[發(fā)明專利]一種碳質(zhì)材料熱解裝置、包括該熱解裝置的熱解系統(tǒng)、和熱解碳質(zhì)材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210128138.0
• 申請(qǐng)日: 2012-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103374377B
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翁力;崔哲;劉書賢;趙香龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 神華集團(tuán)有限責(zé)任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號(hào): C10B53/00
• 分類號(hào): C10B53/00;C10B53/04;C10B57/08;C10B57/10;C10B49/18
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 彭立兵;林柏楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳質(zhì)材料熱解裝置、包括該熱解裝置的熱解系統(tǒng)、和熱解碳質(zhì)材料的方法，尤其涉及一種物料自均勻混合和自均勻分布的熱解裝置、含該物料自均勻混合和自均勻分布的熱解裝置的熱解系統(tǒng)、和用該熱解系統(tǒng)熱解碳質(zhì)材料的方法。?

背景技術(shù)

一直以來(lái)，低階煤、尤其是褐煤，因具有水分高、灰分高、揮發(fā)分高、熱值低、灰熔點(diǎn)低、和穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，而不宜進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)輸，目前，低階煤主要被用作局部地區(qū)動(dòng)力燃料，因而未能得以充分開(kāi)采和利用。然而，隨著人們對(duì)全球能源枯竭以及環(huán)境惡化的關(guān)注和擔(dān)憂，如何合理、清潔地利用相對(duì)高階煤種儲(chǔ)量更為豐富的低階煤炭資源已成為能源應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。?

煤熱解提質(zhì)是一種將低階煤轉(zhuǎn)化為高階煤的有效方式。通過(guò)煤熱解提質(zhì)，可將占我國(guó)煤炭資源大多數(shù)的褐煤、長(zhǎng)焰煤、不粘煤和弱粘煤等低階煤轉(zhuǎn)化為便于長(zhǎng)距離運(yùn)輸、并且熱值更高的焦或半焦。與運(yùn)輸同等熱量的褐煤相比，半焦可節(jié)省運(yùn)力25-30％以上。借助低階煤熱解提質(zhì)技術(shù)能有效克服煤質(zhì)和煤種局限，使低級(jí)煤轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量的氣化原料，同時(shí)煤熱解提質(zhì)還可回收高熱值的熱解氣和高附加值的焦油產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)低階煤資源利用價(jià)值的最大化。?

碳質(zhì)材料中低溫?zé)峤馐敲簾峤馓豳|(zhì)技術(shù)的一個(gè)核心步驟。熱解工藝按照熱載體類型可分為氣體熱載體熱解工藝和固體熱載體熱解工藝。采用氣體熱載體熱解工藝熱解時(shí)，使用熱氣體傳遞熱量給碳質(zhì)材料；采用固體熱載體熱解工藝熱解時(shí)，使用熱固體傳遞熱量給碳質(zhì)材料。與氣體熱載體熱解工藝相?比，固體熱載體熱解工藝產(chǎn)生較多的油品，生產(chǎn)的焦油質(zhì)量較好；熱解氣的純度和熱值也較高，可用作城市煤氣、工業(yè)燃料以及化工原料。?

圖6是一個(gè)典型的固體熱載體熱解工藝流程圖。其主要流程包括：干煤粉在提升管2中用來(lái)自瓷球加熱器5的熱煙道氣預(yù)熱，預(yù)熱煤粉在熱解旋轉(zhuǎn)爐6中和熱瓷球接觸、受熱并發(fā)生熱解，產(chǎn)生半焦和熱解氣，半焦在回轉(zhuǎn)篩7中與瓷球分離并排出，瓷球與半焦分離后進(jìn)入提升管10中被提升，在被提升到提升管10的頂端后進(jìn)入瓷球加熱器5中再加熱，加熱器5的燃料為該工藝過(guò)程產(chǎn)生的煤氣或燃料油，熱瓷球再加熱后進(jìn)入熱解旋轉(zhuǎn)爐6中循環(huán)使用。通常，熱解旋轉(zhuǎn)爐6中反應(yīng)溫度應(yīng)在400-700℃之間，干煤粉與熱瓷球通過(guò)熱解旋轉(zhuǎn)爐6的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行強(qiáng)制混合，進(jìn)而通過(guò)固-固接觸完成熱量傳遞，使干煤粉轉(zhuǎn)化為氣、液、固熱解產(chǎn)物。?

