一种连续热解实验系统及实验方法

申请号 CN202311860039.6 申请日 2023-12-31 公开(公告)号 CN117701288A 公开(公告)日 2024-03-15
申请人 中国科学院工程热物理研究所; 发明人 代飞; 隋军; 任文君; 金红光;
摘要 本公开提供一种连续 煤 热解 实验系统,包括:热解装置,热解装置的上部设置有适用于对原料煤热解的热解段,热解装置的下部设置有适用于使热解后的煤焦间接冷却的 熄焦 段;进料装置,和热解装置的进料口相连通,适用于存储并向热解装置输送待热解的原料煤;以及出焦装置,和热解装置的出焦口相连通,适用于输出熄焦后的煤焦;其中,进料装置被构造成响应于原料煤通 过热 解段的热解时间,配置输入原料煤的进料 频率 ,出焦装置响应于进料频率配置出焦频率,以使在热解时间内所输入的原料煤及输出的煤焦的体积大致相同,以在热解装置的内部连续的热解原料煤。
权利要求

1.一种连续热解实验系统,其特征在于,包括:
热解装置(1),所述热解装置(1)的上部设置有适用于对原料煤热解的热解段(11),所述热解装置(1)的下部设置有适用于使热解后的煤焦干熄焦的熄焦段(12);
进料装置(2),和所述热解装置(1)的进料口相连通,适用于存储并向所述热解装置(1)输送待热解的所述原料煤;以及
出焦装置(3),和所述热解装置(1)的出焦口相连通,适用于输出熄焦后的所述煤焦;
其中,所述进料装置(2)被构造成响应于所述原料煤通过所述热解段(11)的热解时间,配置输入所述原料煤的进料频率,所述出焦装置(3)响应于所述进料频率配置出焦频率,以使在所述热解时间内所输入的所述原料煤及输出的所述煤焦的体积大致相同,以在所述热解装置(1)的内部连续的热解所述原料煤。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括储焦装置(4),设置于所述出焦装置(3)的下游,适用于承接由所述热解装置(1)排出的煤焦,并检测所述煤焦的质量,以获取所述出焦装置(3)的出焦频率,并响应于所述出焦频率动态的调节进料装置(2)的所述进料频率。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述热解装置(1)包括:
内管体(111),所述内管体(111)的内部限定所述热解段(11);
外管体,套设于所述内管体(111)的外部;以及
加热部(112),设置于所述内管体(111)及所述外管体之间,适用于对所述热解段(11)加热,以作为所述原料煤热解的热源。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述热解装置(1)还包括冷却部(121),所述冷却部(121)的内部限定熄焦段(12),设置于所述加热部(112)的下方;
其中,所述冷却部(121)内配置有循环的冷却介质,适用于冷却热解后的所述煤焦,以使所述煤焦降温至自燃温度以下。
5.根据权利要求1至4中任一所述的系统,其特征在于,还包括热解气处理装置(5),包括:
冷却机构(51),和所述热解装置(1)的出气口相连通,适用于冷却所述热解气,以提取所述热解气中的至少一部分煤焦油;以及
洗涤机构(52),设置于所述冷却机构(51)的下游,内置有机溶剂,适用于通过所述有机溶剂洗涤经冷却的所述热解气中残留的至少一部分煤焦油。
6.根据权利要求1至4中任一所述的系统,其特征在于,还包括第一温度检测装置,被构造成检测所述热解段(11)内的多个不同高度位置和/或所述熄焦段(12)内的温度信号,以获取所述热解装置(1)内的煤层的温度。
7.根据权利要求1至4中任一所述的系统,其特征在于,还包括第二温度检测装置,被构造成检测所述冷却机构(51)内的所述热解气的温度信号,以获取所述热解气的温度。
8.根据权利要求1至4中任一所述的系统,其特征在于,还包括流量检测装置(6),被构造成检测所述热解段(11)输出的热解气的流量。
9.根据权利要求1至4中任一所述的系统,其特征在于,还包括气体分析装置(7),被构造成检测热解气中的至少一部分气体物质的种类及组分。
10.根据权利要求1至4中任一所述的系统,其特征在于,还包括压检测装置,被构造成检测所述热解装置(1)内的热解气的气体压力。
