CN218642683U - 一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，该系统包括热解提质炉，热解提质炉的顶端设置有炉顶密封进料系统，炉顶密封进料系统将烘干脱水的煤投入热解提质炉内；热解提质炉依次包括预热段、热解提质段和冷却段，煤经预热段与上升热解煤气进行预热后，进入热解提质段进行热解，热解气经炉顶滤网集气伞收集自炉顶抽出，经冷却净化回收煤焦油和富氢煤气；煤气加热炉与热解提质段联通，加热的煤气作为热载体对煤进行加热；冷却段与刮板机连通，热解后的清洁煤进入冷却段与解吸气换热，在经封闭式冷却槽二次冷却。本实用新型采用提氢后的解吸气作为加热炉燃料，提高了氢气利用率；而煤气热载体作为煤热解热源，通过分层布气，解决了综合热解透气性差、焦油产率低、煤气有效组分含量低等技术难题，实现了煤炭的高效分质清洁转化。

Description

一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统

技术领域

本实用新型涉及煤热解技术领域，尤其涉及一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统。

背景技术

近年来，我国在产业政策方面多次提及煤的分级清洁高效利用，明确煤炭是保障我过能源安全的压舱石。而煤热解是煤炭高效利用的最有效的途径之一。当前煤热解受制于热解装备技术落后、能耗高、环境污染严重，生产的焦油品质差、热解煤气有效成分含量低、再利用难等诸多瓶颈问题。

目前最为成熟的内燃内热式直立方形炉工艺，自产的50％煤气作为燃料回炉燃烧，燃烧后的废气与干馏过程煤气混合，造成产出的煤气氮气含量高达45％以上，有效成分低、热值低；同时，该工艺生产过程能耗高、环境污染严重。而处于工业试验阶段的固体热载体、气体热载均存在诸多难题无法实现工业化生产。

专利CN105062523B的发明专利授权文献，公开了一种粉煤提质热解装置及提质热解工艺，热解提质炉采用带齿钢带作为加热介质对粉煤进行加热。该专利选择热能利用效率低、大部分煤气作为燃料消耗。专利CN201410307533.4公开了一种间接换热的煤干馏工艺，该工艺采用煤气和空气的燃烧并产生800-1200℃的高温烟气对煤进行间接加热，但该工艺装备技术复杂、投资高，且产生的大部分煤气作为燃料烧掉，煤气利用低等问题。

以上专利技术，设备构造复杂，能量利用率低，均难实现工业化、规模化生产；同时入炉原煤水分高，造成热解过程产生大量的废水，热解煤气50％作为燃料燃烧，造成氢气能源的浪费等问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，原煤烘干脱水的原煤通过烟气烘干脱水，降低了入炉煤水分，减少了热解过程中废水的产生，实现了烟气余热梯级利用；原煤在热解提质炉生出清洁煤，原煤在热解提质炉内以煤气热载体为加热源实现低阶煤的热解提质生产清洁煤，清洁煤进入密封冷却槽两次冷却实现余热回收利用。本实用新型采用原煤外部脱水，在通过煤气提氢后解吸气加热煤气热载体进行煤间接加热热解提质，清洁煤冷却余热利用等技术，提高了煤气中氢气利用率，煤气中氢气、甲烷、一氧化碳组分含量占比不低于85％，热解过程废水减量化等一些利技术难题。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，包括热解提质炉、与所述热解提质炉连通的密封冷却槽和加热炉、设置在所述密封冷却槽下部的刮板机；加热炉与制氢装置联通；

所述热解提质炉的顶端设置有炉顶密封进料系统，炉顶密封进料系统将烘干脱水的煤投入所述热解提质炉内；

所述热解提质炉依次包括预热段、热解提质段和冷却段，预热段与炉顶密封进料系统连通，冷却段与所述密封冷却槽连通，冷却槽内清洁煤进入所述密封冷却槽二次冷却；

所述密封冷却槽与所述刮板机连通，所述密封冷却槽内的清洁煤通过刮板机刮出热解提质炉生产清洁煤系统。

在一种可能的实现方式中，预热段、热解提质段和冷却段从上到下依次布设；

炉顶密封进料系统与预热段连通，炉顶密封进料系统将煤投入预热段，热解提质段产生的煤气和热载体煤气上行到预热段预热煤料；

经预热段干燥的煤进入热解提质段进行热解提质生产清洁煤，清洁煤进入冷却段一次冷却。

本实用新型将热解提质段加热煤块燃烧后的烟气用于原料煤烘干脱水，充分利用烟气余热，实现了能量的梯级利用，降低能耗。

在一种可能的实现方式中，预热段顶部经过滤集气伞导出煤气，预热段与煤气净化单元联通；

过滤集气伞下端装有过滤网，用于过滤煤气中携带的大量尘渣；过滤集气伞连通煤气出口桥管；

煤气出口桥管的下降段设置有三级水洗除尘除渣装置，桥管与集气槽链联通，集气槽经氨水喷淋降水洗降温后，在经过上升管输送至煤气净化系统，上升管上升段设置有三级水洗除尘装置；

