煤分级热解燃烧联产烟气活性炭的制备系统及制备方法技术方案

本发明专利技术提供一种煤分级热解燃烧联产烟气活性炭的制备系统及制备方法，方法包括以下步骤：热解步骤，煤热解产生煤半焦；燃烧步骤，燃烧热解步骤中产生的部分煤半焦得到烟气；活化步骤，热解步骤中产生的另一部分煤半焦与燃烧步骤中产生的部分烟气发生活化反应，得到活性炭和类煤气，部分烟气用作所述活化反应的活化剂；且活化步骤中产生的类煤气用于参与燃烧步骤中的煤半焦的燃烧

【技术实现步骤摘要】
煤分级热解燃烧联产烟气活性炭的制备系统及制备方法


[0001]本专利技术涉及煤化工
，具体为一种煤分级热解燃烧联产烟气活性炭的制备系统及制备方法
。

技术介绍

[0002]我国是一个能源消费大国，随着经济发展，能源消费需求持续增长
。
在能源结构不断升级转化的今天，我国在一段时间仍然对煤炭有一定的依赖程度，由于煤炭是一种不可再生的资源，其不能高效地利用而造成大量的资源浪费，同时也造成了越来越严重的环境问题
。
伴随着国家去产能的宏观调控，煤炭行业等传统的高污染
、
高能耗产业的生存空间将进一步被压缩
。
面对日益突显的能源和环境矛盾，实现煤炭的高效
、
清洁利用成为当前我国经济社会高质量发展的重大任务之一
。
[0003]煤半焦作为约占原煤质量
50
％
‑
70
％的重要热解产物，在现有技术中多用做直接燃烧，利用价值不高，深加工利用率低
。
[0004]当前对污染物控制和治理的要求越来越严峻，在吸附领域中，多孔材料活性炭具有多种优势，其结构稳定
、
无二次污染，且在吸附饱和后容易进行再生，传统的制备方法存在着成本与效率之间的矛盾
。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本专利技术提供了一种煤分级热解燃烧联产烟气活性炭的制备系统及制备方法，以煤炭热解产生的煤半焦为原料，结合煤半焦燃烧产生的烟气活化制备具有优良吸附性能的活性炭制品，实现就地取材，具有良好的经济性，且提升了煤半焦的价值，降低了能耗，实现煤炭梯级高效清洁利用
。
[0006]本专利技术提供一种煤分级热解燃烧联产烟气活性炭的制备方法，包括以下步骤：
[0007]热解步骤，煤热解产生煤半焦；
[0008]燃烧步骤，燃烧热解步骤中产生的部分煤半焦得到烟气；
[0009]活化步骤，所述热解步骤中产生的另一部分煤半焦与所述燃烧步骤中产生的部分烟气发生活化反应，得到活性炭和类煤气，部分烟气用作活化反应的活化剂；且活化步骤中产生的类煤气用于参与燃烧步骤中的煤半焦的燃烧
。
[0010]根据该技术方案，将热解装置中热解得到的部分煤半焦直接进行活化，大大简化了生产工艺，提高了煤炭资源的利用效率，拓宽了煤分级利用半焦的下游利用
。
同时将煤半焦燃烧产生的部分烟气作为活化剂与煤半焦进行反应，实现就地取材，具有较好的经济性
。
另外，本方案中类煤气中包括活化产生的氢气
、
一氧化碳等可燃气体，排入大气中会造成污染，将其通入燃烧步骤中进行燃烧能够与燃烧烟气一起进行后续利用和处理，对环境友好；其次，还可以为燃烧装置中的反应提供热量，实现低能耗制备活性炭
。
相较于传统单一物理活化方法，缩短了活化时间，相较于化学活化方法，成本低
、
污染小
、
无腐蚀
。
提高了系统的经济性，为实现煤炭梯级高效清洁利用提供一条有效技术途径
。
[0011]本专利技术的可选技术方案中，活化步骤中，烟气的组成为：5‑
20
％的水蒸气
、5
‑
15
％的
CO2和3‑8％的
O2；烟气的温度为
750
‑
900℃
，烟气的停留时长为
0.5
‑
1h。
[0012]根据该技术方案，在该烟气组成
、
烟气浓度及烟气停留时长的条件下，活化剂与煤半焦发生活化反应，有利于活性炭结构和性能的提升
。
[0013]本专利技术的可选技术方案中，制备方法还包括：水蒸气供给步骤：水与燃烧步骤中产生的另一部分烟气换热得到过热蒸汽，抽取部分水蒸气用作补充活化步骤中的活化剂；控制水蒸气的抽取量以调节活化步骤中的水蒸气的含量；热空气供给步骤：水蒸气供给步骤中的烟气与水换热后，再对空气进行预热，抽取部分预热后的空气用作补充活化步骤中的活化剂；控制预热后的空气的抽取量以调节活化步骤中的氧的浓度；燃料风供给步骤：预热后的空气作为燃料风参与燃烧步骤中的煤半焦的燃烧
。
