一种连续煤热解实验系统及实验方法

本公开的至少一种实施例涉及煤热解，更具体地，涉及一种煤热解实验系统及实验方法。

背景技术：

1、低阶煤具有煤化程度低，挥发份含量高的特点，含油率可达10％以上。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煤焦油产品。

2、煤热解实验研究是深入探究煤热解特性的基础，目前，对于煤热解实验主要以炼焦箱作为模拟热解炉的容器。其机理类似固定床反应装置，无法实现对热解后的煤焦原位冷却，只能待炼焦箱整体降温后拆箱取样。因此，无法模拟工业热解中连续运行的使用场景，难以评价连续式反应过程中的热解炉的各类指标参数，并且，基于炼焦箱的有限空间，原料煤的处理量也受到限制，只能评价煤种小粒径下的各类指标参数的变化，无法还原块煤的各类指标参数。

3、为此，如何提供一种处理对工业热解的使用场景的还原度高、处理量大、且可模拟连续式反应过程的煤热解实验系统，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上述以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提供一种连续煤热解实验系统及实验方法。热解装置中配置有热解段及熄焦段，以模拟热解后的煤焦的原位冷却。进料装置的进料频率，以及出焦装置的出焦频率与热解段的热解时间相关联，使得原料煤可连续的进料，以模拟工业热解中连续运行的使用场景，从而在实验过程中得到丰富且可靠的各类指标参数。

2、本公开的实施例的一方面提供的连续煤热解实验系统，包括：热解装置，上述热解装置的上部设置有适用于对原料煤热解的热解段，上述热解装置的下部设置有适用于使热解后的煤焦间接冷却的熄焦段；进料装置，和上述热解装置的进料口相连通，适用于存储并向上述热解装置输送待热解的上述原料煤；以及出焦装置，和上述热解装置的出焦口相连通，适用于输出熄焦后的上述煤焦；其中，上述进料装置被构造成响应于上述原料煤通过上述热解段的热解时间，配置输入上述原料煤的进料频率，上述出焦装置响应于上述进料频率配置出焦频率，以使在上述热解时间内所输入的上述原料煤及输出的上述煤焦的体积大致相同，以在上述热解装置的内部连续的热解上述原料煤。

3、根据本公开的实施例，一种连续煤热解实验系统还包括储焦装置，设置于上述出焦装置的下游，适用于承接由上述热解装置排出的煤焦，并检测上述煤焦的质量，以获取上述出焦装置的出焦频率，并响应于上述出焦频率动态的调节进料装置的上述进料频率。

4、根据本公开的实施例，上述热解装置包括：内管体，上述内管体的内部限定上述热解段；外管体，套设于上述内管体的外部；以及加热部，设置于上述内管体及上述外管体之间，适用于对上述热解段加热，以作为上述原料煤热解的热源。

5、根据本公开的实施例，上述热解装置还包括冷却部，上述冷却部的内部限定熄焦段，设置于上述加热部的下方；其中，上述冷却部内配置有循环的冷却介质，适用于冷却热解后的上述煤焦，以使上述煤焦熄焦。

6、根据本公开的实施例，连续煤热解实验系统还包括热解气处理装置，包括：冷却机构，和上述热解装置的出气口相连通，适用于冷却上述热解气，以提取上述热解气中的至少一部分煤焦油；以及洗涤机构，设置于上述冷却机构的下游，内置又有机溶剂，适用于通过上述有机溶剂洗涤经冷却的上述热解气中残留的至少一部分煤焦油。

7、根据本公开的实施例，连续煤热解实验系统还包括第一温度检测装置，被构造成检测上述热解段内的多个不同高度位置和/或上述熄焦段内的温度信号，以获取上述热解装置内的煤层的温度。