11.一种基于权利要求1至10中任一所述的煤热解实验系统的实验方法,其特征在于,包括:
获取原料煤在热解段连续下行的过程中,完成热解所需的热解时间;
响应于所述热解时间配置进料装置的进料频率,以使所输入的原料煤在所述热解时间内,下行至熄焦段并形成煤焦;以及
响应于所述进料频率配置出焦装置的出焦频率,以使进入所述熄焦段的煤焦顺序排出至所述熄焦段之外,以使通过所述热解装置的原料煤被连续的热解。

说明书全文

一种连续热解实验系统及实验方法

技术领域

[0001] 本公开的至少一种实施例涉及煤热解技术领域,更具体地,涉及一种煤热解实验系统及实验方法。

背景技术

[0002] 低阶煤具有煤化程度低,挥发份含量高的特点,含油率可达10%以上。煤炭热解技术是目前低阶煤清洁高效利用的主要途径,通过煤炭分级分质利用,可得到洁净优质煤焦、富氢热解气和高附加值煤煤焦油产品。
[0003] 煤热解实验研究是深入探究煤热解特性的基础,目前,对于煤热解实验主要以炼焦箱作为模拟热解炉的容器。其机理类似固定床反应装置,无法实现对热解后的煤焦原位冷却,只能待炼焦箱整体降温后拆箱取样。因此,无法模拟工业热解中连续运行的使用场景,难以评价连续式反应过程中的热解炉的各类指标参数,并且,基于炼焦箱的有限空间,原料煤的处理量也受到限制,只能评价煤种小粒径下的各类指标参数的变化,无法还原煤的各类指标参数。
[0004] 为此,如何提供一种处理对工业热解的使用场景的还原度高、处理量大、且可模拟连续式反应过程的煤热解实验系统,成为亟待解决的技术问题。发明内容
[0005] 为解决现有技术中的上述以及其他方面的至少一种技术问题,本公开提供一种连续煤热解实验系统及实验方法。热解装置中配置有热解段及熄焦段,以模拟热解后的煤焦的原位冷却。进料装置的进料频率,以及出焦装置的出焦频率与热解段的热解时间相关联,使得原料煤可连续的进料,以模拟工业热解中连续运行的使用场景,从而在实验过程中得到丰富且可靠的各类指标参数。
[0006] 本公开的实施例的一方面提供的连续煤热解实验系统,包括:热解装置,上述热解装置的上部设置有适用于对原料煤热解的热解段,上述热解装置的下部设置有适用于使热解后的煤焦间接冷却的熄焦段;进料装置,和上述热解装置的进料口相连通,适用于存储并向上述热解装置输送待热解的上述原料煤;以及出焦装置,和上述热解装置的出焦口相连通,适用于输出熄焦后的上述煤焦;其中,上述进料装置被构造成响应于上述原料煤通过上述热解段的热解时间,配置输入上述原料煤的进料频率,上述出焦装置响应于上述进料频率配置出焦频率,以使在上述热解时间内所输入的上述原料煤及输出的上述煤焦的体积大致相同,以在上述热解装置的内部连续的热解上述原料煤。
[0007] 根据本公开的实施例,一种连续煤热解实验系统还包括储焦装置,设置于上述出焦装置的下游,适用于承接由上述热解装置排出的煤焦,并检测上述煤焦的质量,以获取上述出焦装置的出焦频率,并响应于上述出焦频率动态的调节进料装置的上述进料频率。
[0008] 根据本公开的实施例,上述热解装置包括:内管体,上述内管体的内部限定上述热解段;外管体,套设于上述内管体的外部;以及加热部,设置于上述内管体及上述外管体之间,适用于对上述热解段加热,以作为上述原料煤热解的热源。
[0009] 根据本公开的实施例,上述热解装置还包括冷却部,上述冷却部的内部限定熄焦段,设置于上述加热部的下方;其中,上述冷却部内配置有循环的冷却介质,适用于冷却热解后的上述煤焦,以使上述煤焦熄焦。
[0010] 根据本公开的实施例,连续煤热解实验系统还包括热解气处理装置,包括:冷却机构,和上述热解装置的出气口相连通,适用于冷却上述热解气,以提取上述热解气中的至少一部分煤焦油;以及洗涤机构,设置于上述冷却机构的下游,内置又有机溶剂,适用于通过上述有机溶剂洗涤经冷却的上述热解气中残留的至少一部分煤焦油。
[0011] 根据本公开的实施例,连续煤热解实验系统还包括第一温度检测装置,被构造成检测上述热解段内的多个不同高度位置和/或上述熄焦段内的温度信号,以获取上述热解装置内的煤层的温度。
[0012] 根据本公开的实施例,连续煤热解实验系统还包括第二温度检测装置,被构造成检测上述冷却机构内的上述热解气的温度信号,以获取上述热解气的温度。
