技术领域
[0001] 本
发明涉及
能源化工技术领域，具体地涉及一种用于含碳原料热解制高品质燃气的装置。
背景技术
[0002] 除
天然气外,我国各种行业每年利用大量以CO、H2、CH4为主要成分的燃气，如利用
煤、
生物质及各种废物制备的燃气。其中，煤基燃气由于显著的资源和成本优势，目前中国每年消耗的工业燃气大部分源于煤炭。通常，通过
气化制备工业燃气。在惰性气氛下煤炭等含碳原料热解会产生焦油、不可凝气和半焦。实际上，在很多现实生产中只要求产
焦炭(或半焦)和尽可能多的中高热值燃气而不需要焦油。通常，对燃气中焦油含量有严格限制，越低越好，这就要求减少或抑制焦油生成、避免其混入燃气对后续
净化处理和应用带来不利影响。
[0003] 为解决上述问题，
专利申请CN1112153A公布了一种煤热解生产城市煤气和半焦的方法，其主要工艺是：将
块煤或粉煤制成的煤球加入热解炉中，在900-1200℃下并以煤气为载气进行煤热解，生成的热解气从热解炉引出后再经除尘、除焦油等工序得到合格煤气。该方法的缺点是：以块煤或煤球为原料成本高；生成的热解气中含焦油，需要在炉外增加脱焦油工序进一步净化处理，增加了投资和工艺复杂性。专利申请CN1062751A公布了一种生产干馏煤气的方法及装置，采用以循环
流化床锅炉循环热灰为热源热解低阶煤生产干馏煤气，其主要步骤是：
破碎过的煤先在流化床干燥器内预热、干燥和脱粘，煤干燥所需热量由热烟气
显热和干燥器内部分煤的燃烧提供，干燥器排出的干煤和循环流化床锅炉分离器下部排出的循环热灰同时被送入干馏反应器，煤在此被热灰加热，
工作温度为400-850℃，释放出其中的挥发份即为干馏粗煤气，再送常规煤气净化工序净化后得合格煤气。该方法不足之处在于：以循环热灰为热源时，煤热解释放出的煤气在流出反应器过程中会夹带大量粉尘，影响后序净化工艺长期稳定运行；该方法工艺条件下，出炉煤气中仍会有较多焦油组分，需要后续专
门脱焦油工序。
[0004] 可见，目前仍缺乏利用宽粒径分布含碳原料制取高品质燃气的一体化装置。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于，提供一种利用宽粒径分布含碳原料制取高品质燃气的一体化装置，通过在装置内脱除燃气中的焦油组分而减少后续除焦油工序，同时增加燃气产量，并降低燃气中的尘含量，得到高品质燃气。
[0006] 本发明的具体技术方案如下：
[0007] 一种用于煤热解制高品质燃气的一体化装置，所述装置包括：、热解反应室3、内部集气腔4、燃气汇集通道5、燃气出口6、
熄焦室7；其中，
[0008] 所述内部集气腔4位于热解反应室3的中间区域且集气腔侧面边壁上设有孔隙，形成热解气由含碳原料层向内部集气腔4流动的气路，所述燃气汇集通道5位于热解反应室3底端区域外侧且在其
覆盖的反应器壁上设有孔隙，形成燃气由颗粒料(半焦)层向燃气汇集通道5流动的气路。
[0009] 作为优选地，所述装置还包括加料口1、燃烧加热室2、和熄焦室7，所述加料口1位于热解反应室3的顶部；燃烧加热室2位于热解反应室3两侧或四周并且由共用
墙壁隔开，含碳原料加1位于热解反应室入热解反应室3后在下降过程中同时被加热，生成热解气；所述熄焦室7位于热解反应室2下方且熄焦室7底部设有半焦出口8，熄焦室7还设有冷却介质入口9，用于引入
水蒸汽等介质冷却热解室排出的热焦。
[0010] 作为优选地，所述冷却介质入口9的介质包括水(液态)、水蒸汽和氮气中的一种或几种。
[0011] 作为优选地，所述内部集气腔4侧面边壁为带有孔隙的耐高温墙体或板材，或者，所述侧面边壁为由若干板材平行间隔排列成的
百叶窗结构，所述孔隙为由集气腔内向集气腔外呈斜向下开孔，在允许气体通过的同时避免固体颗粒进入集气腔。
