[發明專利]一種流化態燃煤共熱解的實驗系統及其方法

在審

• 申請號: 202011642731.8
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112760114A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 向小鳳;張波;張向宇;陸續;徐宏杰
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04;C10B57/10;C10K1/00;C10K1/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明涉及煤清潔熱利用技術領域，具體為一種流化態燃煤共熱解的實驗系統及其方法。本發明系統包括熱解系統，以及分別設置在熱解系統上的反應器系統、氣路系統和氣相產物系統；熱解系統包括熱解爐和加熱裝置；熱解爐的頂部設置出口，底部連接設置有熱解爐底部端蓋，側壁上設置有加熱裝置；熱解爐底部端蓋中間設置有開孔；反應器系統包括反應器皿和氣通管路；反應器皿設置在熱解爐內，與加熱裝置同水平設置；氣通管路一端與反應器皿底部連通，另一端穿過熱解爐底部端蓋設有氣體噴口；氣路系統包括氣瓶；氣瓶通過兩條支路與氣體噴口連通；兩條支路上分別設有流量計和電磁閥；氣相產物系統包括依次連接設在熱解爐頂部出口的旋風分離器和油氣分離罐。

技術領域

本發明涉及煤清潔熱利用技術領域，具體為一種流化態燃煤共熱解的實驗系統及其方法。

背景技術

煤在我國能源消費結構中占用比例較高，而低階煤在我國的煤炭資源儲量中占比例高達40％以上，例如低灰、低硫、高揮發分的長焰煤、不粘煤和弱粘煤，具有高灰分、易熱解、熱值低等特點。隨著對大氣污染環境問題的重視，煤的分級轉化對低階煤清潔高效利用來說，顯得尤為重要。分級轉化是通過煤的組成成分特點，分別提出煤中的輕質組分、焦油、半焦，以及S、N和部分重金屬組分，再根據下游工藝的需求進行靈活調整，提高煤的利用率，同時降低直接燃燒后尾部煙氣排放的污染物。

煤的熱解是煤炭分級轉化的關鍵步驟，對煤炭的后續加工環節也起到十分重要的作用。煤熱解過程中，其輕質揮發分經過共價鍵斷裂產生大量自由基，進一步發生聚合反應和縮聚反應，最終形成重質焦油，如果與H自由基結合則會形成焦油和氣體產物。

將低階煤與富氫原料共熱解，例如油頁巖是相對富氫的高灰固體化石原料，其熱解產物中的輕質油含有較多的脂肪族組分，煤與油頁巖共熱解產生協同效應，一方面對煤快速熱解過程進行加氫處理，較高的氫碳比可以提高熱解油的收率和品質，一方面作為熱解重質組分的裂解催化劑，促進輕質油氣的生成。

燃煤的共熱解技術，可以改變能源結構體系的分級轉化利用，實現低品質化石能源的綜合熱利用，但其存在的問題在于，低階煤中氫含量低且H/C原子比低，熱解產物中重質組分含量高且品質差。油頁巖在熱解過程中，其表面水分驟然汽化和熱應力等因素，會影響其有機質的粘結性，將油頁巖有機質與熱值低、灰分高的低階煤直接混合熱解，無法達到直接提高煤氣熱值的目的。而且低階煤水分較高、熱值低，需要對其進行熱提質，降低水分含量，提高能量密度，滿足動力煤的要求。同時，熱解氣相產物中仍存在被部分不飽和自由基，以及灰分和油分，容易造成堵塞，影響產品的品質和收率。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種流化態燃煤共熱解的實驗系統及其方法，操作簡單，成本低，使用方便，效果明顯。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種流化態燃煤共熱解的實驗系統，包括熱解系統，以及分別設置在熱解系統上的反應器系統、氣路系統和氣相產物系統；

所述的熱解系統包括熱解爐和加熱裝置；所述的熱解爐的頂部設置出口，底部連接設置有熱解爐底部端蓋，側壁上設置有加熱裝置；所述的熱解爐底部端蓋中間設置有開孔；

所述的反應器系統包括反應器皿和氣通管路；所述反應器皿設置在熱解爐內，與加熱裝置同水平設置；所述的氣通管路一端與反應器皿的底部連通，另一端穿過熱解爐底部端蓋設置有氣體噴口；

所述的氣路系統包括氣瓶；所述的氣瓶通過兩條支路與氣體噴口連通；所述的兩條支路上分別設置有流量計和電磁閥；

所述的氣相產物系統包括依次連接設置在熱解爐頂部出口的旋風分離器和油氣分離罐。

進一步的，所述的反應器皿呈圓形凹底結構，內部填充多孔疏松材質，外部包裹設置不銹鋼材質；所述的反應器皿底部中心設置有與氣通管路相連通的孔。