一种具有内置除尘装置的粉煤热解系统和方法与流程

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种粉煤热解系统及方法，该系统具有内置除尘装置，可有效降低热解产物的含尘量。
背景技术：
：随着煤炭开采技术的不断发展，粉煤的占比也随之剧增。其中，中低阶煤炭中含有大量的油气资源，将其直接燃烧不仅严重污染环境，还造成能源浪费。将中低阶粉煤进行热解反应，制备油、气、炭是提取中低阶粉煤中油气资源的有效途径之一。目前，市面上所有的热解技术均存在焦油含尘量高的问题。现有的除尘技术主要包括旋风除尘技术、金属滤网除尘技术、颗粒床除尘技术。其中，旋风除尘技术的除尘效率较低；金属滤网除尘技术的承受温度较低、易发生高温腐蚀和氧化；颗粒床除尘技术效率较高。然而，目前的除尘技术主要采用外置式，高温油气除尘过程中均需加热保温，避免焦油的二次裂解或冷凝，造成焦油的损失。技术实现要素：鉴于现有技术的不足，本发明旨在提供一种具有内置除尘装置的粉煤热解系统和方法。该系统及方法可有效提取粉煤中的油气资源，并降低热解产物的含尘量，具有较高的能源利用效率。本发明公开了一种具有内置除尘装置的粉煤热解系统，所述系统包括：反应器、旋风分离器、喷淋装置、换热器；所述反应器具有粉煤入口、热解油气出口、半焦出口；所述旋风分离器具有入口和出口，所述入口可接收经由所述反应器的热解油气出口排出的热解油气，所述旋风分离器用于分离所述热解油气中的粉尘；所述喷淋装置用于接收经由所述旋风分离器的出口排出的所述分离粉尘后的热解油气；所述换热器具有半焦入口，该半焦入口用于接收由所述反应器的半焦出口排出的半焦；其中，所述反应器中具有沿所述反应器高度方向布置的隔板，所述隔板将所述反应器分隔为热解区和除尘区；所述热解区和所述除尘区底部相通；所述反应器具有相对布置的侧壁a和侧壁a＇，其中，所述除尘区包括相对布置的所述侧壁a和所述隔板；并且，在所述侧壁a和所述隔板上布置有多个斜板；所述斜板具有端部b和端部b＇，其中端部b固定在所述隔板或所述侧壁a上，端部b＇悬空；两个相邻的斜板的端部b分别固定在所述隔板和所述侧壁a上，使得所述两个相邻的斜板交叉设置。进一步的，所述反应器中的斜板与水平方向的夹角为45°～75°。进一步的，所述斜板在水平方向的投影为所述除尘区宽度的4/5～9/10；所述斜板的端部b＇与相对侧的所述隔板或所述侧壁a的垂直距离为所述除尘区宽度的1/10～1/5。进一步的，所述两个相邻的斜板之间的夹角为30°～90°。进一步的，所述除尘区横截面积为所述热解区横截面积的1/32～1/4。进一步的，所述隔板的下部设置有料位计；所述料位计与所述隔板下端的垂直距离为100～500㎜；所述热解区中自上而下设置有辐射管；所述辐射管与燃气进口和烟气出口连接。上述的系统中，进一步包括热解油气单元、半焦单元、烟气单元；所述热解油气单元包括依次连接的反应器、旋风分离器、喷淋装置、净化装置、气柜和油罐、燃气进口；所述半焦单元包括依次连接的反应器、换热器、半焦储仓；所述烟气单元包括依次连接的反应器、换热器、干燥器。本发明还公开了一种利用上述系统处理粉煤的方法，所述方法包括以下步骤：将粉煤经由所述反应器的粉煤入口运送至所述反应器中，经过热解反应得到高温半焦和热解油气，所述热解油气进入所述除尘区进行除尘，得到初步除尘的热解油气；所述初步除尘的热解油气经过所述热解油气单元处理后，得到热解油和热解气；所述高温半焦经过所述半焦单元处理后，得到低温半焦。上述处理粉煤的方法中，所述粉煤的粒径≤3mm，含水率为≤30wt％。上述处理粉煤的方法中，所述高温半焦的温度为450～650℃，所述低温半焦的温度为200～350℃。