【技术实现步骤摘要】
本公开涉及热解，尤其涉及一种煤粉用热解装置及方法。
技术介绍
1、以褐煤和低变质烟煤为代表的低阶煤储量丰富，达到5500亿吨，在煤炭储量中占比超过55％。由于成煤年代较晚，低阶煤中挥发分含量普遍较高，达到10～40％。据测算，低阶煤蕴藏的挥发分总量相当于1000亿吨的油气资源。目前，90％以上低阶煤直接用于燃烧发电和供热，不仅利用效率较低，存在环境污染问题，还造成油气资源的巨大浪费。结合能源资源特点以及能源结构现状，以热解为先导的梯级利用是实现低阶煤清洁高效高值利用、解决油气安全的重要举措。
2、目前，以块煤(粒径为25～80mm)为原料的竖炉热解工艺已成功产业化应用。其中，鲁奇三段炉是最为典型的热解工艺。基于该工艺，进一步发展出了多种竖炉工艺，例如三江sj低温干馏炉、鞍山热能院znzl直立炉、山西冶金sh直立炉、国富炉、神木恒源干馏炉等。然而，块煤热解工艺普遍以制取半焦为目的，煤焦油收率并不高，热解煤气的品质也相对较差。此外，这类热解工艺还存在着单炉规模小且难以放大、热解时间长、需要废水处理等问题。针对这些问题，仍需要通过技术研发以提高能效、降低污染。
3、在现代机械化采煤工艺中，块煤产量仅占采煤总量的20～25％，更多则以0～25mm的粉煤形式存在。目前，已逐渐发展出了适用于粉煤的涵盖移动床、流化床、气流床和回转窑等多种炉型的热解技术。尽管粉煤热解工艺繁多，但是受制于宽筛分粉煤均质化热解效果差以及流动不均匀、无法长周期稳定运行、煤炭综合利用效率不足等方面的局限性，粉煤热解技术尚未成功实现商业运行，仍处
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本公开提供了一种煤粉用热解装置、热解方法，能够有效解决宽筛分粉煤均质化热解效果差、流动不均匀、无法长周期稳定运行的问题。
2、根据本公开一个方面的专利技术构思，提供了一种煤粉用热解装置，包括：炉体，炉体内限定炉膛；气化段，设置于炉膛的底部，适用于容纳低温半焦及气化剂混合，并使低温半焦气化，以形成高温半焦及煤气混合形成的混合气，并使混合气沿炉膛的延伸方向形成气流；加速段，设置于气化段的上方，适用于提升混合气的流速；热解段，设置于加速段的上方，适用于使煤粉及混合气在气固流场的作用下充分混合，使煤粉快速加热，以热解形成热解半焦及热解气；以及返混段，设置于热解段的上方，返混段的内径被构造成大于热解段的内径，以使一部分粒径较大的热解半焦返回至热解段，为煤粉热解提供热源。
3、根据本公开的一些实施例，加速段的内径被构造成小于气化段，以使通过加速段的混合气被加速。
4、根据本公开的一些实施例，加速段被配置成导流机构，包括输入端及输出端，被构造成使导流机构的输出端的混合气的流速大于导流机构的输入端。
5、根据本公开的一些实施例，加速段上配置有适用于向炉膛内输入煤粉的进料口。
6、根据本公开的一些实施例，热解段的内径被构造成大于加速段的内径，热解段及加速段之间形成过渡部，过渡部上配置有适用于向炉膛内输入煤粉的进料口。
7、根据本公开的一些实施例，热解装置还包括循环机构，循环机构设置于返混段及气化段之间，适用于分离一部分热解气及低温半焦，以使所分离的低温半焦返回至气化段，以进行气化，为下一循环的煤粉热解提供热源。
8、根据本公开的一些实施例，循环机构包括：分离器，和返混段的输出端相连接，适用于将热解气与至少一部分低温半焦分离；以及返料器，设置于分离器及气化段之间，返料器内配置有返料风，以将分离器分离下来的低温半焦返回至气化段。
9、根据本公开另一个方面的专利技术构思，一种煤粉热解方法，包括：将低温半焦及气化剂混合，使低温半焦气化，以形成高温半焦及煤气混合形成的混合气，并使混合气沿炉膛的延伸方向形成气流；沿炉膛的延伸方向提升混合气所形成的气流的流速；通入煤粉，使煤粉及混合气在气固流场的作用下充分混合，使煤粉快速加热，以热解形成热解半焦及热解气；以及将热解气及一部分热解半焦分离，以提取热解气并使一部分粒径较大的热解半焦返回至热解段，为煤粉热解提供热源。
10、根据本公开的一些实施例，热解方法还包括：对提取的热解气以及粒径较小的热解半焦进行再次分离，以分离出一部分热解气及低温半焦，使所分离的低温半焦返回至气化段，以进行气化，为下一循环的煤粉热解提供热源。
