一种内置颗粒床的粉煤热解除尘系统的制作方法
【专利摘要】本发明创造属于煤炭分质梯级利用领域，主要涉及一种粉煤热解过程中的除尘系统。本发明针对现有技术的不足，设计并开发了一种内置颗粒床的粉煤热解除尘系统，本发明结合反应器本身的特点，采用内置颗粒床对热解气进行除尘处理，并利用热解半焦作为过滤料，所使用的滤材易再生，从而能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题。
【专利说明】
一种内置颗粒床的粉煤热解除尘系统
技术领域
[0001] 本发明创造属于煤炭分质梯级利用领域，主要涉及一种粉煤热解过程中的除尘系 统。
【背景技术】
[0002] 低阶煤分质梯级利用是我国十三五煤化工的重要领域，特别是针对我国大量的低 阶粉煤，如何有效利用成为研究的重点。采取热解技术把低阶煤油气拿出来，剩下的半焦再 去发电或作为气化原料，与煤气化技术对比，投资小，水耗低，是我国提倡的煤炭清洁高效 利用的技术路径。但粉煤热解过程中，热解气携带大量的粉尘颗粒，粉煤热解过程中热解粉 焦和热解油气的高温在线分离是该工艺遇到的主要技术难题之一。粉煤在中、低温热解过 程中产生的含尘热解气体温度高、易相变。热解粉焦和热解油气高温在线分离效果不理想， 最终导致煤焦油中的固含量偏高，油品质量较差，无法满足煤焦油进一步深加工的质量指 标。目前，粉煤的热解技术主要有颗粒除尘过滤器和热解气除尘装置等。然而，经过热解技 术得到的粉煤热解粉焦和热解油气组分极为复杂、煤焦油中的固含量偏高、油品质量较差 等缺点使得其难以直接利用和储存，难以工业化应用。粉煤热解过程中含尘热解气的除尘 技术及关键设备的开发研究，已经成为煤炭中低温热解领域亟待开发的课题之一。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有技术的不足，设计并开发了一种内置颗粒床的粉煤热解除尘系 统，本发明结合反应器本身的特点，采用内置颗粒床对热解气进行除尘处理，并利用热解半 焦作为过滤料，所使用的滤材易再生，从而能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难 题。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： 本发明提供了一种粉煤热解除尘系统，包括:热解反应器和颗粒床，所述颗粒床设置在 所述热解反应器内，位于所述热解反应器下部且固定连接于所述热解反应器的侧壁上，并 且布置在所述热解反应器的热解气出口的前端;其中：所述颗粒床包括集料器、进气端、出 气端和下部出料口，所述集料器倾斜设置于所述颗粒床的上部，所述集料器的上端与所述 热解反应器的侧壁连接，所述集料器的下端与所述出气端连接，用于把所述热解反应器产 生的半焦颗粒汇集流入所述颗粒床中；所述进气端为进气栅板结构，所述进气栅板结构包 括进气栅板和多个第一折流板，所述第一折流板的一端与所述进气栅板连接，另一端沿右 下方方向延伸作为自由端，相邻的所述第一折流板的自由端之间的间隔形成所述进气栅板 的开口，使得在所述进气栅板的开口处形成的折流往右下方方向流动;所述出气端为出气 栅板结构，所述出气栅板结构包括出气栅板和多个第二折流板，所述第二折流板的一端与 所述出气栅板连接，另一端沿左下方方向延伸作为自由端，相邻的所述第二折流板的自由 端之间的间隔形成所述出气栅板的开口，使得在所述出气栅板的开口处形成的折流往右上 方方向流动。
[0005] 根据本发明的实施例，所述第一折流板与竖直线的夹角为15-60度;所述第二折流 板与竖直线的夹角为15-60度。
[0006] 根据本发明的实施例，所述颗粒床为平板式结构，所述集料器为集料板。
[0007] 根据本发明的实施例，所述颗粒床的下部出料口插入所述热解气反应器的出料系 统的出料半焦中。
[0008] 根据本发明的实施例，通过所述热解反应器出料量来控制所述颗粒床内半焦颗粒 的移动速度。
[0009] 根据本发明的实施例，热解气经过所述进气栅板结构和所述出气栅板结构的流速 为0.05-0.5m/s，所述进气端和所述出气端的间距为50-300mm。
[0010] 根据本发明的实施例，所述热解反应器包括:进料口、热解气出口、出料口和蓄热 式辐射管，所述进料口设置在所述热解反应器的顶壁上，所述热解气出口设置在所述热解 室的侧壁上，所述蓄热式辐射管沿所述反应器的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平 方向布置的所述蓄热式辐射管。
