一种外热式热解装置及热解系统

本公开的至少一种实施例涉及煤热解，更具体地，涉及一种外热式煤热解装置及热解系统。

背景技术：

1、基于我国的能源结构特点，特别是挥发份含量高的低阶煤占比超过50％，煤炭热解技术是目前低阶煤清洁高效利用的主要途径，通过煤炭分级分质利用，可得到洁净优质煤焦、富氢热解气和高附加值煤焦油产品，有利于实现煤炭资源化利用最大化。

2、依据供热方式的不同，煤热解工艺主要分为内热式和外热式两种装置。其中，内热式装置由煤热解气与空气燃烧产生的高温烟气与煤直接接触加热发生热解反应，由于高温烟气中携带大量的氮气，因此，会导致热解产生的热解气的热值低，品位差，在热解过程中通过高温烟气的气流作用还会导致大量粉尘流出，导致后续产生的焦油难以进行除尘；并且，由于热解过程所吸收热量主要由产品属性的高品位热解气燃烧提供，还会导致热解过程不可逆损失大，系统能效低。

3、基于内热式的装置的上述不足，现有技术中可采用外热式的装置，以通过热源(如高温烟气)与原料煤间接加热的方式，来提高热解气热值。但目前所采用的外热式的热解装置为提高热解原料煤的处理能力，多采用动态热解的方式(如回转炉)，导致滚动过程产生的大量粉尘随热解混合气流出，而后续高含尘煤焦油的处理是热解行业至今难以有效解决的瓶颈难题。其他外热式装置或配置复杂的热解管路，或横向热解半径大，热解时间长，导致外热式的热解装置体积较大，或者热解不均匀。

4、另外，目前热解装置多采用湿法熄焦方式，湿法熄焦方式属于炉外熄焦的间歇操作，会产生大量废水，且影响煤焦的质量，占产品质量70％的高温煤焦的显热得不到充分利用。

5、为此，如何提供一种以高值富h2热解气和富碳煤焦为产品，副产低含尘焦油，且装置处理能力强、系统能效高、热解充分、环境友好，并具有内置干熄焦一体化的热解装置，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的所述以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提供一种外热式热解装置及热解系统。通过在炉体内配置的多个管体，使管体的管程内形成用于对原料煤热解及对热解后的煤焦进行内熄焦的通道，使每个管体内的原料煤可间接的与烟气充分换热，进行热解，有利于减小装置的体积，使熄焦段被集成于装置内；而且，由于热解后的煤焦被堆积于原料煤的下部，因此，可形成静态热解，减少热解过程中产生的粉尘；并且，在熄焦段通过管程容纳煤焦与壳程的冷却介质换热，使得煤焦与冷却介质的换热充分，有利于进一步减小装置的体积。

2、本公开的实施例的一方面提供外热式热解装置，包括：炉体，上述炉体的上部设置有适用于输入待热解的原料煤的进料口，上述炉体的下部设置有适用于输出煤焦的出料口，位于上述进料口及上述出料口之间的炉膛内，由下至上形成低温的熄焦段及高温的热解段，上述熄焦段及上述热解段隔离设置；以及多个平行间隔设置的管体，每个上述管体贯通上述热解段及上述熄焦段，布置于上述进料口及上述出料口之间，上述管体的管程适用于容纳原料煤通过并热解形成煤焦，上述炉体的位于上述热解段的壳程适用于通入用作热源的烟气，上述炉体的上述熄焦段的壳程适用于通入冷却上述煤焦的冷却介质。

3、根据本公开的实施例，外热式热解装置还包括原料煤分布器，设置于上述炉体的上端，和上述进料口相连通，并被构造成将由外部输入的原料煤大致均匀的分配至多个上述管体内。

4、根据本公开的实施例，外热式热解装置还包括集焦仓，设置于上述炉体的下端，并形成上述炉体的出料口，适用于收集由多个上述管体输出的煤焦。

5、根据本公开的实施例，上述热解段内沿壳程配置有s形的换热流道，以通入烟气，并使上述管体的内部沿原料煤的传输方向形成梯级换热。

6、根据本公开的实施例，上述热解段内沿上述炉体的高度方向错位排布有多个塔板以形成上述换热流道；其中，上述换热流道的进气端设置于上述热解段的下部，上述换热流道的排气端设置于上述热解段的上部。

7、根据本公开的实施例，上述管体的位于上述熄焦段的部分的外壁配置有翅片，适用于与上述冷却介质充分换热。

8、根据本公开的实施例，上述管体被构造成变径结构；其中，上述管体的位于上述热解段内的部分的内径被构造成大于或等于与位于上述熄焦段内的部分的内径。

9、根据本公开的实施例，上述管体的位于上述热解段内的部分的长度被构造成小于或等于位于上述熄焦段内的部分的长度。

10、本公开的实施例的另一方面还提供一种热解系统，包括外热式热解装置；以及燃烧装置，和上述外热式热解装置的热解段的壳程连通，适用于燃烧低阶煤和/或生物质，以产生用作热解的热源的烟气。

