一种固体燃料多效一体耦合提质方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种固体燃料多效一体耦合提质方法及系统，所述提质系统包括：燃料预处理装置，用于对固体燃料进行预处理；一体化提质反应器，与燃料预处理装置通过管道连接，用于将预处理后的固体燃料依次进行溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理；原料供给装置，与一体化提质反应器通过管道连接，用于为溶洗处理、水热处理、烘焙处理提供原料。本发明专利技术提供的提质系统结构简单、能耗低、运行和操作简单，通过在同一个反应器中耦合固体燃料的溶洗、水热、烘焙和沉积过程，实现了“一体多效”综合提质，提质程度适中，大幅降低了系统复杂度和成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种固体燃料多效一体耦合提质方法及系统


[0001]本专利技术涉及固体燃料提质
，尤其涉及一种固体燃料多效一体耦合提质方法及系统。

技术介绍

[0002]加强煤炭等固体燃料的清洁高效利用是促进节能减排、保障能源供给安全和实现社会可持续发展的重要途径之一。但是，占我国煤炭总储量近一半的低阶煤如褐煤，以及生物质、城市生活垃圾和污泥等固体燃料，存在水分和挥发分含量高，能量密度低等特点，导致其长途运输成本高，异地加工利用困难。同时，其传统的直接燃烧和气化等技术也存在能量利用效率低，污染物排放大等问题。因此，迫切需要开发针对上述固体燃料的预处理提质改性技术，以降低其水分和挥发分含量，脱除部分污染物，从源头上提高其品质和热值，实现低阶固体燃料资源的清洁高效利用。
[0003]蒸发提质、水热提质和热解提质是目前主要的固体燃料提质工艺。其中，蒸发提质工艺简单，技术相对成熟。但其提质改性程度较浅，改性后产品的复吸性较强，不宜长途外运和长期储存。水热和热解提质脱水效率高，可一定程度上改变燃料的组成结构，产品复吸能力低，同时可脱除部分灰分和氮、硫、氯等污染物，具有较好的应用前景。虽然水热和热解提质工艺受到较多关注，但目前其仍存在较多的难题需要解决。受反应器等因素限制，现有水热处理温度一般在333℃以下，生产效率较低，产品提质程度不足，产品容易回潮，粉化和自燃倾向高。而传统的热解处理温度一般在633℃左右，系统结构复杂，能耗高，运行和操作难度较大。高温导致其产品提质过度，质量损失较大，应用范围受限。因此，迫切需求一种更加高效的固体燃料提质系统及工艺，来解决上述问题。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种固体燃料多效一体耦合提质方法及系统，旨在解决现有固体燃料提质系统结构复杂、能耗高、运行和操作难度较大、且提质过程存在较轻或过度的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术的第一方面，提供一种固体燃料多效一体耦合提质系统，其中，包括：
[0008]燃料预处理装置，用于对固体燃料进行预处理；
[0009]一体化提质反应器，与所述燃料预处理装置通过管道连接，用于将预处理后的固体燃料依次进行溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理；
[0010]原料供给装置，与所述一体化提质反应器通过管道连接，用于为所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理提供原料。
[0011]可选地，所述固体燃料多效一体耦合提质系统还包括：
[0012]副产物处理装置，分别与所述一体化提质反应器、原料供给装置通过管道连接，用
于对所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理过程中产生的副产物进行处理，并为所述原料供给装置提供原料。
[0013]可选地，所述原料供给装置包括：
[0014]换热器，与所述一体化提质反应器通过管道连接，用于为所述一体化提质反应器提供溶洗处理所需的中温水，并将所述一体化提质反应器产出的高温提质燃料降温；
[0015]蒸汽锅炉，与所述一体化提质反应器通过管道连接，用于为所述一体化提质反应器提供水热处理、烘焙处理所需的高温蒸汽。
[0016]可选地，所述副产物处理装置包括：
[0017]固液分离器，分别与所述一体化提质反应器、蒸汽锅炉通过管道连接，用于将溶洗处理产生的溶洗水与水热处理产生的燃料泥浆的混合物进行固液分离，并为所述蒸汽锅炉提供燃烧燃料；
[0018]水处理装置，分别与所述固液分离器、换热器、蒸汽锅炉通过管道连接，用于对固液分离产生的分离水进行净化处理，并为所述换热器和蒸汽锅炉提供净化水。
[0019]可选地，所述一体化提质反应器为多个，所述多个一体化提质反应器并列设置在所述固体燃料多效一体耦合提质系统中。
[0020]本专利技术的第二方面，提供一种固体燃料多效一体耦合提质方法，其中，采用本专利技术如上所述的固体燃料多效一体耦合提质系统，所述固体燃料多效一体耦合提质方法包括步骤：
