[实用新型]生物质耦合的低阶煤提质清洁高效综合利用生产线

说明书

技术领域

本实用新型属于煤化工技术领域。

背景技术

我国的化石能源结构为“富煤、贫油、少气”，在我国的能源消费结构中，煤约占70%。由于煤的高碳性和目前利用技术的落后，煤在作为主要能源和化工原料的同时也是环境的主要污染源。据中国工程院的资料，2006年，我国排放的SO₂和NO_x的总量达4000万吨以上，源于燃煤的比例分别为85%和60%，燃煤排放的CO₂和烟尘也分别占到总排放量的85%和70%。一方面由于我国资源禀赋特点，煤炭是能源资源的主要提供者；另一方面由于技术落后，煤炭又是环境生态的主要污染源。基于上述现状，加强煤的清洁高效利用，发展现代煤化工技术，已经成为人们努力的方向。

低阶煤（褐煤/次烟煤）占我国已探明煤炭储量55%以上，低阶煤煤化程度低，蕴藏其中的挥发分相当于1000亿吨的油气资源。由于低阶煤水含量高，直接燃烧或气化效率低、且现有技术无法充分利用其资源价值，导致了煤炭资源的巨大浪费。新疆地区煤炭资源以次烟煤为主，低阶煤提质清洁高效利用是充分利用新疆地区煤炭资源的必由之路。

生物质包括农作物秸秆、稻壳、林业加工产生的残余物等。我国农作物秸秆的年产量约有600Mt，稻壳约50Mt，林业加工残余物约30Mt，三项总计折合标准煤215Mt。生物质主要化学组分为木质素、纤维素和糖类，能量密度低，不宜贮存和运输。目前我国生物质大多废弃或直接燃烧，利用率低，造成资源浪费和环境污染。根据生物质和低阶煤的成分特点，将生物质和低阶煤共同热解是近年来煤化工崭新的研究课题。生物质中氢含量高，如果能够通过共同热解促使煤热解加氢，将会提高挥发分收率，出现1+1>2的效果。然而由于生物质热解温度低、热解速度快，煤热解温度高、热解速度慢，现有技术生物质和煤混合热解时往往呈现生物质和煤分别热解的现象，难以实现生物质热解促使煤热解加氢的预期。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种生物质耦合的低阶煤提质清洁高效综合利用生产线，通过微生物共同作用生物质和低阶煤，促使生物质和低阶煤耦合，实现生物质热解促使煤热解加氢，同时还可以预先脱硫，避免热解过程产生二氧化硫。技术方案如下：生物质耦合的低阶煤提质清洁高效综合利用生产线，包括洗煤预处理单元、干燥单元、低温热解单元、热解产物收集分离单元，其特征在于，还包括耦合处理单元。

低阶煤首先进入洗煤预处理单元，洗煤预处理单元包括跳汰机、破碎机、筛分机等设备；洗煤预处理包括去除矸石等杂质、破碎、筛分等常规工序。

经洗煤预处理后的低阶煤和经破碎筛分的生物质进入耦合处理单元，耦合处理单元包括球磨滚筒式生物反应器和捏合机等设备。所述球磨滚筒式生物反应器，为一种密闭的球磨滚筒，包括滚筒、混料球、加热温控装置以及抽气进气装置。低阶煤和生物质进入球磨滚筒式生物反应器后，按照一定球料比加入混料球，转动滚筒使煤和生物质充分混合。混合均匀后球料分离，取出混料球，然后加入微生物，通入微生物生长所需气氛，转动滚筒使微生物对生物质和煤共同作用。该生化反应过程，既可以脱硫，避免后续热解过程产生二氧化硫；又可以通过微生物对生物质和煤的共同作用，促使生物质和煤耦合，在后续热解过程中，通过生物质热解促使煤热解加氢，提高挥发分收率。生化反应结束后，生物质和煤的混合物通过捏合机制成团块，捏合过程中可以加入适量粘合剂。

经耦合处理的生物质和煤混合团块进入干燥单元，干燥单元包括回转窑及水分收集装置。生物质和煤混合团块经回转窑加热后去除水分，水分收集后循环使用。

干燥后的生物质和煤混合团块进入低温热解单元，低温热解单元主体设备为旋转式干馏炉，生物质和煤混合团块在干馏炉内被高温气体直接加热，同时干馏炉设有加热装置对生物质和煤混合团块间接加热。

生物质和煤混合团块在低温热解单元处理后，热解产物为焦、焦油和热解气，热解产物进入热解产物收集分离单元。热解产物收集分离单元包括焦冷却器、冷凝器、离心分离机、气体收集装置。焦经焦冷却器冷却后压饼成块，制备成型焦作为产品出售。挥发烃经冷凝器冷凝后为焦油收集，焦油中含有细碳粒，焦油与细炭粒由离心分离机分离，焦油可以再经后续加氢工艺处理制备汽柴油、沥青等产品。热解气经气体收集装置收集后，可以作为干燥单元和低温热解单元的热源，也可以进一步处理为LNG。