[0013] 根据本公开的实施例,上述热解装置还包括流量检测装置,被构造成检测上述热解段输出的热解气的流量。
[0014] 根据本公开的实施例,连续煤热解实验系统还包括气体分析装置,被构造成检测上述热解气中的至少一部分气体物质的种类及组分。
[0015] 根据本公开的实施例,煤热解实验系统还包括压检测装置,被构造成检测上述热解装置内的热解气的气体压力。
[0016] 本公开的实施例的另一方面提供的基于煤热解实验系统的实验方法,包括:获取原料煤在热解段连续下行的过程中,完成热解所需的热解时间;响应于上述热解时间配置进料装置的进料频率,以使所输入的原料煤在上述热解时间内,下行至熄焦段并形成煤焦;以及响应于上述进料频率配置出焦装置的出焦频率,以使进入上述熄焦段的煤焦顺序排出至上述熄焦段之外,以使通过上述热解装置的原料煤被连续的热解。
[0017] 根据本公开提供的煤热解实验系统,热解装置中配置有热解段及熄焦段,以模拟热解后的煤焦的原位冷却。并且,由于配置有熄焦段还可提升煤焦的熄焦速度,缩短实验的时间。进料装置的进料频率,以及出焦装置的出焦频率与热解段的热解时间相关联,使得原料煤可连续的进料,以使输入热解装置的原料煤的体积与由热解装置输出的煤焦的体积动态平衡,不但可模拟工业热解中连续运行的使用场景,获得更丰富且可靠的各类指标参数,还可使待热解的原料煤始终处于热解段内,以维持煤热解实验系统的高效运行。附图说明
[0018] 图1是根据本公开的一种示意性的实施例的连续煤热解实验系统的原理图;以及[0019] 图2是基于图1所示的示意性的实施例的连续煤热解实验系统的实验方法的流程图
[0020] 所述附图中,附图标记含义具体如下:
[0021] 1、热解装置;
[0022] 11、热解段;
[0023] 111、内管体;
[0024] 112、加热部;
[0025] 113、外管体;
[0026] 12、熄焦段;
[0027] 121、冷却部;
[0028] 2、进料装置;
[0029] 21、原料煤仓;
[0030] 22、螺旋进料器;
[0031] 3、出焦装置;
[0032] 4、储焦装置;
[0033] 41、储焦罐;
[0034] 42、电子秤;
[0035] 5、热解气处理装置;
[0036] 51、冷却机构;
[0037] 52、洗涤机构;
[0038] 53、第一收集罐;
[0039] 54、第二收集罐;
[0040] 6、流量检测装置;
[0041] 7、气体分析装置;
[0042] 8、冷却介质循环装置;以及
[0043] 9、控制装置。

具体实施方式

[0044] 为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本公开作进一步的详细说明。
[0045] 在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例,而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0046] 在此使用的所有术语包括技术和科学术语具有本领域技术人员通常所理解的含义,除非另外定义。应注意,这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义,而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0047] 在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下,一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释例如,“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下,一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释例如,“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等。
[0048] 图1是根据本公开的一种示意性的实施例的连续煤热解实验系统的原理图。
