CN117757497A - 一种外热立式连续煤热解-气化装置及联产系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种外热立式煤热解‑气化一体化装置及多联产系统，包括：炉体，炉体的上部限定热解段，热解段的内部设置有多个适用于容纳原料煤热解的热解腔，炉体的下部限定气化段，气化段的内部设置有适用于容纳热解后的煤焦与气化剂气化的气化腔，热解腔及气化腔均被构造成间接加热的外热结构；其中，热解腔配置有适用于排出热解气的第一排气口，气化腔配置有适用于排出气化煤气的第二排气口。煤炭热解和煤焦气化耦合集成在一套装置内，从系统上降低热解‑气化过程的不可逆损失，实现系统能量的综合梯级利用。

Description

一种外热立式连续煤热解-气化装置及联产系统

技术领域

本公开的至少一种实施例涉及煤热解及气化技术领域，更具体地，涉及一种外热立式连续热解-气化装置及联产系统。

背景技术

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焦油产品。传统煤热解过程通常采用内热式热解炉，能量利用相对较低，质量占比近70％的热解煤焦产品通常采用炉外干法或湿法熄焦的方式进行热量回收，煤焦高温显热损失大，得不到充分利用；另外热解煤焦在机械出料过程中，由于磨损会产生大量粉焦，粉焦难以运输和利用造成资源的浪费。

煤气化是另一种典型的洁净煤技术，是将固体煤炭在气化炉内通过采用气化剂及高温条件转化为合成气燃料。目前气化炉均采用纯氧和水蒸汽为气化剂，需配置大型空分装置，而空分制氧能耗高；另外，气化炉采用“一锅式”气化方式，反应温度＞1200℃，导致气化过程不可逆损失大，系统效率较低；此外，采用水蒸汽作为气化剂，导致气化过程碳组分被稀释，生成的合成气难以灵活调节下游所需的CO/H₂的碳氢比。

长期以来，传统煤热解和气化装置均各自独立发展。

基于煤热解及气化技术的各自优势，设计煤热解及气化一体化装置，开展煤热解耦合煤焦气化的多联产系统，实现煤炭分级提质利用和能量梯级利用，煤焦的高温显热在热解和气化过程中互补利用，提高热效率，减少热损失，并提高煤焦资源利用率，以CO₂作为气化剂，单独获取富氢煤热解气、高纯度H₂与高纯度CO三种产品气，能够灵活调节氢碳比。

发明内容

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，本公开提供一种外热立式煤热解-气化装置及联产系统。炉体中的热解腔及气化腔均被构造成间接加热的外热结构并贯通，通过分别集气方式，使得气化产生的气化煤气并不通过热解腔，从而使隔绝空气热解产生的富氢热解气及气化产生的气化煤气分别排出，可同时得到富氢热解气、氢气及一氧化碳，以满足灵活的调节下游氢碳比的要求。通过分级气化方式，降低了系统的不可逆损失，提升气化能效，实现了能的综合梯级利用。

本公开的实施例的一方面提供一种外热立式煤热解-气化装置，包括：炉体，上述炉体的上部限定热解段，上述热解段的内部设置有多个适用于容纳原料煤热解的热解腔，上述炉体的下部限定气化段，上述气化段的内部设置有适用于容纳热解后的煤焦与气化剂气化的气化腔，上述热解腔及上述气化腔均被构造成间接加热的外热结构；其中，上述热解腔配置有适用于排出热解气的第一排气口，上述气化腔配置有适用于排出气化煤气的第二排气口。

根据本公开的实施例，上述气化段的内部设置有沿竖直方向延伸的内炉墙，上述内炉墙的内部限定上述气化腔，上述内炉墙的外部及上述炉体的外炉墙之间限定烟道，适用于容纳用作热源的烟气通过，并间接的将上述气化腔内的上述煤焦加热。

根据本公开的实施例，上述内炉墙的内部设置有多个管形件，多个上述管形件沿竖直方向间隔布置，并沿水平方向延伸设置，每个上述管形件贯通上述内炉墙的相面对的两侧，以和上述烟道连通，以引导上述烟气通过上述气化腔的内部。

根据本公开的实施例，外热立式连续热解-气化装置还包括多对燃烧器，每对中的两个燃烧器对称布置于一个上述管形件的轴向的两端，在竖直方向的正投影中，上述燃烧器的燃烧位置与上述气化腔至少部分重合。

根据本公开的实施例，上述热解段的内部间隔的设置有多个上述热解腔；其中，每个上述热解腔的上部设置有适用于输入上述原料煤的进料口，每个上述热解腔的下部均与上述气化腔的上部相连通。

