一种煤气化热解耦合的直立热解炉热解和干燥系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种煤气化热解耦合的直立热解炉热解和干燥系统及方法，气化炉煤气出口与旋风除尘器入口、喷淋冷却器煤气出口连通，旋风除尘器气相出口与热解装置高温煤气入口和换热器煤气入口连通，换热器蒸汽输出到干燥装置，干燥装置蒸汽汇集管出口与布袋除尘器入口连通，布袋除尘器气相出口经引风机与空冷器入口连通，空冷器出口经气液分离器与换热器连通，热解装置荒煤气出口与喷淋冷却器入口连通、冷煤气入口与喷淋冷却器煤气出口连通。本发明专利技术将煤气化显热用于煤热解和干燥，用冷煤气冷却半焦并回收热量参与热解，过热蒸汽干燥煤并回收冷凝水，实现了能量综合利用，气化热解干燥耦合做到分级转化和优化集成。干燥耦合做到分级转化和优化集成。干燥耦合做到分级转化和优化集成。

【技术实现步骤摘要】
一种煤气化热解耦合的直立热解炉热解和干燥系统及方法


[0001]本专利技术属于煤气化、热解的煤化工
，具体涉及一种气化热解耦合的块煤或者籽煤直立热解炉热解和干燥的系统，以及采用该系统将气化高温煤气的显热用于块煤或者籽煤的热解和干燥的方法。

技术介绍

[0002]基于我国“富煤、贫油、少气”是基本特征，以煤炭为主的资源禀赋是基本国情，煤炭作为我国主体能源的地位不会发生根本性转变。随着全球地缘政治局势变化、国际能源需求增加、资源市场争夺加剧，特别是油、气的对外依存使我国能源安全形势更加严峻。再加之我国煤炭资源利用方式主要直接燃烧为主，造成温室气体大量排放，面临碳达峰和碳中和的双碳限制。因此，大量开发绿色能源，改变能源消费结构，开发多种技术相耦合，梯级利用煤炭资源，清洁、高效的煤炭分质转化，减少煤炭的直接燃烧比重，多产化学制品以及对外依存度大的油、气，少排放甚至不排放二氧化碳，是当前我国煤化工必须解决的一个问题。
[0003]以热解为龙头，焦、气、油、化一体化多联产的煤炭分质利用技术，注重整体资源转化效率的最大化，能源利用的最优化，转化过程中污染物的集中、综合治理，是大幅提高煤炭转化效率、清洁利用的一种方式。
[0004]煤热解能产生高附加值的煤焦油、煤气，但目前的加热方式排放大量的二氧化碳，半焦的显热未回收利用，污水量巨大，无组织排放大，能源利用不充分；煤气化过程中产生大量的显热，回收工艺复杂，效率较低。
[0005]神木县三江煤化科技有限公司的SJ系列炉、陕西冶金设计研究院有限公司的SH系列、中钢集团鞍山热能研究设计的ZNZL系列的基本原理类似，都是鼓入空气与煤气燃烧废气进行热解，将干燥、热解、冷却高度集成，机构紧凑、热效率较高，广泛应用生产实际中，取得了良好的经济效益和社会效益，但无独立的干燥系统，煤的外水同热解水变成污水，增加后续的污水处理费用，荒煤气含高达48％氮气和二氧化碳，有效气体组分低，热值只有1800大卡的低热值煤气，半焦基本采用水息焦方式，半焦含水量大，增加后续利用的成本，干馏炉炉壁和燃烧室采用异形耐火材料砌筑，投资巨大。
[0006]专利CN204644266U公开了一种干馏低变质烟煤的全循环干馏炉，热解的热量同样是通过燃烧煤气来提供，废气及碳排放大。息焦的方式是通过煤气直接与半焦换热来回收热量有所改进。
[0007]专利CN101691493A公开了一种外燃内热式煤干馏炉，用自身产生的煤气外部燃烧加热煤气产生的废气进行热解，干燥后的蒸汽循环息焦补热后再去干燥，过剩废气排入大气，此方法煤气质量同样含有大量的氮气和二氧化碳，且干燥段、热解段、息焦段靠气体分隔，难免造成互串，再加之息焦段含有未彻底热解而再息焦段产生的煤气会带入干燥段最终排入大气。
