粉煤干燥热解一体化反应器和处理粉煤的方法与流程

本发明涉及能源化工领域，具体而言，本发明涉及粉煤干燥热解一体化反应器和处理粉煤的方法。
背景技术：
：煤炭是世界上探明储量最为丰富的常规资源之一，我国作为世界上最大的煤炭生产和消费国，能源结构特点是富煤、贫油、少气。在我国煤炭资源结构中，挥发份较高的低阶煤又占有较大的比例，其中褐煤探明保有储量约为1300亿吨，占全国探明保有资源量的12.69％左右，长焰煤、不黏煤和弱黏煤等低阶变质烟煤，约占煤炭储量的42.46％。低阶煤是煤化作用初期的产物，因具有水分高、低灰、低硫、低发热量、挥发分高、密度小、粘结性差和活性强等特点，使得其综合利用受到很大程度地限制。现有低阶煤的主要利用方式有：直接燃烧发电、热解提质、直接液化、气化以及制取化学品等。其中，直接燃烧发电是其最为常见的利用方式之一，据不完全统计，我国约有90％的低阶煤直接用于电站锅炉和各种工业锅炉。而褐煤作为动力燃料直接燃烧效率低，温室气体排放量高，污染严重，且浪费了煤炭中蕴含的丰富油气资源。同时随着现代化采煤综合技术的广泛使用，使得块煤产率下降，粉煤产率升高(达60％以上)。因粉煤易扬尘，堆积时易燃易爆，综合利用难度大，致使其销路不佳而大量积压。煤的热解是低阶煤洁净高效利用的重要途径之一，是煤在隔绝空气或惰性气氛条件下持续加热至较高温度时，发生的一系列物理变化和化学反应，包括煤中有机质的裂解，裂解产物中轻质组分的挥发，裂解残留物的缩聚，挥发分产物在逸出过程中的分解、化合，缩聚产物的进一步分解，再缩聚等过程。在煤气化、液化、焦化和燃烧过程中都要经过或发生热解过程。然而，现有的处理粉煤的手段仍有待改进。技术实现要素：本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出粉煤干燥热解一体化反应器和处理粉煤的方法。采用该粉煤干燥热解一体化反应器可以将粉煤进行干燥处理后直接进行热解，排除干燥粉煤运输过程中的爆炸隐患，同时充分利用粉煤热解气的显热，从而显著降低工艺能耗。在本发明的第一方面，本发明提出了一种粉煤干燥热解一体化反应器。根据本发明的实施例，该粉煤干燥热解一体化反应器包括：本体，所述本体内限定有位于上部的干燥腔室和位于下部的热解腔室，所述干燥腔室与所述热解腔室由隔板间隔开并通过设置在所述隔板上的干燥粉煤出口连通，其中，所述干燥腔室具有粉煤入口，所述干燥腔室内设置有加热管，所述加热管的入口端与所述热解腔室连通，所述加热管的出口端与外界连通；所述热解腔室内设置有多个辐射管，所述热解腔室具有半焦出口，所述热解腔室的侧壁具有连通所述辐射管的燃料入口和烟气出口。根据本发明实施例的粉煤干燥热解一体化反应器通过将待干燥粉煤输送至干燥腔室内进行热解，以便得到干燥粉煤并产生干燥烟气，干燥粉煤直接进入热解腔室内，利用辐射管产生的热量进行热解，得到半焦产品和荒煤气，进而高温荒煤气可以返回干燥腔室内的加热管中对待干燥粉煤进行干燥，由此，该粉煤干燥热解一体化反应器可以将粉煤进行干燥处理后直接进行热解，排除干燥粉煤运输过程中的爆炸隐患，同时充分利用粉煤热解得到的荒煤气的显热对待干燥粉煤进行干燥，从而显著降低工艺能耗。另外，根据本发明上述实施例的粉煤干燥热解一体化反应器还可以具有如下附加的技术特征：在本发明的一些实施例中，所述粉煤干燥热解一体化反应器进一步包括：干燥烟气输送管，所述干燥腔室具有干燥气体出口，所述干燥烟气输送管的入口端与所述干燥气体出口相连，所述干燥烟气输送管的出口端穿过所述本体侧壁并延伸至所述干燥粉煤出口的下方。由此，可以利用对粉煤进行干燥产生的干燥烟气对干燥粉煤进行布料，从而提高后续热解处理的效率。在本发明的一些实施例中，所述隔板为倒锥形金属隔板，所述干燥粉煤出口位于所述倒锥形金属隔板底部。