[发明专利]粉煤干燥热解一体化反应器和处理粉煤的方法

说明书

技术领域

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。

发明内容

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。