CN108059968A - 一种煤热解系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤化工技术领域，公开了一种煤热解系统和方法，该系统包括：干燥装置(B1)，用于对原煤进行干燥处理以得到干燥煤和干燥尾气；热解装置(B3)，用于对所述干燥煤进行热解以获得高温半焦、热解尾气；熄焦装置(B2)，与所述热解装置相连通以对部分所述高温半焦进行熄焦处理并获得低温半焦；以及活化装置(B5)，与所述热解装置相连通以对另一部分所述高温半焦进行活化处理并获得活性焦和活化尾气。本发明能够获得高比表面积的活性焦，将该活性焦能够在大型工业生产中直接应用至废水处理等工艺中。

Description

一种煤热解系统和方法
技术领域
本发明涉及煤化工技术领域，具体地，涉及一种煤热解系统和一种煤热解方法。
背景技术
目前，中低温煤热解是低阶煤高效清洁利用的潜在技术。低阶煤在隔绝空气或惰性气氛中受热，会发生脱水和热分解作用，可以得到附加值较高的煤焦油和提质的半焦，半焦成分和性质趋近于烟煤，能够有效防止自燃的发生，而且便于运输和储存，可广泛用于发电、造气、化工等领域。
现有热解技术比较多，在CN101429459A中公开了一种煤热解技术，在煤粉锅炉前设置固体热载体热解气化装置，其热解室温度控制在500-650℃，该现有技术的方法从入炉煤中提取了高值成分，其余成分入炉燃烧，充分利用能源。US5401364公开了一种气体热载体煤热解制备半焦和焦油的方法。CN102010728A公开了一种固体热载体煤热解的方法，通过筛分的方法，大颗粒半焦作为产品分离出来。CN103695013A将气体热载体和固体热载体两种工艺融合，克服了热解气热值低、热解停留时间长的问题。
但是，煤热解工艺都会产生高浓度有机废水，废水中含有大量的酚、焦油类、含硫和含碳等酸性气体，处理难度大，吨成本60-100元。
多联产是煤热解工艺发展的趋势，尤其是与活性焦/炭的联产，可以提高系统能效，而且产品附加值增大。活性焦/炭是具有发达孔隙结构的碳材料，具有吸附能力强、稳定性好的特点。广泛应用于污水处理、VOCs吸附处理和脱硫脱硝等领域。
CN103723727A中公开了一种活性焦制备系统及方法，该系统是将干熄焦炉中的冷焦破损后筛分，粉焦成型后与大颗粒的物料一同进入活化炉内活化。CN202039028U提供了一种连续式梯级热解-活化耦合多联产移动床，实现了煤热解工艺和半焦活化制备活性炭工艺的统一，可联产活性炭、焦油和煤气，在煤炭深加工、洁净煤技术领域具有重要应用意义。该工艺选择3-15mm的长焰煤为原料，上段的热解温度为500-650℃，下段活化温度为1000-1100℃。并且该CN202039028U中还公开了一种移动床式的连续式梯级热解-活化耦合多联产工艺，该工艺从上至下依次是料仓、热解区、活化区、冷却区和物料收集装置，各装置直接通过星型进料器控制物料的移动，该现有技术利用了热解半焦的显热，将高温热半焦直接送入活化炉内活化，此外，该工艺还利用了活化炉具有还原性的尾气作为热解炉的载气，提高了热解炉内的焦油产率。但是，该工艺的物料输送采用了多个星型阀控制，容易出现物料卡死的现象，而且高温状态下的星型阀容易变形而损坏。
CN203648549U公开了一种煤热解废弃物的回收利用装置，包括相互连接的热解废弃物制备活性焦系统，活性焦吸附与生化耦合降解废水系统和废气活性焦回收利用系统。CN104164244A提供了一种煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合活性焦制备工艺及系统，将原煤经过原煤预热分级系统分成末煤和粒煤，利用煤气加热炉排放的高温烟气去干燥原煤，得到的含水蒸气尾气作为活化剂，自身产生的热解煤气作为活化剂加热燃料，得到的高温活化剂直接与来自末煤热解炉和粒煤热解炉的高温热半焦接触，使半焦活化。然而，该现有技术中对半焦粉和半焦粒一起进行活化，活化炉压降大，工艺参数控制困难，且易产生沟流而引起活化不均、活化半焦比表面积低，导致活化半焦品质差。
