CN115305127A - 一种固体燃料多效一体耦合提质方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种固体燃料多效一体耦合提质方法及系统，所述提质系统包括：燃料预处理装置，用于对固体燃料进行预处理；一体化提质反应器，与燃料预处理装置通过管道连接，用于将预处理后的固体燃料依次进行溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理；原料供给装置，与一体化提质反应器通过管道连接，用于为溶洗处理、水热处理、烘焙处理提供原料。本发明提供的提质系统结构简单、能耗低、运行和操作简单，通过在同一个反应器中耦合固体燃料的溶洗、水热、烘焙和沉积过程，实现了“一体多效”综合提质，提质程度适中，大幅降低了系统复杂度和成本。
Description
技术领域
本发明涉及固体燃料提质技术领域，尤其涉及一种固体燃料多效一体耦合提质方法及系统。
背景技术
加强煤炭等固体燃料的清洁高效利用是促进节能减排、保障能源供给安全和实现社会可持续发展的重要途径之一。但是，占我国煤炭总储量近一半的低阶煤如褐煤，以及生物质、城市生活垃圾和污泥等固体燃料，存在水分和挥发分含量高，能量密度低等特点，导致其长途运输成本高，异地加工利用困难。同时，其传统的直接燃烧和气化等技术也存在能量利用效率低，污染物排放大等问题。因此，迫切需要开发针对上述固体燃料的预处理提质改性技术，以降低其水分和挥发分含量，脱除部分污染物，从源头上提高其品质和热值，实现低阶固体燃料资源的清洁高效利用。
蒸发提质、水热提质和热解提质是目前主要的固体燃料提质工艺。其中，蒸发提质工艺简单，技术相对成熟。但其提质改性程度较浅，改性后产品的复吸性较强，不宜长途外运和长期储存。水热和热解提质脱水效率高，可一定程度上改变燃料的组成结构，产品复吸能力低，同时可脱除部分灰分和氮、硫、氯等污染物，具有较好的应用前景。虽然水热和热解提质工艺受到较多关注，但目前其仍存在较多的难题需要解决。受反应器等因素限制，现有水热处理温度一般在333℃以下，生产效率较低，产品提质程度不足，产品容易回潮，粉化和自燃倾向高。而传统的热解处理温度一般在633℃左右，系统结构复杂，能耗高，运行和操作难度较大。高温导致其产品提质过度，质量损失较大，应用范围受限。因此，迫切需求一种更加高效的固体燃料提质系统及工艺，来解决上述问题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种固体燃料多效一体耦合提质方法及系统，旨在解决现有固体燃料提质系统结构复杂、能耗高、运行和操作难度较大、且提质过程存在较轻或过度的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明的第一方面，提供一种固体燃料多效一体耦合提质系统，其中，包括：
燃料预处理装置，用于对固体燃料进行预处理；
一体化提质反应器，与所述燃料预处理装置通过管道连接，用于将预处理后的固体燃料依次进行溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理；
原料供给装置，与所述一体化提质反应器通过管道连接，用于为所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理提供原料。
可选地，所述固体燃料多效一体耦合提质系统还包括：
副产物处理装置，分别与所述一体化提质反应器、原料供给装置通过管道连接，用于对所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理过程中产生的副产物进行处理，并为所述原料供给装置提供原料。
可选地，所述原料供给装置包括：
换热器，与所述一体化提质反应器通过管道连接，用于为所述一体化提质反应器提供溶洗处理所需的中温水，并将所述一体化提质反应器产出的高温提质燃料降温；