8、根据本公开的实施例，连续煤热解实验系统还包括第二温度检测装置，被构造成检测上述冷却机构内的上述热解气的温度信号，以获取上述热解气的温度。

9、根据本公开的实施例，上述热解装置还包括流量检测装置，被构造成检测上述热解段输出的热解气的流量。

10、根据本公开的实施例，连续煤热解实验系统还包括气体分析装置，被构造成检测上述热解气中的至少一部分气体物质的种类及组分。

11、根据本公开的实施例，煤热解实验系统还包括压力检测装置，被构造成检测上述热解装置内的热解气的气体压力。

12、本公开的实施例的另一方面提供的基于煤热解实验系统的实验方法，包括：获取原料煤在热解段连续下行的过程中，完成热解所需的热解时间；响应于上述热解时间配置进料装置的进料频率，以使所输入的原料煤在上述热解时间内，下行至熄焦段并形成煤焦；以及响应于上述进料频率配置出焦装置的出焦频率，以使进入上述熄焦段的煤焦顺序排出至上述熄焦段之外，以使通过上述热解装置的原料煤被连续的热解。

13、根据本公开提供的煤热解实验系统，热解装置中配置有热解段及熄焦段，以模拟热解后的煤焦的原位冷却。并且，由于配置有熄焦段还可提升煤焦的熄焦速度，缩短实验的时间。进料装置的进料频率，以及出焦装置的出焦频率与热解段的热解时间相关联，使得原料煤可连续的进料，以使输入热解装置的原料煤的体积与由热解装置输出的煤焦的体积动态平衡，不但可模拟工业热解中连续运行的使用场景，获得更丰富且可靠的各类指标参数，还可使待热解的原料煤始终处于热解段内，以维持煤热解实验系统的高效运行。

技术特征：

1.一种连续煤热解实验系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括储焦装置(4)，设置于所述出焦装置(3)的下游，适用于承接由所述热解装置(1)排出的煤焦，并检测所述煤焦的质量，以获取所述出焦装置(3)的出焦频率，并响应于所述出焦频率动态的调节进料装置(2)的所述进料频率。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热解装置(1)包括：

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述热解装置(1)还包括冷却部(121)，所述冷却部(121)的内部限定熄焦段(12)，设置于所述加热部(112)的下方；

5.根据权利要求1至4中任一所述的系统，其特征在于，还包括热解气处理装置(5)，包括：

6.根据权利要求1至4中任一所述的系统，其特征在于，还包括第一温度检测装置，被构造成检测所述热解段(11)内的多个不同高度位置和/或所述熄焦段(12)内的温度信号，以获取所述热解装置(1)内的煤层的温度。

7.根据权利要求1至4中任一所述的系统，其特征在于，还包括第二温度检测装置，被构造成检测所述冷却机构(51)内的所述热解气的温度信号，以获取所述热解气的温度。

8.根据权利要求1至4中任一所述的系统，其特征在于，还包括流量检测装置(6)，被构造成检测所述热解段(11)输出的热解气的流量。

9.根据权利要求1至4中任一所述的系统，其特征在于，还包括气体分析装置(7)，被构造成检测热解气中的至少一部分气体物质的种类及组分。

10.根据权利要求1至4中任一所述的系统，其特征在于，还包括压力检测装置，被构造成检测所述热解装置(1)内的热解气的气体压力。

11.一种基于权利要求1至10中任一所述的煤热解实验系统的实验方法，其特征在于，包括：

技术总结本公开提供一种连续煤热解实验系统，包括：热解装置，热解装置的上部设置有适用于对原料煤热解的热解段，热解装置的下部设置有适用于使热解后的煤焦间接冷却的熄焦段；进料装置，和热解装置的进料口相连通，适用于存储并向热解装置输送待热解的原料煤；以及出焦装置，和热解装置的出焦口相连通，适用于输出熄焦后的煤焦；其中，进料装置被构造成响应于原料煤通过热解段的热解时间，配置输入原料煤的进料频率，出焦装置响应于进料频率配置出焦频率，以使在热解时间内所输入的原料煤及输出的煤焦的体积大致相同，以在热解装置的内部连续的热解原料煤。技术研发人员：代飞,隋军,任文君,金红光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