所述煤气净化单元包括净化系统、二次捕油装置和煤气柜，净化系统与预热段连通，预热段内煤气进入净化系统净化处理，经净化系统处理后的净化煤气进入二次捕油装置除油处理，经除油处理的煤气进入煤气柜缓存。

本实用新型通过水洗除尘除渣，解决了粉煤热解除尘除渣难题，大幅降低了煤气中的杂质含量，提高了煤气品质；通过二次捕油，提高了焦油收率，为下游煤气利用提供了洁净的煤气。

在一种可能的实现方式中，煤气净化单元连通制氢装置；

煤气柜存储的煤气进入制氢装置生产氢气。

在一种可能的实现方式中，制氢装置与冷却段连通；

制氢装置产生的解吸气进入冷却段与清洁煤换热后输出冷却段。

在一种可能的实现方式中，还包括蓄热式加热炉；

蓄热式加热炉与冷却段连通，从冷却段流出的解吸气进入蓄热式加热炉作为加热燃料。

在一种可能的实现方式中，还包括蓄热式加热炉；

蓄热式加热炉与煤气净化单元连通，从煤气净化单元输出的净化煤气进入蓄热式加热炉作为热载体进行间接加热处理；

蓄热式加热炉与热解提质段连通，从蓄热式加热炉流出的热载体热煤气进入热解提质段为煤热解提供热源。

在一种可能的实现方式中，还包括：用于对原煤脱水处理的原煤脱水处理装置；

所述原煤脱水处理装置采用加热炉高温烟气作为热源，将水分大于15％的原煤进行烘干脱水，产出水分小于8％的原煤再输入炉顶密封上料系统；进入热解提质炉进行热解提质。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的原煤通过烟气烘干脱水，降低了入炉煤水分，减少了热解过程中废水的产生，实现了烟气余热梯级利用；产出的清洁煤进入密封冷却槽两次冷却，实现了余热回收利用。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统原理图一；

图2为本实用新型提供的一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统原理图二；

图3为本实用新型提供的一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统原理图三；

图4为本实用新型提供的一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统原理图四；

图5为本实用新型提供的一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统原理图五；

图6为本实用新型提供的一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统原理图六；

图7为本实用新型提供的一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统原理图七。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，包括热解提质炉、与热解提质炉连通的密封冷却槽、设置在密封冷却槽下部的刮板机；热解提质炉的顶端设置有炉顶密封进料系统，炉顶密封进料系统将烘干脱水的煤投入热解提质炉内；热解提质炉依次包括预热段、热解提质段和冷却段，预热段与炉顶密封进料系统连通，冷却段与密封冷却槽连通，冷却槽内清洁煤进入密封冷却槽二次冷却；密封冷却槽与刮板机连通，密封冷却槽内的清洁煤通过刮板机刮出热解提质炉生产清洁煤系统。

3-80mm的混煤经炉顶密封进料系统进入热解提质炉，在热解提质段的原煤隔绝空气条件下，热载体热煤气与下落的原煤快速换热，将煤料中的污染性挥发分高温热解；煤料经充分热解生产的清洁煤通过冷却段首先与解吸气换热，在经封闭式冷却槽低水分冷却至60℃以下，控制清洁煤水分低于12％以下，经刮板机连续排出，送至筛焦工段进行筛分棚式储运、外销。

本实用新型实施例煤热解采用外加热蓄热式加热炉煤气热载体热解工艺，避免了内燃式煤气直接燃烧造成热解煤气氮含量高，而有效气体成分含量的的难题；原煤通过烟气烘干脱水，降低了入炉煤水分，减少了热解过程中废水的产生，实现了烟气余热梯级利用；产生的富氢煤气氢气含量高达50％以上；清洁煤两次冷却，实现了余热回收利用，降低了能耗；生产清洁煤水分低(＜10％)、挥发分(＜7％)，固定碳含量高。

在上述方案中，请参阅图1和图2，优选预热段、热解提质段和冷却段从上到下依次布设；炉顶密封进料系统与预热段连通，炉顶密封进料系统将煤投入预热段，热解提质段产生的煤气和热载体煤气上行到预热段预热煤料；经预热段干燥的煤进入热解提质段进行热解提质生产清洁煤，清洁煤进入冷却段一次冷却。

