本发明属于化工中的能源技术领域，具体涉及一种两段式煤粉和生物质解处理系统。
背景技术：
我国煤炭资源和生物质资源都非常丰富，煤炭中的低阶煤如长焰煤和褐煤是生物质经过很多年后转化过来的初级煤炭，因此生物质和低阶煤从结构上看有许多相似点。煤炭和生物质热解技术可以把原料中的有机物充分提取出来，变成宝贵的油气。目前针对两种原料都开发出来很多反应系统，也有研究机构重点研究两种原料掺混进行热解，来发挥两种原料的协同作用。但生物质原料硫含量低，而煤中硫含量普遍高，两种原料掺混再进行热解处理得到的产品后续利用时带来很多问题，没有发挥生物质这种洁净可再生能源的优势。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，本发明结合煤粉热解和生物质热解的特点，提出了一种两段式煤粉和生物质解处理系统，采取单个反应工艺，非常简单方便的实现了对煤粉和生物质的综合处理，充分提取了煤炭资源中的燃气资源和生物质资源中的清洁环保的生物油资源，实现系统有机结合，并发挥不同原料的热解优势。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明提出了一种两段式煤粉和生物质解处理系统，包括：烘干提升管装置、原料斗、热解反应器、余热回收装置、油洗激冷塔装置、储气柜和冷焦机，其中：
所述热解反应器从上到下依次分为高温热解段和中低温热解段，其中，所述高温热解段设有收料装置和多层加热装置，其中，所述收料装置设置于所述多层加热装置的下方，用于收集热解产生的高温半焦；在所述中低温热解段设有多层错位布置的布料锥，每层所述布料锥为多个；
所述烘干提升管装置将煤炭、生物质送至所述原料斗，通过原料斗分别进入所述高温热解段和中低温热解段；
所述余热回收装置与所述储气柜连接，所述余热回收装置将所述高温热解段产生的热解气送至所述储气柜；所述油洗激冷塔装置与所述下段热解气出口相连，所述油洗激冷塔装置利用循环油泵实现油的循环，并在循环油泵出口设置换热器对激冷塔产生的热量进行换热，所述油洗激冷塔装置分离的热解气进入所述加热装置。
进一步的，所述热解反应器包括炉体，所述炉体包括：上段热解气出口、下段热解气出口和半焦出料口，所述半焦出料口设置于所述炉体的底部，并与所述冷焦机连接；所述炉体的内腔从上到下依次分为高温热解段和中低温热解段，所述高温热解段和中低温热解段竖直长度的比例范围为2:1-6:1。
进一步的，所述上段热解气出口设置于所述炉体的侧部且位于所述高温热解段的下侧，所述下段热解气出口设置于所述炉体的侧部且位于所述中低温热解段的下侧。
进一步的，所述炉体还包括：第一进料口，所述第一进料口设置于所述炉体的顶部。
进一步的，所述加热装置包括燃气进口、空气进口和烟气出口。
进一步的，所述收料装置为锥形料斗，其底部设有混料出口，侧部设有贯穿所述炉体的第二进料口，常温物料通过所述第二进料口进入所述锥形料斗与所述高温半焦混合，下落至所述布料锥上进行充分混合接触热解，得到混合半焦。
进一步的，所述烘干提升管装置包括生物质烘干提升管和煤炭烘干提升管，所述原料斗包括生物质原料斗和煤炭原料斗，所述生物质烘干提升管和煤炭烘干提升管分别将生物质、煤炭分别送至所述生物质原料斗、煤炭原料斗，通过所述生物质原料斗、煤炭原料斗分别进入所述中低温热解段和高温热解段；所述烟气出口与所述煤炭烘干提升管、煤炭原料斗依次顺序连接；所述煤炭原料斗与所述第一进料口连接；所述生物质原料斗一端与所述第二进料口连接，另一端与所述生物质烘干提升管连接，所述生物质烘干提升管与所述煤炭烘干提升管连接。
进一步的，所述加热装置的层数为10-30层，每层所述加热装置包括多个加热装置。
进一步的，所述布料锥的层数为8-20层，每相邻两层的间距为100-400mm，每层中相邻两个布料锥的间距为50-300mm；所述布料锥的为棱长为50-200mm的正三棱锥。
进一步的，所述加热装置为蓄热式辐射管，在所述加热装置中产生1000℃以上的烟气。
本发明的有益效果至少包括：