為使干煤粉與固體熱載體在盡量短的時(shí)間內(nèi)充分混合并完成熱量傳遞，業(yè)界對(duì)熱解爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、固體熱載體的選擇、混合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱解工藝參數(shù)等進(jìn)行了各種各樣的嘗試和改進(jìn)。?

CN201632202U揭露了一種用于固體有機(jī)物熱解的靜態(tài)混合進(jìn)料器。煤粉和高溫爐灰從進(jìn)料口進(jìn)入圓通內(nèi)，受重力作用垂直下落，分別經(jīng)歷弧形擋板的聚集作用以及圓錐形擋板的分散作用進(jìn)行混合，二者經(jīng)過(guò)混合器混合后落入置于該混合器下方的熱解反應(yīng)器中發(fā)生熱解反應(yīng)。在弧形擋板和圓錐形擋板的上表面上設(shè)有半球形凸起，部分半球形凸起處還設(shè)置有圓形開(kāi)孔，以使物料通過(guò)開(kāi)孔落入反應(yīng)器中。然而該靜態(tài)混合進(jìn)料器在實(shí)際使用中仍存在需要克服的問(wèn)題。首先，弧形擋板和圓錐形擋板上設(shè)有凸起，而且并非所有凸起上均設(shè)置開(kāi)孔，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，必然會(huì)在凸起周圍形成堆積角。其次，一定量煤粉和固體熱載體尚未進(jìn)行充分混合就通過(guò)凸起上的圓形開(kāi)孔落入了下方的熱解反應(yīng)器中，影響了物料的混合效果。再者，受限于弧形擋板的橫向?qū)挾龋仨毥?jīng)過(guò)兩組弧形擋板和圓錐形擋板才能使全部物料經(jīng)歷一個(gè)聚集-分散過(guò)程，這使得混合器必須有足夠的高度來(lái)設(shè)置多組弧形擋板和圓錐形擋板，進(jìn)而保證物料在落入熱解反應(yīng)器之前達(dá)到預(yù)定的混合均勻度。最后，由于弧形擋板和圓錐形擋板上設(shè)有凸起和開(kāi)孔，使得設(shè)備制作工藝復(fù)雜化，而多組擋板設(shè)計(jì)使得混合器的處理量受限、并且占用較大空間。?

不同固體物料之間的混合裝置和混合方法在現(xiàn)有技術(shù)中已有報(bào)道，例如，US3664638、US3583678、和US3239197就公開(kāi)了這樣的混合裝置和方法。然而，碳質(zhì)材料和固體熱載體在熱解的整個(gè)過(guò)程中是運(yùn)動(dòng)的而非靜止的，在進(jìn)入熱解反應(yīng)器前可能是混合和分布均勻的碳質(zhì)材料和固體熱載體，在進(jìn)入下行固定熱解反應(yīng)器后，由于它們比重、粒徑、和/或運(yùn)動(dòng)軌跡的差異，仍然有可能在熱解反應(yīng)器中產(chǎn)生新的分層、離析、或偏析，從而造成因顆粒混合物呈正態(tài)非線性堆積所產(chǎn)生的混合和分布原本均勻的碳質(zhì)材料和固體熱載體在進(jìn)入熱解反應(yīng)器后重新產(chǎn)生分布和混合不均勻的局面，這將導(dǎo)致碳質(zhì)材料熱解質(zhì)量和效率大幅下降的問(wèn)題，然而，遺憾的是：這一問(wèn)題長(zhǎng)時(shí)間并未引起業(yè)界重視，至今，現(xiàn)有技術(shù)也未公開(kāi)解決這一問(wèn)題的辦法。?

上述文獻(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容在此全文引入以作參考。?