发明内容
本发明的目的是提供一种有利于提升煤热解工艺的整体效率和降低系统能耗的煤热解方法及用于该方法的煤热解系统。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种煤热解系统，该系统包括：
干燥装置，用于对原煤进行干燥处理以得到干燥煤和干燥尾气；
热解装置，用于对所述干燥煤进行热解以获得高温半焦、热解尾气；
熄焦装置，与所述热解装置相连通以对部分所述高温半焦进行熄焦处理并获得低温半焦；以及
活化装置，与所述热解装置相连通以对另一部分所述高温半焦进行活化处理并获得活性焦和活化尾气。
第二方面，本发明提供一种煤热解方法，该方法包括：将原煤引入干燥装置中进行干燥处理以得到干燥煤样和干燥尾气；并将所述干燥煤样引入至热解装置中进行热解以得到高温半焦和热解尾气；然后将部分所述高温半焦引入至熄焦装置以进行熄焦处理并获得低温半焦，以及将另一部分所述高温半焦引入至活化装置中进行活化处理并获得活性焦和活化尾气。
本发明提供的前述煤热解方法能够使得获得的活性焦的比表面积相对于热解高温热半焦的比表面积明显提高，本发明的前述方法获得的活性焦能够在大型工业生产中直接应用至废水处理等工艺中；并且，本发明的前述方法获得的活性焦中的一部分还能引出所述煤热解系统以作为活性焦产品售卖。为从整体上对煤热解工艺的效率和能耗进行优化，本发明创造性的提出将热解所得的高温半焦分成两部分，并分别采用不同的工艺进行处理，从而获得预定量的半焦产品和活性焦，相较于市购的活性焦产品而言，本发明的活性焦具有成本低廉、性能优越、可循环再生、利于降低系统能耗等优点。该工艺的提出对煤热解工艺在工业上实现节能减排、保护环境等方面具有重要意义。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的一种优选实施方式的煤热解工艺流程图。
附图标记说明
B1、干燥装置 B2、熄焦装置 B3、热解装置
B4、第一旋风分离器 B5、活化装置 B6、燃烧器
B7、第二旋风分离器 B8、高温振筛机 B21、一级熄焦装置
B22、二级熄焦装置 B10、吸附塔 B11、冷却器
B12、油水分离器
S1、原煤 S2、一级熄焦尾气 S3、干燥煤
S4、干燥尾气 S5、活化剂 S6、气体热载体
S7、热解尾气 S8、高温半焦 S9、细高温半焦
S10、粗高温半焦 S11、第一熄焦冷却气 S12、一级低温半焦
S13、第二熄焦冷却气 S14、低温半焦 S15、二级熄焦尾气
S16、活化热源 S17、活化尾气 S18、活性焦
S19、分离后热解尾气 S20、热解气 S21、油水混合物
S22、焦油 S23、含油废水 S24、饱和的活性焦
S25、废水 S26、燃料
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种煤热解系统，该系统包括：
干燥装置，用于对原煤进行干燥处理以得到干燥煤和干燥尾气；
热解装置，用于对所述干燥煤进行热解以获得高温半焦、热解尾气；
熄焦装置，与所述热解装置相连通以对部分所述高温半焦进行熄焦处理并获得低温半焦；以及
活化装置，与所述热解装置相连通以对另一部分所述高温半焦进行活化处理并获得活性焦和活化尾气。
优选地，该系统进一步包括吸附塔，至少部分所述活性焦与由所述热解尾气经冷却和分离后得到的含油废水在该吸附塔中进行吸附处理以得到饱和的活性焦。
根据另一种优选的具体实施方式，本发明的前述活化装置中产出的活性焦也可以作为活性焦产品引出所述系统。也即，本发明的前述活化装置中产出的活性焦中的一部分能够作为活性焦产品引出，而另一部分能够作为处理含油废水的吸附剂用于工业生产中的废水处理工艺。
优选地，该系统进一步包括使得所述吸附塔与所述热解装置相连接的管线，以将所述饱和的活性焦引入至所述热解装置中进行再生。