3-80mm的混煤经炉顶密封进料系统进入热解提质炉，在热解提质炉内的原煤自上而下移动，热解提质段在隔绝空气条件下、热载体热煤气与下落放入原煤快速换热，将煤料中的污染性挥发分高温热解；煤料经充分热解生产的清洁煤通过冷却段首先与解吸气换热，在经封闭式冷却槽低水分冷却至60℃以下，控制清洁煤水分低于10％以下，经刮板机连续排出，送至筛分工段进行筛分棚式储运、外销。

本实用新型将热解提质段加热煤块燃烧后的烟气用于原料煤烘干脱水，充分利用烟气余热，实现了能量的梯级利用，降低能耗。

基于上述方案，请参阅图3，本实用新型实施例的预热段顶部经过滤集气伞导出煤气，预热段与煤气净化单元联通；煤气净化单元包括净化系统、二次捕油装置和煤气柜，净化系统与预热段连通，预热段内煤气进入净化系统净化处理，经净化系统处理后的净化煤气进入二次捕油装置除油处理，经除油处理的煤气进入煤气柜储存。

热解提质段在隔绝空气条件下热载体热煤气与下落煤料快速换热，将煤料中的污染性挥发分高温热解生产的煤气和热载体热煤气混合上升至预热段，煤气和热载体热煤气在预热段与原煤换热后经集气伞收集，煤气和热载体热煤气进入人字形桥管，人字形桥管的下降段和出口垂直段通过两道喷淋除尘除渣洗涤后，煤气和热载体热煤气经煤气净化单元净化处理。净化系统净化处理后二次捕油装置进行二次捕油，二次捕油装置进一步去除煤气中的焦油。

本实用新型热解煤气通过水洗除尘除渣，解决了粉煤热解除尘除渣难题，大幅降低了煤气中的杂质含量，提高了煤气品质；通过二次捕油，提高了焦油收率，为下游煤气利用提供了洁净的煤气。

基于上述方案，请参阅图3和图4，本实用新型实施例的煤气净化单元连通制氢装置；煤气柜存储的煤气进入制氢装置生产氢气。

本实用新型实施例的清洁煤气一部分作为热载体热煤气经蓄热体加热炉加热至850℃以上，850℃以上的热载体热煤气为提质炉提供热源，清洁煤气另一部分进入煤气柜缓存后加压送至制氢装置提氢。

基于上述方案，请参阅图5，本实用新型实施例的制氢装置与冷却段连通；制氢装置产生的解吸气进入冷却段与清洁煤换热后输出冷却段。

在实际应用中，制氢装置提氢后的一部分解吸气作为发电燃料，另一部分解吸气(40℃左右)经冷却段换热至150℃后作为蓄热体加热炉燃料。

基于上述方案，请参阅图6，本实用新型实施例的一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，除了包括热解提质炉、密封冷却槽、刮板机、煤气净化单元和制氢装置之外，还包括蓄热式加热炉；蓄热式加热炉与冷却段连通，从冷却段流出的解吸气进入蓄热式加热炉作为加热燃料。

解吸气经热解提质炉冷却段换热至150℃后作为蓄热式加热炉燃料，净化煤气经蓄热式加热炉加热至850℃以上为提质炉提供热源。优选蓄热式加热炉内烟气进入原煤脱水处理装置，烟气在原煤脱水处理装置脱除原煤水分。

基于上述方案，请参阅图7，本实用新型实施例的一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，除了包括热解提质炉、密封冷却槽、刮板机、煤气净化单元和制氢装置之外，还包括蓄热式加热炉；蓄热式加热炉与煤气净化单元连通，从煤气净化单元输出的净化煤气进入蓄热式加热炉作为加热燃料进行简介加热处理；蓄热式加热炉与热解提质段连通，从蓄热式加热炉流出的热载体热煤气进入热解提质段为煤热解提供热源。净化煤气经蓄热式加热炉加热至850℃以上为提质炉提供热源。热载体热煤气采用分层布气的方式进入从不同高度的多个进气口进入热解提质段。更具体的，请参阅图7，3-80mm的混煤经炉顶密封上料系统进入热解炉，在热解炉内的原煤自上而下移动，热解段在隔绝空气条件下热载体煤气与下落煤料快速换热，将煤中的污染性挥发分高温热解生产的煤气和热载煤气混合上升至干燥段进行与下料混煤换热后经集气伞收集，进入人字形桥管，桥管下降段和出口垂直段通过两道喷淋除尘除渣洗涤后，水洗后的含渣、含尘氨水经集气槽下部和循环冷却氨水混合进入沉渣槽，除渣后进入热环氨水池进行回收焦油。煤气经净化工段处理后进行二次捕油进一步去除煤气中的焦油，一部分作为热载体煤气经蓄热体加热炉加热至850℃以上为提质炉提供热源，一部分经气柜缓存后加压送至制氢系统提氢，提氢后的解吸气一部分作为发电燃料，一部分解吸气经提质炉冷却段换热至150℃后作为蓄热体加热炉燃料。加热炉烟气对原煤进行初步烘干脱水后，在经脱硫后达标排放，原煤入炉水分低于8％。图7所示的150℃解吸气还与850℃以上热载体煤气混合降低热载体煤气温度后输送到炉内中温热解段。

