低阶煤热解气化系统的制作方法

本实用新型创造属于煤化工领域，尤其涉及到中低阶煤热解气化系统。
背景技术：
：煤炭是我国的主要能源，在一次能源结构中占有重要地位。低阶煤储量占全国探明煤炭储量的55％，达到5612亿吨。低阶煤的化学结构中侧链较多，氢和氧含量较高，结果导致其挥发分含量高，根据其挥发分及氢含量高的特点，通过分级转换利用，可获得高附加值的油和气及化学品，再将剩余半焦进行燃烧或气化，实现煤炭资源的梯级利用。目前低阶煤利用过程大多将热解与气化或燃烧分为两个装置进行，整体能效降较低。所以开发一套高效的热解气化装置提高低阶煤的产油产气率，实现能源高效转化。技术实现要素：本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出低阶煤热解气化系统，利用该解气化系统能够实现低阶煤的清洁、高效、一步转化。根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了低阶煤热解气化系统，根据本实用新型的实施例，该低阶煤热解气化系统包括：粉煤热解气化炉，所述粉煤热解气化炉内限定有位于上部的热解腔室和位于下部的气化腔室，所述热解腔室内布置有多个蓄热式辐射管，所述热解腔室的顶部具有低阶煤入口，所述气化腔室的下部具有氧气进口和蒸汽进口，底部具有灰渣出口，位于所述热解腔室与所述气化腔室之间的侧壁上具有高温油气出口，高温除尘装置，所述高温除尘装置具有高温油气进口和高温净化油气出口，所述高温油气进口与所述高温油气出口相连；余热锅炉，所述余热锅炉具有高温净化油气进口、热解气出口、热解油出口、水进口和蒸汽出口，所述高温净化油气进口与所述高温净化油气出口相连。采用本实用新型上述实施例的低阶煤热解气化系统，粉煤被破碎到一定粒度由粉煤热解气化炉顶部进入热解腔室，在蓄热式辐射管加热条件下发生热解反应，热解油气从炉体中部导出，产生的高温半焦进入在炉体下部的气化腔室与氧气和蒸汽接触发生燃烧气化反应，产生高温煤气，主要成分为CO和H2，气化反应是强放热反应，高温煤气在上升过程中与下落的半焦逆流接触，气固进行换热，半焦吸收高温煤气的热量，温度升高，进而热解得到CH4、热解油。最终将煤高效清洁转化为富含H2、CO、CH4的原料气，同时副产高附加值的芳烃类油品。由于半焦的不完全燃烧放热，为热解提供热量，能效更高。因此，本实用新型上述实施例的低阶煤热解气化系统最终实现了煤的清洁高效一步转化。另外，根据本实用新型上述实施例的低阶煤热解气化系统还可以具有如下附加的技术特征：在本实用新型中，所述蒸汽出口与所述蒸汽进口相连。在本实用新型中，所述热解腔室占所述粉煤热解气化炉内整体高度的1/3-1/2。在本实用新型中，所述氧气进口和蒸汽进口位于所述灰渣出口上方距离20-30cm处。在本实用新型中，上述实施例的低阶煤热解气化系统进一步包括：热解气净化装置，所述热解气净化装置与所述热解气出口相连。附图说明图1是根据本实用新型第一个实施例的低阶煤热解气化系统的结构示意图。图2是根据本实用新型第另一个实施例的低阶煤热解气化系统的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了低阶煤热解气化系统，根据本实用新型的实施例，如图1所示，该低阶煤热解气化系统包括：粉煤热解气化炉100、高温除尘装置200和余热锅炉300。根据本实用新型的具体实施例，粉煤热解气化炉100内限定有位于上部的热解腔室110和位于下部的气化腔室120，热解腔室110内布置有多个蓄热式辐射管111，热解腔室的顶部具有低阶煤入口112，气化腔室120的下部具有氧气进口121和蒸汽进口122，底部具有灰渣出口123，位于热解腔室与气化腔室之间的侧壁上具有高温油气出口130；高温除尘装置200具有高温油气进口210和高温净化油气出口220，高温油气进口210与高温油气出口130相连；余热锅炉300具有高温净化油气进口310、热解气出口320、热解油出口330、水进口340和蒸汽出口350，高温净化油气进口310与高温净化油气出口220相连。