参照图1提供本发明的第一种优选的具体实施方式，所述煤热解系统包括：
干燥装置B1、熄焦装置B2、热解装置B3、活化装置B5和吸附塔B10，原煤S1进入所述干燥装置B1中进行干燥处理以得到干燥煤S3和干燥尾气，所述干燥装置B1通过管线与所述热解装置B3连通，使得所述干燥煤S3从所述干燥装置B1转移至所述热解装置B3中进行热解，得到高温半焦S8和热解尾气；所述高温半焦S8中的一部分进入所述熄焦装置B2中进行熄焦处理并获得低温半焦S14，以及所述高温半焦S8中的另一部分进入所述活化装置B5中进行活化处理并获得活性焦S18和活化尾气S17。至少部分所述活性焦S18与由所述热解尾气经冷却和分离后得到的含油废水S23在该吸附塔B10中进行吸附处理以得到饱和的活性焦S24，该饱和的活性焦S24通过管线引入至所述热解装置B3中进行再生。
以下结合图1进一步描述本发明的所述煤热解系统的优选的具体实施方式：
优选地，该系统进一步包括燃烧器B6，燃料S26在该燃烧器B6中产生燃烧尾气，部分所述燃烧尾气作为气体热载体S6引入至所述热解装置B3中为所述热解提供热量，另一部分所述燃烧尾气引入至所述活化装置B5中以作为活化热源S16，以及来自所述干燥装置B1的干燥尾气S4引入至所述活化装置B5中以作为活化剂。
优选地，本发明的所述干燥尾气S4先经第一旋风分离器B4进行旋风分离以得到所述活化剂S5。
优选地，该系统进一步包括使得所述燃烧器B6分别与所述热解装置B3和所述活化装置B5相连接的管线，以分别将由所述热解尾气经冷却后获得的不含油的热解气和来自所述活化装置B5的活化尾气S17引入至所述燃烧器B6中参与燃烧。
如此，本发明使用热解尾气和活化尾气共同为热解和干燥反应供热，提高了系统的热效率。
优选地，所述干燥装置B1、所述热解装置B3和所述活化装置B5各自独立地为旋转床式反应器。
优选地，所述熄焦装置B2包括一级熄焦装置B21和二级熄焦装置B22，进入熄焦装置B2的部分所述高温半焦先进入所述一级熄焦装置B21中进行一级熄焦处理以得到一级低温半焦S12和一级熄焦尾气S2；然后将所述一级低温半焦S12引入至所述二级熄焦装置B22中进行二级熄焦处理以得到所述低温半焦S14。
所述一级熄焦处理通过将进入一级熄焦装置B21的高温半焦与第一熄焦冷却气S11进行接触而进行；以及所述二级熄焦处理通过将进入二级熄焦装置B22的半焦与第二熄焦冷却气S13进行接触而进行。
优选地，在所述二级熄焦装置B22中还获得二级熄焦尾气S15。
优选地，该系统进一步包括使得所述一级熄焦装置B21与所述干燥装置B1相连接的管线，以将所述一级熄焦尾气S2引入至所述干燥装置B1中为所述干燥处理提供热量。
优选地，该系统进一步包括高温振筛机B8，所述高温振筛机B8的入口与所述热解装置B3连接，以及所述高温振筛机B8的出口与所述熄焦装置B2和所述活化装置B5连接，使得由所述热解装置B3获得的高温半焦S8先进入所述高温振筛机B8中按照粒径进行筛分以分别获得进入所述熄焦装置B2的粗高温半焦S10和进入所述活化装置B5的细高温半焦S9。在本发明中，所述粗高温半焦S10即为前述的进入所述熄焦装置B2中的“部分所述高温半焦”，以及所述细高温半焦S9即为前述的进入所述活化装置B5中的“另一部分所述高温半焦”。
优选地，该系统进一步包括冷却器B11和油水分离器B12，所述冷却器B11与所述热解装置B3连接，使得来自所述热解装置B3的热解尾气S7先进入所述冷却器B11中进行冷却以分别得到油水混合物S21和不含油的热解气S20，并且将所述油水混合物S21引入至所述油水分离器B12中进行分离以得到进入吸附塔B10的所述含油废水S23和焦油S22。
所述含油废水S23与所述活性焦S18在所述吸附塔B10中进行吸附处理后得到废水S25引出系统。
优选地，本发明的所述热解尾气S7先经第二旋风分离器B7进行旋风分离以得到分离后热解尾气S19，然后再将该分离后热解尾气S19引入至所述冷却器B11中进行冷却。