[0008]专利CN104130790A公开了一种间接换热的煤干馏工艺，是通过燃烧煤气加热间接
换热的蓄热材料，然后煤气与蓄热材料换热，换热后的煤气去干馏煤，加热蓄热材料后的烟气再去干燥，息焦用间接水冷加喷淋，热解产生的煤气大部分作为燃料使用掉，干燥后的水蒸汽、二氧化碳及VOC全部排入大气。
[0009]专利CN104449782A公开了一种基于籽煤热解与荒煤气除尘耦合的热解除尘系统及方法，热解的热量也是通过燃烧煤气去间接换热煤气参与热解，同时热解之前利用煤层颗粒层对荒煤气进行过滤除尘，通过蒸汽间接换热息焦并补热后进行干燥，同样会有大量的二氧化碳排放，干燥段、热解段和息焦段同样存在煤气互串的风险。
[0010]以上专利热解需要的热源都是由燃烧煤气直接或者间接提供的，大部分专利干燥后的水汽、二氧化碳及少量的VOC排入大气，热解过程中产生大量的污水，环境污染大，碳排放大，热效率和能源利用率有待于进一步提高。
[0011]专利CN107057770A公开了一种下行式热解和上流式气化耦合制备煤焦油和煤气的装置及方法，是粉煤气流床热解，与直立炉相比投资巨大，无法生产块状半焦或者籽焦，无法作为电石、铁合金的还原剂，所有热解煤都需磨到200微米左右，能耗较高。

技术实现思路

[0012]本专利技术所要解决的技术在于克服现有技术的缺点，提供一种节能环保、产品质量高、工作效率高、实现能量综合利用、将煤气化和干燥及热解耦合做到分级转化和优化集成的煤气化热解耦合的直立热解炉热解和干燥系统及方法。
[0013]解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种煤气化热解耦合的直立热解炉热解和干燥系统，气化炉的煤气导出口通过管道与旋风除尘器的入口、喷淋冷却分离器的煤气出口相连通，旋风除尘器的气相出口通过管道与热解装置的高温煤气总进气管和换热器煤气入口相连通，换热器的蒸汽出口通过管道与干燥装置的高温蒸汽进气总管入口相连通，干燥装置的蒸汽汇集管出口通过管道与布袋除尘器的入口相连通，布袋除尘器的气相出口通过引风机与空冷器的入口相连通，空冷器的出口通过气液分离器与换热器的蒸汽入口相连通，干燥装置出料口的下方设置有密封皮带输送器，密封皮带输送器的另一端位于热解装置进料口上方，热解装置的荒煤气出口与喷淋冷却分离器的入口相连通，热解装置的冷却煤气入口与喷淋冷却分离器的煤气出口相连通；
[0014]所述热解装置的结构为直立热解炉顶部设置有干煤缓冲仓，干煤缓冲仓底部设置有至少1个出料口，干煤缓冲仓的出料口与直立热解炉通过下料管相连通，干煤缓冲仓出料口与下料管之间设置有进料锁气阀，干煤缓冲仓外侧壁及下料管上设置有第一蒸汽盘管和第一保温层，直立热解炉的腔体为一个或通过耐火材料隔板均匀分割成至少2个独立的腔体，直立热解炉的腔体数量与干煤缓冲仓的出料口数量对应，直立热解炉的每个腔体内上部水平设置有至少2根并列且均匀分布的荒煤气集气管、中部水平设置有至少2根并列且均匀分布的高温煤气进气分布管、下部水平设置有至少2根并列且均匀分布的冷却煤气进气分布管，直立热解炉外侧壁上设置有与荒煤气集气管相连通的荒煤气汇集管、与高温煤气进气分布管相连通的高温煤气总进气管、与冷却煤气进气分布管相连通的冷却煤气总进气管，直立热解炉底部设置有推焦机，推焦机下方直立热解炉的每个腔体对应一个出料口且出料口上均设置有出料插板阀，直立热解炉的出料口正下方设置有刮板机，刮板机的另一端出料口正下方设置有第一焦缓冲仓，第一焦缓冲仓内顶部设置有喷淋器，第一焦缓冲仓
