本实用新型属于化工中的有机原料的热解处理，具体涉及一种两段式高温煤粉热解处理系统。
背景技术：
我国煤炭资源非常丰富，但煤炭中的低阶煤如长焰煤和褐煤等储量占了全国煤炭处理的一半以上，随着开采技术的机械化程度不断提高，粉状的低阶煤越来越多。粉状低阶煤直接燃烧不仅浪费了煤种丰富的油气资源，而且产生较大的污染。通过热解方法实现低阶煤的分质梯级利用是国家十三五重点鼓励的技术。针对粉煤热解，目前的主要热解工艺包括国外的Tscoal工艺、流化床工艺及国内的DG法和旋转窑反应器等，从系统流程中来看，都是针对一种单一的煤种如褐煤或长焰煤进行热解处理，而褐煤在热解过程中油的产率较低，经济性较差，而高含油的长焰煤热解过程中耗能较大，成本高。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种两段式高温煤粉热解处理系统，采取单个反应工艺，非常简单方便的实现对长焰煤和褐煤的综合处理，充分提取了褐煤中的燃气资源和长焰煤中的油资源，实现对煤炭中的高价值资源的梯级利用。
为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案为：
本实用新型提出一种两段式高温煤粉热解处理系统，包括：烘干提升管装置、原料斗、热解反应器、余热回收装置、荒煤气净化装置、储气罐和冷焦机，其中：
所述热解反应器分为高温热解段和中低温热解段，所述高温热解段设有收料装置和多层加热装置，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原料斗中的褐煤、长焰煤分别送入所述高温热解段和中低温热解段；
所述余热回收装置一端与所述高温热解段连接，另一端与所述储气罐连接；所述荒煤气净化装置一端与所述中低温热解段相连，另一端与所述储气罐连接；所述余热回收装置和荒煤气净化装置分别将所述高温热解段、中低温热解段产生的热解气送至所述储气罐。
进一步的，所述热解反应器包括炉体，所述炉体包括半焦出料口，所述半焦出料口设置于所述炉体的底部，所述半焦出料口与所述冷焦机连接；所述炉体的内腔从上到下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为2:1-6:1。
进一步的，褐煤在所述高温热解段发生裂解反应，产生热解气和热解半焦，其中，热解气的温度为650-850℃，所述热解气通过所述余热回收装置进入所述储气罐；所述热解半焦在中低温热解段与长焰煤初步混合和反应，产生大量的半焦、热解油气，所述热解油气通过所述荒煤气净化装置分离出煤焦油并排出，经所述荒煤气净化装置分离出的热解气进入所述储气罐中。
进一步的，所述烘干提升管装置包括长焰煤烘干提升管和褐煤烘干提升管，所述原料斗包括褐煤原料斗和长焰煤原料斗，所述长焰煤烘干提升管和褐煤烘干提升管分别将长焰煤、褐煤分别送至所述长焰煤原料斗、褐煤原料斗，经所述长焰煤原料斗、褐煤原料斗分别进入所述中低温热解段和高温热解段。
进一步的，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，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，所述炉体还包括：第一进料口、上段热解气出口和下段热解气出口，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。
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，所述烟气出口与所述长焰煤烘干提升管、褐煤烘干提升管、长焰煤原料斗依次顺序连接；所述褐煤原料斗与所述第一进料口连接；所述长焰煤原料斗一端与所述第二进料口连接，另一端与所述长焰煤烘干提升管连接。
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；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。
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。
本实用新型的有益效果至少包括：
1）本实用新型所述的两段式高温煤粉热解处理系统，采取单个反应工艺，非常简单方便的实现对长焰煤和褐煤的综合处理，充分提取了褐煤中的燃气资源和长焰煤中的油资源，实现对煤炭中的高价值资源的梯级利用；
2）本实用新型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为本实用新型结构示意图。
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、褐煤原料斗7、长焰煤原料斗8、褐煤烘干提升管9、长焰煤烘干提升管10、余热回收装置11、荒煤气净化装置12、储气罐13、冷焦机14。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。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。
根据本实用新型的实施例，图1为本实用新型结构示意图，参照图1所示，本实用新型所述两段式高温煤粉热解处理系统，包括：烘干提升管装置、长焰煤原料斗8、褐煤原料斗7、热解反应器、余热回收装置11、荒煤气净化装置12、储气罐13和冷焦机14，其中：