[0011] 在本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用前面所述的粉煤热解除尘系统进 行粉煤热解除尘的方法。根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤： a. 将粉煤通过进料口加入到所述热解反应器中，在所述热解反应器中完成热解过程； b. 热解产生的半焦颗粒，通过所述集料器进入所述颗粒床进行堆积，用于过滤； c. 热解产生的热解气从所述进气端进入所述颗粒床，对所述热解气进行除尘处理； d. 经除尘的热解气经所述出气端出来，然后由所述热解反应器的热解气出口排出。
[0012] 根据本发明的实施例，所述步骤b中的所述颗粒床中的半焦颗粒通过所述颗粒床 的下部出料口进入所述热解反应器，然后通过所述热解反应器的出料口排出，并且可以通 过所述热解反应器的出料量来控制所述颗粒床中半焦颗粒的移动速度。
[0013] 本发明的有益效果在于： (1) 本发明提供的粉煤热解除尘系统具有耐高温的优点，能够在500~600 °C的高温下 正常工作； (2) 本发明提供的粉煤热解除尘系统具有良好的保温效果和抗腐蚀性，能够有效地预 防热解气中可冷凝气体由于温度变化生成含粉尘焦油导致其黏附在除尘设备上，从而，能 够有效地避免在高温条件下加速设备老化甚至使其失去作用； (3) 本发明提供的粉煤热解除尘系统中的热解气在除尘器中停留时间短，能够在最短 的时间内除去热解气中夹带的粉尘，有效避免了热解气在除尘设备中发生二次裂解等副反 应，保证了焦油品质； (4) 本发明提供的粉煤热解除尘系统结合反应器本身的特点，采用内置颗粒床对热解 气进行除尘处理，并利用热解半焦作为过滤料，所使用的滤材易再生，从而能够低成本、高 效率的解决粉煤热解气的除尘难题。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明粉煤热解除尘系统的结构图。
[0015] 图2为本发明颗粒床的结构图。
[0016] 其中，1、进料口，2、热解反应器，3、蓄热式辐射管，4、颗粒床，41、集料器，42、进气 端，43、出气端，44、下部出料口，45、进气栅板，46、第一折流板，47、出气栅板，48、第二折流 板，5、热解气出口，6、出料口。
【具体实施方式】
[0017] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0018] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"左"、"右"、"内"、"外"等指示 的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描 述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解 为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非 另有说明，"多个"的含义是两个或两个以上。
[0019] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相 连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可 以是机械连接，也可以是点连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。
[0020] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种内置颗粒床的粉煤热解除尘系统，图1 为本发明粉煤热解除尘系统的结构图。如图1所示，该内置颗粒床的粉煤热解除尘系统包 括:热解反应器2和颗粒床4，所述颗粒床设置在所述热解反应器内，位于所述热解反应器下 部且固定连接于所述热解反应器的侧壁上，并且布置在所述热解反应器的热解气出口 5的 前端;其中：所述颗粒床包括集料器41、进气端42、出气端43和下部出料口 44，所述集料器倾 斜设置于所述颗粒床的上部，所述集料器的上端与所述热解反应器的侧壁连接，所述集料 器的下端与所述出气端连接，用于把所述热解反应器产生的半焦颗粒汇集流入所述颗粒床 中；所述进气端为进气栅板结构，所述进气栅板结构包括进气栅板45和多个第一折流板46， 所述第一折流板的一端与所述进气栅板连接，另一端沿右下方方向延伸作为自由端，相邻 的所述第一折流板的自由端之间的间隔形成所述进气栅板的开口，使得在所述进气栅板的 开口处形成的折流往右下方方向流动;所述出气端为出气栅板结构，所述出气栅板结构包 括出气栅板47和多个第二折流板48,所述第二折流板的一端与所述出气栅板连接，另一端 沿左下方方向延伸作为自由端，相邻的所述第二折流板的自由端之间的间隔形成所述出气 栅板的开口，使得在所述出气栅板的开口处形成的折流往右上方方向流动。