在本发明的一些实施例中，所述加热管为弯折管。在本发明的一些实施例中，所述热解腔室的体积为所述干燥腔室体积的3～10倍。在本发明的一些实施例中，所述多个辐射管在所述热解腔室内的纵向方向上呈多层布置，且相邻两层之间层间距为200～800mm，每层内相邻两个辐射管的间距为200～800mm。在本发明的一些实施例中，所述粉煤干燥热解一体化反应器进一步包括：进料漏斗；以及进料螺旋，所述进料螺旋分别与所述进料漏斗和所述粉煤入口相连。在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用上述实施例的粉煤干燥热解一体化反应器处理粉煤的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将粉煤输送至干燥腔室内进行干燥，以便得到干燥粉煤并产生干燥烟气；使所述干燥粉煤进入所述热解腔室内进行热解，便得到半焦并产生荒煤气；使所述荒煤气进入位于所述干燥腔室内的加热管中，以便用于对所述粉煤进行干燥。由此，根据本发明实施例的处理粉煤的方法通过将待干燥粉煤输送至干燥腔室内进行热解，以便得到干燥粉煤并产生干燥烟气，干燥粉煤直接进入热解腔室内，利用辐射管产生的热量进行热解，得到半焦产品和荒煤气，进而高温荒煤气可以返回干燥腔室内的加热管中对待干燥粉煤进行干燥，由此，该方法可以将粉煤进行干燥处理后直接进行热解，排除干燥粉煤运输过程中的爆炸隐患，同时充分利用粉煤热解得到的荒煤气的显热对待干燥粉煤进行干燥，从而显著降低工艺能耗。另外，根据本发明上述实施例的处理粉煤的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本发明的一些实施例中，将所述干燥腔室内产生的干燥烟气通过干燥烟气输送管输送至所述干燥腔室内的干燥粉煤出口的下方，以便对所述干燥粉煤进行布料。由此，可以进一步提高后续热解处理的效率。在本发明的一些实施例中，所述热解的温度为700～1000摄氏度，所述荒煤气的温度为680～1000摄氏度。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本发明一个实施例的粉煤干燥热解一体化反应器的结构示意图；图2是根据本发明再一个实施例的粉煤干燥热解一体化反应器的结构示意图；图3是根据本发明一个实施例的处理粉煤的方法流程示意图；图4是根据本发明再一个实施例的处理粉煤的方法流程示意图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本发明的第一方面，本发明提出了一种粉煤干燥热解一体化反应器。根据本发明的实施例，参考图1～2，该粉煤干燥热解一体化反应器包括：本体100，本体100内限定有位于上部的干燥腔室110和位于下部的热解腔室120，干燥腔室110与热解腔室120由隔板130间隔开并通过设置在隔板130上的干燥粉煤出口连通，其中，干燥腔室110具有粉煤入口102，干燥腔室110内设置有加热管140，加热管140的入口端与热解腔室120连通，加热管140的出口端与外界连通；热解腔室120内设置有多个辐射管150，热解腔室具150有半焦出口103，热解腔室120的侧壁具有连通辐射管150的燃料入口151和烟气出口152。根据本发明实施例的粉煤干燥热解一体化反应器通过将待干燥粉煤输送至干燥腔室内进行热解，以便得到干燥粉煤并产生干燥烟气，干燥粉煤直接进入热解腔室内，利用辐射管产生的热量进行热解，得到半焦产品和荒煤气，进而高温荒煤气可以返回干燥腔室内的加热管中对待干燥粉煤进行干燥，由此，该粉煤干燥热解一体化反应器可以将粉煤进行干燥处理后直接进行热解，排除干燥粉煤运输过程中的爆炸隐患，同时充分利用粉煤热解得到的荒煤气的显热对待干燥粉煤进行干燥，从而显著降低工艺能耗。