采用本实用新型上述实施例的低阶煤热解气化系统，粉煤被破碎到一定粒度由粉煤热解气化炉顶部进入热解腔室，在蓄热式辐射管加热条件下发生热解反应，热解油气从炉体中部导出，产生的高温半焦进入在炉体下部的气化腔室与氧气和蒸汽接触发生燃烧气化反应，产生高温煤气，主要成分为CO和H2，气化反应是强放热反应，高温煤气在上升过程中与下落的半焦逆流接触，气固进行换热，半焦吸收高温煤气的热量，温度升高，进而热解得到CH4、热解油。最终将煤高效清洁转化为富含H2、CO、CH4的原料气，同时副产高附加值的芳烃类油品。由于半焦的不完全燃烧放热，为热解提供热量，能效更高。因此，本实用新型上述实施例的低阶煤热解气化系统最终实现了煤的清洁高效一步转化。下面参考图1详细描述本实用新型具体实施例的低阶煤热解气化系统。粉煤热解气化炉根据本实用新型的具体实施例，粉煤热解气化炉100内限定有位于上部的热解腔室110和位于下部的气化腔室120，热解腔室110内布置有多个蓄热式辐射管111，热解腔室的顶部具有低阶煤入口112，气化腔室120的下部具有氧气进口121和蒸汽进口122，底部具有灰渣出口123，位于热解腔室与气化腔室之间的侧壁上具有高温油气出口130。由此，低阶粉煤由低阶煤入口112供给至粉煤热解气化炉内的热解腔室110，在蓄热式辐射管111的加热下发生热解反应，热解油气从炉体中部的高温油气出口130导出，热解产生的高温半焦进入气化腔室120内与氧气进口121和蒸汽进口122通入的氧气和蒸汽接触并发生燃烧气化反应，气化反应是强放热反应，产生主要成分为CO和H2的高温煤气。高温煤气在上升过程中与下落的半焦逆流接触，气固进行换热，半焦吸收高温煤气的热量，温度升高，进而热解得到CH4、热解油由高温油气出口130排出，燃烧气化反应后的灰渣由底部的灰渣出口123。因此，低阶粉煤经过粉煤热解气化炉100处理后，最终被转化为富含H2、CO、CH4的原料气，同时副产高附加值的芳烃类油品。而粉煤热解气化炉100的一步式转化，显著提高了效率和清洁度，降低了能耗和污染。根据本实用新型的具体实施例，粉煤热解气化炉100中，位于上部的热解腔室占粉煤热解气化炉内整体高度的1/3-1/2。由此根据需要将热解腔室与气化腔室的比例进行划分协调，使得低阶煤能够完全热解，从而实现低阶煤的高效一步式转化，提高煤气产率。根据本实用新型的具体实施例，氧气进口121和蒸汽进口122位于灰渣出口123上方距离20-30cm处。进而可以在充分保证氧气和蒸汽不被灰渣带出炉体外的前提下，最大限度地增大氧气和蒸汽与半焦逆向接触的时间，进而使得底部的半焦在发生放热性的燃烧气化反应后产生的高温煤气在上升到上部时，对半焦起到加热的作用，进一步将半焦中未热解完成的挥发分进行提取产生高温油气，提高其转化率以及煤气产率。根据本实用新型的具体实施例，由于半焦的燃耗气化反应为放热反应，进而可以利用半焦燃烧气化产生的热量直接应用于半焦甚至热解腔室内未完全热解的煤粉，进而可以进一步降低能耗。高温除尘装置根据本实用新型的具体实施例，高温除尘装置200具有高温油气进口210和高温净化油气出口220，高温油气进口210与高温油气出口130相连。由此，将高温油气通入高温除尘装置200内进行净化处理，以便得到高温净化油气。进而便于后续对高温油气进行分离处理。余热锅炉根据本实用新型的具体实施例，余热锅炉300具有高温净化油气进口310、热解气出口320、热解油出口330、水进口340和蒸汽出口350，高温净化油气进口310与高温净化油气出口220相连。