艺条件至关重要。

因此，如何提高煤和生石灰球团的热强度成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种提高煤和生石灰球团热强度的热解系统及使用该系统进行热解的方法。

依据本发明的一种煤与生石灰球团的热解系统，包括脱水装置、热解装置和缩聚装置，其中，

脱水装置包含烘干机；

热解装置包含预热炉，预热炉的入口与烘干机的出口相连，预热炉上设置有供热解气排出的热解气出口；

缩聚装置的入口与预热炉的出口相连。

进一步地，预热炉为转底炉，转底炉自入口至出口的温度逐渐升高。

进一步地，热解系统包含换热装置，烘干机设置有进气口和出气口，热解气出口与烘干机进气口相连。

进一步地，缩聚装置设置有位于下部的燃气入口、氧气入口和位于上部的烟气出口，热解气出口与燃气入口相连。

进一步地，热解系统包含净化单元，热解气出口与净化单元相连。

依据本发明的一种使用上述热解系统的热解方法，包含以下步骤：

脱水：将煤与生石灰球团送入烘干机内烘干，其中，烘干机内温度为300℃-350℃，球团在烘干机内停留时间为1min-3min；

热解：将烘干后的球团由预热炉的入口进入预热炉进行热解，其中，预热炉内的温度为300℃-600℃，球团在预热炉内停留时间为4h-6h；

缩聚：将热解后的球团送入缩聚装置中进行缩聚反应，其中，缩聚反应温度为1000℃-1200℃，球团在缩聚装置内停留的时间为20s-40s。

进一步地，热解包含：将烘干后的球团由预热炉的入口进入预热炉进行热解，并随炉底转动一圈后由预热炉的出口排出，球团热解所生成的热解气由热解气出口排出，其中，预热炉内的温度自入口处的300℃逐渐升高至出口处的600℃，球团在预热炉内停留时间为4h-6h。

进一步地，至少部分由热解气出口排出的热解气通过换热装置换热后通入到烘干机中用于烘干球团。

进一步地，至少部分由热解气出口排出的热解气通入到缩聚装置中与氧气混合后充分燃烧。

进一步地，至少部分由热解气出口排出的热解气被通入净化单元净化。

由于采用于上技术方案，依据本发明的煤和生石灰热解系统及利用该系统的热解方法在前期通过快速脱水并排出炉外，避免了水与生石灰在炉内进一步发生反应，对减少球团的粉化具有重要作用；中期采用转底炉缓慢加热的方法，令煤中的挥发分缓慢析出，大大降低了挥发分气体对球团强度的破坏作用；最后通过高温快速缩聚，在增加半焦芳香核、有序性和硬度的同时，又尽量少的产生裂纹和碎块。与高温快速热解相比，该热解工艺能够大幅提高球团热解后的强度，并大幅降低热解粉化率。另外，热解气分三路排出，不仅可以避免污染空气，还使资源得到了合理利用。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得显而易见和容易理解，其中：

图1是依据本发明的实施例的煤和生石灰热解系统的示意图；

图2是依据本发明的实施例的煤和生石灰热解方法的流程图。

附图标记说明：

1脱水装置，11烘干机，111进气口，112出气口，2热解装置，21转底炉，211热解气出口，3缩聚装置，31燃气入口，32氧气入口，33烟气出口，4热交换器，5净化单元。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，依据本发明的煤与生石灰球团的热解系统总体包含脱水装置1、热解装置2和缩聚装置3。脱水装置1包含烘干机11，用于在热解前对煤与生石灰球团进行快速烘干处理。烘干机11优选为链篦式烘干机，通过链篦将待脱水的煤与生石灰球团送入烘干机11的入口。热解装置2包含具有缓慢热解功能的预热炉，该预热炉优选为转底炉21，转底炉21上设置有用于排出热解气的热解气出口211。转底炉21的底部能够缓慢旋转，并且自转底炉21的入口至出口的温度逐渐升高。球团在转底炉21中随着炉底的旋转进行缓慢热解。烘干机11的出口与转底炉21的入口相连，烘干后的球团由该入口进入转底炉21进行缓慢热解。缩聚装置3的入口与转底炉21的出口相连，缓慢热解后的球团由该入口进入缩聚装置3进行缩聚反应。