第二方面，本发明提供了一种煤热解方法，该方法包括：将原煤引入干燥装置中进行干燥处理以得到干燥煤样和干燥尾气；并将所述干燥煤样引入至热解装置中进行热解以得到高温半焦和热解尾气；然后将部分所述高温半焦引入至熄焦装置以进行熄焦处理并获得低温半焦，以及将另一部分所述高温半焦引入至活化装置中进行活化处理并获得活性焦和活化尾气。
优选地，该方法进一步包括：将至少部分所述活性焦与由所述热解尾气经冷却分离后得到的含油废水引入至吸附塔中进行吸附处理以得到饱和的活性焦。
优选地，该方法进一步包括：将所述饱和的活性焦引入至所述热解装置中以参与所述干燥煤的热解。
优选地，该方法进一步包括：将由燃烧器中产生的一部分燃烧尾气作为气体热载体以为所述干燥煤的热解提供热量，以及将所述燃烧器中产生的另一部分燃烧尾气引入至所述活化装置中以作为所述活化处理的热源；并且将所述干燥尾气引入至所述活化装置中以作为所述活化处理的活化剂。本发明利用干燥装置产生的干燥尾气作为活化剂剂制备活性焦，以减少废水排放。
优选地，该方法进一步包括：将所述活化尾气和由所述热解尾气经冷却后获得的不含油的热解气引入至燃烧器中参与燃烧。
优选地，所述熄焦装置包括一级熄焦装置和二级熄焦装置，该方法包括：将进入所述熄焦装置的部分所述高温半焦先引入至所述一级熄焦装置中进行一级熄焦处理以得到一级低温半焦和一级熄焦尾气；然后将所述一级低温半焦引入至所述二级熄焦装置中进行二级熄焦处理以得到所述低温半焦。
优选地，该方法进一步包括：将所述一级熄焦尾气引入至所述干燥装置中以为所述干燥处理提供热量。
本发明的发明人发现，采用热解获得的高温半焦的显热分别作为干燥装置的热源和活化装置的热源时能够大大提高系统的热效率。
优选地，所述熄焦处理使得进行一级熄焦处理后得到的半焦的温度为220-270℃。
优选地，所述熄焦处理使得进行二级熄焦处理后得到的所述低温半焦的温度为80℃以下。
优选地，该方法进一步包括：在将所述高温半焦中的一部分和另一部分分别引入至所述熄焦装置和所述活化装置之前，先将由所述热解装置中获得的高温半焦引入至高温振筛机中按照粒径进行筛分，以分别获得进入所述熄焦装置的粗高温半焦和进入所述活化装置的细高温半焦。
优选地，所述筛分使得所述细高温半焦的粒度为3-13mm。
优选地，该方法进一步包括：将所述热解尾气引入至冷却器中进行冷却以分别得到油水混合物和不含油的热解气，然后将所述油水混合物引入至油水分离器中进行分离以得到进入所述吸附塔的所述含油废水。本发明利用产生的活性焦实现对热解废水的预处理以回收废水中的轻质焦油等有机污染物，降低废水中污染物的种类和浓度，节省后续水处理成本。
优选地，所述干燥装置中进行干燥的温度为160-250℃，时间为10-60min。优选地，所述热解装置中进行热解的温度为550-750℃，时间为20-60min。优选地，所述活化装置中进行活化处理的温度为950-1050℃。
优选地，所述一级熄焦处理中使用的冷却气中含有50体积％以上的氮气，且含氧量在3体积％以下。
本发明参照图1提供本发明优选的具体实施方式，所述煤热解方法包括：
原煤S1在所述干燥装置B1中进行干燥，得到干燥煤样S3，所述干燥装置B1为旋转床式反应器；所述干燥装置B1通过管线与所述热解装置B3连通，热解装置B3采用与干燥装置B1类似的旋转床式反应器，使得所述干燥煤样S3从所述干燥装置B1转移至所述热解装置B3中进行热解，所述热解在气体热载体S6存在下进行，所述气体热载体S6从旋转床式反应器的热解装置B3的底部进入，对干燥的煤样进行加热，热解温度为550-750℃，得到高温半焦S8和热解尾气；
所述高温半焦S8进入高温振筛机B8中进行筛分，所述高温振筛机B8为耐热钢材质，经过保温处理以减小所述高温半焦S8的热损失，分别获得粗高温半焦S10和细高温半焦S9(粒度3-13mm)，并将所述粗高温半焦S10和细高温半焦S9分别引入至所述熄焦装置B2和所述活化装置B5中；