蒸汽锅炉，与所述一体化提质反应器通过管道连接，用于为所述一体化提质反应器提供水热处理、烘焙处理所需的高温蒸汽。
可选地，所述副产物处理装置包括：
固液分离器，分别与所述一体化提质反应器、蒸汽锅炉通过管道连接，用于将溶洗处理产生的溶洗水与水热处理产生的燃料泥浆的混合物进行固液分离，并为所述蒸汽锅炉提供燃烧燃料；
水处理装置，分别与所述固液分离器、换热器、蒸汽锅炉通过管道连接，用于对固液分离产生的分离水进行净化处理，并为所述换热器和蒸汽锅炉提供净化水。
可选地，所述一体化提质反应器为多个，所述多个一体化提质反应器并列设置在所述固体燃料多效一体耦合提质系统中。
本发明的第二方面，提供一种固体燃料多效一体耦合提质方法，其中，采用本发明如上所述的固体燃料多效一体耦合提质系统，所述固体燃料多效一体耦合提质方法包括步骤：
提供待提质固体燃料，将所述待提质固体燃料输送到燃料预处理装置中进行破碎和筛分预处理，得到预处理后的固体燃料；
将所述预处理后的固体燃料输送到一体化提质反应器中，通过原料供给装置提供的中温水对所述预处理后的固体燃料进行溶洗处理，通过原料供给装置提供的高温蒸汽对溶洗后的固体燃料依次进行水热处理、烘焙处理，然后通过自然降温进行沉积处理，得到提质燃料。
可选地，通过副产物处理装置对所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理过程中产生的副产物进行处理。
可选地，在所述一体化提质反应器中，所述溶洗处理采用的温度为33-113℃，所述溶洗处理采用的压力为3-13MPa，所述水热处理采用的温度为113-333℃，所述水热处理采用的压力为3-13MPa，所述烘焙处理采用的温度为313-113℃，所述沉积处理采用的温度为113-333℃。
可选地，所述一体化提质反应器的加热方式选自蒸汽加热、烟气加热、熔盐加热、导热油加热、电加热中的至少一种。
可选地，所述固体燃料包括煤、生物质、城市生活垃圾、污泥中的至少一种。
有益效果：本发明提供的固体燃料多效一体耦合提质系统结构简单、能耗低、运行和操作简单，通过在同一个反应器中耦合固体燃料的溶洗、水热反应、烘焙反应和沉积过程，实现了“一体多效”综合提质，提质程度适中，且大幅降低了系统复杂度和成本，同时可实现水分、挥发分、灰分和污染物的综合脱除，减少了提质及后续产品利用过程的污染物和碳排放，有效解决了现有固体燃料提质系统结构复杂、能耗高、运行和操作难度较大，且水热提质较轻、热解提质过度的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中固体燃料多效一体耦合提质系统的结构示意图。
图2为本发明实施例中固体燃料多效一体耦合提质方法的流程图。
图3中为本发明实施例1中固体燃料多效一体耦合提质系统的结构示意图。
图中标号说明：
1、燃料储存装置；2、燃料预处理装置；3、一体化提质反应器；4、原料供给装置；41、换热器；42、蒸汽锅炉；1、副产物处理装置；11、固液分离器；12、水处理装置。
131、待提质固体燃料(131’待提质褐煤)；231、预处理后的固体燃料(231’、预处理后的褐煤)；331、高温提质燃料(331’、高温提质褐煤)；332、含焦油燃气(332’、含焦油煤气)；333、乏汽；334、溶洗水；331、燃料泥浆(331’、煤泥浆)；411、提质燃料(411’、提质褐煤)；412、中温水；421、高温蒸汽；422、渣和烟；111、分离水；112、燃料泥(112’、煤泥)；121、净化水；122、矿物盐。
具体实施方式
本发明提供一种固体燃料多效一体耦合提质方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明实施例提供一种固体燃料多效一体耦合提质系统，如图1所示，其中，包括：
燃料预处理装置2，用于对固体燃料进行预处理；