[0014]根据该技术方案，如果烟气中的水蒸气和氧气浓度不足，将部分烟气与水换热，再将换热后的烟气与空气换热，抽取换热后的部分水蒸气和换热后的空气作为活化剂参与活化，能够充分利用烟气的热能，且能够调节活化过程中的水蒸气和氧含量；水蒸气具有良好的扩散性能，且水蒸气与煤半焦反应产生的氢气对活化过程有利，制备获得的活性炭具有较佳的孔隙结构，良好的吸附性能；同时氧气有利于增大活性炭的孔隙结构，提升活性炭的吸附性能；预热后的部分空气作为燃料风参与煤半焦的燃烧，不仅可以为燃烧提供热量，还能够增加燃烧主体，实现资源的重复利用
。
[0015]本专利技术的可选技术方案中，热解步骤中，煤的热解温度为
550
‑
800℃。
[0016]根据该技术方案，在该温度条件下，可以将煤快速升温热解，从而快速析出挥发组分，得到煤半焦
。
[0017]本专利技术提供另提供一种煤分级热解燃烧联产烟气活性炭的制备系统，包括：
[0018]热解装置，提供煤的热解反应场所，以产生煤半焦，热解装置具有煤半焦出料口；
[0019]燃烧装置，用以提供煤半焦燃烧的反应场所，燃烧装置包括煤半焦进料口
、
类煤气入口以及燃烧装置烟气出口，煤半焦进料口与煤半焦出料口连通，燃烧装置烟气出口的烟气用作煤半焦活化的活化剂；
[0020]活化装置，提供煤半焦的活化场所，活化装置包括活化装置烟气入口
、
煤半焦进料口
、
类煤气输出口及活性炭出口，活化装置烟气入口与燃烧装置烟气出口连通，类煤气输出口与类煤气入口连通，煤半焦进料口与煤半焦出料口连通
。
[0021]本专利技术的可选技术方案中，制备系统还包括蒸发器及给水机构，蒸发器与燃烧装置烟气出口及给水机构的出口连通，蒸发器用于发生水与烟气的换热从而产生过热蒸汽，蒸发器的蒸气出口与活化装置烟气入口连通；
[0022]蒸发器还包括蒸发器烟气出口；制备系统还包括空气预热器及烟气净化器，空气预热器具有预热器烟气入口
、
预热器烟气出口
、
第一空气出口和第二空气出口，预热器烟气入口与蒸发器烟气出口连通，预热器烟气出口与烟气净化器连通，第一空气出口与燃烧装置连通，第二空气出口与活化装置连通
。
[0023]根据该技术方案，蒸发器与燃烧装置连通，燃烧装置产生的烟气中，除用作活化的部分外，其余烟气与蒸发器中的水进行换热，从而产生过热蒸汽；空气预热器与蒸发器连接，经蒸发器换热后的烟气与从外部通入空气预热器的常温空气换热，产生高温的空气，用于作为燃烧装置的燃料风
。
可抽取部分蒸汽，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种煤分级热解燃烧联产烟气活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：热解步骤，煤热解产生煤半焦；燃烧步骤，燃烧所述热解步骤中产生的部分煤半焦得到烟气；活化步骤，所述热解步骤中产生的另一部分煤半焦与所述燃烧步骤中产生的部分烟气发生活化反应，得到活性炭和类煤气，所述部分烟气用作所述活化反应的活化剂；且所述活化步骤中产生的类煤气用于参与所述燃烧步骤中的煤半焦的燃烧
。2.
根据权利要求1所述的煤分级热解燃烧联产烟气活性炭的制备方法，其特征在于，所述活化步骤中，烟气的组成为：5‑
20
％的水蒸气
、5
‑
15
％的
CO2和3‑8％的
O2；烟气的温度为
750
‑
900℃
，烟气的停留时长为
0.5
‑
1h。3.
根据权利要求2所述的煤分级热解燃烧联产烟气活性炭的制备方法，其特征在于，还包括：水蒸气供给步骤：水与所述燃烧步骤中产生的另一部分烟气换热得到过热蒸汽，抽取部分水蒸气用作补充所述活化步骤中的活化剂；控制所述水蒸气的抽取量以调节所述活化步骤中的水蒸气的含量；热空气供给步骤：所述水蒸气供给步骤中的烟气与水换热后，再对空气进行预热，抽取部分预热后的空气用作补充所述活化步骤中的活化剂；控制预热后的所述空气的抽取量以调节所述活化步骤中的氧的浓度；燃料风供给步骤：预热后的所述空气作为燃料风参与所述燃烧步骤中的煤半焦的燃烧
。4.
根据权利要求2所述的煤分级热解燃烧联产烟气活性炭的制备方法，其特征在于，所述热解步骤中，所述煤的热解温度为
550
‑
800℃。5.
一种煤分级热解燃烧联产烟气活性炭的制备系统，其特征在于，包括：热解装置，提供煤的热解反应场所，以产生煤半焦，所述热解装置具有煤半焦出料口；燃烧装置，用以提供所述煤半焦燃烧的反应场所，所述燃烧装置包括煤半焦进料口
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆仲泱，祝瑞欣，王勤辉，方梦祥，岑建孟，戴国明，
申请(专利权)人：德清县中能热电有限公司，
类型：发明
国别省市：