在第一熄焦冷却气S11存在下，所述粗高温半焦S10在所述一级熄焦装置B21中进行一级熄焦处理，所述第一熄焦冷却气S11中含有氮气，且含氧量小于3体积％，，得到一级熄焦尾气S2和温度为220-270℃的一级低温半焦S12，该一级熄焦尾气S2通过管线引入至所述干燥装置B1中参与原煤S1的干燥；
所述细高温半焦S9进入所述活化装置B5中以与活化剂S5接触以活化，活化温度为950-1050℃，所述活化装置B5采用与干燥装置B1和热解装置B3类似的旋转床式反应器，所述细高温半焦S9作为原料，所述活化剂S5通过将来自所述干燥装置B1的干燥尾气S4引入至第一旋风分离器B4中进行旋风分离以除去粉尘后而得到，该活化剂S5中富含大量的水蒸气，所述活化剂S5进入所述活化装置B5中；
分离后热解尾气S19经冷却器B11冷却后分别得到热解气S20和油水混合物S21，所述油水混合物S21进入油水分离器B12中进行油水分离，分别得到焦油S22和含油废水S23，所述含油废水S23进入吸附塔B10中以与来自所述活化装置B5的活性焦S18接触，分离后热解尾气S19通过将由所述热解装置B3产生的热解尾气S7引入至第二旋风分离器B7中进行旋风分离以去除粉尘后得到；活性焦S18在吸附塔B10内对含油废水S23进行吸附处理，脱除大部分酚类、焦油类、含硫和含碳等酸性气体，得到饱和的活性焦S24；
由所述吸附塔B10产生的饱和的活性焦S24通过管线引入至所述热解装置B3中进行热解以解析出有机物，以及将所述吸附塔B10中产生的废水S25引出以进入污水处理系统；
燃料S26、来自所述活化装置B5的活化尾气S17以及来自所述热解装置B3的所述热解气S20进入燃烧器B6中进行燃烧，其中，所述活化尾气S17中富含可燃气体CO和H2，分别得到气体热载体S6和活化热源S16，所述燃烧器B6进一步通过管线与所述活化装置B5连接以将由所述燃烧器B6获得的至少部分燃烧尾气作为所述活化热源S16引入至所述活化装置B5中；
在第二熄焦冷却气S13的存在下，来自所述一级熄焦装置B21的所述一级低温半焦S12进入二级熄焦装置B22中进行二级熄焦处理，分别得到二级熄焦尾气S15和温度为80℃以下低温半焦S14；所述低温半焦S14进入储存仓，所述二级熄焦尾气S15排空。
本发明对原煤的粒度、种类和产地等没有特别的限定，可以为本领域内常规的各种粒径的原煤。本发明的实施例中示例性地采用褐煤和长焰煤作为实例以说明本发明的方法和系统，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
本发明的干燥装置采用热烟气对煤料进行干燥，热解装置实现热烟气对干煤料的热解，并且将热解气返回燃烧器利用，冷却器通过高温振动筛与热解装置连接；活化装置用于实现半焦的活化，活化尾气返回燃烧器利用；活性焦回收单元与活化装置联接，活性焦用于吸附油水分离器产出的废水中的有机物，吸附饱和的活性焦与干燥煤混合进入热解器。
本发明的煤热解系统和方法利用了干燥尾气中水蒸气为活化剂，将热解尾气和活化尾气共同为热解和干燥反应供热，提高了系统的热效率。
本发明的前述煤热解方法还具有如下具体的优点：
1、本发明利用热解产生的高温半焦(500-650℃)，经过高温筛分后，筛选出粒度为3-13mm的细颗粒物料直接进入活化装置(950-1050℃)进行活化，充分利用了热半焦的显热，提高了热量利用效率。
2、本发明的干燥装置、热解装置和活化装置采用旋转床式反应器，避免了星型阀、闸板阀等阀体因堵塞或高温变形引起的堵塞问题。
3、本发明的方法利用干燥装置的尾气作为活化剂，降低了废水的排放量和新鲜水的用量，系统节水优势明显。
4、本发明利用活性焦对含油废水进行了吸附处理，脱除了废水中的大部分的有机物，降低了后续处理的难度。
5、本发明对饱和活性焦在热解装置进行再次热解，脱除了其中的有机物，增加了热解气中的含油量，回收了废水中的油，提高了工艺的焦油产率。
