[发明专利]一种流化态燃煤共热解的实验系统及其方法

说明书

本发明涉及煤清洁热利用技术领域，具体为一种流化态燃煤共热解的实验系统及其方法。本发明系统包括热解系统，以及分别设置在热解系统上的反应器系统、气路系统和气相产物系统；热解系统包括热解炉和加热装置；热解炉的顶部设置出口，底部连接设置有热解炉底部端盖，侧壁上设置有加热装置；热解炉底部端盖中间设置有开孔；反应器系统包括反应器皿和气通管路；反应器皿设置在热解炉内，与加热装置同水平设置；气通管路一端与反应器皿底部连通，另一端穿过热解炉底部端盖设有气体喷口；气路系统包括气瓶；气瓶通过两条支路与气体喷口连通；两条支路上分别设有流量计和电磁阀；气相产物系统包括依次连接设在热解炉顶部出口的旋风分离器和油气分离罐。

技术领域

本发明涉及煤清洁热利用技术领域，具体为一种流化态燃煤共热解的实验系统及其方法。

背景技术

煤在我国能源消费结构中占用比例较高，而低阶煤在我国的煤炭资源储量中占比例高达40％以上，例如低灰、低硫、高挥发分的长焰煤、不粘煤和弱粘煤，具有高灰分、易热解、热值低等特点。随着对大气污染环境问题的重视，煤的分级转化对低阶煤清洁高效利用来说，显得尤为重要。分级转化是通过煤的组成成分特点，分别提出煤中的轻质组分、焦油、半焦，以及S、N和部分重金属组分，再根据下游工艺的需求进行灵活调整，提高煤的利用率，同时降低直接燃烧后尾部烟气排放的污染物。

煤的热解是煤炭分级转化的关键步骤，对煤炭的后续加工环节也起到十分重要的作用。煤热解过程中，其轻质挥发分经过共价键断裂产生大量自由基，进一步发生聚合反应和缩聚反应，最终形成重质焦油，如果与H自由基结合则会形成焦油和气体产物。

将低阶煤与富氢原料共热解，例如油页岩是相对富氢的高灰固体化石原料，其热解产物中的轻质油含有较多的脂肪族组分，煤与油页岩共热解产生协同效应，一方面对煤快速热解过程进行加氢处理，较高的氢碳比可以提高热解油的收率和品质，一方面作为热解重质组分的裂解催化剂，促进轻质油气的生成。

燃煤的共热解技术，可以改变能源结构体系的分级转化利用，实现低品质化石能源的综合热利用，但其存在的问题在于，低阶煤中氢含量低且H/C原子比低，热解产物中重质组分含量高且品质差。油页岩在热解过程中，其表面水分骤然汽化和热应力等因素，会影响其有机质的粘结性，将油页岩有机质与热值低、灰分高的低阶煤直接混合热解，无法达到直接提高煤气热值的目的。而且低阶煤水分较高、热值低，需要对其进行热提质，降低水分含量，提高能量密度，满足动力煤的要求。同时，热解气相产物中仍存在被部分不饱和自由基，以及灰分和油分，容易造成堵塞，影响产品的品质和收率。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种流化态燃煤共热解的实验系统及其方法，操作简单，成本低，使用方便，效果明显。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种流化态燃煤共热解的实验系统，包括热解系统，以及分别设置在热解系统上的反应器系统、气路系统和气相产物系统；

所述的热解系统包括热解炉和加热装置；所述的热解炉的顶部设置出口，底部连接设置有热解炉底部端盖，侧壁上设置有加热装置；所述的热解炉底部端盖中间设置有开孔；

所述的反应器系统包括反应器皿和气通管路；所述反应器皿设置在热解炉内，与加热装置同水平设置；所述的气通管路一端与反应器皿的底部连通，另一端穿过热解炉底部端盖设置有气体喷口；

所述的气路系统包括气瓶；所述的气瓶通过两条支路与气体喷口连通；所述的两条支路上分别设置有流量计和电磁阀；

所述的气相产物系统包括依次连接设置在热解炉顶部出口的旋风分离器和油气分离罐。

进一步的，所述的反应器皿呈圆形凹底结构，内部填充多孔疏松材质，外部包裹设置不锈钢材质；所述的反应器皿底部中心设置有与气通管路相连通的孔。