一体化提质反应器3，与所述燃料预处理装置2通过管道连接，用于将预处理后的固体燃料依次进行溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理；
原料供给装置4，与所述一体化提质反应器3通过管道连接，用于为所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理提供原料。
本实施例中，通过管道连接的两个装置或器件，可通过单根管道连接，也可通过并列的多根管道连接，用于输送不同的物质(下文中涉及两个装置或器件通过管道连接与此设置相同)，例如，原料供给装置4与所述一体化提质反应器3可通过单根管道连接，也可根据实际需要通过多根并列的管道连接，每根管道输送不同的原料。
本发明实施例基于将能耗低的水热提质技术与产品稳定的热解提质技术进行耦合和改进，提供了固体燃料多效一体耦合提质系统，其结构简单、能耗低、运行和操作简单，通过在同一个反应器中耦合固体燃料的溶洗、水热、烘焙和沉积过程，实现了“一体多效”综合提质，提质程度适中，提高了产品质量、稳定性，大幅降低了系统复杂度和成本，同时可实现水分、挥发分、灰分和污染物的综合脱除，减少了提质及后续产品利用过程的污染物和碳排放，解决了目前水热提质和热解提质存在的诸多问题，有效解决了现有固体燃料提质系统结构复杂、能耗高、运行和操作难度较大，水热提质较轻、热解提质过度的问题，降低了提质过程能耗和成本，提高了产品质量和稳定性。
本实施例中，通过向一体化提质反应器中输入溶洗、水热、烘焙和沉积过程所需的不同原料，并根据实际需要通过包括但不限于蒸汽加热(可为高温蒸汽加热)、烟气加热、导热油加热、熔盐加热、电加热中的至少一种的加热方式对一体化提质反应器进行加热，在同一个反应器中实现溶洗、水热、烘焙和沉积过程。
进一步地，上述加热方式中，其中的烟气加热、导热油加热可来自于下文中所述的蒸汽锅炉燃烧后的烟气及导热油。
在一些实施方式中，所述原料供给装置4包括：
换热器41，与所述一体化提质反应器3通过管道连接，用于为所述一体化提质反应器3提供溶洗处理所需的中温水，并将所述一体化提质反应器3产出的高温提质燃料降温。
蒸汽锅炉42，与所述一体化提质反应器3通过管道连接，用于为所述一体化提质反应器3提供水热处理、烘焙处理所需的高温蒸汽。
本实施例方式中，换热器作为换热场所，对一体化提质反应器提质过程中产出的高温提质燃料进行降温的同时对常温水进行加热而得到中温水，得到的中温水输送到一体化提质反应器中能够在提质过程中进行应用，充分利用了高温提质燃料的余热，实现能源的最大化利用。蒸汽锅炉为所述一体化提质反应器提供水热处理、烘焙处理所需的高温蒸汽，高温蒸汽可通过一体化提质反应器提质过程中产生的含焦油燃气加热常温水和提质过程中产生的乏汽制备得到，充分利用了提质过程的副产物。
在一些实施方式中，所述固体燃料多效一体耦合提质系统还包括：
副产物处理装置1，分别与所述一体化提质反应器3、原料供给装置4通过管道连接，用于对所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理过程中产生的副产物进行处理，并为所述原料供给装置提供原料。此外，原料供给装置的原料还可来源于溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理过程中产生的一部分副产物。
本实施例中，在固体燃料多效一体耦合提质系统中设置副产物处理装置，既可以有效处理一体化提质反应器提质过程中产生的副产物，同时还可以将副产物作为原料供给装置的原料进行有效地利用，降低成本的同时，减少环境污染。
在一些实施方式中，所述副产物处理装置1包括：
固液分离器11，分别与所述一体化提质反应器3、蒸汽锅炉42通过管道连接，用于将溶洗处理产生的溶洗水与水热处理产生的燃料泥浆的混合物进行固液分离，并为所述蒸汽锅炉提供燃烧燃料；
