[发明专利]一种低阶碎煤分质分级梯级利用系统及方法

权利要求书

1.一种低阶碎煤分质分级梯级利用系统，其特征在于，包括：

热解反应器、气化反应器、燃烧反应器、颗粒除尘器、气固分离器I、气固分离器II、余热锅炉、换热器、水洗塔、空气预热器II、空气预热器I、返料机构I、返料机构II、返料机构III和返料机构IV；其中,

所述热解反应器的浓相段设置碎煤入口，该热解反应器上部设置所述颗粒除尘器，所述颗粒除尘器与所述换热器和所述水洗塔依次连接；所述换热器设有重质焦油出口，所述水洗塔设有轻质焦油和热解气与煤气出口；

所述热解反应器的半焦和热载体出口经所述返料机构III与所述气化反应器的半焦和热载体入口相连；

所述气化反应器的气化煤气出口与所述气固分离器II的进口相连，所述气固分离器II的半焦出料口与所述气化反应器的半焦入口相连，所述气固分离器II的煤气出口与所述余热锅炉相连；

所述气化反应器的半焦和热载体出口一经所述返料机构IV与所述热解反应器的半焦和热载体入口相连；所述气化反应器的半焦和热载体出口二经所述返料机构II与所述燃烧反应器的半焦和热载体入口相连；

所述燃烧反应器的出口与所述气固分离器I的进口相连，所述气固分离器I的热载体出口经所述返料机构I与所述气化反应器的热载体入口相连，所述气固分离器I的烟气出口依次与所述空气预热器II和空气预热器I连接，所述空气预热器II的热空气出口与所述气化反应器连接，所述空气预热器I的热空气出口与所述燃烧反应器相连；

所述余热锅炉的煤气出口与所述热解反应器连接，所述余热锅炉的热蒸汽出口与所述气化反应器相连；

所述颗粒除尘器的含半焦颗粒出口与所述燃烧反应器连接；

所述换热器的热水出口连接至所述余热锅炉。

2.根据权利要求1所述的一种低阶碎煤分质分级梯级利用系统，其特征在于，所述热解反应器采用低流化数的鼓泡床或下行床；

所述气化反应器和燃烧反应器均采用低流化数的鼓泡床或快速输送床。

3.根据权利要求2所述的一种低阶碎煤分质分级梯级利用系统，其特征在于，所述下行床采用折流板下行床或非折流板下行床。

4.根据权利要求1所述的一种低阶碎煤分质分级梯级利用系统，其特征在于，所述颗粒除尘器采用轻质金属滤网过滤器、轻质颗粒过滤器、轻质过滤球中的任一种；

所述返料机构I、返料机构II、返料机构III和返料机构IV均采用非机械阀。

5.根据权利要求4所述的一种低阶碎煤分质分级梯级利用系统，其特征在于，所述非机械阀采用L阀、双锥V型阀、U阀中的任一种。

6.一种低阶碎煤分质分级梯级利用方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的系统，包括以下步骤：

将碎煤经碎煤入口送入热解反应器中，在所述余热锅炉换热的热气化煤气和返料机构IV返料至所述热解反应器的半焦和热载体的作用下进行热解反应；

热解反应器上部的颗粒除尘器去除热解反应器输出的由热解气与气化煤气形成的混合煤气中的焦粉，分离出的焦粉输送至燃烧反应器燃烧，分离焦粉后的混合煤气经换热器与水换热后进入水洗塔降温分离成干混合煤气和高纯度煤焦油输出；

热解反应器中热解半焦和热载体通过返料装置III进入气化反应器作为气化反应的气化原料；

气化反应器内半焦和热载体经返料装置II进入燃烧反应器燃烧，被加热的热载体经气固分离器I与热烟气分离，气固分离器I分离的热载体经返料装置I进入气化反应器为气化反应供热；

气固分离器I分离出的热烟气通过空气预热器II对气化反应器所用的空气进行预热，通过空气预热器I对燃烧反应器所用的空气进行预热；

气化反应器产生的热气化煤气经气固分离器II进入余热锅炉与来自换热器的预热水进行换热生成过热蒸汽，过热蒸汽部分进入气化反应器作为气化剂参与气化反应，一部分用于外供；

气固分离器II分离的半焦颗粒返料至气化反应器浓相床进一步参与气化反应。

7.根据权利要求6所述的一种低阶碎煤分质分级梯级利用方法，其特征在于，所述热解反应器的操作气速为1～2m/s，热解温度为600～650℃，压力为常压，其内碎煤颗粒平均停留时间为3～5s；

所述气化反应器的操作气速为1～6m/s，操作温度为850～920℃；

所述燃烧反应器的操作气速为3.5～8.0m/s，操作温度为930～980℃。