[0049] 根据本公开提供的连续煤热解实验系统,如图1所示,包括热解装置1、进料装置2及出焦装置3。热解装置1的上部设置有适用于对原料煤热解的热解段11,热解装置1的下部设置有适用于使热解后的煤焦间接冷却的熄焦段12。进料装置2和热解装置1的进料口相连通,适用于存储并向热解装置1输送待热解的原料煤。出焦装置3和热解装置1的出焦口相连通,适用于输出熄焦后的煤焦。其中,进料装置2被构造成响应于原料煤通过热解段11的热解时间,配置输入原料煤的进料频率,出焦装置3响应于进料频率配置出焦频率,以使在热解时间内所输入的原料煤及输出的煤焦的体积大致相同,以在热解装置1的内部连续的热解原料煤。
[0050] 在一种示意性的实施例中,如图1所示,连续煤热解实验系统还包括控制装置9。详细地,控制装置被构造成和进料装置2及出焦装置3通讯连接,适用于协调并控制煤热解装置1的进料频率及出焦频率。
[0051] 在一种示意性的实施例中,如图1所示,进料装置2包括适用于暂存原料煤的原料煤仓21及螺旋进料器22。进一步的,出焦装置3也被构造成与螺旋进料器22相同的螺旋送料器。
[0052] 在一种示意性的实施例中,控制装置9包括但不限于配置有控制单元(包括但不限于采用可编程逻辑控制器、工况机或其他适用于采集各类指标参数,并向进料装置2及出焦装置3输出控制信号的控制设备和/或模块)的控制柜。详细地,控制装置9适用于在实验前,获取原料煤及煤焦在热解装置1移动相同距离所需时间及频率的对应关系。进一步的,控制装置9还适用于在实验前,获取原料煤经热解段11连续下行过程中,恰好于进入熄焦段12的位置完成热解,形成煤焦所需的热解时间。其中,基于控制装置9对进料装置2及出焦装置3的控制,包括但不限于将进料装置2及出焦装置3配置成可变频设备,从而通过控制装置9控制进料装置2及出焦装置3的在运行过程中的供电频率。
[0053] 具体包括预设原料煤在进料装置2中移动第一距离,该第一距离被构造成热解段11的高度。进一步的,基于该第一距离配置进料装置2在不同的进料频率(如进料装置2所采用螺旋送料器22,被配置成不同的转速)下,使位于进料装置2的内部的原料煤移动第一距离所对应的第一时间。
[0054] 与之相似的,基于相同的第一距离配置出焦装置3在不同出焦频率下(如出焦装置3所采用螺旋送料器,被配置成不同的转速),使位于出焦装置3的内部的煤焦移动第一距离所对应的第二时间。
[0055] 例如,以0.1米作为第一距离;将进料装置2的转速配置成1r/s(圈/秒),则对应时间为30s;将进料装置2的转速配置成2r/s,则对应时间为15s;将进料装置2的转速配置成3r/s,则对应时间为10s等。
[0056] 进一步的,基于同样的第一距离(即0.1米),将出焦装置3的转速配置1.5r/s(圈/秒),则对应时间为30s;将出焦装置3的转速配置3r/s(圈/秒),则对应时间为15s;将出焦装置3的转速配置4.5r/s(圈/秒),则对应时间为10s。
[0057] 更进一步的,响应于在相同的第一距离,在第一时间及第二时间相同的条件下,可通过配置进料装置2及出焦装置3的频率,使得进料及出焦所用的时间相协调。
[0058] 例如,假设原料煤完全通过热解段11所需的热解时间(即由原料煤完全热解形成煤焦的时间)为60分钟,则应以该时间为基准配置进料装置2及出焦装置3的频率(即变频的调节进料装置2及出焦装置3)。以使在该时间内,进料装置2恰好输入将热解段完全填满的原料煤,并且,出焦装置3恰好将上一次热解产生的煤焦全部排出。
[0059] 这样的实施方式中,热解装置中配置有热解段11及熄焦段12,以模拟热解后的煤焦的原位冷却。在此基础上,熄焦段12相较于目前待煤焦自然冷却后再行移出的方式,加快了煤焦的冷却速度,从而在整体上缩短了实验周期。进料装置2的进料频率,以及出焦装置3的出焦频率与热解段11的热解时间相关联,使得原料煤可连续的进料,以使输入热解装置的原料煤的体积与由热解装置输出的煤焦的体积动态平衡,不但可模拟工业热解中连续运行的使用场景,以获得更丰富且可靠的各类指标参数,还可使待热解的原料煤始终处于热解段11内,以维持煤热解实验系统的高效运行。
[0060] 根据本公开的实施例,如图1所示,连续煤热解实验系统还包括储焦装置4,设置于出焦装置3的下游,适用于承接由热解装置1排出的煤焦,并检测煤焦的质量,以获取出焦装置3的出焦频率,并响应于出焦频率动态的调节进料装置2的进料频率。