水处理装置12，分别与所述固液分离器11、换热器41、蒸汽锅炉42通过管道连接，用于对固液分离产生的分离水进行净化处理，并为所述换热器41和蒸汽锅炉42提供净化水。
本实施方式中，固液分离器对一体化提质反应器提质过程产出的副产物(溶洗水和燃料泥浆)进行固液分离后，将固液分离产生的分离水输送到水处理装置，将固液分离产生的燃料泥作为燃烧燃料输送至蒸汽锅炉，实现副产物的充分利用，变废为宝，间接为提质过程提供能源和原料，提高能源利用率，降低成本。
本实施方式中，不限制固液分离器的具体类型，作为举例，所述固液分离器可为水力旋流分离器，但不限于此。
在一些实施方式中，所述固体燃料多效一体耦合体质系统还包括：
燃料储存装置1，与所述燃料预处理装置2通过管道连接，用于存储待提质固体燃料。燃料储存装置可根据实际需要进行设置或不设置。
在一些实施方式中，所述一体化提质反应器为多个，所述多个一体化提质反应器并列设置在所述固体燃料多效一体耦合提质系统中，以提高生产效率。此外，每个一体化提质反应器之间可通过管道连通，每个一体化提质反应器之间可以相互利用各自的废水、乏汽，进一步提高生产效率和能量利用效率。
基于上述系统，为解决现有水热提质程度较轻和热解提质过度等问题，本发明实施例还提供一种固体燃料多效一体耦合提质方法，其中，采用本发明实施例如上所述的固体燃料多效一体耦合提质系统，如图2所示，所述固体燃料多效一体耦合提质方法包括步骤：
S1、提供待提质固体燃料，将所述待提质固体燃料输送到燃料预处理装置中进行破碎和筛分预处理，得到预处理后的固体燃料；
S2、将所述预处理后的固体燃料输送到一体化提质反应器中，通过原料供给装置提供的中温水对所述预处理后的固体燃料进行溶洗处理，通过原料供给装置提供的高温蒸汽对溶洗后的固体燃料依次进行水热处理、烘焙处理，然后通过自然降温进行沉积处理，得到提质燃料。
本实施例中，将固体燃料经破碎、筛分等预处理后，输送到一体化提质反应器中，在一体化提质反应器中，预处理后的固体燃料先经中温水溶洗，脱除部分易溶灰分和有机硫等，然后经水热反应脱除固体燃料中的水分、灰分和部分污染物元素。再通过烘焙处理，彻底脱除固体燃料中的水分，同时改变固体燃料的孔隙结构并脱除大部分含氧官能团和硫、氮、氯等化合物。最后，在沉积阶段，随着温度降低，烘焙过程产生的重质焦油组分会沉积覆盖在提质燃料表面，作为粘结和隔离层，进一步增加提质燃料的强度，防止其破碎、自燃和复吸水分。原料供给装置同时利用提质过程中产出的产物及副产物(高温提质燃料、含焦油燃气、乏汽)转化为能量，所述能量用于制备溶洗处理所需的中温水，水热处理、烘焙处理所需的高温蒸汽。
本实施例提供的提质方法，将能耗低的水热提质技术与产品稳定的热解提质技术进行了耦合和改进，提出了基于水热-烘焙耦合反应的提质工艺，可实现水分、挥发分、灰分和污染物的综合脱除，提质程度适中，解决了目前水热提质程度较轻和热解提质过度等问题，同时通过在工艺中增加沉积处理过程，使水热和烘焙处理过程产生的重质焦油组分沉积覆盖在提质燃料表面，作为粘结和隔离层，既大幅增加了提质燃料的强度，防止其破碎、自燃和复吸水分，又实现了部分焦油的再利用，具有良好的社会、经济和环境效益。本实施例提供的提质方法能够降低提质过程能耗和成本，提高生产效率和能源利用率，减少提质及后续产品利用过程的污染物和碳排放。
如图3所示，步骤S1中，将所述待提质固体燃料131输送到燃料预处理装置2中进行破碎和筛分预处理，得到预处理后的固体燃料231。
步骤S2中，在一些实施方式中，如图3所示，原料供给装置4包括换热器41和蒸汽锅炉42，换热器41和蒸汽锅炉42分别与一体化提质反应器3通过管道连接，将预处理后的固体燃料231输送到一体化提质反应器3中，通过原料供给装置4提供的中温水412对所述预处理后的固体燃料进行溶洗处理，通过原料供给装置4提供的高温蒸汽421对溶洗后的固体燃料依次进行水热处理、烘焙处理，然后通过自然降温进行沉积处理，得到提质燃料411。
