生物质与低阶煤分离耦合传热板和低品位铁矿石共热解系统的制作方法

技术特征：

1.一种生物质与低阶煤和低品位铁矿石共热解系统，组成构件包括载气供应系统、热解系统和热解产物分离系统，其特征在于，组成构件的具体结构和连接关系为：

所述的载气供应系统由气瓶、安全阀、气体流量计和三通阀组成，所述安全阀一端与气瓶连接，另一端与气体流量计连接，三通阀一端与气体流量计连接，三通阀通过导气管分别与生物质料仓、低阶煤料仓和铁矿石料仓相连接；

所述热解系统包括电机、生物质料仓、胶带输送机、低阶煤料仓、红外加热炉、热解碳化炉、金属传热板、铁矿石区和铁矿石料仓，所述电机与胶带输送机连接，生物质料仓、低阶煤料仓和铁矿石料仓三者在同一水平面上，热解碳化炉上方分别与生物质料仓、红外加热炉和折流板除尘器连接，热解碳化炉下方通过出料阀与水冷熄焦箱连接，铁矿石区与铁矿石料仓相连接，通过电机驱动胶带输送机将生物质料仓中的生物质输送到红外加热炉中加热；

所述热解产物分离系统包括折流板除尘器、压力表、冷凝器、出料阀、水冷熄焦箱、焦油保温装置、洗气装置、真空泵、湿式流量计和在线色谱仪，所述折流板除尘器的左下端进气口与热解碳化炉的右上端出气口相连，压力表设在折流板除尘器和冷凝器之间，出料阀304安装在热解碳化炉和水冷熄焦箱之间，水冷熄焦箱的左上端进料口与热解碳化炉右下端出料口相连，水冷熄焦箱的右上端出水口与焦油保温装置左端进水口相通，焦油保温装置与洗气装置连接，洗气装置与真空泵连接，真空泵与湿式流量计连接，在线色谱仪位于热解产物分离系统的尾端，在线色谱仪实时分析生物质与低阶煤共热解气体产物的成分。

2.根据权利要求1所述的生物质与低阶煤和低品位铁矿石共热解系统，其特征在于，热解碳化炉与水平面成一定夹角。

3.根据权利要求1所述的生物质与低阶煤和低品位铁矿石共热解系统，其特征在于，所述金属传热板交叉布置在热解碳化炉中。

4.根据权利要求1所述的生物质与低阶煤和低品位铁矿石共热解系统，其特征在于，水冷熄焦箱分为左右两部分，左部为焦，右部为铁。

5.根据权利要求1所述的生物质与低阶煤和低品位铁矿石共热解系统，其特征在于，所述红外加热炉周围布置有红外加热管，红外加热炉底部设有烧结板，生物质置于烧结板上。

6.根据权利要求1所述的生物质与低阶煤和低品位铁矿石共热解系统，其特征在于，所述热解碳化炉周围布置有电炉，热解碳化炉内设有金属传热板和隔离板，热解碳化炉底部设有铁出料口和焦出料口，热解碳化炉上部设有铁矿石进料口。

7.一种适合于权利要求1所述的生物质与低阶煤和低品位铁矿石共热解系统的热解方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)原料预处理：生物质、低阶煤和低品位铁矿石的质量比例为2：2：1，将三者分别研磨破碎至40目以下，并在110℃烘干2h；

(2)系统装置预处理：将步骤(1)中得到的三种原料分别放入生物质料仓、低阶煤料仓和铁矿石料仓中，先打开两个安全阀，再打开安全阀，并调整安全阀，使用载气以一定流速在整个系统中流动一段时间，所述载气为氮气，载气速率为400ml/min，持续时间10min；

用肥皂水检查各个零部件接口的气密性，启动电机、红外加热炉和热解碳化炉，使胶带输送机保持匀速运转，使红外加热炉和热解碳化炉升温至预设温度，所述红加热炉能的预设温度为420℃，所述热解碳化炉的预设温度为600℃；

(3)调整安全阀改变载气流速，调整两个三通阀，关闭通往低阶煤料仓和铁矿石料仓的气路，只开启通往生物质料仓的气路，所述载气速率为100ml/min，用于将热解产生的挥发分吹出；

先开启铁矿石料仓将铁矿石下放至热解碳化炉右侧的铁矿石区，再打开生物质料仓出料口，所述生物质料仓的出料速度为1kg/h，大于胶带输送机的输料速度0.8kg/h，待生物质料仓1/4的生物质进入红外加热炉后，开启低阶煤料仓的出料口将低阶煤下放至热解碳化炉左侧；

(4)载气将步骤(3)最后得到的热解气氛吹入热解产物分离系统中，经过气固分离、冷凝和洗气等一系列加工处理最终得到焦油和热解气，打开安全阀将固体产物下放水冷熄焦箱中，回收固体产物；

所述气固分离用折流板除尘器，能阻挡≥10μm的粉尘颗粒，所述冷凝使用冷凝器，冷凝温度为-30℃，所述洗气用洗气装置，用于除去热解气中完全冷凝的焦油与水；

所述热解实验，固体产率为19.1，比空白对照实验低13.9％，液体产率为18.2％，比空白实验低1.6％，气体产率为62.7％，比空白实验高5.7％，所述实验结果均为3次实验后的平均值。

8.根据权利要求7所述的生物质与低阶煤和低品位铁矿石共热解系统的热解方法，其特征在于，所述载气为氮气，用于去除系统中的空气时，载气速率为400ml/min，持续时间10min，两个三通阀齐开，用于吹出热解碳化炉中的挥发分时，载气速率调为100ml/min，关闭与生物质料仓和铁矿石料仓的气路，只开启与低阶煤料仓相通的气路。

技术总结
一种生物质与低阶煤分离耦合传热板和低品位铁矿石共热解系统，包括载气供应系统1、热解系统2和热解产物分离系统3，所述载气供应系统通过导气管分别与热解系统的低阶煤料仓、生物质料仓和铁矿石料仓相连，所述热解系统通过热解碳化炉分别与热解产物分离系统的折流板除尘器和水冷熄焦箱相连。生物质由胶带输送机运至红外加热炉，产生大量含有H元素和碱金属的热解气氛，作为氢源和催化剂被载气吹入热解炭化炉中参与低阶煤的热解，生物质与低阶煤通过电热与红外两段式热解能提高两者的共热解协同作用，从而产生更多高品质的油气资源。本发明对于生物质与低阶煤共热解的科学研究和生产实践应用都具有重要意义。

技术研发人员：胡二峰;田宜水;戴重阳;伊枭剑;马大朝;刘壮;李沫杉
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2021.03.19
技术公布日：2021.07.02