[0061] 在一种示意性的实施例中,如图1所示储焦装置4包括储焦罐41及电子秤42。详细地,储焦罐41独立的设置于电子秤42的检测台上,以通过电子秤实时监测储焦罐41内由出焦装置3输出的煤焦的变化量。进一步的,电子秤42和控制装置9通讯连接。其中,出焦装置3与储焦罐41之间包括但不限于采用不锈软连接,以使由出焦装置3输出的煤焦无阻挡的下落至储焦罐41内。从而使电子秤42通过所检测的质量的变化值,可较为准确的获得输出的煤焦的质量。
[0062] 这样的实施方式中,可通过电子秤获取单位时间内煤焦的质量的变化量。由于出焦装置3的内径、频率(相当于转速)是已知的,通过煤焦的质量的变化量可计算出出焦装置3的出焦频率。并且,由于煤焦的质量与原料煤的质量比大致为0.7:1,因此,基于相似的方法,也可计算出进料装置2的进料频率。从而实现对实际的进料频率及出焦频率的在线监测,以在实验过程中,辅助调节进料装置2及出焦装置3的频率,使得进料速度及出料速度尽量与热解时间相匹配。并且,基于进料速度、出料速度及热解时间的匹配,还可在实验过程中,使输入的原料煤及输出的煤焦的体积大致相同,从而使位于原料煤下方的煤焦始终对待热解的原料煤进行支承,以使原料煤保持在热解段11内(即热解段11与熄焦段12连接部分之上)。这样,既防止未热解的原料煤直接落入熄焦段12内,又可使原料煤在热解段11的内部下行的过程中,始终处于类似静态热解的过程,以防止粉尘的大量产生。
[0063] 根据本公开的实施例,如图1所示,热解装置1包括内管体111、外管体113及加热部112。内管体111的内部限定热解段11。外管体113套设于内管体111的外部。加热部112设置于内管体111及外管体113之间,适用于对热解段11加热,以作为原料煤热解的热源。
[0064] 在一种示意性的实施例中,如图1所示,内管体111及外管体113包括但不限于采用耐热钢制成。进一步的,加热部112包括但不限于采用电热(如缠绕于内管体111的外侧的电热丝,可配置于传热或保温材料制成的保温层内)方式对内管体111进行加热。更进一步的,加热部112和控制装置9通讯连接。
[0065] 在一种示意性的实施例中,内管体111包括但不限于被构造500毫米至1000的高度,100毫米至200毫米的宽度,200毫米至300毫米的长度,以形成大致方管的管体结构。相较于目前的配置炼焦箱的实验设备,可拓宽不同粒径的原料煤的适应性,无需中试装置即可考察0至40毫米的大颗粒原料煤的热解反应过程,且处理量大,能够保证煤层的宽度及厚度,从而从纵向(如图1所示的竖直方向)及横向(如图1所示的左右方向)考察不同粒径、数量的原料煤的热解过程。
[0066] 根据本公开的实施例,如图1所示,热解装置1还包括冷却部121,冷却部121的内部限定熄焦段12,设置于加热部112的下方。其中,冷却部121内配置有循环的冷却介质,适用于冷却热解后的煤焦,以使煤焦降温至自燃温度以下。
[0067] 在一种示意性的实施例中,如图1所示,冷却部121包括但不限于采用冷却套。详细地,套装的冷却套布置于内管体111所形成的热解段的下方,其中,冷却套内设置有适用于使冷却介质流动的换热管,该冷却介质包括但不限于采用。进一步的,换热管的输入端设置于冷却套的上部,输出端设置于冷却套的下部,以形成与热解段11逆向的换热。
[0068] 根据本公开的实施例,如图1所示,煤热解实验系统还包括第一温度检测装置,被构造成检测热解段11内的多个不同高度位置和/或熄焦段12内的温度信号,以获取热解装置1内的煤层的温度。
[0069] 在一种示意性的实施例中,第一温度检测装置包括但不限于采用温度传感器(如热电偶)。详细地,多个第一温度传感器沿如图1所示的高度方向均匀间隔的布置于热解段11及熄焦段12内,以检测煤层的不同位置的温度。
[0070] 例如,将多个热电偶沿高度方向均布于内管体111及冷却部121内,以分别获取热解段11的不同高度的煤层的温度,以及位于熄焦段12内的煤焦的温度。
[0071] 这样的实施方式中,通过所检测的煤层的不同位置的温度,可适用于研究煤层的煤热解内部反应的过程及机理,从而分析煤的内部及颗粒间温度传热,热解产品(包括但不限于热解气及煤焦油)的组成特性的演化过程。
