一种粉煤热解及半焦活化一体炉及系统
技术领域
本实用新型涉及煤气化领域，具体涉及一种粉煤热解及半焦活化一体炉及系统。
背景技术
近些年，煤炭分级分质转化已成为实现煤炭清洁高效利用的重要方向，作为煤炭分级分质转化技术之一，快速粉煤热解技术具有油收率高、油品组成简单和热效率高等特点，引起广泛关注。但是，粉煤快速热解过程中会产生大量的固体半焦，如果半焦能够高附加值利用，将对该技术经济性产生重要影响。粉煤通过先热解再活化的方式制活性焦，是提高半焦高附加值的应用方向之一。在传统方法中，粉煤热解制备半焦以及半焦活化制活性焦是两个独立的过程，工艺流程较长，过程中需要很多设备，无形中增大了设备的投资和生产过程的能耗。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种粉煤热解及半焦活化一体炉及系统，以解决现有技术粉煤热解制备半焦以及半焦活化制活性焦过程复杂，工艺流程较长的问题。
为实现上述目的，本实用新型首先提供了一种粉煤热解及半焦活化一体炉，包括炉体，所述炉体内设置有一分割板，所述分割板的上方形成热解反应区，所述分割板的下方形成活化区，所述热解反应区和所述活化区通过下料管连通；
所述热解反应区的上方设置有热介质入口和煤粉入口，所述活化区的上部设置有粗煤气出口，所述活化区的中部设置有溢流管，所述活化区的底部设置有活化气输送系统和排渣管。
可选地，所述炉体的内壁设置有一层填充耐材。
可选地，所述分割板的形状为圆锥形。
可选地，所述下料管内设置有滤网。
可选地，所述滤网的孔径大于750目。
可选地，所述活化气输送系统包括气体分布板以及中心射流管，所述气体分布板和所述中心射流管均用于向所述活化区输送活化气体。
可选地，所述气体分布板为圆锥形；
所述中心射流管的出口位于所述活化区底部的中心位置，且出口方向竖直向上。
可选地，所述下料管的出口朝向所述中心射流管的出口。
可选地，所述下料管插入所述活化区的半焦床层以下。
本实用新型另一方面提供一种粉煤热解及半焦活化系统，包括冷却器和本实用新型提供的粉煤热解及半焦活化一体炉；
所述溢流管与所述冷却器连通，所述冷却器开设有活性焦出口。
通过在同一炉体内设置分割板，以形成热解反应区和活化区，在热解反应区内进行热解反应，在活化区内对半焦进行活化，从而实现了在一个炉体同时进行热解和活化的目的，实现粉煤直接生产活性焦并联产粗煤气和焦油，工艺流程短。上部热解反应区采用气流床形式，便于挥发分脱除反应，油收率高；下部活化区采用流化床形式，活化介质与半焦接触充分，活化时间能保证，活化效果好。
附图说明
图1是本实用新型一实施方式中粉煤热解及半焦活化一体炉的示意图；
图2是本实用新型一实施方式中粉煤热解及半焦活化系统的示意图。
附图标记：
10-炉体；11-分割板；12-热解反应区；13-活化区；14-下料管；15-热介质入口；16-煤粉入口；17-粗煤气出口；18-溢流管；19-排渣管；20-填充耐材；21-滤网；22-气体分布板；23-中心射流管；
30-冷却器；31-活性焦出口。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参阅图1，本实施方式提供一种粉煤热解及半焦活化一体炉，包括炉体10，所述炉体10内设置有一分割板11，所述分割板11的上方形成热解反应区12，为气流床形式；所述分割板11的下方形成活化区13，为流化床形式；所述热解反应区12和所述活化区13通过下料管14连通；所述热解反应区12的上方设置有热介质入口15和煤粉入口16，所述活化区13的上部设置有粗煤气出口17，所述活化区13的中部设置有溢流管18，所述活化区13的底部设置有活化气输送系统和排渣管19。通过在同一炉体10内设置分割板11，以形成热解反应区12和活化区13，在热解反应区12内进行热解反应，在活化区13内对半焦进行活化，从而实现了在一个炉体同时进行热解和活化的目的，实现粉煤直接生产活性焦并联产粗煤气和焦油，工艺流程短。上部热解反应区12采用气流床形式，便于挥发分脱除反应，油收率高；下部活化区13采用流化床形式，活化介质与半焦接触充分，活化时间能保证，活化效果好。
