CN206736175U - 褐煤固体热载体快速热解分级利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种褐煤固体热载体快速热解分级利用系统，包括磨煤机（6），所述磨煤机将原料煤用粉碎后送至粉煤仓（7），再经粉煤螺旋给料机（8）送至热解反应器（9）；同时，位于高温热载体储料仓（4）内的循环固体热载体通过高温螺旋给料机（5）送至热解反应器；所述热解反应器的上部气液出口输出气液产物进入旋风分离器（13），所述旋风分离器的出口输出净化后的气液产物进入气液分离器（14），所述气液分离器的气体出口输出净煤气部分通过鼓风机（15）进入燃烧反应器（1），剩下净煤气进入变化工段；所述气液分离器的液体出口输出粗焦油进入分离工段。本实用新型能够提供一种在材料、技术和成本多方面都可行的固体热载体褐煤热解分级利用系统。

Description

褐煤固体热载体快速热解分级利用系统

技术领域

本实用新型属于褐煤分级加工利用领域，具体为一种褐煤固体热载体快速热解分级利用系统。

背景技术

我国褐煤资源储量丰富，存储量2118亿吨以上，占全国煤炭总储量的12.69%，主要分布在内蒙古、新疆、云南等地区。褐煤成煤年代较短，具有高水分、高化学活性、高挥发分、高灰分、低热值、低燃点的特点，国内176个井田或勘探区统计资料，我国褐煤全水分高达20%~60%，收到基低位发热量一般为11.71~16.73MJ/kg，平均挥发分为42.1%，平均灰分为21.9%，目前开发率低，仅占全国煤炭产量的4~5%。

由于褐煤水分含量高、易风化自燃，不便于长途运输，目前90%用于就地坑口发电，直接燃烧发电浪费了褐煤中潜在可转化为高附加值的油、气和富氢富氧化学品的组分。褐煤活性好、挥发分高、H/C比高等独特性质使其极适合热解，并且热解相对气化和液化，反应条件温和，工艺简单、投资少，还能提高褐煤的利用质量，使用途范围窄的褐煤经过加工可得到焦油、煤气和半焦等用途广泛的高附加值产品。褐煤热解提质生成的焦油质量好，其中含有的芳烃、脂肪烃和酚类物质，可加工成燃料油和化学品；生成的中热值煤气，可用作工业燃料、居民煤气，也可作化工原料；热解半焦发热量在22MJ/kg以上，可用作吸附材料、过滤材料、高炉喷吹料、气化原料等。

褐煤固体热载体快速热解技术符合褐煤结构及其热转化特性，对其实施分级炼制，在相对温和条件下（常压、中低温、无氢气），以内热式快速为褐煤热解提供热量，煤中丰富的含氧官能团、C-C侧链迅速在较低温度下断裂，形成更多的煤气和焦油，煤焦油可进一步加工炼制高附加值化学品和生产液体燃料。但是，目前该技术还未大规模商业化，主要是由于细粉半焦与焦油发生粘结，容易导致气液分离单元堵塞和油尘分离困难，影响系统长期稳定的运行，且不利于焦油深加工利用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种在技术、材料和成本等方面都可行的固体热载体褐煤快速分级利用系统，该系统应用工艺选择“煤大热载体小”的特点，对褐煤进行热解，实现褐煤的分级、高效、清洁利用。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种褐煤固体热载体快速热解分级利用系统，包括磨煤机，所述磨煤机将原料煤用粉碎后送至粉煤仓，再经粉煤螺旋给料机送至热解反应器；同时，位于高温热载体储料仓内的循环固体热载体通过高温螺旋给料机送至热解反应器。

所述热解反应器的上部气液出口输出气液产物进入旋风分离器，所述旋风分离器的出口输出净化后的气液产物进入气液分离器，所述气液分离器的气体出口输出净煤气部分通过鼓风机进入燃烧反应器，剩下净煤气进入变化工段；所述气液分离器的液体出口输出粗焦油进入分离工段。