[0021] 根据本发明的具体实施例，该颗粒床外形及其与所述热解反应器具体的"固定连 接方式"不受特别限制，只要保证颗粒床能够稳定的连接在热解反应器内即可。优选的，所 述颗粒床外形可以是箱体结构，该箱体结构的前后侧壁沿热解反应器的内腔延伸，所述前 后侧壁的两端分别与反应器的侧壁焊接固定。由此，本系统利用热解反应器和热解过程中 以产生的热半焦作为过滤料的颗粒床结合的方式，解决了粉煤热解过程中热解气除尘难的 问题。
[0022] 本发明人发现，本发明中的一种内置颗粒床的粉煤热解除尘系统，通过结合反应 器本身的特点，采用内置颗粒床对热解气进行除尘处理，并利用热解半焦作为过滤料，所使 用的滤材易再生，从而能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题。
[0023] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床的粉煤热解除尘系统的所述热解反应 器包括:进料口 1、热解气出口 5、出料口 6和蓄热式辐射管3。所述进料口设置在所述热解反 应器的顶壁上，用于将物料加入到热解反应器中。所述出料口设置在所述热解反应器的底 壁上，用于将热解反应器产生的半焦颗粒排出去。所述热解气出口设置在所述热解室的侧 壁上，并且与所述颗粒床固定连接，用于将经过颗粒床除尘后的热解气排出热解反应器。所 述蓄热式辐射管沿所述反应器的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向布置的所述 蓄热式辐射管，用于加热热解反应器，同时能够打散从进料口加入的物料，使其混合均匀。 原料从热解反应器的上部进料口进入，利用自重力下行，通过辐射管加热，发生热解反应， 释放出热解气和半焦。
[0024] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床的粉煤热解除尘系统的所述第一折流 板的材质、连接方式和设置方位不受具体限制，只要能够使热解气进入颗粒床即可。根据一 些具体的实施例，所述第一折流板可以为耐高温的材质，优选的，为钢板;所述第一折流板 的一端与所述进气栅板可以采用固定连接的方式，优选的，为焊接;所述第一折流板的另一 端的设置方位可以为所述进气栅板的右下方任意方向，优选的，所述第一折流板与竖直线 的夹角为15-60度。由此，可以保证热解反应器产生的热解气能够折流，沿着右下方方向流 入颗粒床。
[0025] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床的粉煤热解除尘系统的所述第二折流 板的材质、连接方式和设置方位不受具体限制，只要能够使除尘后的热解气排出颗粒床即 可。根据一些具体的实施例，所述第二折流板可以为耐高温的材质，优选的，为钢板;所述第 二折流板的一端与所述出气栅板可以采用固定连接的方式，优选的，为焊接;所述第二折流 板的另一端的设置方位可以为所述出气栅板的左下方任意方向，优选的，所述第二折流板 与竖直线的夹角为15-60度。由此，可以保证颗粒床中经过除尘的热解气能够折流，沿着右 上方方向流出颗粒床。
[0026] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床的粉煤热解除尘系统的所述颗粒床的 具体形状和固定连接方式不受具体限制，只要能够固定连接在热解反应器内部的侧壁即 可。根据一些具体的实施例，所述颗粒床的具体形状可以为平板式结构或者箱体结构，优选 的，为平板式结构;所述颗粒床与所述热解反应器的固定连接方式可以焊接。
[0027] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床的粉煤热解除尘系统的所述集料器的 材质和形状不受具体限制，只要能够将热解反应器产生的半焦颗粒汇集流入颗粒床中即 可。根据一些具体的实施例，所述集料器的材质可以为耐高温的材质，例如钢板、铁板等;所 述集料器的形状可以为平板状或者圆盘状，优选的，为集料板。由此，可以保证热解反应器 产生的半焦颗粒能更大限度的收集进入颗粒床中。
[0028] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床的粉煤热解除尘系统的所述颗粒床的 下部出料口可以插入到所述热解气反应器的出料系统的出料半焦中，用于将颗粒床中的半 焦颗粒排出去，并且，可以通过所述热解反应器出料量来控制所述颗粒床内半焦颗粒的移 动速度。
[0029] 根据本发明的实施例，适用于该内置颗粒床的粉煤热解除尘系统的所述进气栅板 结构和所述出气栅板结构的栅板中开口面积不受具体限制，只要能够保证热解气经过所述 进气栅板结构和所述出气栅板结构的流速即可。根据一些具体的实施例，热解气经过所述 进气栅板结构和所述出气栅板结构的流速可以为0.05-0.5m/s。并且，所述进气端和所述出 气端的间距可以为50-300mm，保障热解气除尘效果，同时热解反应器的炉膛压力不会太高。