[0012] 作为优选地，所述燃气汇集通道5在其覆盖的反应器壁上设有孔道，反应器壁为带有孔隙的耐高温墙体、管材或板材、或者，所述反应器壁为由若干板材平行间隔排列成的百叶窗结构，所述孔隙为由燃气汇集通道向热解反应室方向呈斜向下开孔。
[0013] 作为优选地，所述燃气汇集通道5上设有燃气出口6，装置生产的燃气由此引出。
[0014] 作为优选地，含碳原料包括含碳元素的颗粒状各种
燃料，优选但不限于煤炭、农林及工业过程生物质废物、
废橡胶、废轮胎、
油页岩、油砂、垃圾等。
[0015] 一种用于煤热解制高品质燃气的装置组合，由若干上述用于含碳原料热解制燃气的装置并联组成，所述的单元装置包括：加煤口1、燃烧加热室2、热解反应室3、内部集气腔4、燃气汇集通道5、燃气出口6、熄焦室7、半焦出口8和冷却介质入口9；
[0016] 作为优选地，所述燃烧加热室2与热解反应室3通过侧面相连并由共用墙壁隔开，燃烧加热室2与热解反应室3交替设置；
[0017] 作为优选地，所述内部集气腔4位于热解反应室2的中间区域且集气腔两侧边壁上设有孔隙，形成热解气由含碳原料层向内部集气腔4的流动气路；
[0018] 作为优选地，所述燃气汇集通道5位于热解反应室2底端区域外侧且在其覆盖的反应器壁上设有孔隙，形成燃气由颗粒料(半焦)层向燃气汇集通道5的流动气路；
[0019] 作为优选地，所述每个用于含碳原料热解制燃气的装置的燃气出口6通过管道与总集气管道10相连通，装置产生的燃气通过总集气管道10排出。
[0020] 作为优选地，两个用于含碳原料热解制燃气的装置之间共用同一个燃烧加热室。
[0021] 一种所述装置的热解制燃气方法，包括以下步骤：
[0022] 1)含碳原料由加料口1加入热解反应室3，发生热解反应，获得气态和固态热解产物；
[0023] 2)步骤1)得到的气态热解产物(热解气)，气态热解产物由热解反应室3进入内部集气腔4，同时，固态热解产物(半焦)继续沿热解反应器垂直方向向下移动，热解气在内部集气腔4中向下流至燃气汇集通道5高度
位置的颗粒料(半焦)层，经过颗粒料层进入燃气汇集通道5；并最终汇集到总集气管道10被引出；热解生成的半焦经熄焦室7后由半焦出口8排出。
[0024] 作为优选地，燃烧加热室2墙壁温度为800～1200℃，反应器底部区域燃气汇集通道5高度位置的半焦颗粒层温度为700～1000℃。
[0026] 1)本发明通过设置内部集气腔4和燃气汇集通道5，引导热解气在流出反应器前先经过高温半焦层的催化裂解作用将其中焦油组份裂解为燃气组份，既脱除了焦油又提高了燃气产量；
[0027] 2)热解气在向燃气汇集通道流动过程中通过高温半焦层时，其中的水份与半焦发生气化反应，增加了燃气产量；
[0028] 3)反应器内颗粒料(半焦)层，具有良好的催化裂解及过滤作用，使得焦油组份发生裂解而去除，，有效滤除燃气中夹带的粉尘；燃气得到了净化。
[0029] 4)本发明可处理的含碳原料粒度范围宽。
附图说明
[0030] 图1为本发明用于煤热解制高品质燃气的装置结构示意图，，其中，燃气出口处所示箭头为燃气排出方向，熄焦室下方箭头所示半焦排出方向，作为冷却介质入口处所示箭头为水、水蒸气或氮气的进入方向；
[0031] 图2为本发明用于煤热解制高品质燃气的装置组合结构示意图。
[0032] 附图标记：
[0033] 1、加料口，2、燃烧加热室，3、热解反应室，4、内部集气腔，5、燃气汇集通道，6、燃气出口，7、熄焦室，8、半焦出口，9、冷却介质入口，10、总集气管道。
具体实施方式
[0034] 下面结合具体
实施例对本发明作进一步说明。
[0035] 实施例1