11、根据本公开的一些实施例，热解方法还包括：配置返料风将低温半焦输送至气化段，参与下一循环的反应。
12、根据本公开实施例的煤粉用热解装置及热解方法，通过设置返混段的横截面积大于热解段，实现了返混段的混合气流速小于热解段，以使颗粒较大的半焦颗粒重新返回热解段，提高热解段内半焦颗粒的浓度，有助于炉内营造出剧烈而充分地气固掺混效果，可以实现煤粉快速均匀加热，避免颗粒内部出现温度梯度，有利于煤粉发生快速均质热解，提高热解焦油产率，增加煤炭附加值。
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1.一种煤粉用热解装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述加速段的内径被构造成小于所述气化段，以使通过所述加速段的所述混合气被加速。
3.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述加速段被配置成导流机构，包括输入端及输出端，被构造成使所述导流机构的输出端的所述混合气的流速大于所述导流机构的输入端。
4.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述加速段上配置有适用于向所述炉膛内输入所述煤粉的进料口。
5.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述热解段的内径被构造成大于所述加速段的内径，所述热解段及所述加速段之间形成过渡部，所述过渡部上配置有适用于向所述炉膛内输入所述煤粉的进料口。
6.根据权利要求1至5中任一所述的热解装置，其特征在于，还包括循环机构，所述循环机构设置于所述返混段及所述气化段之间，适用于分离一部分所述热解气及所述低温半焦，以使所分离的所述低温半焦返回至所述气化段，以进行气化，为下一循环的所述煤粉热解提供热源。
7.根据权利要求6所述的热解装置，其
8.一种基于权利要求1至7中任一所述的热解装置的煤粉热解方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的热解方法，其特征在于，热解方法还包括：对提取的所述热解气以及粒径较小的热解半焦进行再次分离，以分离出一部分所述热解气及所述低温半焦，使所分离的所述低温半焦返回至所述气化段，以进行气化，为下一循环的所述煤粉热解提供热源。
10.根据权利要求8所述的热解方法，其特征在于，热解方法还包括：配置返料风将所述低温半焦输送至所述气化段，参与下一循环的反应。
...【技术特征摘要】
1.一种煤粉用热解装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述加速段的内径被构造成小于所述气化段，以使通过所述加速段的所述混合气被加速。
3.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述加速段被配置成导流机构，包括输入端及输出端，被构造成使所述导流机构的输出端的所述混合气的流速大于所述导流机构的输入端。
4.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述加速段上配置有适用于向所述炉膛内输入所述煤粉的进料口。
5.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述热解段的内径被构造成大于所述加速段的内径，所述热解段及所述加速段之间形成过渡部，所述过渡部上配置有适用于向所述炉膛内输入所述煤粉的进料口。
6.根据权利要求1至5中任一所述的热解装置，其特征在于，还包...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱治平，齐晓宾，吕清刚，王小芳，李百航，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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