[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

说明书

本发明公开了一种煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统、操作方法，所述煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统包括：热解炉，用于输入煤矸石并进行热解；空气预热器；脱碳炉，用于输入预热后的空气；用于输入热解后固体物料进行燃烧脱碳；用于输入热解气并在油气燃烧器中燃烧；用于输出脱碳后的灰渣，输出烟气；冷渣机；余热锅炉；余热锅炉输出的换热后的烟气用于作为热解炉进行热解的热源，热解利用后的烟气用于作为空气预热器进行预热的热源。本发明通过热解油气、固体物料的分级分质利用和余热梯级利用保证了优越的燃烧条件，能够解决现有技术存在的全品位煤矸石规模化直燃的稳定着火及充分脱碳技术问题。

技术领域

本发明属于煤矸石规模化消纳技术领域，涉及煤矸石热解脱碳领域，特别涉及一种煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统、操作方法。

背景技术

原煤开采和洗选过程产生的煤基有机工业固体废弃物煤矸石，其产量约占煤炭开采量的8％～20％；煤矸石与原煤相比具有含碳量较低、热值较低以及质地坚硬等特点，长期大量堆存的煤矸石会占用大量农田、浪费土地资源，造成自燃、扬尘、酸雨、水土流失等自然灾害影响生态系统的稳定，同时也会造成能源能量的浪费。

目前的煤矸石规模化消纳存在以下技术问题；

(1)现有高值组分回收技术针对某一特定需求组分提取煤炭、铝铁硅材料、有价金属、非金属矿物，提取单一组分后的残渣仍需再次处理，无法实现煤矸石的整体处置；

(2)以片层结构、比表面积大的特点为基础的制备废水处理材料技术，将煤矸石或煤矸石复合其他材料制成的吸附剂多处于小试阶段，从成本与经济效益的基础出发现阶段具有一定的工业推广难度；

(3)在煤矸石制备建材方面的技术，需充分考虑材料的强度、耐磨、渗入和抗冻等特性，对煤矸石掺混比有严格限制，因此难以实现煤矸石的规模化处置；

(4)在煤矸石用于土壤改良、复垦方面，受土壤理化性各地区波动的限制及存在煤矸石自身重金属渗出的风险，有待进一步优化技术路线并做好实时检测，因此此技术仍非煤矸石规模化处置的最优解；

(5)采用煤矸石进行发电是目前较为成熟的煤矸石消纳途径，但用于发电的煤矸石对低位发热量存在限制且需要掺配燃料供能，无法实现全品位煤矸石的规模化消纳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统、操作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案中，通过热解油气、固体物料的分级分质利用和余热梯级利用保证了优越的燃烧条件，从而实现了全品位煤矸石规模化直燃处置的稳定着火及充分脱碳，能够解决现有技术存在的全品位煤矸石规模化直燃的稳定着火及充分脱碳技术问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种煤矸石分级分质热解脱碳及余热梯级利用系统，包括：

热解炉，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；

空气预热器，用于输入空气并进行预热，输出预热后的空气；

脱碳炉，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的多个预设位置；用于输出脱碳后的灰渣，输出烟气；

冷渣机，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，用于输入所述脱碳炉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，所述余热锅炉输出的换热后的烟气用于作为所述热解炉进行热解的热源，所述热解利用后的烟气用于作为所述空气预热器进行预热的热源。