[0030] 根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种利用前面所述的内置颗粒床的粉 煤热解除尘系统进行粉煤热解除尘的方法。根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤： a.将粉煤通过进料口加入到所述热解反应器中，在所述热解反应器中完成热解过程。 根据本发明的实施例，所述粉煤通过所述进料口进入到所述热解反应器中，经所述蓄热式 辐射管加热后，被加热的粉煤在热解反应器中发生热解反应，生产热解气和半焦颗粒。
[0031] b.热解产生的半焦颗粒，通过所述集料器进入所述颗粒床进行堆积，用于过滤。根 据本发明的实施例，所述热解反应器产生的半焦颗粒经所述颗粒床的集料器汇集，流入到 所述颗粒床，并在所述颗粒床内进行堆积，用于对所述颗粒床内的热解气进行除尘过滤。所 述颗粒床中的半焦颗粒沿着所述颗粒床逐渐下移，通过所述颗粒床的下部出料口进入所述 热解反应器，然后通过所述热解反应器的出料口排出，并且可以通过所述热解反应器的出 料量来控制所述颗粒床中半焦颗粒的移动速度。
[0032] c.热解产生的热解气从所述进气端进入所述颗粒床，对所述热解气进行除尘处 理。所述颗粒床为平板式结构，主要包括集料器、进气端、出气端和下部出料口，其中，所述 进气端为进气栅板结构，所述进气栅板结构包括进气栅板和多个第一折流板，所述第一折 流板的一端与所述进气栅板连接，另一端沿右下方方向延伸作为自由端，所述第一折流板 与垂直线角度为15-60度，相邻的所述第一折流板的自由端之间的间隔形成所述进气栅板 的开口，使得在所述进气栅板的开口处形成的折流往右下方方向流动;所述出气端为出气 栅板结构，所述出气栅板结构包括出气栅板和多个第二折流板，所述第二折流板的一端与 所述出气栅板连接，另一端沿左下方方向延伸作为自由端，所述第二折流板与垂直线的角 度为15-60度，相邻的所述第二折流板的自由端之间的间隔形成所述出气栅板的开口，使得 在所述出气栅板的开口处形成的折流往右上方方向流动。所述热解气经过所述进气栅板结 构和所述出气栅板结构的流速为〇 . 05-0.5m/s，所述进气端和所述出气端的间距为50-300mm。颗粒床的下部出料口插入热解气反应器的出料端，热解过程中产生的高温半焦通过 集料器进入颗粒床中堆积起来，并通过热解反应器出料量控制颗粒床的移动速度，含尘热 解气从颗粒床的进气端进入，通过半焦颗粒过滤后，得到除尘热解气。其中，所述热解气以 0.05-0.5m/s的流速经由所述颗粒床的进气端折流进入到所述颗粒床中，通过所述颗粒床 中的半焦颗粒进行除尘过滤处理，然后以〇. 05-0.5m/s的流速经由所述颗粒床的出气端排 出，得到除尘后的热解气。
[0033] d.经除尘的热解气经所述出气端出来，然后由所述热解反应器的热解气出口排 出。
[0034] 本发明人发现，本发明中的一种内置颗粒床的粉煤热解除尘系统，通过结合反应 器本身的特点，采用内置颗粒床对热解气进行除尘处理，并利用热解半焦作为过滤料，所使 用的滤材易再生，从而能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题。
[0035] 实施例1 利用热解反应系统对澳大利亚褐煤进行处理，增加了颗粒床除尘与只采取旋风除尘器 的对比见表1。
[0036] 表1:澳大利亚褐煤热解处理除尘对比
[0037] 实施例2 利用热解反应系统对印尼褐煤进行处理，增加了颗粒床除尘与只采取旋风除尘器的对 比见表2。
[0038] 表2:印尼褐煤热解处理除尘对比
[0039] 本发明提供的内置颗粒床的粉煤热解除尘系统具有耐高温、保温效果良好和抗腐 蚀性的优点，能够在500~600°C的高温下正常工作，并且有效地预防热解气中可冷凝气体 由于温度变化生成含粉尘焦油导致其黏附在除尘设备上，从而，能够有效地避免在高温条 件下加速设备老化甚至使其失去作用。而且，本发明提供的内置颗粒床的粉煤热解除尘系 统中的热解气在颗粒床中停留时间短，能够在最短的时间内除去热解气中夹带的粉尘，有 效避免了热解气在除尘设备中发生二次裂解等副反应，保证了焦油品质;并且，通过结合反 应器本身的特点，采用内置颗粒床对热解气进行除尘处理，并利用热解半焦作为过滤料，所 使用的滤材易再生，从而能够低成本、高效率的解决粉煤热解气的除尘难题。