[0021]提供待提质固体燃料，将所述待提质固体燃料输送到燃料预处理装置中进行破碎和筛分预处理，得到预处理后的固体燃料；
[0022]将所述预处理后的固体燃料输送到一体化提质反应器中，通过原料供给装置提供的中温水对所述预处理后的固体燃料进行溶洗处理，通过原料供给装置提供的高温蒸汽对溶洗后的固体燃料依次进行水热处理、烘焙处理，然后通过自然降温进行沉积处理，得到提质燃料。
[0023]可选地，通过副产物处理装置对所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理过程中产生的副产物进行处理。
[0024]可选地，在所述一体化提质反应器中，所述溶洗处理采用的温度为33
‑
113℃，所述溶洗处理采用的压力为3
‑
13MPa，所述水热处理采用的温度为113
‑
333℃，所述水热处理采用的压力为3
‑
13MPa，所述烘焙处理采用的温度为313
‑
113℃，所述沉积处理采用的温度为113
‑
333℃。
[0025]可选地，所述一体化提质反应器的加热方式选自蒸汽加热、烟气加热、熔盐加热、导热油加热、电加热中的至少一种。
[0026]可选地，所述固体燃料包括煤、生物质、城市生活垃圾、污泥中的至少一种。
[0027]有益效果：本专利技术提供的固体燃料多效一体耦合提质系统结构简单、能耗低、运行和操作简单，通过在同一个反应器中耦合固体燃料的溶洗、水热反应、烘焙反应和沉积过程，实现了“一体多效”综合提质，提质程度适中，且大幅降低了系统复杂度和成本，同时可实现水分、挥发分、灰分和污染物的综合脱除，减少了提质及后续产品利用过程的污染物和碳排放，有效解决了现有固体燃料提质系统结构复杂、能耗高、运行和操作难度较大，且水热提质较轻、热解提质过度的问题。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例中固体燃料多效一体耦合提质系统的结构示意图。
[0029]图2为本专利技术实施例中固体燃料多效一体耦合提质方法的流程图。
[0030]图3中为本专利技术实施例1中固体燃料多效一体耦合提质系统的结构示意图。
[0031]图中标号说明：
[0032]1、燃料储存装置；2、燃料预处理装置；3、一体化提质反应器；4、原料供给装置；41、换热器；42、蒸汽锅炉；1、副产物处理装置；11、固液分离器；12、水处理装置。
[0033]131、待提质固体燃料(131
’
待提质褐煤)；231、预处理后的固体燃料(231
’
、预处理后的褐煤)；331、高温提质燃料(331
’
、高温提质褐煤)；332、含焦油燃气(332
’
、含焦油煤气)；333、乏汽；334、溶洗水；331、燃料泥浆(331
’
、煤泥浆)；411、提质燃料(411
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体燃料多效一体耦合提质系统，其特征在于，包括：燃料预处理装置，用于对固体燃料进行预处理；一体化提质反应器，与所述燃料预处理装置通过管道连接，用于将预处理后的固体燃料依次进行溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理；原料供给装置，与所述一体化提质反应器通过管道连接，用于为所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理提供原料。2.根据权利要求1所述的固体燃料多效一体耦合提质系统，其特征在于，所述固体燃料多效一体耦合提质系统还包括：副产物处理装置，分别与所述一体化提质反应器、原料供给装置通过管道连接，用于对所述溶洗处理、水热处理、烘焙处理及沉积处理过程中产生的副产物进行处理，并为所述原料供给装置提供原料。3.根据权利要求2所述的固体燃料多效一体耦合提质系统，其特征在于，所述原料供给装置包括：换热器，与所述一体化提质反应器通过管道连接，用于为所述一体化提质反应器提供溶洗处理所需的中温水，并将所述一体化提质反应器产出的高温提质燃料降温；蒸汽锅炉，与所述一体化提质反应器通过管道连接，用于为所述一体化提质反应器提供水热处理、烘焙处理所需的高温蒸汽。4.根据权利要求3所述的固体燃料多效一体耦合提质系统，其特征在于，所述副产物处理装置包括：固液分离器，分别与所述一体化提质反应器、蒸汽锅炉通过管道连接，用于将溶洗处理产生的溶洗水与水热处理产生的燃料泥浆的混合物进行固液分离，并为所述蒸汽锅炉提供燃烧燃料；水处理装置，分别与所述固液分离器、换热器、蒸汽锅炉通过管道连接，用于对固液分离产生的分离水进行净化处理，并为所述换热器和蒸汽锅炉提供净化水。5.根据权利要求1所述的固体燃料多效一体耦合提质系统，其特征在于，所述一体化提质反应器为多个，所述多个一体化提质反应器并列设置在所述固体燃料多效一体耦合提质系统中。...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦建光，赵瑞东，陈天举，吴晋沪，陈骁，褚腊林，张国华，田亮，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：