6、本发明干燥装置的热源来自于熄焦装置的尾气，利用了热半焦的显热干燥原煤。
7、通过流程模拟软件ASPEN计算，本发明提供的煤热解方法的热效率比传统活性焦工艺提高10％以上。
8、本发明的方法在将一部分活性焦用于废水处理的同时还能产出一定量的活性焦产品以进行售卖，提高经济效益。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，褐煤为产自呼伦贝尔的产品；长焰煤为产自鄂尔多斯的产品。
实施例1
本实施例采用图1所示的工艺进行。
以粒径小于25mm褐煤(HM)为原料在干燥装置内，以180℃的温度干燥45min，干燥煤的水分降低至2.21重量％，干燥煤在550℃的热解装置中停留30min，产生热解尾气和高温半焦，挥发分(Vdaf)从原煤的49.05重量％降至高温半焦的15.16重量％，热解尾气经冷却器换热后，得到油水混合物(粗焦油)，粗焦油进入油水分离器分离得到含油废水和煤焦油，焦油收率为7.5％；高温半焦收率为76.8％，高温半焦在高温振动筛中分离出粗高温半焦和粒度为3-13mm的细高温半焦，所述细高温半焦进入活化装置，所述粗高温半焦通过2级熄焦装置冷却，其中，温度为220℃一级熄焦尾气和燃烧尾气混合后作为干燥装置的热源；活化装置利用干燥装置中的干燥尾气作为活化剂以及燃烧尾气为热源，在950℃下进行活化，活性焦的比表面积为880m2/g，比高温半焦提高了57.1％。
活性焦投入量为20g/L，常温吸附时间为30min，经活性焦预处理的含油废水中，总有机碳(TOC)的去除率在60％以上，吸附后水样中的有机物浓度和种类大幅下降。针对褐煤、干燥煤样、热解高温热半焦和活性焦的具体的分析结果列于表1中。
表1
说明：Mad：空气干燥基水分；Ad：干基灰分；Vdaf：干燥无灰基挥发分；FCd：干基固定碳；Cd：干基碳含量；Hd：干基氢含量；Nd：干基氮含量；St,d：干基总硫含量。
实施例2
本实施例采用图1所示的工艺进行。
以粒径小于25mm长焰煤(CY)为原料在干燥装置内，以230℃的温度干燥30min，干燥煤的水分降低至2.25重量％，干燥煤在650℃的热解装置中停留30min，产生第一热解气和热解高温热半焦，挥发分(Vdaf)从原煤的37.21重量％降至高温半焦的14.03重量％，热解尾气经冷却器换热后，得到油水混合物(粗焦油)，粗焦油进入油水分离器分离得到含油废水和煤焦油，焦油收率为8.5％；高温半焦收率为80.1％，高温半焦在高温振动筛中分离出粗高温半焦和粒度为3-13mm的细高温半焦，所述细高温半焦进入活化装置，所述粗高温半焦通过2级熄焦装置冷却，其中，温度为220℃一级熄焦尾气和燃烧尾气混合后作为干燥装置的热源；活化装置利用干燥装置中的干燥尾气作为活化剂以及燃烧尾气为热源，在950℃下进行活化，活性焦的比表面积为1105m2/g，比高温半焦提高了55.8％。
活性焦投入量为20g/L，常温吸附时间为30min，经活性焦预处理的含油废水中，总有机碳(TOC)的去除率在65％以上，吸附后水样中的有机物浓度和种类大幅下降。针对长焰煤、干燥煤样、热解高温热半焦和活性焦的具体的分析结果列于表2中。
表2
本发明的方法获得了比表面积明显比热解高温热半焦的比表面积更高的活性焦。从而，本发明的方法获得的活性焦的吸附能力更强。
本发明的方法中的热解改变了挥发分含量，从而使得煤中的挥发分转变为煤焦油，并且能够增加获得的高温半焦的比表面积。
而且，由上述表1和表2的结果可以看出，本发明的方法能够提高系统的热效率，减少废水排放，同时利用产生的活性焦实现了对热解废水的预处理以回收废水中的轻质焦油等有机污染物，降低了废水中污染物的种类和浓度，节省后续水处理成本。