1）本发明所述的两段式煤粉和生物质解处理系统采取单个反应工艺，非常简单方便的实现了对煤粉和生物质的综合处理，充分提取了煤炭资源中的燃气资源和生物质资源中的清洁环保的生物油资源，实现系统有机结合，并发挥不同原料的热解优势；
2）本发明利用高温热解段产生的热解高温半焦作为中低温热解段的热载体，实现能量的充分利用，从而降低热解工艺中的能耗，并且实现工艺的简化。
附图说明
图1为本发明一种两段式煤粉和生物质解处理系统结构示意图。
其中，炉体1、第一进料口101、上段热解气出口102、下段热解气出口103、半焦出料口104、加热装置2、空气进口201、燃气进口202、收料装置3、混料出口301、第二进料口302、布料锥4、高温热解段5、中低温热解段6、煤炭原料斗7、煤炭烘干提升管8、生物质烘干提升管9、生物质原料斗10、余热回收装置11、储气柜12、油洗激冷塔装置13、换热器14、循环油泵15、冷焦机16。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面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。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
根据本发明的实施例，图1为本发明结构示意图，参照图1所示，本发明所述两段式煤粉和生物质解处理系统，包括：烘干提升管装置、生物质原料斗10、煤粉原料斗7、热解反应器、余热回收装置11、油洗激冷塔装置13、储气柜12和冷焦机16，其中：所述热解反应器包括炉体1，所述炉1体包括：上段热解气出口102、下段热解气出口103和半焦出料口104，所述炉体1的内腔从上到下依次分为高温热解段5和中低温热解段6，其中，所述高温热解段5设有收料装置3和多层加热装置2，其中，所述收料装置3设置于所述多层加热装置2的下方，用于收集热解产生的高温半焦；在所述中低温热解段6设有多层错位布置的布料锥4，每层所述布料锥包括多个布料锥4。
所述烘干提升管装置包括生物质烘干提升管9和煤炭烘干提升管8，所述生物质烘干提升管9和煤炭烘干提升管8分别将生物质、煤炭分别送至所述生物质原料斗10、煤炭原料斗7，通过所述生物质原料斗10、煤炭原料斗7分别进入所述高温热解段5和中低温热解段6；
所述半焦出料口104设置于所述炉体1的底部，并与所述冷焦机16连接；
所述余热回收装置11一端与所述上段热解气出口102，另一端与所述储气柜12连接，所述油洗激冷塔装置13一端与所述下段热解气出口103相连，另一端与所述储气柜12连接；所述余热回收装置11将所述高温热解段5产生的热解气送至所述储气柜12；所述油洗激冷塔装置13利用循环油泵15实现油的循环，并在循环油泵出口设置换热器14对激冷塔产生的热量进行换热，所述油洗激冷塔装置13分离的热解气进入所述加热装置2。
根据本发明的实施例，参照图1所示，本发明所述炉体的内腔沿高度方向依次分为高温热解段和中低温热解段，其中，所述高温热解区和中低温热解段竖直长度的比例为2:1-6:1。
根据本发明的实施例，参照图1所示，本发明所述炉体包括：
第一进料口101、上段热解气出口102、下段热解气出口103和半焦出料口104，其中：所述第一进料口设置于所述炉体的顶部；所述上段热解气出口设置于所述炉体的侧部且位于所述高温热解段的下侧；所述下段热解气出口设置于所述炉体的侧部且位于所述中低温热解段的下侧；所述半焦出料口设置于所述炉体的底部。
根据本发明的实施例，参照图1所示，本发明多层所述加热装置设置于所述高温热解段，每层所述加热装置包括多个加热装置，优选的，本发明所述加热装置的层数为10-30层。所述加热装置为蓄热式辐射管，参照图1所示，包括：燃气进口202、空气进口201和烟气出口，所述空气进口和燃气进口向所述蓄热式辐射管分别通入空气和燃气燃烧，产生1000℃以上的烟气，通过所述蓄热式辐射管对所述高温热解段内的物料进行间接加热。
