[发明专利]煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统、操作方法

权利要求书

1.一种煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统，其特征在于，包括：

热解炉（102），用于输入煤矸石并进行热解，输出热解后固体物料和热解气；其中，所述煤矸石为全品位煤矸石；

空气预热器（202），用于输入空气并进行预热，输出预热后的空气；

脱碳炉（104），用于输入所述预热后的空气；用于输入所述热解后固体物料进行燃烧脱碳；用于输入所述热解气并在油气燃烧器中燃烧，所述油气燃烧器的数量为多个且分别设置于所述脱碳炉（104）的多个预设位置；用于输出脱碳后的灰渣，输出烟气；

冷渣机（105），用于输入所述脱碳后的灰渣和待预热的锅炉给水，输出预热后的锅炉给水和换热后的灰渣；

余热锅炉（201），用于输入所述脱碳炉（104）输出的烟气和所述预热后的锅炉给水，烟气和锅炉给水换热输出蒸汽和换热后的烟气；

其中，所述余热锅炉（201）输出的换热后的烟气用于作为所述热解炉（102）进行热解的热源，所述热解利用后的烟气用于作为所述空气预热器（202）进行预热的热源；

所述热解炉（102）为水平布置套筒式结构，设置有外筒和内筒；所述内筒可转动的设置于所述外筒内，所述外筒和所述内筒之间形成环腔；所述外筒设置有烟气进口和烟气出口，所述烟气进口经所述环腔与所述烟气出口相连通；所述内筒设置有进料口、出料口和热解气出口；所述内筒的内壁固定设置有螺旋结构，用于物料输送和强化传热；所述环腔输入的烟气的温度大于等于850℃，所述内筒内的物料能够达到的温度范围为600~650℃；

所述脱碳炉（104）为具有预设倾角的耐高温窑体，其首端为输入所述热解后固体物料的一端，尾端为输出所述脱碳后的灰渣的一端，所述首端高于所述尾端；所述首端设置有一级油气燃烧器（109），所述尾端设置有二级油气燃烧器（110），形成首尾2个高温区，用于在首端保证固体物料稳定着火，在尾端保证固体物料充分脱碳；脱碳炉（104）通过自身转动输送物料，内壁面布置有物料扰动板使物料与空气充分接触，用于促进固体物料脱碳；所述内筒的热解气出口经油气分配阀（108）分别与所述一级油气燃烧器（109）和所述二级油气燃烧器（110）相连通。

2.根据权利要求1所述的一种煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统，其特征在于，所述内筒的热解气出口与所述油气分配阀（108）之间还设置有旋风除尘器（106）和输送风机（107）。

3.根据权利要求1所述的一种煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统，其特征在于，所述空气预热器（202）为薄壁管式气气换热结构，热源通道进口与所述外筒的烟气出口相连通，热源通道出口用于输出换热后的烟气，冷源通道进口用于输入待预热的空气，冷源通道出口经空气分配阀分别与所述脱碳炉（104）、所述一级油气燃烧器（109）和所述二级油气燃烧器（110）相连通。

4.根据权利要求3所述的一种煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统，其特征在于，还包括：

低温省煤器（206），所述低温省煤器（206）的热源通道输入口与所述空气预热器（202）的热源通道出口相连通，所述低温省煤器（206）的热源通道输出口用于输出换热后的烟气，所述低温省煤器（206）的冷源通道输入口用于输入初始锅炉给水，所述低温省煤器（206）的冷源通道输出口与所述冷渣机（105）的锅炉给水进口相连通。

5.根据权利要求1所述的一种煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统，其特征在于，还包括：

油气储集罐（112），所述内筒的热解气出口还通过油气收集阀（111）与所述油气储集罐（112）的进气口相连通。

6.根据权利要求1所述的一种煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统，其特征在于，所述冷渣机（105）为间接薄壁管式固液换热结构。

7.一种权利要求1所述的煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

热解炉（102）输入煤矸石并进行热解，输出热解后固体物料和热解气；其中，所述余热锅炉（201）输出的换热后的烟气用于作为所述热解炉（102）进行热解的热源；

空气预热器（202）输入空气并进行预热，输出预热后的空气；其中，所述热解利用后的烟气用于作为所述空气预热器（202）进行预热的热源；

脱碳炉（104）用于输入所述预热后的空气，输入所述热解后固体物料进行燃烧脱碳；输入所述热解气并在油气燃烧器中燃烧；输出脱碳后的灰渣，输出烟气；

冷渣机（105）输入所述脱碳后的灰渣和待预热的锅炉给水，输出预热后的锅炉给水和换热后的灰渣；

余热锅炉（201）输入所述脱碳炉（104）输出的烟气和所述预热后的锅炉给水，烟气和锅炉给水换热输出蒸汽和换热后的烟气。