所述热解反应器包括炉体1，所述炉体1包括半焦出料口104，所述炉体1的内腔从上到下分为高温热解段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长焰煤烘干提升管10和褐煤烘干提升管9，所述长焰煤烘干提升管10和褐煤烘干提升管9分别将长焰煤、褐煤分别送至所述长焰煤原料斗8、褐煤原料斗7，经所述长焰煤原料斗8、褐煤原料斗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，所述半焦出料口104与所述冷焦机14连接；
所述余热回收装置11一端与所述高温热解段5连接，另一端与所述储气罐13连接，所述荒煤气净化装置12一端与所述中低温热解段6相连，另一端与所述储气罐13连接；所述余热回收装置11和荒煤气净化装置12分别将所述高温热解段5、中低温热解段6产生的热解气送至所述储气罐13。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型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，所述高温热解段和中低温热解段竖直长度的比例为2:1-6:1。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述炉体包括：
第一进料口、上段热解气出口、下段热解气出口和半焦出料口，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。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型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，本实用新型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、空气进口和烟气出口，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。
根据本实用新型的实施例，所述高温热解段通过所述第一进料口与所述褐煤原料斗连接；所述高温热解段产生的烟气通过所述烟气出口与所述长焰煤烘干提升管的一端相连，所述长焰煤烘干提升管的的另一端与所述褐煤烘干提升管的一端连接；所述褐煤烘干提升管的另一端与所述褐煤原料斗连接。所述长焰煤原料斗一端与所述二段进料口连接，另一端与所述长焰煤烘干提升管的末端连接。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型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，褐煤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长焰煤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进入所述荒煤气净化装置，最后进入所述储气罐中进行下一步利用。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型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。
根据本实用新型的一些实施例，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。
根据本实用新型的一些实施例，本实用新型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，并且高温下焦油充分裂解，其中所述热解气的温度为650-800℃，所述热解半焦的温度为500-650℃；高温热解气经过所述上段热解气出口进入所述余热回收装置，所述热解气温度降低至120℃以下后，所述热解气进入所述储气罐；所述热解半焦进入所述中低温热解段与常温长焰煤进行初步混合，并经过所述三角形布料锥的分布实现充分的加热，所述长焰煤会在热解温度500-650℃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荒煤气净化装置，在所述荒煤气净化装置中回收大量的煤焦油和热解气，煤焦油直接作为产品排出，而热解气也进入所述储气罐中进行下一步利用。褐煤半焦和长焰煤半焦充分混合后，温度为400-550℃，通过所述半焦出料口排至冷焦机进行冷却后利用。
根据本实用新型的一些实施例，从所述高温热解段出来的烟气通过部分换热，温度为350-400℃，通过所述烟气出口进入所述长焰煤烘干提升管对长焰煤进行烘干，从所述长焰煤烘干提升管出来的烟气温度降至250-350℃，之后进入所述褐煤提升管对褐煤进行烘干，从而保证褐煤烘干过程中温度较低的要求，保证褐煤在烘干过程中不易着火产生安全隐患。
根据本实用新型的一些实施例，本实用新型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，根据本实用新型所述的两段式高温煤粉热解处理系统，采取单个反应工艺，非常简单方便的实现对长焰煤和褐煤的综合处理，充分提取了褐煤中的燃气资源和长焰煤中的油资源，实现对煤炭中的高价值资源的梯级利用；并且本实用新型利用上段高温热解区产生的热解高温半焦作为下段低温热解区的热载体，实现了对含碳有机物的分段热解利用，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。
在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型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。