煤快速熱解的系統和方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化工領域，具體而言，本發明涉及一種煤快速熱解的系統和方法。
【背景技術】
[0002] 快速熱解方法是專口針對粉狀中低階煤的一種先進的中溫熱解提質技術，要求其 物料在均勻的溫度場下加熱速率高，從反應機理上來看，可W使中低階煤高分子迅速發生 斷鍵反應，抑制了熱解產物的二次熱解反應和交聯反應，降低中低階煤熱解過程中的燃氣 和半焦產物，提高焦油產率，因此該技術更適合于中國國情，并能提高中低階煤利用的經濟 和社會效果。現有技術中采用氣體或固體熱載體來實現溫度場和升溫速率要求。目前國 內外開發的中低階煤快速熱解反應器主要包括采取氣體或固體熱載體的流化床、下行床等 工藝，但由于涉及熱載體的加熱、分離、溫度場控制、油氣凈化回收等系統，使得工藝流程非 常復雜，造成目前市場上存在的中低階煤快速熱解系統故障率高、熱效率低，無法長時間運 行，從而抑制了該項技術的發展。
[0003]因此，現有的煤快速熱解技術有待進一步改善。

【發明內容】

[0004] 本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的 一個目的在于提出一種煤快速熱解的系統和方法，該系統可W顯著提高焦油的產率，并且 極大簡化了快速熱解反應工藝流程。
[0005] 在本發明的一個方面，本發明提出了一種煤快速熱解的系統。根據本發明的實施 例，該系統包括：
[0006] 快速熱解反應器，
[0007] 所述快速熱解反應器包括：
[0008] 反應器本體，所述反應器本體內限定出反應空間，所述反應空間自上而下形成分 散區、熱解區和出料區；
[0009]多層蓄熱式福射管，所述多層蓄熱式福射管在所述熱解區中沿所述反應器本體高 度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式福射管包括多個沿水平方向間隔分布的蓄熱式福射 管；
[0010] 布料器；
[0011] 煤入口，所述煤入口位于所述分散區且位于所述布料器的上方；
[0012] 布料氣入口，所述布料氣入口位于所述分散區且與所述布料器相連通，W便采用 布料氣將所述布料器中的煤吹出進入分散區，均勻地落入熱解區；
[0013] 多個熱解氣出口，所述多個熱解氣出口分別設置在所述分散區和/或所述熱解 區；W及
[0014] 半焦出口，所述半焦出口設置在所述出料區；
[0015] 所述快速熱解反應器適于采用所述蓄熱式福射管對煤進行快速熱解處理，W便得 到半焦和熱解氣；
[0016] 冷渣機，所述冷渣機與所述半焦出口相連，且適于對半焦進行冷卻處理；W及
[0017] 冷卻裝置，所述冷卻裝置與所述熱解氣出口相連，且適于對所述熱解氣進行冷卻 處理，W便得到焦油和燃氣。
[0018] 在本發明的煤快速熱解反應系統中，蓄熱式福射管W多層的方式布置。相鄰的兩 個蓄熱式福射管在水平方向上和豎直方向上W-定的間距隔開。
[0019] 溫麼場
[0020] 根據本發明的一個實施例，多層蓄熱式福射管用于提供熱源，使得在熱解區形成 一個或多個溫度場，并且每個溫度場的溫度是均勻的，由此，在熱解區形成溫度梯度。
[0021] 例如，在本發明的一個實施例中，所述熱解區自上而下形成預熱段、快速熱解段和 完全熱解段。（即，形成了 3個溫度場）
[0022] 溫度場的個數W及溫度梯度可根據需要設置。
[0023]溫度場的溫度可通過多種方式調節，例如，調整蓄熱式福射管在水平方向和/或 豎直方向上的個數；蓄熱式福射管的層數；蓄熱式福射管彼此之間的間距（豎直方向和/ 或水平方向）；各蓄熱式福射管本身的溫度；等等。
[0024] 在本發明的一個實施例中，蓄熱式福射管上設置有燃氣調節閥，用于調整通入蓄 熱式福射管的燃氣的流量，從而能夠精確控制蓄熱式福射管的溫度。
[00巧]蓄熱式結射管
[0026]蓄熱式福射管在管體的兩端分別具有燃燒器，在一端燃燒器燃燒產生的火焰在噴 出時形成溫度梯度，即，從燃燒器向外溫度逐漸降低。類似的是，在另一端燃燒器燃燒產生 的火焰在噴出時也形成溫度梯度。當兩端的燃燒器交替進行燃燒時，所形成的兩個溫度梯 度疊加，使得溫度互補，導致整個蓄熱式福射管整體的溫度均勻。例如，單根所述蓄熱式福 射管上的溫度差不大于3(TC。
[0027] 本發明的煤快速熱解反應系統使用本發明的蓄熱式福射管的布置方式，由于蓄熱 式福射管本身固有的屬性（如上所述，在蓄熱式福射管兩端的燃燒器能夠快速交替燃燒， 實現蓄熱式燃燒），允許根據需要在反應器布置一個或多個不同的溫度場，實現溫度梯度并 且確保每個溫度場具有均勻的溫度。
[0028] 在本發明的一個實施方案中，各蓄熱式福射管的溫度相同或不同，只要確保溫度 場的溫度均勻即可。