根据本发明的具体实施例，隔板130可以为倒锥形金属隔板，并且干燥粉煤出口101可以位于倒锥形金属隔板130的底部。由此，待干燥粉煤完成干燥后可以在重力作用下汇集到隔板底部的干燥粉煤出口，进而落入热解腔室。根据本发明的具体实施例，加热管140可以弯折管，在本发明的一些实施例中，加热管140可以为蛇形弯折管，由此，可以进一步提高加热管与待干燥粉煤的接触面积，从而进一步提高干燥效率。根据本发明的具体实施例，热解腔室120的体积可以为干燥腔室110的3～10倍，在本发明的一些实施例中，热解腔室的宽度为2～5m，高度为3～30m。根据本发明的具体实施例，多个辐射管150可以在热解腔室120内的纵向方向上呈多层布置，且相邻两层之间层间距可以为200～800mm，每层内相邻两个辐射管150的间距可以为200～800mm。根据本发明的一个具体实施例，辐射管可以采用直径dn100～350规格的圆形管。由此，可以进一步提高热解腔室内温度场的均匀度，从而进一步提高对干燥粉煤热解的效率。根据本发明的实施例，热解的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，热解的温度可以为700～1000摄氏度，由此，可以进一步提高热解的效率。根据本发明的具体实施例，荒煤气的温度为680～1000摄氏度，由此，可以利用荒煤气的显热有效地对粉煤进行干燥。参考图2，根据本发明实施例的粉煤干燥热解一体化反应器进一步包括：干燥烟气输送管200、进料漏斗300以及进料螺旋400。根据本发明的实施例，干燥腔室110还具有干燥气体出口104，干燥烟气输送管200的入口端与干燥气体出口104相连，干燥烟气输送管200的出口端穿过本体100侧壁并延伸至干燥粉煤出口101的下方。由此，可以利用对粉煤进行干燥产生的干燥烟气对干燥粉煤进行布料，从而提高后续热解处理的效率。根据本发明的实施例，进料螺旋400分别与进料漏斗300和粉煤入口102相连，由此，可以待处理粉煤供给至进料漏斗300，并通过进料螺旋400输送至粉煤入口102，从而进一步提高生产效率。由此，根据本发明实施例的粉煤干燥热解一体化反应器通过将待干燥粉煤输送至干燥腔室内进行热解，以便得到干燥粉煤并产生干燥烟气，干燥粉煤直接进入热解腔室内，利用辐射管产生的热量进行热解，得到半焦产品和荒煤气，进而高温荒煤气可以返回干燥腔室内的加热管中对待干燥粉煤进行干燥，另一方面，还可以将干燥粉煤产生的干燥烟气用于对待干燥粉煤进行布料，以后续热解处理的效率。由此，该粉煤干燥热解一体化反应器可以将粉煤进行干燥处理后直接进行热解，排除干燥粉煤运输过程中的爆炸隐患，同时充分利用粉煤热解得到的荒煤气的显热对待干燥粉煤进行干燥，从而显著降低工艺能耗。在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用上述实施例的粉煤干燥热解一体化反应器处理粉煤的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将粉煤输送至干燥腔室内进行干燥，以便得到干燥粉煤并产生干燥烟气；使干燥粉煤进入热解腔室内进行热解，便得到半焦并产生荒煤气；使荒煤气进入位于干燥腔室内的加热管中，以便用于对粉煤进行干燥。下面参考图3～4对根据本发明实施例的处理粉煤的方法进行详细描述，根据本发明的实施例，该方法包括：s100：干燥该步骤中，将粉煤输送至干燥腔室内进行干燥，以便得到干燥粉煤并产生干燥烟气。