在本实施方式中，所述炉体10的内壁设置有一层填充耐材20。填充耐材20具有保温、增强炉体强度的目的，大大减小了热量的损失。
为了便于半焦的汇集，所述分割板11的形状设置为圆锥形，具体可参阅图1。对于本领域技术人员来说，可以根据需求设置其他形状结构的分割板11，例如：球面形、圆形等。
在一个具体的实施例中，所述下料管14内设置有滤网21，用于过滤粗煤气中的半焦，粗煤气则通过滤网21，经粗煤气出口17排出炉体10，并储存或用于其他设备，过滤后的半焦则落入半焦层进行活化。
滤网21位于流化半焦层上部，滤网21尺寸应小于d10(10％对应粒径)且小于20μm，具体地：所述滤网21的孔径应大于750目例如可以是760目、770目、780目等。
其中，所述活化气输送系统包括气体分布板22以及中心射流管23，所述气体分布板22和所述中心射流管23均用于向所述活化区13输送活化气体。气体分布板22的气体入口连接在所述中心射流管23的输送管道上，分流中心射流管23输送管道上的活化气体。气体分布板22上形成有若干均匀分布的布气孔，活化气体通过气体分布板22后与半焦接触流化；底部中心射流管23位于排渣管19中心，活化气体由中心射流管23射出，用于分散半焦及防止半焦落入排渣管19。
其中，所述气体分布板22为圆锥形；所述中心射流管23的出口位于所述活化区13底部的中心位置，且出口方向竖直向上。圆锥形的气体分布板22围绕着中心射流管23。
对于下料管14的长度设置，较佳的方案是下料管14插入所述活化区13的半焦床层以下。保持半焦床层阻力大于滤网21的阻力，以保证气固分离的持续性。
进一步，在一个较佳的方案中，所述下料管14的出口朝向所述中心射流管23的出口。这种结构设置使得从下料管14的出口下落的半焦被中心射流管23直接吹动，增强活化区13内的气流扰动性，使得半焦分布更均匀。
结合图2，本实施方式进一步提供一种粉煤热解及半焦活化系统，包括冷却器30和本实施方式提供的粉煤热解及半焦活化一体炉；所述溢流管18与所述冷却器30连通，所述冷却器30开设有活性焦出口31。半焦经溢流管18进入冷却器30进行冷却后得到符合温度要求的半焦，从活性焦出口31排出并储存。
为了更详细的介绍本实施方式所提供的方案，下面进一步介绍一个具体的粉煤热解及半焦活化系统的工作过程，具体如下：
粉煤和热介质在热解反应区12中充分混合发生热解反应，生成粗煤气、半焦和焦油。热介质可为惰性介质、合成气或氢气，优选氢气。热解生成的产物在热解反应区12底部汇集，并由下料管14进入活化区13。产物经下料管14进入活化区13的过程中，在滤网21位置发生气固分离，气体经滤网21的侧壁进入活化区13上部，并从活化区13上部粗煤气出口17进入净化单元，净化后储存使用。固体则被滤网21拦截并落入活化区13底部的排渣管19排出，下料管14插入半焦床层，保持半焦床层阻力大于筛网阻力，以保证气固分离的持续性。由于中心射流管23中轴线与下料管14中轴线重合，并位于排渣管19中，半焦从下料管14落下被中心射流管23内部气体打散，分散至半焦层中，在气体分布板22的活化气体的作用下分散后的半焦呈现流化状态且发生半焦活化反应。为保证在一定的活化条件下的活化效果(即活性焦比表面积≥600m2/g且比孔容≥0.1cm3/g)，中心射流管23和气体分布板22的活化气体为水蒸气或CO2，优选水蒸气。粒径较大的半焦及活化区13落下的大颗粒耐材，则经中心射流管23与排渣管19间隙落入渣斗。经过活化后的活性焦则从溢流管18输送至冷却器30，待降温至≤40℃，活性焦排至产品罐备用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