所述热解反应器的下部混合物出口输出固体产物进入回转分离器，所述回转分离器的底部出口输出小粒径半焦和固体热载体进入固体热载体提升管；所述回转分离器的中部出口输出大粒径半焦进入半焦冷却器。

所述固体热载体提升管将固体热载体运至固体热载体加热器；所述燃烧反应器输出高温烟气通过高温高压循环风机进入固体热载体加热器；所述固体热载体加热器输出高温热载体进入高温热载体储料仓。

工作时，应用于上述系统的固体热载体褐煤热解分级利用工艺，包括褐煤粉碎和干燥、粉煤和高温热载体混合热解、气液固产物分级提取、热载体回收加热，具体步骤如下，如图2所示：

1、褐煤破碎和干燥：用破碎机粉碎褐煤，粒度控制在3~10mm以内，储于粉煤仓。

2、粉煤和高温热载体混合热解：选择2mm以下的固体热载体加热500~850℃；高温热载体和粉煤分别经高温螺旋给料器和粉煤给料器进入热解炉（热解反应器），充分接触、混合，在450~750℃之间进行热解。

3、气液固产物分级提取：将热解煤气导出，经气液冷凝分离提取热解粗焦油和粗煤气；粗煤气继续净化，按系统所需，一部分进入热载体加热系统，其余部分进入变化工段，制取氢气；粗焦油通过分离制取粗酚，剩余部分加氢制取汽柴油；热解后的半焦和固体热载体从热解炉底部排出，通过回转筛分离大粒径半焦；大粒径半焦经深加工制成还原剂、炭质吸附剂或高炉喷吹燃料等高附加值产品；小颗粒半焦和热载体进入热载体加热系统，小颗粒半焦燃烧发热，提高热载体温度。

上述系统应用于干燥、热解、燃烧、余热回收、固体热载体循环再生工艺，适合于褐煤分级利用。

与现有技术相比，本系统具体如下特点：应用于该系统的工艺选择“煤大热载体小”的方式，煤被高温固体热载体“包围”，接触面积大，热传递效率高，促使褐煤快速热解，在相对温和条件下(常压、中低温、无氢气)，打断褐煤中丰富的含氧官能团、C-C侧链迅速在较低温度下断裂，形成更多的煤气和焦油。

该工艺相比传统制半焦工艺，热解阶段发生在贫氧环境，产物半焦中的灰分含量低、煤气热值高、焦油产物多。

该工艺相比传统的固体热载体热解工艺，选择“煤大热载体小”的进料方式，大粒径原料煤产生的细粉焦较少，避免热解粗焦油和细粉焦黏附在分离净化系统中，保证系统的长期稳定运行。

该工艺相比传统大粒径固体热载体工艺，选择小粒径热载体，在系统运行中跌落、摩擦、撞击，损耗较小，固体热载体使用寿命较长，可降低生产成本。

通过与国内外褐煤固体热载体热解工艺系统对比，本实用新型能够提供一种在材料、技术和成本多方面都可行的固体热载体褐煤热解分级利用系统。

附图说明

图1表示本实用新型的设备装置系统示意图。

图2表示应用于本实用新型系统的工艺流程示意图。

图中：1-燃烧反应器，2-高温高压循环风机，3-固体热载体加热器，4-高温热载体储料仓，5-高温螺旋给料机，6-磨煤机，7-粉煤储仓，8-粉煤螺旋给料机，9-热解反应器，10-回转分离器，11-固体热载体提升管，12-半焦冷却器，13-气液分离器，14-旋风分离器，15-循环风机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

一种褐煤固体热载体快速热解分级利用系统，如图1所示，包括磨煤机6，所述磨煤机6将原料煤用粉碎后送至粉煤仓7，再经粉煤螺旋给料机8送至热解反应器9；同时，位于高温热载体储料仓4内的循环固体热载体通过高温螺旋给料机5送至热解反应器9。

如图1所示，热解反应器9的上部气液出口输出气液产物进入旋风分离器13，所述旋风分离器13的出口输出净化后的气液产物进入气液分离器14，所述气液分离器14的气体出口输出净煤气部分通过鼓风机15进入燃烧反应器1，剩下净煤气进入变化工段；所述气液分离器14的液体出口输出粗焦油进入分离工段。