[0072] 根据本公开的实施例,如图1所示,煤热解实验系统还包括压力检测装置,被构造成检测热解装置1内的热解气的气体压力。
[0073] 在一种示意性的实施例中,压力检测装置被构造成检测内管体111内的热解段的压力。详细地,压力检测装置被布置于所述内管体111上,以检测所产生的热解气的压力和/或压力变化,从而提供热解气的指标参数,并防止内管体111过压,以维持实验过程的稳定安全。
[0074] 根据本公开的实施例,如图1所示,煤热解实验系统还包括热解气处理装置5。热解气处理装置5包括冷却机构51及洗涤机构52。冷却机构51和热解装置1的出气口相连通,适用于冷却热解气,以提取热解气中的至少一部分煤焦油。洗涤机构52设置于冷却机构51的下游,内置又有机溶剂,适用于通过有机溶剂洗涤经冷却的热解气中残留的至少一部分煤焦油。
[0075] 在一种示意性的实施例中,如图1所示,冷却机构51包括但不限于采用间接冷却器。进一步的,洗涤机构52包括但不限于采用适用于喷淋低温溶剂的洗涤器。
[0076] 在一种示意性的实施例中,如图1所示,冷却机构51配置有相连通第一收集罐53,以获取煤焦油,洗涤机构52配置有相连通的第二收集罐54,以获取煤焦油与有机溶剂的混合液,从而再后续工序(如通过旋转蒸发仪)中去除有机溶液,以进一步获得煤焦油。
[0077] 根据本公开的实施例,如图1所示,煤热解实验系统还包括第二温度检测装置,被构造成检测冷却机构51内的热解气的温度信号,以获取热解气的温度。
[0078] 在一种示意性的实施例中,如图1所示,第二温度检测装置包括至少两个温度传感器(如热电偶)或两组温度传感器阵列(每组包括多个热电偶)。详细地,两个温度传感器分别设置于间接冷却器的热解气输入端及热解气输出端,以检测进入间接冷却器的热解气的温度及冷却后的热解气的温度。
[0079] 在一种示意性的实施例中,通过热解装置1的冷却部121的冷却介质还顺次通过冷却机构51及洗涤机构52与冷却介质循环装置8相连接,以使与煤焦换热后的冷却介质逐步冷却,并形成循环。其中,冷却介质循环装置8包括但不限于配置有机、管路、及必要的压力检测装置。
[0080] 在一种示意性的实施例中,由热解装置1排出的高温的热解气,包括但不限于在冷却机构51中被快速的降温至20℃及以下,以在冷却机构51中析出大部分的煤焦油,而冷却后的热解气再通过洗涤机构52所喷淋的低温的有机溶剂(包括但不限于4℃至8℃)直接洗涤,以使热解气中残留的煤焦油被溶解于有机溶剂(如包含二氯甲烷及四氟乙烯的煤焦油洗涤剂)中。进一步的,经有机溶剂溶解的煤焦油后续经螺旋蒸发仪所去除,以进一步地获得煤焦油。
[0081] 根据本公开的实施例,如图1所示,煤热解实验系统还包括流量检测装置6,被构造成检测热解段11输出的热解气的流量。
[0082] 根据本公开的实施例,如图1所示,煤热解实验系统还包括气体分析装置7,被构造成检测热解气中的至少一部分气体物质的种类及组分。
[0083] 在一种示意性的实施例中,如图1所示,流量检测装置6包括但不限于采用湿式流量计。进一步的,气体分析装置7包括但不限于采用红外检测仪。
[0084] 在一种示意性的实施例中,如图1所示,流量检测装置6及气体分析装置7沿热解气的输出方向顺次布置。其中,流量检测装置6及气体分析装置7被构造成和一台真空泵的进气端相连接,以通过真空泵使顺次连通的热解段11、流量检测装置6及气体分析装置7形成负压,以将热解气快速的采出。
[0085] 这样的实施方式中,通过真空泵形成的负压,可将热解气快速采出,从而在流量检测装置6记录热解气的累计流量,并在气体分析装置7检测热解气的组分。进一步的,还可防止热解气在热解装置1内上下窜气及二次裂解。
[0086] 图2是根据本公开的一种示意性的实施例的煤热解实验系统的原理图。
[0087] 根据本公开提供的基于煤热解实验系统的实验方法,如图2所示,包括操作S210至S230:
[0088] 操作S210:获取原料煤在热解段连续下行的过程中,完成热解所需的热解时间;
[0089] 操作S220:响应于热解时间配置进料装置的进料频率,以使所输入的原料煤在热解时间内,下行至熄焦段并形成煤焦;以及
[0090] 操作S230:响应于进料频率配置出焦装置的出焦频率,以使进入熄焦段的煤焦顺序排出至熄焦段之外,以使通过热解装置的原料煤被连续的热解。