基于上述方案，请继续参阅图1和图2，本实用新型实施例的一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，除了包括热解提质炉、密封冷却槽和刮板机之外，还包括：用于对原煤脱水处理的原煤脱水处理装置；原煤脱水处理装置采用加热炉高温烟气作为热源，将水分大于14％的原煤进行烘干脱水，产出水分小于8％的原煤再输入炉顶密封上料系统；进入热解提质炉进行热解提质。蓄热式加热炉烟气对原煤进行初步烘干脱水后，在经脱硫后达标排放，原煤入炉水分低于8％。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，其特征在于，包括热解提质炉、与所述热解提质炉连通的密封冷却槽和加热炉、设置在所述密封冷却槽下部的刮板机；加热炉与制氢装置联通；

所述热解提质炉的顶端设置有炉顶密封进料系统，炉顶密封进料系统将烘干脱水的煤投入所述热解提质炉内；

所述热解提质炉依次包括预热段、热解提质段和冷却段，预热段与炉顶密封进料系统连通，冷却段与所述密封冷却槽连通，冷却槽内清洁煤进入所述密封冷却槽二次冷却；

所述密封冷却槽与所述刮板机连通，所述密封冷却槽内的清洁煤通过刮板机刮出热解提质炉生产清洁煤系统。

2.根据权利要求1所述的煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，其特征在于，预热段、热解提质段和冷却段从上到下依次布设；

炉顶密封进料系统与预热段连通，炉顶密封进料系统将煤投入预热段，热解提质段产生的煤气和热载体煤气上行到预热段预热煤料；

经预热段干燥的煤进入热解提质段进行热解提质生产清洁煤，清洁煤进入冷却段一次冷却。

3.根据权利要求1所述的煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，其特征在于，预热段顶部经过滤集气伞导出煤气，预热段与煤气净化单元联通；

过滤集气伞下端装有过滤网，用于过滤煤气中携带的大量尘渣；过滤集气伞连通煤气出口桥管；

煤气出口桥管的下降段设置有三级水洗除尘除渣装置，桥管与集气槽链联通，集气槽经氨水喷淋降水洗降温后，在经过上升管输送至煤气净化系统，上升管上升段设置有三级水洗除尘装置；

所述煤气净化单元包括净化系统、二次捕油装置和煤气柜，净化系统与预热段连通，预热段内煤气进入净化系统净化处理，经净化系统处理后的净化煤气进入二次捕油装置除油处理，经除油处理的煤气进入煤气柜储存。

4.根据权利要求3所述的煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，其特征在于，煤气净化单元连通制氢装置；

煤气柜存储的煤气进入制氢装置生产氢气。

5.根据权利要求4所述的煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，其特征在于，制氢装置与冷却段连通；

制氢装置产生的解吸气进入冷却段与清洁煤换热后输出冷却段。

6.根据权利要求5所述的煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，其特征在于，还包括蓄热式加热炉；

蓄热式加热炉与冷却段连通，从冷却段流出的解吸气进入蓄热式加热炉作为加热燃料。

7.根据权利要求3所述的煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，其特征在于，还包括蓄热式加热炉；

蓄热式加热炉与煤气净化单元连通，从煤气净化单元输出的净化煤气进入蓄热式加热炉作为热载体进行间接加热处理；

蓄热式加热炉与热解提质段连通，从蓄热式加热炉流出的热载体热煤气进入热解提质段为煤热解提供热源。

8.根据权利要求1所述的煤炭分质清洁高效转化热解提质系统，其特征在于，还包括：用于对原煤脱水处理的原煤脱水处理装置；

所述原煤脱水处理装置采用加热炉高温烟气作为热源，将水分大于15％的原煤进行烘干脱水，产出水分小于8％的原煤再输入炉顶密封上料系统；进入热解提质炉进行热解提质。

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