根据本发明的实施例，干燥腔室位于粉煤干燥热解一体化反应器的上部，且干燥腔室与热解腔室之间由隔板间隔开并通过设置在隔板上的干燥粉煤出口连通，干燥腔室内设置有加热管，加热管的入口端与热解腔室连通，加热管的出口端与外界连通，以便利用加热管为干燥提供热量。根据本发明的具体实施例，隔板可以为倒锥形金属隔板，并且干燥粉煤出口可以位于倒锥形金属隔板的底部。由此，待干燥粉煤完成干燥后可以在重力作用下汇集到隔板底部的干燥粉煤出口，进而落入热解腔室。根据本发明的具体实施例，加热管可以弯折管，在本发明的一些实施例中，加热管可以为蛇形弯折管，由此，可以进一步提高加热管与待干燥粉煤的接触面积，从而进一步提高干燥效率。s200：热解该步骤中，使干燥粉煤进入热解腔室内进行热解，便得到半焦并产生荒煤气。根据本发明的实施例，热解腔室位于粉煤干燥热解一体化反应器的下部，热解腔室内设置有多个辐射管，以便通过辐射管为热解提供热量。根据本发明的具体实施例，热解腔室的体积可以为干燥腔室的3～10倍，在本发明的一些实施例中，热解腔室的宽度为2～5m，高度为3～30m。根据本发明的具体实施例，多个辐射管可以在热解腔室内的纵向方向上呈多层布置，相邻两层之间层间距可以为200～800mm，每层内相邻两个辐射管间距可以为200～800mm。根据本发明的一个具体实施例，辐射管可以采用直径dn100～350规格的圆形管。由此，可以进一步提高热解腔室内温度场的均匀度，从而进一步提高对干燥粉煤热解的效率。根据本发明的实施例，热解的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，热解的温度可以为700～1000摄氏度，由此，可以进一步提高热解的效率。s300：返回荒煤气该步骤中，使荒煤气进入位于干燥腔室内的加热管中，以便用于对粉煤进行干燥。根据本发明的具体实施例，荒煤气的温度为680～1000摄氏度，由此，可以利用荒煤气的显热有效地对粉煤进行干燥。s400：利用干燥烟气进行布料根据本发明的实施例，将干燥腔室内产生的干燥烟气通过干燥烟气输送管输送至干燥腔室内的干燥粉煤出口下方，以便对干燥粉煤进行布料，从而提高后续热解处理的效率。由此，根据本发明实施例的处理粉煤的方法通过将待干燥粉煤输送至干燥腔室内进行热解，以便得到干燥粉煤并产生干燥烟气，干燥粉煤直接进入热解腔室内，利用辐射管产生的热量进行热解，得到半焦产品和荒煤气，进而高温荒煤气可以返回干燥腔室内的加热管中对待干燥粉煤进行干燥，另一方面，还可以将干燥粉煤产生的干燥烟气用于对待干燥粉煤进行布料，以后续热解处理的效率。由此，该方法可以将粉煤进行干燥处理后直接进行热解，排除干燥粉煤运输过程中的爆炸隐患，同时充分利用粉煤热解得到的荒煤气的显热对待干燥粉煤进行干燥，从而显著降低工艺能耗。下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。实施例将粒径3mm以下的内蒙褐煤在进料漏斗中经进料螺旋送入干燥腔室，煤料在干燥腔室通过加热管中的高温荒煤气进行干燥，并经干燥粉煤出口进入热解腔室，干燥产生的干燥烟气经干燥烟气输送管返回作为干燥粉煤的布料气。热解腔室中均匀布置蓄热式辐射管，管壁温度利用燃气调节阀控制在900℃，粉煤在反应器中自上而下停留0.1秒～10分钟，并加热到900℃，粉煤在热解腔室内完成热解，热解产生的荒煤气在对煤料干燥后输送至其他单元，热解产生的半焦经半焦出口排出热解腔室。其中，待处理褐煤的工业分析如表1所示，热解产物的组成如表2所示。表1待处理褐煤工业分析/wt％madvadaadfcad13.2927.2115.8243.68表2热解产物组成/wt％半焦热解油气热解水56.0341.722.25在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页12