根据本公开的实施例，上述气化段内形成的上述烟道还被构造成与上述热解腔的外部的上述热解段的壳程相连通，以使经过上述气化段的烟气还用作上述热解段的热源。

根据本公开的实施例，外热立式连续热解-气化装置还包括炉篦，可旋转地设置于上述气化腔的下部，适用于承接气化后的灰渣，上述炉篦的外沿与上述气化腔的内壁之间形成上述气化腔的出料端。

根据本公开的实施例，气化段上设置有适用于向上述气化腔通入气化剂的气化剂入口；其中，上述气化剂入口布置于上述炉篦的下方。

根据本公开的实施例，上述热解段及上述气化段之间形成连接上述热解腔及上述气化腔的过渡段，上述第二排气口设置于上述过渡段。

本公开的实施例的另一方面还提供一种联产系统，包括：外热立式连续热解-气化装置，上述外热立式连续热解-气化装置的热解段适用于输出富氢的热解气，上述外热立式连续热解-气化装置的气化段适用于输出包含一氧化碳的气化煤气；以及气化煤气处理设备，和上述气化段相连通，适用于容纳上述气化煤气通过并供给水蒸汽，以通过上述气化煤气中的至少一部分一氧化碳制取氢气。

根据本公开的实施例，上述气化煤气处理设备包括：变换及分离器，限定反应腔，适用于容纳上述气化煤气及水蒸汽发生变换反应，以制取氢气并分离二氧化碳；二氧化碳储罐，和上述变换及分离器相连通，适用于收集二氧化碳；以及二氧化碳预热器，设置于上述二氧化碳储罐及上述立式热解设备的气化段之间，配置有适用于容纳气化煤气通过的热侧及适用于容纳二氧化碳通过的冷侧，以使气化煤气与二氧化碳换热，并将上述二氧化碳作为气化剂供给至上述气化段内。

根据本公开的实施例，联产系统还包括热解气处理设备，和上述热解段的热解气排气口相连通，适用于分离上述热解气中的至少一部分煤焦油。

根据本公开的实施例，联产系统还包括原料煤输入设备，设置于上述外热立式热解-气化装置的进料口的上游，适用于存储并向上述外热立式热解-气化装置输入待热解的原料煤。

根据本公开提供的外热立式热解-气化装置及联产系统，炉体中的热解腔及气化腔均被构造成间接加热的外热结构，从而使原料煤在热解腔内的隔绝空气的条件下充分热解，产生富氢的热解气。并且，由于气化产生的气化煤气并不通过热解腔，因此，可同时采集气化煤气进行，并再次处理，从而分别获得富氢热解气、氢气及一氧化碳，以满足灵活的调节下游氢碳比的要求。进一步的，由于采用外热式的热解及气化方式，因此，还可减少热解过程中产生的粉尘，以减少后续提取的煤焦油中的粉尘。

附图说明

图1是根据本公开的一种示意性的实施例的外热立式热解-气化装置的原理图；

图2是图1所示的示意性的实施例的外热立式热解-气化装置的气化段部分的俯视视角的原理图；

图3是图1所示的示意性的实施例的外热立式热解-气化装置的热解段部分的俯视视角的原理图；以及

图4是根据本公开的一种示意性的实施例的联产系统的原理图。

所述附图中，附图标记含义具体如下：

1、炉体；

101、进料口；

102、热解段；

103、热解段烟气输入口；

104、过渡段；

105、气化段；

106、炉篦；

107、气化剂入口；

108、排渣口；

109、锁灰斗；

110、燃烧器；

111、内炉墙；

112、气化段烟气输出口；

113、第二排气口；

114、热解腔；

115、热风室；

116、热解段烟气输出口；

117、管形件；

2、原料煤输入设备；

21、干燥器；

22、锁煤斗；

3、废热锅炉；

4、气化煤气处理设备；

41、变换及分离器；

42、二氧化碳预热器；

43、二氧化碳储罐；

5、热解气处理设备；

51、电捕煤焦油器；以及

52、间接冷却器。

具体实施方式

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。

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。

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。

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。

目前，固定床煤气化炉中由上至下发生煤干燥、热解及气化步骤，但由于各步骤在同一气化炉中发生，导致气化炉中产生的混合燃料气是由热解气和气化气构成，因此难以调节热解及气化产物的氢碳比。并且，由于上述气化炉中采用内热式的热解方式，还会导致热解气中夹杂有大量的粉尘，难以在后续产出的煤焦油中被有效去除。

为此，如何提供一种将气化煤气及热解气分别收集，并减少粉尘及废水排放的热解设备成为亟待解决的技术问题。

有鉴于此，本公开的实施例基于同样的发明构思提供了一种外热立式热解-气化装置及联产系统。

图1是根据本公开的一种示意性的实施例的外热立式热解-气化装置的原理图。

根据本公开提供的外热立式热解-气化装置，如图1所示，包括炉体1，炉体1的上部限定热解段102，热解段102的内部设置有多个适用于容纳原料煤热解的热解腔114，炉体1的下部限定气化段105，气化段105的内部设置有适用于容纳热解后的煤焦与气化剂气化的气化腔，热解腔114及气化腔均被构造成间接加热的外热结构。其中，热解腔114配置有适用于排出热解气的第一排气口，气化腔配置有适用于排出气化煤气的第二排气口113。