具体地，如图3所示，将预处理后的固体燃料231输送到一体化提质反应器3中，并将换热器41产生的中温水412输送到一体化提质反应器3中，在33-113℃(例如可以33、43、13、63、73、83、93、133、113、123、133、143或113℃等)的温度下、3-13MPa(例如可以3、4、1、6、7、8、9或13MPa等)的压力下进行溶洗，脱除部分易溶灰分和有机硫。溶洗过程结束后，释放一体化提质反应器3中含有灰分和有机硫的溶洗水334，其经过处理后，可作为换热器41的原料水来制备中温水412。然后，向一体化提质反应器3中通入高温蒸汽421，在113-333℃(例如可以113、183、233、223、243、263、283、293或333℃等)的温度下，在3-13MPa(例如可以3、4、1、6、7、8、9或13MPa等)的压力下进行水热反应，脱除固体燃料中的水分、灰分和部分污染物元素。水热反应结束后，释放一体化提质反应器3中的乏汽333和燃料泥浆331。其中，燃料泥浆331经过处理可作为蒸汽锅炉的燃料，乏汽333冷凝后进入蒸汽锅炉42。若系统采用多个(一般情况下为6-13，当然也可根据实际需要设置)一体化提质反应器，处于水热阶段的某个一体化提质反应器处理过程结束后，其乏汽333优先进入另外一个处于溶洗阶段的一体化提质反应器3，与中温水732共同作为溶洗介质，以提高物料和能量梯级利用效率。
水热过程完成后，在向一体化提质反应器3中通入蒸汽锅炉42产生的高温蒸汽421，在高温蒸汽421加热下，进一步提升一体化提质反应器3的温度，在313-113℃的温度下进行燃料的烘焙处理，彻底脱除燃料中的水分，产生重质焦油组分，同时改变燃料的孔隙结构并脱除大部分含氧官能团和污染元素化合物。
烘焙过程结束后，停止通入高温蒸汽421，进入自然降温和沉积阶段(温度为113-333℃)。随着温度和压力降低，烘焙过程产生的重质焦油组分会沉积覆盖在提质燃料表面，作为粘结和隔离层，既大幅增加了提质燃料的强度，防止其破碎、自燃和复吸水分，又实现了部分焦油的再利用，具有良好的社会、经济和环境效益。沉积过程结束后，高温提质燃料331进入换热器41，剩余的轻质焦油组分和煤气作为含焦油燃气332输入蒸汽锅炉42。
同时，在蒸汽锅炉42中，含焦油燃气332与处理后的燃料泥浆331(即燃料泥112)作为燃料燃烧，将提质反应后的乏汽333及补给的净化水121加热为高温蒸汽421，高温蒸汽421被送入一体化提质反应器3，用于提质过程中的水热处理、烘焙处理，既可提高工艺的物料和能量利用效率，同时又减少了燃气和焦油直接排放污染，产生的渣和烟422排出系统外进行其他处理。
在换热器41中，采用净化水121对高温提质燃料331进行间接冷却，冷却后的提质燃料411作为产品对外输出，产生的中温水412作为溶洗介质输送到一体化提质反应器3中。
在一些实施方式中，通过副产物处理装置1对所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理过程中产生的副产物进行处理。
在一些实施方式中，所述副产物处理装置1包括固液分离器11和水处理装置12，所述固液分离器11分别与所述一体化提质反应器3、蒸汽锅炉42通过管道连接，所述水处理装置12分别与所述固液分离器11、换热器41、蒸汽锅炉42通过管道连接。通过固液分离器11处理溶洗水334和燃料泥浆331，通过水处理装置处理固液分离器11分离出的含盐、有机硫、氮等污染元素的分离水111。
具体地，如图3所示，在固液分离器11中，对溶洗水334和燃料泥浆331进行固液分离，得到燃料泥112和含盐、有机硫、氮等污染元素的分离水111。其中，燃料泥112作为燃料送入蒸汽锅炉42，用于加热乏汽333和补给水121，含盐、有机硫、氮等污染元素的分离水111送入水处理装置12。