[0040] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示意性实施例"、 "示例"、"具体示例"或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结 构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的 示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特 点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本 发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下 可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物 限定。
【主权项】
1. 一种粉煤热解除尘系统，其特征在于，包括:热解反应器和颗粒床，所述颗粒床设置 在所述热解反应器内，位于所述热解反应器下部且固定连接于所述热解反应器的侧壁上， 并且布置在所述热解反应器的热解气出口的前端;其中： 所述颗粒床包括集料器、进气端、出气端和下部出料口，所述集料器倾斜设置于所述颗 粒床的上部，所述集料器的上端与所述热解反应器的侧壁连接，所述集料器的下端与所述 出气端连接，用于把所述热解反应器产生的半焦颗粒汇集流入所述颗粒床中；所述进气端 为进气栅板结构，所述进气栅板结构包括进气栅板和多个第一折流板，所述第一折流板的 一端与所述进气栅板连接，另一端沿右下方方向延伸作为自由端，相邻的所述第一折流板 的自由端之间的间隔形成所述进气栅板的开口，使得在所述进气栅板的开口处形成的折流 往右下方方向流动;所述出气端为出气栅板结构，所述出气栅板结构包括出气栅板和多个 第二折流板，所述第二折流板的一端与所述出气栅板连接，另一端沿左下方方向延伸作为 自由端，相邻的所述第二折流板的自由端之间的间隔形成所述出气栅板的开口，使得在所 述出气栅板的开口处形成的折流往右上方方向流动。2. 如权利要求1中所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于，所述第一折流板与竖直线的 夹角为15-60度，所述第二折流板与竖直线的夹角为15-60度。3. 如权利要求1中所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于，所述颗粒床为平板式结构， 所述集料器为集料板。4. 根据权利要求1-3中任一项所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于，所述颗粒床的下 部出料口插入所述热解气反应器的出料系统的出料半焦中。5. 根据权利要求1-3中任一项所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于，通过所述热解反 应器出料量来控制所述颗粒床内半焦颗粒的移动速度。6. 如权利要求1-3中任一项所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于，热解气经过所述进 气栅板结构和所述出气栅板结构的流速为0.05-0.5m/s，所述进气端和所述出气端的间距 为50_300mm。7. 根据权利要求1-3中任一项所述的粉煤热解除尘系统，其特征在于:所述热解反应器 包括:进料口、热解气出口、出料口和蓄热式辐射管，所述进料口设置在所述热解反应器的 顶壁上，所述热解气出口设置在所述热解室的侧壁上，所述蓄热式辐射管沿所述反应器的 高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向布置的所述蓄热式辐射管。8. -种利用权利要求1-7中任一项所述的粉煤热解除尘系统进行粉煤热解除尘的方 法，其特征在于，包括以下步骤： a. 将粉煤通过进料口加入到所述热解反应器中，在所述热解反应器中完成热解过程； b. 热解产生的半焦颗粒，通过所述集料器进入所述颗粒床进行堆积，用于过滤； c. 热解产生的热解气从所述进气端进入所述颗粒床，对所述热解气进行除尘处理； d. 经除尘的热解气经所述出气端出来，然后由所述热解反应器的热解气出口排出。9. 如权利要求8中所述的方法，其特征在于，所述步骤b中的所述颗粒床中的半焦颗粒 通过所述颗粒床的下部出料口进入所述热解反应器，然后通过所述热解反应器的出料口排 出，并且可以通过所述热解反应器的出料量来控制所述颗粒床中半焦颗粒的移动速度。
【文档编号】C10B57/18GK105950199SQ201610453628
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】陈水渺, 肖磊, 薛逊, 姜朝兴, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司