根据本发明的实施例，所述高温热解段通过所述第一进料口与所述煤炭原料斗连接；所述高温热解段产生的烟气通过所述烟气出口与所述煤炭烘干提升管的一端相连，所述煤炭烘干提升管的的另一端与所述煤炭原料斗的一端连接，所述煤炭原料斗的另一端与所述第一进料口连接。所述生物质原料斗一端与所述第二进料口连接，另一端与所述生物质烘干提升管连接，所述生物质烘干提升管与所述煤炭烘干提升管的中部连接。所述高温热解段产生的热解油气通过所述上段热解气出口进入所述余热回收装置，所述余热回收装置与所述储气柜连接。
根据本发明的实施例，参照图1所示，本发明所述收料装置设置于所述高温热解段且位于所述蓄热式辐射管的下方，所述收料装置优选为锥形料斗，其底部设有混料出口，侧部设有贯穿所述炉体的第二进料口，物料经所述炉体的第一进料口送入所述高温热解段进行热解，产生的高温半焦经所述混料出口落入所述锥形料斗中，再通过所述第二进料口向所述锥形料斗中送入生物质与所述高温半焦混合，通过自身重力下落至所述布料锥上进行充分混合接触并传热进行热解，产生的热解气通过所述下段热解气出口于所述油洗激冷塔装置连接，所述油洗激冷塔装置，一部分热解气经所述油洗激冷塔装置净化后通过所述燃气进口进入所述加热装置。所述油洗激冷塔装置利用循环油泵实现油的循环，并在循环油泵出口设置换热器对激冷塔产生的热量进行换热，把另一部分热解气的油捕捉下来后经换热后循环利用，产出的生物油从循环泵的出口排出。
根据本发明的实施例，参照图1所示，本发明多层所述布料锥错位设置于所述中低温热解段，每层所述布料锥包括多个布料锥，对所述高温半焦进行余热利用。
根据本发明的一些实施例，所述布料锥的层数为8-20层，每相邻两层的间距为100-400mm，每层中相邻两个布料锥的间距为50-300mm；所述布料锥的为棱长为50-200mm的正三棱锥，材质为陶瓷或耐热钢。
根据本发明的一些实施例，从所述高温热解段出来的烟气通过部分换热，温度为250-350℃，通过所述烟气出口进入所述褐煤烘干提升管对褐煤进行烘干，从所述褐煤烘干提升管出来的烟气温度降至120-200℃，之后进入所述生物质烘干提升管对生物质进行烘干。
根据本发明的一些实施例，本发明所述高温两段式热解反应器的工作原理为：所述褐煤料斗的原料通过所述第一进料进入所述热解反应器，与表面温度为1000℃以上的辐射管接触并依靠重力下落，在下落过程中产生大量热解气和高温半焦，并在高温下焦油充分裂解，其中热解气的温度为650-800℃，热解半焦的温度为500-650℃；高温热解气经过从上段热解气出口进入所述余热回收装置，把热解气温度降低至120℃以下后，热解气进入储气柜；500-650℃的热解半焦进入所述中低温热解段与常温生物质原料进行初步混合，并经过所述三角形布料锥的分布实现充分的加热，生物质原料会在热解温度500-550℃的中低温热解温度范围产生大量的油气，并经所述下段热解气出口进入所述油洗激冷塔系统，通过所述循环泵进行油洗，回收大量的生物油和热解气，煤焦油直接作为产品排出，而热解气送至所述热解反应器中通过辐射管进行燃烧。煤炭半焦和生物质充分混合热解后，温度为400-450℃，通过所述半焦出料口排至冷焦机进行冷却后利用。
根据本发明的一些实施例，本发明采取高温热解段热解可以对原料中的挥发分得到最大程度的提取，并通过高温裂解，原料中产生的油蒸汽裂解为燃气，可以产生大量优质燃料气或原料气，而通过中低温热解段热解可以得到油产率非常高温的热解产物，实现对原料和热量的充分利用。
发明人发现，根据本发明所述的两段式煤粉和生物质解处理系统采取单个反应工艺，非常简单方便的实现了对煤粉和生物质的综合处理，充分提取了煤炭资源中的燃气资源和生物质资源中的清洁环保的生物油资源，实现系统有机结合，并发挥不同原料的热解优势；同时本发明利用高温热解段产生的热解高温半焦作为下段低温热解区的热载体，实现能量的充分利用，从而降低热解工艺中的能耗，并且实现工艺的简化。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。