在水处理装置12中，对含盐、有机硫、氮等污染元素的分离水111进行净化处理。处理后的净化水121一部分作为冷却水输送到换热器41，另一部分作为锅炉补水输送到蒸汽锅炉42，其余作为工业用水对外输出。净化过程产生的矿物盐122统一回收利用或无害化处理。
在一种实施方式中，所述一体化提质反应器的加热方式选自蒸汽加热、烟气加热、熔盐加热、导热油加热、电加热中的至少一种。其中的烟气加热、导热油加热可来自于蒸汽锅炉燃烧后的烟气及导热油。
在一种实施方式中，所述固体燃料包括煤、生物质、城市生活垃圾、污泥中的至少一种，但不限于此。
下面结合图3，以褐煤作为固体燃料，对固体燃料多效一体耦合提质方法进行详细说明。
将燃料存储装置1中的待提质褐煤131’输送到燃料预处理装置2中进行破碎和筛分预处理，将筛分出的块状或粒状褐煤231’输送到一体化提质反应器3中。筛分后的粉末褐煤优先用于蒸汽锅炉42的燃料(图中未示意出)，剩余部分褐煤再加工后对外出售。
将块状或粒状褐煤231’输送到在一体化提质反应器3中，首先在63℃、3MPa的条件下，在中温水412的作用下进行溶洗，脱除部分易溶灰分和有机硫。溶洗过程结束后，释放一体化提质反应器3中含有灰分和有机硫的溶洗水334，输送到固液分离器11中。然后，向一体化提质反应器3中通入高温蒸汽421，在263℃、1MPa的条件下进行水热反应，脱除褐煤中的水分、灰分和部分污染物元素。水热反应结束后，释放一体化提质反应器3中的乏汽333和煤泥浆331’。其中，煤泥浆331’进入固液分离器11，乏汽333冷凝后进入蒸汽锅炉42。水热过程完成后，继续向一体化提质反应器3中输入高温蒸汽421，在高温蒸汽421加热下，进一步提升一体化提质反应器3的温度至413℃，进行褐煤的烘焙处理，彻底脱除褐煤中的水分，产生重质焦油组分，同时改变褐煤的孔隙结构并脱除大部分含氧官能团和污染元素化合物。烘焙过程结束后，停止通入高温蒸汽421，进入自然降温和沉积阶段。随着温度和压力降低(温度降至333℃，压力随着温度的降低而降低)，烘焙过程产生的重质焦油组分会沉积覆盖在提质褐煤表面，作为粘结和隔离层，既大幅增加了提质褐煤的强度，防止其破碎、自燃和复吸水分，又实现了部分焦油的再利用，具有良好的社会、经济和环境效益。沉积过程结束后，高温提质褐煤331’进入换热器41，剩余的轻质焦油组分和煤气作为含焦油煤气332’输入蒸汽锅炉42。
同时，在蒸汽锅炉42中，含焦油煤气332’与固液分离后的煤泥112’作为燃料燃烧，将提质反应后的乏汽333及补给的净化水121加热为高温蒸汽421，高温蒸汽421被输送到一体化提质反应器3中，用于提质过程中的水热处理、烘焙处理，产生的渣和烟422排出系统外进行其他处理。
在固液分离器11(例如水力旋流分离器)中，对溶洗水334和煤泥浆331’进行固液分离。其中，分离出的煤泥112’作为燃料送入蒸汽锅炉42，用于加热乏汽333和补给水121，含盐、有机硫、氮等污染元素的分离水111输送到水处理装置12中。
在水处理装置12中，对含盐、有机硫、氮等污染元素的分离水111进行净化处理。处理后的净化水121一部分作为冷却水输送到换热器41中，另一部分作为锅炉补水输送到蒸汽锅炉42中，其余作为工业用水对外输出。净化过程产生的矿物盐122统一回收利用或无害化处理。
在换热器41中，采用净化水121对高温提质褐煤331’进行间接冷却，冷却后的提质褐煤411’作为产品对外输出，产生的中温水412作为溶洗介质输入到一体化提质反应器3中。
综上所述，本发明提供一种固体燃料多效一体耦合提质系统及方法，固体燃料多效一体耦合提质结构简单、能耗低、运行和操作简单，通过在同一个反应器中耦合固体燃料的溶洗、水热、烘焙和沉积过程，实现了“一体多效”综合提质，大幅降低了系统复杂度和成本，同时可实现水分、挥发分、灰分和污染物的综合脱除，减少了提质及后续产品利用过程的污染物和碳排放，有效解决了现有固体燃料提质系统结构复杂、能耗高、运行和操作难度较大，且水热提质较轻、热解提质过度的问题。应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种固体燃料多效一体耦合提质系统，其特征在于，包括：