底部出口与第二焦缓冲仓顶部入口通过第一锁气阀相连通，第二焦缓冲仓底部出口上设置有第二锁气阀；
[0015]所述干燥装置的结构为干燥炉顶部进料口上设置有原煤缓冲仓，原煤缓冲仓与干燥炉的进料口之间设置有进料插板阀，干燥炉外壁上缠绕有第二蒸汽盘管，第二蒸汽盘管外设置有第二保温层，第二保温层外设置有保护壳，干燥炉内上部水平设置有至少2根并列且均匀分布的蒸汽集气管、下部水平设置有至少2根并列且均匀分布的高温蒸汽进气分布管，干燥炉外侧壁上设置有与蒸汽集气管相连通的蒸汽汇集管、与高温蒸汽进气分布管相连通的高温蒸汽进气总管，干燥炉的出料口上设置有振动排料阀。
[0016]作为一种优选的技术方案，所述荒煤气集气管与直立热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤气化热解耦合的直立热解炉热解和干燥系统，其特征在于：气化炉(1)的煤气导出口通过管道与旋风除尘器(2)的入口、喷淋冷却分离器(6)的煤气出口相连通，旋风除尘器(2)的气相出口通过管道与热解装置(3)的高温煤气总进气管和换热器(5)煤气入口相连通，换热器(5)的蒸汽出口通过管道与干燥装置(11)的高温蒸汽进气总管入口相连通，干燥装置(11)的蒸汽汇集管出口通过管道与布袋除尘器(10)的入口相连通，布袋除尘器(10)的气相出口通过引风机(9)与空冷器(8)的入口相连通，空冷器(8)的出口通过气液分离器(7)与换热器(5)的蒸汽入口相连通，干燥装置(11)出料口的下方设置有密封皮带输送器(4)，密封皮带输送器(4)的另一端位于热解装置(3)进料口上方，热解装置(3)的荒煤气出口与喷淋冷却分离器(6)的入口相连通，热解装置(3)的冷却煤气入口与喷淋冷却分离器(6)的煤气出口相连通；所述热解装置(3)的结构为直立热解炉(3
‑
5)顶部设置有干煤缓冲仓(3
‑
1)，干煤缓冲仓(3
‑
1)底部设置有至少1个出料口，干煤缓冲仓(3
‑
1)的出料口与直立热解炉(3
‑
5)通过下料管(3
‑
7)相连通，干煤缓冲仓(3
‑
1)出料口与下料管(3
‑
7)之间设置有进料锁气阀(3
‑
4)，干煤缓冲仓(3
‑
1)外侧壁及下料管(3
‑
7)上设置有第一蒸汽盘管(3
‑
2)和第一保温层(3
‑
3)，直立热解炉(3
‑
5)的腔体为一个或通过耐火材料隔板(3
‑
16)均匀分割成至少2个独立的腔体，直立热解炉(3
‑
5)的腔体数量与干煤缓冲仓(3
‑
1)的出料口数量对应，直立热解炉(3
‑
5)的每个腔体内上部水平设置有至少2根并列且均匀分布的荒煤气集气管(3
‑
12)、中部水平设置有至少2根并列且均匀分布的高温煤气进气分布管(3
‑
15)、下部水平设置有至少2根并列且均匀分布的冷却煤气进气分布管(3
‑
17)，直立热解炉(3
‑
5)外侧壁上设置有与荒煤气集气管(3
‑
12)相连通的荒煤气汇集管(3
‑
6)、与高温煤气进气分布管(3
‑
15)相连通的高温煤气总进气管(3
‑
8)、与冷却煤气进气分布管(3
‑
17)相连通的冷却煤气总进气管(3
‑
9)，直立热解炉(3
‑
5)底部设置有推焦机(3
‑
11)，推焦机(3
‑
11)下方直立热解炉(3
‑
5)的每个腔体对应一个出料口且出料口上均设置有出料插板阀(3
‑
10)，直立热解炉(3