如图1所示，热解反应器9的下部混合物出口输出固体产物进入回转分离器10，所述回转分离器10的底部出口输出小粒径半焦和固体热载体进入固体热载体提升管11；所述回转分离器10的中部出口输出大粒径半焦进入半焦冷却器12。

如图1所示，固体热载体提升管11将固体热载体运至固体热载体加热器3。

如图1所示，燃烧反应器1输出高温烟气通过高温高压循环风机2进入固体热载体加热器3；所述固体热载体加热器3输出高温热载体进入高温热载体储料仓4。

实际系统应用时，原料煤用磨煤机6粉碎至3~10mm以内，储于粉煤仓7中，经粉煤螺旋给料机8送至热解反应器9，同时加热后的循环固体热载体通过高温螺旋给料机5送至热解反应器中。高温固体热载体和粉煤在热解反应器9中快速混合，粉煤被粒径2mm的高温热载体包裹，热量从高温热载体传递给粉煤，褐煤中的大量轻质组分析出，气液产物在引风机的作用下从热解反应器的出气口进入旋风分离器13，除去固体杂质，净化后的气液产物经气液分离器14，分离出净煤气部分通过鼓风机15进入燃烧反应器，剩下净煤气通过变化制成氢气；气液分离器14分离的粗焦油经过分离工段制得粗酚和粗油，粗酚经精制后获得高附加值的精酚，粗油与煤气变化后制得氢气经合成制取汽柴油。固体热载体和半焦混合物在热解反应器9中下行，从混合物出口导出进入回转分离器10进行分离，小粒径半焦和固体热载体从回转分离器10底部出口进入固体热载体提升管11，实现固体热载体的回收利用；大粒径半焦从回转分离器10排出进入半焦冷却器12，可直接用于高炉喷吹料、气化原料等地方。

固体热载体加热循环系统由循环风机15、燃烧反应器1、高温高压循环风机2、固体热载体加热器3、高温热载体储料仓4、高温螺旋给料机5、固体热载体提升管11组成；净煤气经过循环风机15与空气进入燃烧反应器1发生燃烧反应，产生的850~950℃的高温烟气通过高温高压循环风机2进入固体热载体加热器3对反应后的固体热载体进行加热，加热至500~850℃的高温热载体进入高温热载体储料仓4，高温热载体经高温螺旋给料机2进入热解反应器9与粉煤进行热交换，从回转分离器10分离出来的固体热载体通过固体热载体提升管11运至固体热载体加热器3，实现固体热载体的循环使用。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照本实用新型实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本实用新型的权利要求保护范围中。

Claims (1)

1.一种褐煤固体热载体快速热解分级利用系统，其特征在于：包括磨煤机（6），所述磨煤机（6）将原料煤用粉碎后送至粉煤仓（7），再经粉煤螺旋给料机（8）送至热解反应器（9）；同时，位于高温热载体储料仓（4）内的循环固体热载体通过高温螺旋给料机（5）送至热解反应器（9）；

所述热解反应器（9）的上部气液出口输出气液产物进入旋风分离器（13），所述旋风分离器（13）的出口输出净化后的气液产物进入气液分离器（14），所述气液分离器（14）的气体出口输出净煤气部分通过鼓风机（15）进入燃烧反应器（1），剩下净煤气进入变化工段；所述气液分离器（14）的液体出口输出粗焦油进入分离工段；

所述热解反应器（9）的下部混合物出口输出固体产物进入回转分离器（10），所述回转分离器（10）的底部出口输出小粒径半焦和固体热载体进入固体热载体提升管（11）；所述回转分离器（10）的中部出口输出大粒径半焦进入半焦冷却器（12）；

所述固体热载体提升管（11）将固体热载体运至固体热载体加热器（3）；所述燃烧反应器（1）输出高温烟气通过高温高压循环风机（2）进入固体热载体加热器（3）；所述固体热载体加热器（3）输出高温热载体进入高温热载体储料仓（4）。