[0029] 在本發明的一個實施方案中，介于相鄰蓄熱式福射管之間的間距可W相同或不 同，只要確保溫度場的溫度均勻即可。例如，相鄰所述蓄熱式福射管外壁間的水平距離和豎 直距離分別獨立地為100~500mm，例如200~300mm，例如200mm，例如300mm。
[0030] 在所述熱解區自上而下形成預熱段、快速熱解段和完全熱解段的實施例中，在預 熱段中的各蓄熱式福射管的溫度相同或不同，優選相同，只要確保預熱段的溫度均勻即可。
[0031] 在所述熱解區自上而下形成預熱段、快速熱解段和完全熱解段的實施例中，在快 速熱解段中的各蓄熱式福射管的溫度相同或不同，優選相同，只要確保快速熱解段的溫度 均勻即可。
[0032] 在所述熱解區自上而下形成預熱段、快速熱解段和完全熱解段的實施例中，在完 全熱解段中的各蓄熱式福射管的溫度相同或不同，優選相同，只要確保完全熱解段的溫度 均勻即可。
[0033] 雖然并不限于理論，但據信，如果煤在熱解區不能均勻受熱，局部溫度過高則導致 熱解過程中局部煤發生高溫裂解，使熱解產物中部分能產焦油的高分子物質直接生成了燃 氣和半焦，或者局部溫度過低則導致熱解過程中局部煤熱解不充分，致使煤中的揮發分不 能釋放出來，從而降低了焦油產率。
[0034]在本發明中，當蓄熱式福射管被布置成形成一個或多個溫度場時，由于溫度場各 自的溫度是大致均勻的，因此，煤在落入各溫度場時均勻受熱，發生反應的程度大體相同。 由此，順而避免焦油產率下降。
[00巧]熱解氣的快諫導出
[0036]利用本發明的煤快速熱解反應系統，能夠在煤熱解之后實現熱解氣的快速導出。 具體而言，在本發明的一個實施方案中，煤快速熱解反應系統的反應器在熱解區的側壁和/ 或分散區的頂壁上設有一個或多個熱解氣出口。在熱解反應過程中，產生熱解氣，使得該反 應器內部的壓力升高。產生的熱解氣在升高的壓力的驅使下快速從熱解氣出口導出。
[0037]在本發明的一個優選實施方案中，在反應器外部設有與熱解氣出口連通的抽氣裝 置，有利于將熱解氣從該反應器中快速導出。
[0038]熱解過程中產生的熱解氣從反應器側部導出，而位于熱解氣出口處、反應器內側 的熱解氣與上方落下來的物料接觸，把進入反應器側部的熱解氣中的細塵在所述物料重力 作用下被攜帶下落，使得導出的熱解氣中含塵率低，從而冷卻后得到的焦油中含塵率低。
[0039]熱解氣出口是至少 2 個，例如 2-100 個，3-80 個，5-70 個，10-50, 20-40, 30-40 個。 更具體而言，熱解氣出口是8個、15個、22個或28個。本發明并不限于此。
[0040]熱解氣的快諫冷卻
[0041] 從熱解氣出口導出的熱解氣通過冷卻裝置被快速冷卻，由此將不可凝氣體與焦油 分離。
[0042] 布料
[0043]另外本發明通過使用布料器，可W使得煤在熱解區中均勻分散，進而顯著提高裝 置的運行穩定性。
[0044] 盛
[0045]通過設置的布料系統使小顆粒煤分散的、均勻的進入熱解反應器，小顆粒煤在均 勻的溫度場中經換熱，每個煤顆粒都受熱均勻，避免了煤團聚造成升溫速率不均勻和降低 進而導致油氣產率下降的問題。例如煤粒徑小于3mm。
[0046] 效果
[0047] 由于采用本發明的蓄熱式福射管布置方式，煤在熱解過程中在反應器內能夠被快 速升溫。同時產生的熱解氣能夠被快速導出反應器并且被快速冷卻。由此減少了在熱解過 程、導出過程和冷卻過程中可能發生的二次反應（該反應會降低焦油產率），因此，所得的 焦油產率被顯著提高。
[0048] 同時較傳統的使用氣體熱載體或固體熱載體作為熱解熱源的熱解反應裝置相比， 本發明的快速熱解的系統不需要設置預熱單元和載體分離單元，從而可W極大簡化快速熱 解反應工藝流程，進而顯著降低裝置的故障率。
[0049]本發明通過采用特定的蓄熱式福射管布置方式，可W在反應器中形成一個或多個 溫度場并能夠確保每個溫度場的溫度均勻，同時允許反應器各個溫度場的溫度是可控的。 由此，使煤在反應器中能夠均勻受熱，實現快速烘干和更充分的熱解，進而提高了焦油產 率，提高了煤的快速熱解效率。
[0050] 另外，根據本發明上述實施例的煤快速熱解的系統還可W具有如下附加的技術特 征：
[0051] 在本發明的一些實施例中，所述煤快速熱解的系統進一步包括；煤料斗，所述煤料 斗適于儲存煤；烘干提升管，所述烘干提升管分別與所述粉煤料斗和所述快速熱解反應器 相連，且適于在將煤進行快速熱解反應之前，采用熱煙氣對所述煤進行干燥和提升；W及第 一風機，所述第一風機分別與所述煙氣出口和所述烘干提升管相連，且適于將所述高溫煙 氣供給至所述烘干提升管作為所述熱煙氣使用。由此，可W進一步提高煤的熱解效率。
[0052] 在本發明的一些實施例中，所述冷卻裝置為噴淋培，在所述噴淋培中，采用冷卻液 對所述熱解氣進行噴淋，從而進行所述冷卻處理。由此，可W顯著提高焦油和燃氣的分離效 率。
[0053] 在本發明的一些實施例中，所述煤快速熱解的系統進一步包括；焦油槽，所述焦油 槽與所述噴淋培相連，且適于對所述焦油進行沉降處理，W便得到上層焦油和下層焦油；油 泉