另外，由于活性碳或活性焦产品粒度普遍小于13mm，而现有技术例如CN104164244A公开的实例中，其对5-50mm的原煤进行热解和活化，得到的活性焦粒度大，需要再次破碎成小粒度的活性焦，才具有利用价值，此工艺浪费了大量的25-50mm范围的优质粒煤资源。而本发明的原料煤和活性焦粒度在3-13mm，本发明利用了大量的粉煤且成品可以直接使用。本发明还利用了干熄焦的尾气热源对原煤进行干燥，而现有技术例如CN104164244A公开的实例中，粉煤的干燥热源来自煤气加热炉，明显地，本发明的干燥设备的热量利用效率高。
另外，热解工艺普遍面临热解废水处理难度大的问题，而本发明产生的活性焦直接对热解废水进行预处理，吸附饱和的活性半焦再次进入热解装置，回收了废水中的焦油，活性半焦再次利用，提高了总的焦油收率，降低了热解废水后续处理难度。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (17)

1.一种煤热解系统，其中，该系统包括：
干燥装置(B1)，用于对原煤进行干燥处理以得到干燥煤和干燥尾气；
热解装置(B3)，用于对所述干燥煤进行热解以获得高温半焦、热解尾气；
熄焦装置(B2)，与所述热解装置相连通以对部分所述高温半焦进行熄焦处理并获得低温半焦；以及
活化装置(B5)，与所述热解装置相连通以对另一部分所述高温半焦进行活化处理并获得活性焦和活化尾气。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，该系统进一步包括吸附塔(B10)，至少部分所述活性焦与由所述热解尾气经冷却和分离后得到的含油废水在该吸附塔(B10)中进行吸附处理以得到饱和的活性焦；优选地，
该系统进一步包括使得所述吸附塔(B10)与所述热解装置(B3)相连接的管线，以将所述饱和的活性焦引入至所述热解装置(B3)中进行再生。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，该系统进一步包括燃烧器(B6)，用于产生燃烧尾气，部分所述燃烧尾气作为气体热载体引入至所述热解装置(B3)中为所述热解提供热量，另一部分所述燃烧尾气引入至所述活化装置(B5)中以作为热源，以及来自所述干燥装置(B1)的干燥尾气引入至所述活化装置(B5)中以作为活化剂。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，该系统进一步包括使得所述燃烧器(B6)分别与所述热解装置(B3)和所述活化装置(B5)相连接的管线，以分别将由所述热解尾气经冷却后获得的不含油的热解气和来自所述活化装置(B5)的活化尾气引入至所述燃烧器(B6)中参与燃烧。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的系统，其中，所述干燥装置(B1)、所述热解装置(B3)和所述活化装置(B5)各自独立地为旋转床式反应器。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的系统，其中，所述熄焦装置(B2)包括一级熄焦装置(B21)和二级熄焦装置(B22)，进入熄焦装置(B2)的部分所述高温半焦先进入所述一级熄焦装置(B21)中进行一级熄焦处理以得到一级低温半焦和一级熄焦尾气；然后将所述一级低温半焦引入至所述二级熄焦装置(B22)中进行二级熄焦处理以得到所述低温半焦；优选地，
该系统进一步包括使得所述一级熄焦装置(B21)与所述干燥装置(B1)相连接的管线，以将所述一级熄焦尾气引入至所述干燥装置(B1)中为所述干燥处理提供热量。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的系统，其中，该系统进一步包括高温振筛机(B8)，所述高温振筛机(B8)的入口与所述热解装置(B3)连接，以及所述高温振筛机(B8)的出口与所述熄焦装置(B2)和所述活化装置(B5)连接，使得由所述热解装置(B3)获得的高温半焦先进入所述高温振筛机(B8)中按照粒径进行筛分以分别获得进入所述熄焦装置(B2)的粗高温半焦和进入所述活化装置(B5)的细高温半焦。