由此，将高温净化油气供给至余热锅炉内进行余热回收，以便得到热解油和热解气，并产生水蒸气。进而可以有效回收高温净化油气的热量，避免能源浪费。根据本实用新型的具体实施例，余热锅炉300的蒸汽出口350与粉煤热解气化炉100的蒸汽进口122相连。由此可以将利用回收高温净化油气的热量产生的蒸汽用于低阶煤在粉煤热解气化炉100内的燃烧气化反应，进而将低阶煤产生的高温油气的热量回收用于自身的燃烧气化反应，省去了外部额外供给蒸汽，降低了低阶煤的处理能耗。热解气净化装置根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，上述实施例的低阶煤热解气化系统进一步包括：热解气净化装置400，热解气净化装置400与热解气出口320相连。由此可以进一步对降温后的热解气进行净化处理，进而获得净煤气产品。根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，上述实施例的低阶煤热解气化系统进一步包括：油水分离装置500，油水分离装置500与余热锅炉300的热解油出口330相连，由此可以将热解油中的水分离出来，进而得到纯热解油产品。为了方便理解本实用新型上述实施例的低阶煤热解气化系统，下面对利用该系统处理低阶煤的方法进行描述。根据本实用新型的具体实施例，该方法包括：将低阶粉煤由低阶煤入口供给至粉煤热解气化炉内，使低阶粉煤在热解腔室进行热解，得到高温油气和半焦；使半焦进入气化腔室内与蒸汽和氧气接触形成旋流流化状态，并发生燃烧气化反应，产生高温煤气；将热解产生的高温油气通入高温除尘装置内进行净化处理，以便得到高温净化油气；将高温净化油气供给至余热锅炉内进行余热回收，以便得到热解油和热解气，并产生水蒸气。采用本实用新型上述实施例的低阶煤热解气化的方法，粉煤被破碎到一定粒度由粉煤热解气化炉顶部进入热解腔室，在蓄热式辐射管加热条件下发生热解反应，热解油气从炉体中部导出，产生的高温半焦进入在炉体下部的气化腔室与氧气和蒸汽接触发生燃烧气化反应，产生高温煤气，主要成分为CO和H2，气化反应是强放热反应，高温煤气在上升过程中与下落的半焦逆流接触，气固进行换热，半焦吸收高温煤气的热量，温度升高，进一步热解得到CH4、热解油。最终将煤高效清洁转化为富含H2、CO、CH4的原料气，同时副产高附加值的芳烃类油品。由于半焦的不完全燃烧放热，为热解提供热量，能效更高。因此，本实用新型上述实施例的低阶煤热解气化方法最终实现了煤的清洁高效一步转化。下面对本实用新型具体实施例的利用前面实施例的低阶煤热解气化系统处理低阶煤的方法进行详细描述。根据本实用新型的具体实施例，首先，将低阶粉煤由低阶煤入口供给至粉煤热解气化炉内，使低阶粉煤在热解腔室进行热解，得到高温油气和半焦；使半焦进入气化腔室内与蒸汽和氧气接触形成旋流流化状态，并发生燃烧气化反应，产生高温煤气。由此，低阶粉煤由低阶煤入口112供给至粉煤热解气化炉内的热解腔室110，在蓄热式辐射管111的加热下发生热解反应，热解油气从炉体中部的高温油气出口130导出，热解产生的高温半焦进入气化腔室120内与氧气进口121和蒸汽进口122通入的氧气和蒸汽接触并发生燃烧气化反应，气化反应是强放热反应，产生主要成分为CO和H2的高温煤气，高温煤气在上升过程中与下落的半焦逆流接触，气固进行换热，半焦吸收高温煤气的热量，温度升高，进一步热解得到CH4、热解油，并由高温油气出口130排出，燃烧气化反应后的灰渣由底部的灰渣出口123。因此，低阶粉煤经过粉煤热解气化炉100处理后，最终被转化为富含H2、CO、CH4的原料气，同时副产高附加值的芳烃类油品。