[发明专利]一种超细粉快速热解反应系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于煤化工、化石燃料中低温热解处理技术领域，涉及一种含碳燃料的快速热解反应工艺，具体涉及一种超细粉快速热解反应系统及方法，以制取焦油、热解气和半焦。

背景技术

我国的能源结构现状是富煤、贫油、少气，当今世界油气资源逐渐减少，日渐匮乏，我国油气资源短缺尤为严重，大量的油气资源依赖进口。油气资源匮乏严重制约着我国经济和社会发展，同时大量化石燃料的燃烧，又带来严重的环境问题，如粉尘，PM2.5、酸雨、温室气体等。大力发展煤制油、煤制气技术、热解、气化、液化技术等，一方面能有效地缓解我国油气资源短缺，严重依赖进口的窘迫局面；另一方面减少煤等化石燃料的利用，可有效的解决环境污染问题。

目前，为实现低阶煤等含碳燃料的高效清洁转化利用，已开发出多种综合煤化工技术，粉煤快速热解技术就是其中之一。粉煤快速热解技术较已有的热解技术相比，解决了粉状物料无法利用的难题，粉煤快速热解技术主要有气体热载体和固体热载体两种加热方式，但以气体为热载体的炉型，因冷凝回收系统庞大，热解气热值低，焦油收率低等问题，难以进一步推广示范；以固体为热载体的炉型，则存在原料和热载体均匀混合，分离等问题，而限制了其进一步发展。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提出了一种超细粉快速热解反应系统及方法，解决了原料和热载体混料问题，并且采用蓄热式高压快速热解炉，使得装置小型化，极大地减少了后续的尾气净化的工艺流程，降低设备和工艺造价；并且能够减少煤的结焦与磨损；同时，设置独特的超细粉煤的进料方式和采用初级冷却与深度冷却方式，提高了半焦的能源利用率。

为至少解决上述技术问题之一，本发明采取的技术方案为：

本发明提出了一种超细粉快速热解反应系统，包括：进料系统、热解炉和半焦处理系统，其中，所述进料系统包括：相互连接的磨煤机和排粉风机，将所述磨煤机磨制得到的细粉煤经所述排粉风机喷入所述热解炉内；所述热解炉的煤粉喷口与所述排粉风机相连，所述热解炉的内腔竖直设有蓄热式辐射管，对所述排粉风机喷入的细粉煤进行热解；所述半焦处理系统包括：余热锅炉和热管换热器，其中，所述余热锅炉与所述热解炉底部设置的半焦锁斗相连，对热解产生的高温半焦进行初级冷却；所述热管换热器与所述余热锅炉相连，对初级冷却后的高温半焦进行深度冷却。

进一步的，所述蓄热式辐射管包括：中心蓄热式辐射管和圆周层蓄热式辐射管，其中，所述中心蓄热式辐射管设置于所述内腔的中部，所述圆周层蓄热式辐射管围绕所述中心蓄热式辐射管呈圆周布置，且所述圆周层蓄热式辐射管包括：多根蓄热式辐射管，相邻两根蓄热式辐射管具有15°-60°的圆心夹角。

进一步的，所述圆周层蓄热式辐射管的层数为1-10层，每层之间的间隔距离相等。

进一步的，所述煤粉喷口的个数为多个，均设置于所述热解炉的上部，且距离所述热解炉顶部0.1-0.5m处的同一水平面上。

进一步的，在所述煤粉喷口处设有与所述排粉风机相连的煤粉喷管，且所述煤粉喷管与所述热解炉的中心线具有20-40°的夹角。

进一步的，还包括：热解油气处理系统，其包括：油气分离系统、热解气净化系统和焦油收集器，其中，所述油气分离系统与所述热解炉的热解油气出口相连，所述热解气净化系统与所述油气分离系统的热解气出口相连，所述焦油收集器与所述油气分离系统的焦油出口相连。

进一步的，所述进料系统还包括：依次相连的原煤仓、干燥器和给煤机，其中，所述给煤机与所述磨煤机相连。

进一步的，所述余热锅炉的蒸汽出口与所述干燥器相连，将初级冷却高温半焦时产生的蒸汽作为热源送入所述干燥器中。

在本发明的另一方面，提出了一种利用前面所述的超细粉快速热解反应系统的热解方法，包括以下步骤：

（1）进料处理：将原煤干燥后送入所述磨煤机磨制成细粉煤，所述排粉风机利用惰性气体将细粉煤喷入所述热解炉内；

（2）热解处理：所述热解炉内的蓄热式辐射管对细粉煤进行热解，得到热解油气和高温半焦；

（3）油气处理：对热解油气进行油气分离，得到热解气和焦油，所述热解气送入热解气净化系统进行净化，所述焦油送入焦油收集器中；

（4）半焦处理：高温半焦经半焦锁斗送入余热锅炉进行初级冷却，并产生蒸汽作为所述干燥器的热源；初级冷却后的高温半焦再送入热管换热器深度冷却，得到半焦产品。