8.根据权利要求2所述的系统，其中，该系统进一步包括冷却器(B11)和油水分离器(B12)，所述冷却器(B11)与所述热解装置(B3)连接，使得来自所述热解装置(B3)的热解尾气先进入所述冷却器(B11)中进行冷却以分别得到油水混合物和不含油的热解气，并且将所述油水混合物引入至所述油水分离器(B12)中进行分离以得到进入吸附塔(B10)的所述含油废水。
9.一种煤热解方法，该方法包括：将原煤引入干燥装置中进行干燥处理以得到干燥煤样和干燥尾气；并将所述干燥煤样引入至热解装置中进行热解以得到高温半焦和热解尾气；然后将部分所述高温半焦引入至熄焦装置以进行熄焦处理并获得低温半焦，以及将另一部分所述高温半焦引入至活化装置中进行活化处理并获得活性焦和活化尾气。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，该方法进一步包括：将至少部分所述活性焦与由所述热解尾气经冷却分离后得到的含油废水引入至吸附塔中进行吸附处理以得到饱和的活性焦；优选地，
该方法进一步包括：将所述饱和的活性焦引入至所述热解装置中以参与所述干燥煤的热解。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，该方法进一步包括：将由燃烧器中产生的一部分燃烧尾气作为气体热载体以为所述干燥煤的热解提供热量，以及将所述燃烧器中产生的另一部分燃烧尾气引入至所述活化装置中以作为所述活化处理的热源；并且将所述干燥尾气引入至所述活化装置中以作为所述活化处理的活化剂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，该方法进一步包括：将所述活化尾气和由所述热解尾气经冷却后获得的不含油的热解气引入至燃烧器中参与燃烧。
13.根据权利要求9-12中任意一项所述的方法，其中，所述熄焦装置包括一级熄焦装置和二级熄焦装置，该方法包括：将进入所述熄焦装置的部分所述高温半焦先引入至所述一级熄焦装置中进行一级熄焦处理以得到一级低温半焦和一级熄焦尾气；然后将所述一级低温半焦引入至所述二级熄焦装置中进行二级熄焦处理以得到所述低温半焦；优选地，
该方法进一步包括：将所述一级熄焦尾气引入至所述干燥装置中以为所述干燥处理提供热量；优选地，
所述熄焦处理使得进行一级熄焦处理后得到的半焦的温度为220-270℃；优选地，
所述熄焦处理使得进行二级熄焦处理后得到的所述低温半焦的温度为80℃以下。
14.根据权利要求9-13中任意一项所述的方法，其中，该方法进一步包括：在将所述高温半焦中的一部分和另一部分分别引入至所述熄焦装置和所述活化装置之前，先将由所述热解装置中获得的高温半焦引入至高温振筛机中按照粒径进行筛分，以分别获得进入所述熄焦装置的粗高温半焦和进入所述活化装置的细高温半焦；优选地，
所述筛分使得所述细高温半焦的粒度为3-13mm。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，该方法进一步包括：将所述热解尾气引入至冷却器中进行冷却以分别得到油水混合物和不含油的热解气，然后将所述油水混合物引入至油水分离器中进行分离以得到进入所述吸附塔的所述含油废水。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，所述干燥装置中进行干燥的温度为160-250℃，时间为10-60min；优选地，
所述热解装置中进行热解的温度为550-750℃，时间为20-60min；优选地，
所述活化装置中进行活化处理的温度为950-1050℃。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述一级熄焦处理中使用的冷却气中含有50体积％以上的氮气，且含氧量在3体积％以下。
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