[0091] 在一种示意性的实施例中,操作S210包括:预设原料煤在进料装置2中移动第一距离,该第一距离被构造成热解段11的高度。
[0092] 在一种示意性的实施例中,操作S220包括:
[0093] 操作S221:基于该第一距离配置进料装置2在不同的进料频率(如进料装置2所采用螺旋送料器22,被配置成不同的转速)下,使位于进料装置2的内部的原料煤移动第一距离所对应的第一时间。
[0094] 操作S222:基于相同的第一距离配置出焦装置3在不同出焦频率下(如出焦装置3所采用螺旋送料器,被配置成不同的转速),使位于出焦装置3的内部的煤焦移动第一距离所对应的第二时间。
[0095] 操作S223:响应于在相同的第一距离,在第一时间及第二时间相同的条件下,配置进料装置2的进料频率,以使位于进料装置的原料煤在第一时间内可行进与第一距离等长的距离。
[0096] 在一种示意性的实施例中,操作S230包括:响应于进料装置2进料频率配置出焦装置3的出焦频率,以使煤焦在第二时间内可行进与第一距离等长的距离。
[0097] 在一种示意性的实施例中,基于煤热解实验系统的实验方法还包括操作S240:试验前预准备,具体包括:
[0098] 操作S241:将质量为m1千克的惰性瓷球由进料装置2输入热解装置1中,以使惰性瓷球恰好将热解段11及熄焦段12填充满。
[0099] 操作S242:选取干燥的原料煤,其中原料煤的粒径包括但不限于1毫米至40毫米,质量包括但不限于10千克至40千克;其中,所选取的原料煤的惰性瓷球与原料煤的粒径应被构造成大致相同。
[0100] 操作S243:开启进料装置2,使原料煤被输送至进料装置2的出口(即热解装置2的进料口)位置,并暂停。
[0101] 操作S244:对热解装置1通过惰性气体(如氮气)置换热解段11及熄焦段12内的空气,待置换完成后,开启第一温度检测装置、第二温度检测装置、冷却装置5、流量检测装置6、气体分析装置7、压力检测装置、控制装置9及外部的真空泵,并记录流量检测装置6的初始值。
[0102] 操作S245:使维持冷却装置的洗涤机构52处于4℃至8℃的低温状态,并使加热部112逐步升温并维持在600℃至900℃的热解状态。
[0103] 操作S246:控制进料装置2及出焦装置3开启,并依据热解时间控制进料装置2处于适合的进料频率,及使出焦装置3处于适合的出焦频率,以待进料装置2中所存储的全部原料煤进入热解装置中,视为实验结束,记录各类指标参数(如热解段11各煤层的温度、熄焦段12的温度、流量检测装置6所检测的热解气的产出量、热解装置1内的气体压力、气体分析装置7所检测的热解气的组分等)。
[0104] 表1关于本公开提供的实验系统及实验方法与以炼焦箱作为实验系统的对比表[0105]
[0106]
[0107] 基于上表可知,通过本公开提供的煤热解实验系统,在实验过程中,检测到的热解气的流量、组分、产出的煤焦油的质量及品质在完整的实验过程中处于基本稳定的状态。从而更逼真的模拟工业热解中连续运行的使用场景并维持煤热解实验系统的高效运行。
[0108] 还需要说明的是,实施例中提到的方向用语,例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等,仅是参考附图的方向,并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图,相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时,将省略常规结构或构造。
[0109] 以上对本公开的实施例进行了描述。但是,这些实施例仅仅是为了说明的目的,而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例,但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围,本领域技术人员可以做出多种替代和修改,这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
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