[0036] 如图1所示一种用于含碳原料直接制高品质燃气的装置，包括：加料口1、燃烧加热室2、热解反应室3、内部集气腔4、燃气汇集通道5、燃气出口6、熄焦室7与半焦出口8；所述燃烧加热室2位于热解反应室两侧或四周并且由共用墙壁隔开；所述内部集气腔4位于热解反应室3的中间区域且集气腔侧面边壁上设有孔隙，形成热解气由含碳原料层向内部集气腔4的流动气路；所述内部集气腔4侧面边壁为带有孔隙的耐高温墙体或板材，或由若干板材平行间隔排列成的百叶窗结构，所述孔隙为由集气腔内向集气腔外呈斜向下开孔；所述燃气汇集通道5位于热解反应室2底端区域外侧且在其覆盖的反应器壁上设有孔隙，形成燃气由颗粒料(半焦)层向燃气汇集通道5的流动气路；所述燃气汇集通道5与反应室相邻的共用边壁为带有孔隙的耐高温墙体、管材或板材，或由若干板材平行间隔排列成的百叶窗结构，所述孔隙为由燃气汇集通道5向热解反应室3方向呈斜向下开孔，所述燃气汇集通道5上设有燃气出口6将装置生产的燃气引出；所述熄焦室7位于热解反应室3下方并设有半焦出口8和冷却介质入口9。
[0037] 本实施例中，在利用该装置制高品质燃气时，燃烧加热室墙壁温度1000℃，以0～20mm的神木煤为原料由加料口1加入热解反应室3被加热升温并发生热解反应，热解气相产物一部分沿加热墙壁向下流动进入燃气汇集通道5，另一部分先进入内部集气腔4再经由底部温度达到900℃的半焦
层流向燃气汇集通道5并最终汇集到总集气管道10被引出；煤热解生成的半焦经熄焦室7冷却降温后由半焦出口8排出。经后序常规冷却和净化工艺，得吨煤产气量650Nm3/t，热值4000kcal/Nm3，燃气中焦油含量20mg/Nm3。
[0038] 实施例2
[0039] 如图2所示，本实施例是一种用于煤热解制高品质燃气的装置组合体，由若干单元装置并联组成，所述的单元装置包括：加料口1、燃烧加热室2、热解反应室3、内部集气腔4、燃气汇集通道5、燃气出口6、熄焦室7与半焦出口8；所述燃烧加热室2与热解反应室3通过侧面相连并由共用墙壁隔开，燃烧加热室2与热解反应室3交替设置；所述内部集气腔4位于热解反应室3的中间区域且集气腔侧面边壁上设有孔隙，形成热解气由含碳原料层向内部集气腔4的流动气路；所述内部集气腔4侧面边壁为带有孔隙的耐高温墙体或板材，或由若干板材平行间隔排列成的百叶窗结构，所述孔隙为由集气腔内向集气腔外呈斜向下开孔；所述燃气汇集通道5位于热解反应室3底端区域外侧且在其覆盖的反应器壁上设有孔道，形成燃气由颗粒料(半焦)层向燃气汇集通道5的流动气路；所述燃气汇集通道5与反应室相邻的共用边壁为带有孔隙的耐高温墙体、管材或板材，或由若干板材平行间隔排列成的百叶窗结构，所述孔隙为由燃气汇集通道5向热解反应室3方向呈斜向下开孔，所述燃气汇集通道5上设有燃气出口6将装置生产的燃气引出并通过管道与总集气管道10相连通，燃气通过总集气管道10排出；所述熄焦室7位于热解反应室3下方并设有半焦出口8和冷却介质入口9。
[0040] 本实施例中，在利用该装置制高品质燃气时，燃烧加热室墙壁温度1100℃，以0-20mm的神木煤为原料由加料口1加入热解反应室3被加热升温并发生热解反应，热解气相产物一部分沿加热墙壁向下流动进入燃气汇集通道5，另一部分先进入内部集气腔4再经由底部温度达到950℃的半焦层流向燃气汇集通道5并最终汇集到总集气管道10被引出；煤热解生成的半焦经熄焦室7冷却降温后由半焦出口8排出，经后序常规冷却和净化工艺，得吨煤产气量700Nm3/t，热值4000kcal/Nm3，燃气中焦油含量20mg/m3。
[0041] 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的
权利要求范围当中。
