[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于煤气化、热解的煤化工技术领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。