燃料预处理装置，用于对固体燃料进行预处理；
一体化提质反应器，与所述燃料预处理装置通过管道连接，用于将预处理后的固体燃料依次进行溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理；
原料供给装置，与所述一体化提质反应器通过管道连接，用于为所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理提供原料。
2.根据权利要求1所述的固体燃料多效一体耦合提质系统，其特征在于，所述固体燃料多效一体耦合提质系统还包括：
副产物处理装置，分别与所述一体化提质反应器、原料供给装置通过管道连接，用于对所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理过程中产生的副产物进行处理，并为所述原料供给装置提供原料。
3.根据权利要求2所述的固体燃料多效一体耦合提质系统，其特征在于，所述原料供给装置包括：
换热器，与所述一体化提质反应器通过管道连接，用于为所述一体化提质反应器提供溶洗处理所需的中温水，并将所述一体化提质反应器产出的高温提质燃料降温；
蒸汽锅炉，与所述一体化提质反应器通过管道连接，用于为所述一体化提质反应器提供水热处理、烘焙处理所需的高温蒸汽。
4.根据权利要求3所述的固体燃料多效一体耦合提质系统，其特征在于，所述副产物处理装置包括：
固液分离器，分别与所述一体化提质反应器、蒸汽锅炉通过管道连接，用于将溶洗处理产生的溶洗水与水热处理产生的燃料泥浆的混合物进行固液分离，并为所述蒸汽锅炉提供燃烧燃料；
水处理装置，分别与所述固液分离器、换热器、蒸汽锅炉通过管道连接，用于对固液分离产生的分离水进行净化处理，并为所述换热器和蒸汽锅炉提供净化水。
5.根据权利要求1所述的固体燃料多效一体耦合提质系统，其特征在于，
所述一体化提质反应器为多个，所述多个一体化提质反应器并列设置在所述固体燃料多效一体耦合提质系统中。
6.一种固体燃料多效一体耦合提质方法，其特征在于，采用权利要求1-1任一项所述的固体燃料多效一体耦合提质系统，所述固体燃料多效一体耦合提质方法包括步骤：
提供待提质固体燃料，将所述待提质固体燃料输送到燃料预处理装置中进行破碎和筛分预处理，得到预处理后的固体燃料；
将所述预处理后的固体燃料输送到一体化提质反应器中，通过原料供给装置提供的中温水对所述预处理后的固体燃料进行溶洗处理，通过原料供给装置提供的高温蒸汽对溶洗后的固体燃料依次进行水热处理、烘焙处理，然后通过自然降温进行沉积处理，得到提质燃料。
7.根据权利要求6所述的固体燃料多效一体耦合提质方法，其特征在于，
通过副产物处理装置对所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理过程中产生的副产物进行处理。
8.根据权利要求6所述的固体燃料多效一体耦合提质方法，其特征在于，在所述一体化提质反应器中，所述溶洗处理采用的温度为33-113℃，所述溶洗处理采用的压力为3-13MPa，所述水热处理采用的温度为113-333℃，所述水热处理采用的压力为3-13MPa，所述烘焙处理采用的温度为313-113℃，所述沉积处理采用的温度为113-333℃。
9.根据权利要求8所述的固体燃料多效一体耦合提质方法，其特征在于，所述一体化提质反应器的加热方式选自蒸汽加热、烟气加热、熔盐加热、导热油加热、电加热中的至少一种。
10.根据权利要求6所述的固体燃料多效一体耦合提质方法，其特征在于，所述固体燃料包括煤、生物质、城市生活垃圾、污泥中的至少一种。
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