这样的实施方式中，通过将气化段105及热解段102耦合于同一炉体1中，可将传统的一步气化方式解耦为温和的热解及煤焦-二氧化碳气化，有利于降低气化过程的不可逆损失，提高气化能效。

根据本公开的实施例，如图1所示，热解段102及气化段105之间形成连接热解腔114及气化腔的过渡段104，第二排气口113设置于过渡段104。

在一种示意性的实施例中，如图1所示，炉体1的热解段102包括但不限于通过耐火砖垒砌及隔热浇注料形成，并在其外部配置有钢制壳体。进一步的，热解段102及气化段105之间的过渡段104的直径被构造成小于热解段102及气化段105，且采用钢结构进行支撑。

在一种示意性的实施例中，如图1所示，炉体1包括但不限于被构造成圆柱筒形或立方体筒形结构。进一步的，热解段102、过渡段104及气化段105被构造成沿图1所示的竖直方向顺次连通布置。

这样的实施方式中，原料煤随热解逐步消耗形成煤焦，煤焦向下移动在过渡段汇集并进行缓冲，并逐步进入气化段中，以形成类似静态热解的热解方式，有利于防止粉尘的大量产生。

在一种示意性的实施例中，如图1所示，热解段102内沿水平方向间隔布置有多个热解腔114。详细地，相邻的两个热解腔114以及热解腔114与相邻的炉体内壁之间形成适用于通入热源的热风室115。进一步的，热风室115被构造成由下至上形成“S”形和“之”字形的流道。

这样的实施方式中，炉体1中的热解腔114及气化腔均被构造成间接加热的外热结构，从而使原料煤在热解腔114内在隔绝空气的条件下充分热解，产生富氢的热解气。并且，由于气化产生的气化煤气并不通过热解腔114，因此，可同时采集气化煤气进行再次处理，从而分别获得富氢热解气、氢气及一氧化碳，使得以氢气及甲烷为主的热解气及以一氧化碳为主的气化煤气互不干扰，从而使不同品位的产品可分质利用，满足灵活的调节下游氢碳比的要求。进一步的，由于采用外热式的热解及气化方式，因此，还可减少热解过程中产生的粉尘，以减少后续提取的煤焦油中的粉尘。

图2是图1所示的示意性的实施例的外热立式热解-气化装置的气化段部分的俯视视角的原理图。

根据本公开的实施例，如图1和图2所示，气化段105的内部设置有沿竖直方向延伸的内炉墙111，内炉墙111的内部限定气化腔，内炉墙111的外部及外炉墙之间限定烟道，适用于容纳用作热源的烟气通过，以间接的将气化腔内的煤焦加热。

在一种示意性的实施例中，如图1所示，炉体1的气化段105包括但不限于通过内炉墙111及外炉墙构成。详细地，外炉墙采用耐火砖及保温浇注料砌筑，内炉墙111由耐火导热材料砌筑。其中，内炉墙111及外炉墙之间形成环形的烟道。

根据本公开的实施例，如图1和图2所示，内炉墙111的内部设置有多个管形件117，多个管形件117沿竖直方向间隔布置，并沿水平方向延伸设置，每个管形件117贯通内炉墙111的相面对的两侧，以和烟道连通，以引导烟气通过气化腔的内部。

根据本公开的实施例，如图1和图2所示，外热立式热解-气化装置还包括多对燃烧器110，每对中的两个燃烧器110对称布置于一个管形件117的轴向的两端，在竖直方向的正投影中，燃烧器110的燃烧位置与气化腔至少部分重合。

在一种示意性的实施例中，如图1和图2所示，炉体1包括但不限于被构造成大致立方体的结构。进一步的，内炉墙111响应于炉体1的形状被构造成方管结构，该内炉墙111的内部限定气化腔，该内炉墙111与炉体1的内壁之间的布形成烟道。

在一种示意性的实施例中，如图1和图2所示，内炉墙111上沿煤焦的传输方向(如图1所示的由上至下)间隔的布置多个管形件117。详细地，多个管形件117沿高度方向间隔的设置，其中，管形件117贯通内炉墙111与烟道相连通。进一步的，位于内炉墙111的同一竖直高度多配置有多个并排设置的管形件117。