煤与生石灰球团在转底炉21中热解产生热解气，由于热解气温度较高且含有CO、CH₄等可燃气体，直接排放到空气中不仅对大气造成污染，还是一种资源的浪费。在本发明中，由热解气出口211排出的热解气可以分为三路。第一路热解气可以通过换热器4与烘干机11的进气口111相连，通过换热器4换热至350℃-400℃后由进气口111进入烘干机11，用于烘干球团，烘干完成后由出气口112排出；第二路热解气可以与缩聚装置3底部的燃气入口31相连，通入到缩聚装置3底部，并配入由氧气入口32通入的氧气进行燃烧，产生高温烟气由烟气出口33排出，使球团发生快速缩聚，并进一步消耗掉热解气中的可燃气体；第三路热解气可以与净化单元5连接，在净化单元5中净化。三路热解气可同时开启，也可选择性地开启其中任意一路或两路热解气。

图2为依据本发明的热解方法，其包含脱水、热解以及缩聚。本发明中“脱水”为快速脱水，即通过快速脱水装置将煤粉中的水分快速脱除，并迅速排出炉外，可以避免蒸发出的水分在热解过程中与生石灰发生反应生产氢氧化钙，由于氧化钙生成氢氧化钙体积会增大一倍，所以该反应会加剧球团的粉化，降低球团的强度，因此减少该反应对维持球团的强度具有积极的效果；“热解”为缓慢热解，通过转底炉缓慢热解装置实现了球团的缓慢升温和缓慢热解，由此带来的好处是挥发分的挥发速率得到了有效的控制，避免了由于快速升温带来的挥发分大量析出，进而加剧球团粉化的现象，所以转底炉缓慢热解对维持球团强度也具有积极的效果；“缩聚”为高温快速缩聚，本领域中，煤在600℃以上以缩聚反应为主，在这个过程中，生成的半焦芳香核增大，排列的有序性提高，结构致密、坚硬，此过程对球团的块度和强度具有很大的影响，当缩聚的时间过长时，由于收缩导致生成许多裂纹，形成碎块，会增加球团的粉化，本发明通过高温快速缩聚装置使球团在高温下快速缩聚，在增加球团硬度的同时，不生成过多的裂纹，进而增加球团强度。

另外，依据本发明的热解方法还包含热解气的再生利用，即选择性地另热解气通过换热装置换热后通入到烘干机中用于烘干球团、通入到缩聚装置中与氧气混合后充分燃烧、或者通入净化单元净化。

实施例1

本发明实施例1的煤与生石灰球团的热解方法，包含以下步骤：

脱水：将煤与生石灰球团送入烘干机11内烘干，其中，烘干机11内温度为300℃，球团在烘干机11内停留时间为3min；

热解：将烘干后的球团由转底炉21的入口进入转底炉21，球团随炉底旋转一圈进行缓慢热解后由转底炉21的出口排出，球团热解所生成的热解气由热解气出口排出，其中，转底炉内的温度自入口处的300℃逐渐升高至出口处的600℃，球团在转底炉内停留时间为4h；

缩聚：将热解后的球团送入缩聚装置中进行高温缩聚反应，其中，缩聚反应温度为1000℃，球团在缩聚装置内停留的时间为40s。

实施例2

本发明实施例2的煤与生石灰球团的热解方法，包含以下步骤：

脱水：将煤与生石灰球团送入烘干机11内烘干，其中，烘干机11内温度为330℃，球团在烘干机11内停留时间为2min；

热解：将烘干后的球团由转底炉21的入口进入转底炉21，球团随炉底旋转一圈进行缓慢热解后由转底炉21的出口排出，球团热解所生成的热解气由热解气出口排出，其中，转底炉内的温度自入口处的300℃逐渐升高至出口处的600℃，球团在转底炉内停留时间为5h；

