一种间接热解系统及其热解方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤热解技术领域，涉及一种间接热解系统及其热解方法。
【背景技术】
[0002]我国是世界产煤大国，也是煤炭消费大国。就资源禀赋而言，我国一次能源具有“贫油、少气、富煤”的特征。2010年我国煤炭资源探明储量占我国化石能源的93.3%，煤炭是目前保障我国能源安全供应的最可靠能源，同时也是现阶段最廉价的可利用能源。中国的能源储量、生产和消费结构决定了煤炭在今后一段时期内依然是我国的主要能源。煤气化技术的发展已有百余年的历史，逐渐形成了固定床、气流床、流化床等多种技术流派，气流床煤气化技术因其气化温度高，气化压力大，床程流速快，而具有效率高、规模大、煤种适应性好，谈转化率高等优点，逐步成为煤炭转化的优选技术。但是其也存在冷煤气效率低，合成气显热利用不充分等缺点。尤其是煤炭特别是长焰煤、褐煤中，本就含有大量高热值的化学物质，如甲烷、焦油以及一氧化碳、氢气等，这些物质在高温气化过程中全部转化为一氧化碳、氢气、二氧化碳等物质基础化学组分，经过净化、合成为更为复杂的物质，甲醇、二甲醚、乙醇以及烯烃类化学品，浪费巨大的能量且伴随大量废气的排放。尤其对于在开采，干燥和运输过程中产生的大量粉煤如何实现综合利用更成为难以解决的难题。目前，在褐煤提质主要采用的技术有以直立方炉、旋转床和移动床为代表的固定床；但该现有技术只能利用3-8mm以上的块煤，而对于粉煤则不能够得到充分利用。同时，该类技术多采用热解气体进行燃烧产生的热烟气作为热源来与块煤进行直接接触换热，从而使煤发生热解反应。这种方式首先使热解产生的大量甲烷，一氧化碳和氢气等化工重要原料直接作为燃料进行了燃烧，从而造成了大量的浪费；而且燃烧产生的大量烟气会与热解气混合大大降低了热解气的品质，提高了焦油和水的分离难度；最后，大量气体溢出会带出大量的粉尘从而增加大气中PM2.5增加雾霾。同时，在气化过程中，会产生大量的高温合成气，这些合成气的温度很高(800-1300Γ)不能直接进行合成转化，而如果用水进行冷却会大大增加气化过程的水耗，并且浪费大量高品位的热量。
[0003]公开号为CN 103031135 A的中国专利公开了一种流化床分级煤热解反应器，包括热解室、隔离墙、热解气余热回收装置、输煤装置、大颗粒料出口、混合料出口、输灰装置；热解室包括低温热解室和高温热解室。但是由于其采用了流化气体和热解粉煤直接接触换热的方法，这就必然会加大气体流量，进而增加气体中的含尘量，降低气体和焦油品质，增加焦油分离难度，同时该专利还引入了循环灰，而循环灰会进一步增加气体和焦油含尘量，降低焦油品质。此外，其采用的热解温度过高(600-905Γ)会减低焦油产率，影响经济效益。
[0004]公开号为CN 103980948 A的中国专利公开了一种粉煤热解和气化的方法，通过气流床粉煤热解和气流床半焦气化集成回收半焦高温气化的合成气显热。全部的粉煤进入气流床粉煤热解炉，粉煤热解生成的焦油在高温下进一步热解生成低分子碳氢化合物(如甲烷)和焦炭；粉煤热解生成的半焦进入气流床气化炉生成高温合成气。但是其热解段与气化段背耦合在一起，因此气化产生的高温气体(600-1200°C )直接进入热解段，会使得热解温度过高，会引起焦油二次热解，从而降低焦油产率；而且由于气化段与热解段没有冷却气引入，使得进入热解段气体温度不可控，从而使得热解产品不可控；同时，由于合成气与热解粉煤直接接触，会大大增加热解气量，降低热解气和焦油品质，增加焦油和水分离难度，并且增大气体含尘量增大气体污染。