11、根据本公开的实施例，热解系统还包括：原料煤输入装置，设置于上述外热式热解装置的进料口的上游，适用于存储并向上述外热式热解装置输入待热解的原料煤；以及煤焦输出装置，设置于上述外热式热解装置的出料口的下游，适用于输出熄焦后的煤焦。

12、根据本公开的实施例，上述原料煤输入装置包括：原料煤干燥器，适用于容纳原料煤通过并干燥；原料煤仓，设置于上述原料煤干燥器的下游，适用于存储干燥的原料煤；以及锁煤斗，设置于上述原料煤仓及上述外热式热解装置的进料口之间，以暂存待输入上述外热式热解装置的原料煤；其中，上述原料煤仓和上述锁煤斗之间和/或上述锁煤斗及上述外热式热解装置的进料口之间配置有可开合地第一阀体。

13、根据本公开的实施例，上述煤焦输出装置包括：出焦仓，设置于上述外热式热解装置的出料口的下游，适用于承接由上述外热式热解装置输出的煤焦；以及出料机，设置于上述出焦仓的下游，适用于将上述出焦仓内的上述煤焦输出至上述热解系统的外部；其中，上述外热式热解装置的出料口和上述出焦仓之间和/或上述出焦仓和上述出料机之间配置有可开合地第二阀体。

14、根据本公开的实施例，上述第一阀体及上述第二阀体时序性的控制，以使上述第一阀体响应于上述第二阀体的打开工作被打开，以在一部分位于上述外热式热解装置内的煤焦被输出至上述热解系统的外部的状态下，使上述外热式热解装置被送入待热解的原料煤。

15、根据本公开提供的外热式煤热解装置及热解系统，通过在炉体内配置的多个管体，使管体的管程内形成用于对原料煤热解及对热解后的煤焦进行内熄焦的通道，使每个管体内的原料煤可间接的与烟气充分换热，进行热解，有利于减小装置的体积，使熄焦段被集成于装置内；而且，由于热解后的煤焦被堆积于原料煤的下部，因此，可形成静态热解，减少热解过程中产生的粉尘；并且，在熄焦段通过管程容纳煤焦与壳程的冷却介质换热，使得煤焦与冷却介质的换热充分，有利于进一步减小装置的体积。

技术特征：

1.一种外热式热解装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括原料煤分布器(16)，设置于所述炉体(1)的上端，和所述进料口(11)相连通，并被构造成将由外部输入的原料煤大致均匀的分配至多个所述管体(17)内。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括集焦仓(14)，设置于所述炉体(1)的下端，并形成所述炉体(1)的出料口，适用于收集由多个所述管体(17)输出的煤焦。

4.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其特征在于，所述热解段(12)内沿壳程配置有s形的换热流道，以通入烟气，并使所述管体(17)的内部沿原料煤的传输方向形成梯级换热。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述热解段(12)内沿所述炉体(1)的高度方向错位排布有多个塔板(19)以形成所述换热流道；

6.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其特征在于，所述管体(17)的位于所述熄焦段(13)的部分的外壁配置有翅片(18)，适用于与所述冷却介质充分换热。

7.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其特征在于，所述管体(17)被构造成变径结构；

8.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其特征在于，所述管体(17)的位于所述热解段(12)内的部分的长度被构造成小于或等于位于所述熄焦段(13)内的部分的长度。

9.一种热解系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述原料煤输入装置(2)包括：

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述煤焦输出装置(4)包括：

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第一阀体(24)及所述第二阀体(43)时序性的控制，以使所述第一阀体(24)响应于所述第二阀体(43)的打开工作被打开，以在一部分位于所述外热式热解装置内的煤焦被输出至所述热解系统的外部的状态下，使所述外热式热解装置被送入待热解的原料煤。

技术总结本公开提供一种外热式热解装置及热解系统，外热式热解装置包括炉体，炉体的上部设置有适用于输入待热解的原料煤的进料口，炉体的下部设置有适用于输出煤焦的出料口，位于进料口及出料口之间的炉膛内，由下至上形成低温的熄焦段及高温的热解段，熄焦段及热解段隔离设置；以及多个平行间隔设置的管体，每个管体贯通热解段及熄焦段，布置于进料口及出料口之间，管体的管程适用于容纳原料煤通过并热解形成煤焦，炉体的位于热解段的壳程适用于通入用作热源的烟气，炉体的熄焦段的壳程适用于通入冷却煤焦的冷却介质。技术研发人员：代飞,隋军,金红光,任文君受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/3/17