‑
5)的出料口正下方设置有刮板机(3
‑
18)，刮板机(3
‑
18)的另一端出料口正下方设置有第一焦缓冲仓(3
‑
20)，第一焦缓冲仓(3
‑
20)内顶部设置有喷淋器(3
‑
19)，第一焦缓冲仓(3
‑
20)底部出口与第二焦缓冲仓(3
‑
22)顶部入口通过第一锁气阀(3
‑
21)相连通，第二焦缓冲仓(3
‑
22)底部出口上设置有第二锁气阀(3
‑
23)；所述干燥装置(11)的结构为干燥炉(11
‑
1)顶部进料口上设置有原煤缓冲仓(11
‑
11)，原煤缓冲仓(11
‑
11)与干燥炉(11
‑
1)的进料口之间设置有进料插板阀(11
‑
10)，干燥炉(11
‑
1)外壁上缠绕有第二蒸汽盘管(11
‑
6)，第二蒸汽盘管(11
‑
6)外设置有第二保温层(11
‑
7)，第二保温层(11
‑
7)外设置有保护壳(11
‑
8)，干燥炉(11
‑
1)内上部水平设置有至少2根并列且均匀分布的蒸汽集气管(11
‑
5)、下部水平设置有至少2根并列且均匀分布的高温蒸汽进气分布管(11
‑
9)，干燥炉(11
‑
1)外侧壁上设置有与蒸汽集气管(11
‑
5)相连通的蒸汽汇集管(11
‑
2)、与高温蒸汽进气分布管(11
‑
9)相连通的高温蒸汽进气总管(11
‑
3)，干燥炉(11
‑
1)的出料口上设置有振动排料阀(11
‑
4)。2.根据权利要求1所述的煤气化热解耦合的直立热解炉热解和干燥系统，其特征在于：所述荒煤气集气管(3
‑
12)与直立热解炉(3
‑
5)内顶部之间的距离为0.5～1m，相邻两荒煤气集气管(3
‑
12)的间距为0.35～0.55m；所述高温煤气进气分布管(3
‑
15)与荒煤气集气管(3
‑
12)之间的距离为5～8m，相邻两高温煤气进气分布管(3
‑
15)的间距为0.35～0.55m；所述冷
却煤气进气分布管(3
‑
17)与高温煤气进气分布管(3
‑
15)之间的距离为1～3m，冷却煤气进气分布管(3
‑
17)与推焦机(3
‑
11)之间的距离为0.5～1m，相邻两冷却煤气进气分布管(3
‑
17)的间距为0.35～0.55m。3.根据权利要求1或2所述的煤气化热解耦合的直立热解炉热解和干燥系统，其特征在于，所述荒煤气集气管(3
‑
12)为底部开口、顶部为等腰三角形的方管，所述荒煤气集气管(3
‑
12)的顶角β为55
°
～75
°
；所述高温煤气进气分布管(3
‑
15)为煤气外管内设置有煤气内管，煤气外管为底部开口、顶部为等腰三角形的方管，煤气外管的顶角α为55
°
～75
°
，煤气外管两侧壁上加工有均匀分布的斜布气孔，斜布气孔中心线与水平线之间的夹角为20
°
～70
°
，斜布气孔的孔径为5～8mm，煤气内管为圆管，煤气内管管壁上加工有均匀分布的径向布气孔，径向布气孔的开孔率为20％～60％、孔径为5～8mm；所述冷却煤气进气分布管(3
‑
17)的结构与高温煤气进气分布管(3
‑
15)的结构相同。4.根据权利要求1所述的煤气化热解耦合的直立热解炉热解和干燥系统，其特征在于，所述直立热解炉(3
‑
5)为支架上设置有横截面为矩形的热解炉本体，热解炉本体的长为6m或12m或18m或24...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇帆，
申请(专利权)人：陕西凯德利能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：