[发明专利]生物质与低阶煤分离耦合传热板和低品位铁矿石共热解系统

说明书

一种生物质与低阶煤分离耦合传热板和低品位铁矿石共热解系统，包括载气供应系统1、热解系统2和热解产物分离系统3，所述载气供应系统通过导气管分别与热解系统的低阶煤料仓、生物质料仓和铁矿石料仓相连，所述热解系统通过热解碳化炉分别与热解产物分离系统的折流板除尘器和水冷熄焦箱相连。生物质由胶带输送机运至红外加热炉，产生大量含有H元素和碱金属的热解气氛，作为氢源和催化剂被载气吹入热解炭化炉中参与低阶煤的热解，生物质与低阶煤通过电热与红外两段式热解能提高两者的共热解协同作用，从而产生更多高品质的油气资源。本发明对于生物质与低阶煤共热解的科学研究和生产实践应用都具有重要意义。

技术领域

本发明涉及可再生能源技术领域，具体是一种生物质与低阶煤分离耦合传热板和低品位铁矿石共热解系统。

背景技术

热解是一种能源清洁利用的方式，在生物质与低阶煤中都有应用，能产生大量的油气资源，补充到油气供应网路中。但是生物质资源较高的H/C和碱金属含量，使生物质热解的油气存在能量密度低和腐蚀性强等缺点，而低阶煤则含有较低的H/C使产生焦油含有较高的重质组分和灰分，往往容易堵塞下游管路。基于生物质与低阶煤各自的H/C特点，以及在大量热解研究中的碱金属对煤热解的催化作用，认为可以将生物质作为一种氢源与催化剂参与低阶煤的热解，反之亦可将低阶煤作为一种碳源参与生物质的热解，即两者共热解得到的焦油、热解气的油气产率和品质高于两者单独热解后的计算值。理论上生物质与低阶煤共热解既能克服二者单独热解存在的缺陷，产生大量优质的油气资源，又能减少部分化石燃料的使用，降低CO₂、SO₂和NO_x的排放量。但是生物质与低阶煤在结构上的差异过大，例如生物质主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成并通过醚键R-O-R和C-C键等弱键连接，而低阶煤则可分为镜质组、壳质组和惰质组等组分并通过C＝C键等强键连接成，因此同等质量的生物质所需的热解温度和热解反应时间远远小于低阶煤的，即两者的热解温度区间不重合或不相交。而生物质与低阶煤之间的热解温度区间不重合或不相交是造成两者共热解时不发生协同作用甚至发生抑制作用的主要原因。现有的间接热解工艺存在加热速率慢温度场分布不均匀，使反应物在热解加热过程中传热的相对差异也会对热解油气的品质产生影响。

另外随着工业的发展，低品位铁矿石在我国的占比越来越高，其利用的成本也随之增长。而低品位铁矿石作为一种廉价的催化剂，在降低热解焦油重质组分和提高热解油气品质方面有十分显著的效果。因此可将铁矿石作为一种非原位催化剂，应用于生物质与低阶煤共热解，在进一步提高两者共热解油气的质量得同时，使生物质与低阶煤的共热解气氛中还原性组分将铁矿石还原，将能源再生与炼铁工业这两个原本独立的工业生产耦合在一起，从而产生相互利用和相互促进的作用，获得高品质的油气和钢铁资源的三重效益。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种生物质与低阶煤和低品位铁矿石共热解系统及热解方法。

本发明所选用的生物质为稻秆，低阶煤为烟煤，低品位铁矿石为赤铁矿；

表1为生物质与低阶煤的工业分析与元素分析：

表2为低品位铁矿石主要成分(单位：wt％)：