而粉煤热解气化炉100的一步式转化，显著提高了效率和清洁度，降低了能耗和污染。根据本实用新型的具体实施例，待处理的低阶粉煤的粒径不大于6mm。由此可以提高热解效率，热解过程中油气可以快速导出，减少二次裂解反应，焦油产率和品质更佳。另外小粒径半焦在燃烧气化段反应速率更快，半焦燃烧气化反应的效率。根据本实用新型的具体实施例，低阶煤在热解腔室进行热解的温度为550-600摄氏度，在该温度范围内，煤热解焦油产率达到峰值，实现较高的焦油产率。根据本实用新型的具体实施例，其次，将高温油气通入高温除尘装置内进行净化处理，以便得到高温净化油气。进而便于后续对高温油气进行分离处理。根据本实用新型的具体实施例，由粉煤热解气化炉100内排出的高温油气的温度可以达到700-800摄氏度。经过高温除尘装置进行净化处理后得到的高温净化油气温度大概在650-750摄氏度。由此将其热量进行回收，例如可以利用余热锅炉进行回收，并获得水蒸气。为此，根据本实用新型的具体实施例，最后，可以将高温净化油气供给至余热锅炉内进行余热回收，以便得到热解油和热解气，并产生水蒸气。进而可以有效回收高温净化油气的热量，避免能源浪费。根据本实用新型的具体实施例，对高温净化油气进行余热回收可以产生300-400摄氏度的高温蒸汽。根据本实用新型的具体实施例，上述实施例的热解气化方法进一步包括：将余热锅炉回收高温油气的热量产生的水蒸气由水蒸气进口供给至气化腔室内，用于半焦的燃烧气化反应。由此可以将利用回收高温净化油气的热量产生的蒸汽用于低阶煤在粉煤热解气化炉内的燃烧气化反应，进而将低阶煤产生的高温油气的热量回收用于自身的燃烧气化反应，省去了外部额外供给蒸汽，降低了低阶煤的处理能耗。根据本实用新型的具体实施例，上述实施例的热解气化方法进一步包括：将热解气通入热解气净化装置400进行净化处理，以便得到净煤气。由此可以进一步对降温后的热解气进行净化处理，进而获得净煤气产品。根据本实用新型的具体实施例，上述实施例的热解气化方法进一步包括：将热解油通入油水分离装置500内进行油水分离，由此可以将热解油中的水分离出来，进而得到纯热解油产品。根据本实用新型上述实施例的低阶煤热解气化系统和热解气化方法至少具有下列优点之一：(1)利用半焦燃烧气化产生的热量直接应用于半焦，甚至应用于热解腔室内未完全热解的煤粉中，进而进一步降低能耗。(2)可高效灵活控制热解、气化程度，油、气、半焦产率可大幅度调节，市场适应性更强。(3)更好的利用了中低阶煤高挥发分、活性高的特性，最大程度将中低阶煤转化为油、气资源。(4)消耗燃料量降低，投资运行成本降低，经济性更好。实施例以低阶煤为例，低阶煤主要性质如下表：表1项目单位数值备注全水％10收到基固定碳％46收到基挥发分％37收到基灰分％7收到基将粒径为<6mm的低阶粉煤从蓄热式粉煤热解气化炉顶部加入，蓄热式辐射管采用低热值燃气作为原料气，热解温度为600℃。中低温半焦下落在蓄热式粉煤热解气化炉下部与垂直进入的蒸汽与氧气接触形成旋流流化状态，发生燃烧气化反应，温度在1050℃。半焦燃烧气化产生的高温煤气上升与中低温半焦接触进行气固换热，进一步将半焦中的未热解完成的挥发分进行提取产生油气。蓄热式粉煤热解气化炉荒煤气出口温度在750℃，进入高温除尘器中将夹带的粉尘去除。从高温除尘器导出的高温荒煤气温度在700℃，进入煤气余热回收装置，与进入的软水进行换热使水气化产生350℃蒸汽作为气化剂送入蓄热式粉煤热解气化炉下部。经换热荒煤气进入荒煤气净化系统脱硫、脱氨、脱苯、脱萘得到净化后的热解煤气，产生油水进入油水回收装置回收焦油作为产品。表2产品产率％(煤基)灰渣9焦油8.5煤气74.9热解水7.6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。当前第1页1 2 3