本发明的系统和方法可以有效提取粉煤中的油气资源，采用内置除尘装置，可利用系统内部显热，无需外加热源，能源利用效率高。该系统可有效降低热解油气的含尘量，避免焦油的冷凝及二次裂解，大大简化了热解油气的后续处理工序，可用于大规模处理中低阶粉煤。附图说明图1是本发明实施例中具有内置除尘装置的粉煤热解系统的流程示意图。图2是本发明实施例中热解反应器的装置示意图。附图中的附图标记如下：1、回转窑干燥器；2、料仓；3、进料螺旋；4、热解反应器；4a、热解区；4b、除尘区；4-1、辐射管；4-2、烟气出口；4-3、燃气进口；4-4、料位计；4-5、热解油气出口；4-6、斜板；4-7、隔板；5、旋风分离器；6、灰室；7、喷淋塔；8、净化装置；9、油罐；10、气柜；11、出料螺旋；12、换热器；13、半焦储仓。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。根据图1所示的流程示意图，可以将本发明实施例中具有内置除尘装置的粉煤热解系统分为三个单元：热解油气单元、半焦单元、烟气单元。以下分别结合该三个单元的流程图对本发明的系统和方法进行详细的介绍。①热解油气单元包括依次连接的反应器、旋风分离器、喷淋装置、净化装置、气柜和油罐、燃气进口。本发明实施例中，上述装置分别为热解反应器4、旋风分离器5、喷淋塔7、净化装置8、气柜10和油罐9、燃气进口4-3。ⅰ本文首先对热解反应器4进行了介绍：由图2所示，热解反应器4为方形立式结构，且顶部和底部的主视剖面图均为梯形。热解反应器4中设置有隔板4-7，其沿反应器的高度方向布置，将反应器纵向分隔为两个区域：热解区4a和除尘区4b。并且，热解区4a和除尘区4b的底部是连通的。本发明实施例的反应器中具有侧壁a和侧壁a＇。并且，侧壁a和侧壁a＇相对布置，侧壁a和隔板4-7相对布置，隔板4-7和侧壁a＇也相对布置。即在本发明的方形立式反应器中，侧壁a、隔板4-7、侧壁a＇相互平行。并且，除尘区4b包括侧壁a和隔板4-7，热解区4a包括隔板4-7和侧壁a＇。在除尘区4b的侧壁a和隔板4-7上，自下而上均匀布置有多个斜板4-6。其在侧壁a和隔板4-7上的数量分别为m和n。此处，m和n所代表的数值可以相同也可以不同。每个斜板4-6都有两个端部，分别命名为端部b和端部b＇。其中，端部b固定在侧壁a或隔板4-7上，端部b＇悬空在除尘区4b中。并且，当斜板4-6的端部b固定在侧壁a上时，其相邻的斜板4-6的端部b均固定在隔板4-7上，使得每两个相邻的斜板4-6呈现交叉设置的方式。本发明实施例中，除尘区4b的宽度为W，除尘区4b横截面积为热解区4a横截面积的1/32～1/4。本实施例中，斜板4-6与水平方向的夹角均为45°～75°。并且，斜板4-6在水平方向的投影均为4/5W～9/10W。斜板4-6的端部b＇与相对侧的隔板4-7或侧壁a的垂直距离为1/10W～1/5W。每两个相邻的斜板4-6之间的夹角的范围均为30°～90°。在侧壁a上布置的最上端的斜板4-6之上，设置有热解油气出口4-5。热解区4a中设置有多个辐射管4-1，其在热解区4a中自上而下分层分布。辐射管4-1的两端分别与燃气进口4-3和烟气出口4-2连接，并且燃气进口4-3的水平位置在烟气出口4-2的水平位置之下。热解反应器4包括料仓2和进料螺旋3。其中，进料螺旋3位于料仓2的下端，并且与热解区4a顶部的粉煤入口连接。同时，料仓2还与回转窑干燥器1连接。热解区4a底部的梯形部分设置有料位计4-4，其与隔板4-7下端的垂直距离H为100～500㎜。隔板4-7下部设置有出料螺旋11，出料螺旋11与热解反应器4底部的半焦出口连接。