[0005]总体来说，现有的一些热解系统及其热解方法多存在气体和焦油品质差，焦油分离难度大，气体和焦油含尘量大，焦油产率低，经济效益不好，污染大等问题，为此，需要一种间接热解系统及其热解方法，解决现有技术中所存在的上述问题，使其气体和焦油品质好，焦油分离难度小，气体和焦油含尘量小，焦油产率高，经济效益好，污染小。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种间接热解系统及其热解方法，解决气体和焦油品质差，焦油分离难度大，气体和焦油含尘量大，焦油产率低，经济效益不好，污染大等问题，使其气体和焦油品质好，焦油分离难度小，气体和焦油含尘量小，焦油产率高，经济效益好，污染小。
[0007]为实现上述目的，本发明一方面提供一种间接热解系统，包括粉煤预处理单元、气化热解耦合单元、热解产品分离单元和合成气转化单元；气化热解耦合单元包括热解炉、高温合成气压缩机、气化炉和高温合成气除尘装置；粉煤预处理单元包括块煤干燥装置、磨煤装置和粉煤机械进料装置；热解产品分离单元包括热解气除尘装置和热解产品分离装置；合成气转化单元包括合成气转化装置；依次连接的块煤干燥装置、磨煤装置、粉煤机械进料装置、热解炉、热解气除尘装置和热解产品分离装置；热解炉还依次与合成气转化装置、高温合成气压缩机、气化炉和高温合成气除尘装置相连接形成循环回路结构；热解气除尘装置还与气化炉相连接；热解炉还与气化炉相连接。
[0008]在以上方案中优选的是，热解炉设有合成气进口、合成气出口、粉煤进口、热解气出口和半焦出口 ；气化炉设有激冷循环气进口、热半焦进口、氧化剂和助剂进口、高温合成气出口和灰渣出口 ；高温合成气压缩机设有气体进口和气体出口 ；高温合成气除尘装置设有气体进口、净化气出口和细灰出口 ；合成气转化装置设有气体进口。
[0009]还可以优选的是，热解炉的粉煤进口与粉煤机械进料装置的出口相连，热解炉的热解气出口与热解气除尘装置的气体进口相连，热解炉的半焦出口与气化炉的热半焦进口相连，热解炉的合成气进口与高温合成气除尘装置的净化气出口相连，热解炉的合成气出口与高温合成气压缩机的气体进口及合成气转化装置的气体进口相连；高温合成气压缩机的气体进口与热解炉的合成气出口相连，高温合成气压缩机的气体出口与气化炉的激冷循环气进口相连；气化炉的激冷循环气进口与高温合成气压缩机的气体出口相连，热解炉的热半焦进口与热解炉的半焦出口及高温合成气除尘装置的细灰出口相连，气化炉的高温合成气出口与高温合成气除尘装置的气体进口相连；高温合成气除尘装置的气体进口与气化炉的合成气出口相连，高温合成气除尘装置的净化气体出口与热解炉的合成气进口相连，高温合成气除尘装置的细灰出口与气化炉的热半焦口相连。
[0010]还可以优选的是，块煤干燥装置设有原煤进口和干燥煤出口 ；磨煤装置设有块煤进口与粉煤出口 ；粉煤机械进料装置设有粉煤进口和粉煤出口。
[0011]还可以优选的是，块煤干燥装置的干燥煤出口与磨煤装置的块煤进口相连；磨煤装置的块煤进口与块煤干燥装置的干燥煤出口相连，磨煤装置的粉煤出口与粉煤机械进料装置的粉煤进口相连；粉煤机械进料装置的粉煤进口与磨煤装置的粉煤出口相连，磨煤装置的粉煤出口与热解炉粉煤进口相连。
[0012]还可以优选的是，热解气除尘装置设有热解气进口、净化气出口和细半焦出口 ；热解产品分离装置设有净化气进口和至少两个热解产品出口。
[0013]还可以优选的是，热解气除尘装置的热解气进口与热解炉的热解气出口相连，热解气除尘装置的净化气出口与热解产品分离装置的净化器进口相连，热解气除尘装置的细半焦出口与气化炉的热半焦进口相连；热解产品分离装置的净化气进口与热解气除尘装置的净化气出口相连。
[0014]还可以优选的是，合成气转化装置设有合成气进口和转化气出口。
[0015]还可以优选的是，合成气转化装置的合成气进口与热解炉的合成气出口相连。
[0016]本发明另一方