缩聚：将热解后的球团送入缩聚装置中进行高温缩聚反应，其中，缩聚反应温度为1100℃，球团在缩聚装置内停留的时间为30s。

实施例3

本发明实施例3的煤与生石灰球团的热解方法，包含以下步骤：

脱水：将煤与生石灰球团送入烘干机11内烘干，其中，烘干机11内温度为350℃，球团在烘干机11内停留时间为1min；

热解：将烘干后的球团由转底炉21的入口进入转底炉21，球团随炉底旋转一圈进行缓慢热解后由转底炉21的出口排出，球团热解所生成的热解气由热解气出口排出，其中，转底炉内的温度自入口处的300℃逐渐升高至出口处的600℃，球团在转底炉内停留时间为6h；

缩聚：将热解后的球团送入缩聚装置中进行高温缩聚反应，其中，缩聚反应温度为1200℃，球团在缩聚装置内停留的时间为20s。

对上述实施例中热解后的热球团进行强力测试，测试结果如表1所示：

表1

其中，1)实施例1-3以及对比例选用同一批煤与生石灰球团作为热解反应的冷球团，其平均抗压强度为620N/个；

2)对比例将冷球团放入管式热解炉中进行热解，设定温度为900℃，热解时间为30min。

测试结果表明：与使用传统热解工艺的对比例相比，使用本发明所述的热解方法制备的热球团平均抗压强度显著提高，粉化率明显降低。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种煤与生石灰球团的热解系统，其特征在于，包括脱水装置、热解装置和缩聚装置，其中，

所述脱水装置包含烘干机；

所述热解装置包含预热炉，所述预热炉具有入口和出口，所述入口与所述烘干机的出口相连，所述预热炉上设置有供热解气排出的热解气出口；

所述缩聚装置的入口与所述预热炉的出口相连。

2.根据权利要求1所述的热解系统，其特征在于，所述预热炉为转底炉，所述转底炉自入口至出口的温度逐渐升高。

3.根据权利要求1所述的热解系统，其特征在于，所述热解系统包含换热装置，所述烘干机设置有进气口和出气口，所述热解气出口与所述烘干机进气口相连。

4.根据权利要求1所述的热解系统，其特征在于，所述缩聚装置设置有位于下部的燃气入口、氧气入口和位于上部的烟气出口，所述热解气出口与所述燃气入口相连。

5.根据权利要求1所述的热解系统，其特征在于，所述热解系统包含净化单元，所述热解气出口与所述净化单元相连。

6.一种使用权利要求1-5任一项所述的热解系统的热解方法，其特征在于，包含以下步骤：

脱水：将煤与生石灰球团送入烘干机内烘干，其中，所述烘干机内温度为300℃-350℃，所述球团在所述烘干机内停留时间为1min-3min；

热解：将烘干后的所述球团由预热炉的入口进入所述预热炉进行热解，其中，所述预热炉内的温度为300℃-600℃，所述球团在所述预热炉内停留时间为4h-6h；

缩聚：将热解后的所述球团送入缩聚装置中进行缩聚反应，其中，缩聚反应温度为1000℃-1200℃，所述球团在所述缩聚装置内停留的时间为20s-40s。

7.根据权利要求6所述的热解方法，其特征在于，所述热解包含：将烘干后的所述球团由预热炉的入口进入所述预热炉进行热解，并随炉底转动一圈后由所述预热炉的出口排出，所述球团热解所生成的热解气由热解气出口排出，其中，所述预热炉内的温度自入口处的300℃逐渐升高至出口处的600℃，所述球团在所述转底炉内停留时间为4h-6h。

8.根据权利要求6所述的热解方法，其特征在于，至少部分由所述热解气出口排出的所述热解气通过所述换热装置换热后通入到所述烘干机中用于烘干球团。

9.根据权利要求6所述的热解方法，其特征在于，至少部分由所述热解气出口排出的所述热解气通入到所述缩聚装置中与氧气混合后充分燃烧。

10.根据权利要求6所述的热解方法，其特征在于，至少部分由所述热解气出口排出的所述热解气被通入净化单元净化。