ⅱ热解反应器4中进行的热解反应过程如下：将粒径≤3mm的粉煤原料运送至回转窑干燥器1中，干燥至粉煤的含水率≤30wt％(wt％为质量百分比)，然后将其运送至料仓2中，在进料螺旋3的作用下通过粉煤入口输送至热解区4a中进行热解反应，得到高温半焦和热解油气。热解油气的温度为450～600℃，其通过热解区4a和除尘区4b底部相通的区域，经由热解区4a运行至除尘区4b中。热解油气不断的与除尘区4b中的斜板4-6发生碰撞，其中的粉尘就会降落至热解反应器4底部，从而可对热解油气进行初步的除尘。热解反应器4中内置的除尘区4b对热解油气的除尘效率≥85wt％。初步除尘的热解油气经由热解油气出口4-5排出，并运送至旋风分离器5中进行进一步的分离除尘，沉积在底部的粉尘排出至灰室6中。而上层除尘后的热解油气，经由旋风分离器5上部的分离后油气出口排出至喷淋塔7中。喷淋塔7用于对热解油气进行喷淋冷却，将其中的热解油初步冷却下来，同时对热解气进行初步净化。经由喷淋塔7的油气出口排出的油气被送入净化装置8中，净化后得到热解油和热解气。热解油存储于油罐9中，热解气存储于气柜10中。热解气经由燃气进口4-3被运送至辐射管4-1中，为热解反应器4提供热量。由于热解油气温度较高并且具有腐蚀性，因此，斜板4-6的材料选择的是耐高温且耐腐蚀的不锈钢。同时，隔板4-7是由耐热且易传热的不锈钢材料制作而成的，使得热解区4a的热量可以传递到除尘区4b中，避免热解气在除尘区4b中冷凝。②半焦单元包括依次连接的反应器、换热器、半焦储仓。本发明实施例中，上述各装置分别为热解反应器4、换热器12、半焦储仓13。上述①中热解反应得到的高温半焦温度为450～650℃，随着热解反应的进行逐渐堆至热解反应器4底部。当堆积的高温半焦高度达到料位计4-4上部时，启动出料螺旋11；直到高温半焦高度降低至料位计4-4下部时，关闭出料螺旋11，停止出料。高温半焦经由出料螺旋11出料后，被运送至换热器12中，并且与其中的低温烟气进行换热，导致高温半焦温度降低，得到200～350℃的低温半焦，然后储存在半焦储仓13中。③烟气单元包括依次连接的反应器、换热器、干燥器。本发明实施例中，上述装置分别为热解反应器4、换热器12、回转窑干燥器1。由辐射管4-1的烟气出口4-2排出的低温烟气温度为80～90℃，低温烟气被运送至换热器12中，与其中的高温半焦进行换热，得到升温后烟气，其温度为150～220℃。升温后烟气输送至回转窑干燥器1中对其中的粉煤原料进行烘干处理。实施例将经回转窑干燥器1干燥的粒径≤3㎜、含水率9％的粉煤运送至料仓2中，经进料螺旋3进入热解区4a中进行热解反应，其中辐射管4-1的温度为600℃。热解反应得到的高温半焦堆积至热解反应器4底部，通过料位计4-4控制出料，由出料螺旋11排出至换热器12中。热解反应得多的热解油气温度为500℃，由热解区4a运行至除尘区4b中进行初步除尘，然后依次经旋风分离器5、喷淋塔7、净化装置8处理后得到热解油和热解气。热解油储存在油罐9中，热解气储存在气柜10中。热解气可经由燃气进口4-3运送至辐射管4-1中，用于提供热量。辐射管4-1排出的温度为80℃的低温烟气，输送至换热器12中，与其中的高温半焦换热，得到升温后烟气，温度为150℃。升温后烟气运送至回转窑干燥器1中对其中的粉煤进行烘干处理。该实施例取得的有益效果见如下各表。表1产物分布热解油/％热解气/％半焦/％热解水/％9.215.363.512(备注：％为质量百分数)表2除尘前后热解油气含尘量对比除尘前热解油气含尘量除尘后热解油气含尘量158g/Nm312g/Nm3由表1和表2可知，本发明实施例可有效提取粉煤中的能源物质，并且具有较优的除尘效果。需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。当前第1页1 2 3