在一种示意性的实施例中，图中未示出，处于内炉墙111的不同高度位置的管形件117可被构造成错位排布(如一部分管形件117沿如图1所示的左右方向布置，另一部分管形件117沿如图1所述的面向之间的方向布置)，从而使烟道内的烟气沿不同的方向通过内炉墙111所形成的气化腔内，以使位于气化腔的不同位置的煤焦被均匀加热，避免出现局部的低温区。

在一种示意性的实施例中，如图1和图2所示，每个管形件117内的两端分别设置有一对相对设置的燃烧器110。详细地，每个燃烧器110均连接于炉体1的内壁上。进一步的，每个燃烧器110的燃烧火焰喷射于管形件117内，以使管形件117具有炉膛的作用，并且，燃烧产生的烟气还由管形件117内排出至烟道内向上输送，从而稳定均匀加热煤焦。其中，管形件117包括但不限于采用耐热钢材制成。

在一种示意性的实施例中，燃烧器110沿垂直方向多层布置，横向两个以上并置布置。这样，多层燃烧器110对置连通耐热管道(即管形件117)的方案，保证热量在装置内均匀分布，且内、外同时传热，增强辐射传热效果，保证炉内温度稳定，可大于950℃以上。

在一种示意性的实施例中，燃烧器包括但不限于以低阶煤和/或生物质燃料在空气条件下燃烧，以产生高温烟气。这样，可取代目前纯氧燃烧的燃烧方式，无需配置空分设备制氧，避免了空分设备的高品位功耗。

这样的实施方式中，气化段105通过内炉墙111、管形件117及炉体1的内壁，使通过气化段105的煤焦由图1所示的两侧及贯通气化腔105的内部，分别以热传导及热辐射的方式提供热量。这样，燃烧器110燃烧的火焰喷入耐热管道(即管形件117)内，耐热管道(即管形件117)既替代炉膛作用，同时将高温烟气热量通过管形件117的管壁辐射传入炉内，燃烧器110产生的高温烟气扩散从管形件117扩散至内、外墙之间的空间，空间内高温烟气热量通过内墙传递至气化段105内部，气化段105同时由内墙从外向内和由管形件117的管壁从内向外通过热传导和辐射传热的形式提供热量，增加了传热面积，单位时间的热量供应提高，并减小了炉内煤焦与热源间的距离，保证了热源的辐射强度，能够及时稳定为煤焦与CO₂气化过程供热。

根据本公开的实施例，如图1所示，外热立式热解-气化装置还包括炉篦106，可旋转地设置于气化腔的下部，适用于承接气化后的灰渣，炉篦106的外沿与气化腔的内壁之间形成气化腔的出料端。

根据本公开的实施例，如图1所示，气化段105上设置有适用于向气化腔通入气化剂的气化剂入口107。其中，气化剂入口107布置于炉篦106的下方。

在一种示意性的实施例中，气化段105的下部通过悬设的支撑机构(图中未示出)安装有可旋转的炉篦106。进一步的，炉篦106配置有驱动部(图中未示出)，适用于驱动炉篦106绕轴定轴旋转。其中，炉篦106的旋转速度可通过驱动部调节，以调节灰渣的排出速度。原料煤的单位进料量与单位煤焦气化消耗量相平衡。

在一种示意性的实施例中，如图1所示，气化剂入口107和炉篦106相连通。详细地，炉篦106的内部形成传输气化剂的通道，并且在炉篦106的外部形成多个与通道相连通的通孔，以使气化剂沿炉篦106形成的通孔均匀的分布至气化腔内。

这样的实施方式中，旋转的炉篦106适用于承接气化后的灰渣，通过炉篦106进入气化腔的气化剂的输入方向与灰渣的排出方向相反，形成逆向接触换热。这样，既降低了灰渣的温度，又可将气化剂(包括但不限于二氧化碳，CO₂)预热至反应温度。

在一种示意性的实施例中，如图1所示，炉体1的下部还配置有锁灰斗109，进一步的，锁灰斗109的下端设置有排渣口108，用作外热立式热解-气化装置排出端。

图3是图1所示的示意性的实施例的外热立式热解-气化装置的热解段部分的俯视视角的原理图。

根据本公开的实施例，如图1和图3所示，热解段102的内部间隔的设置有多个热解腔114。其中，每个热解腔114的上部设置有适用于输入原料煤的进料口101，每个热解腔114的下部均与气化腔的上部相连通。

这样的实施方式中，通过将热解段102设置成多个热解腔114，相较于整体式的热解段102可减小传热半径，降低横向温度梯度，保证了热解室内原料煤能够得到充分热解。

根据本公开的实施例，如图1和图3所示，气化段105内形成的烟道还被构造成与热解腔114的外部的热解段102的壳程相连通，以使经过气化段105的烟气还用作热解段102的热源。

在一种示意性的实施了中，如图3所示，热解段102内布置有多个沿水平方向错位设置的热解腔114。进一步的，每个热解腔114的上部均设置有适用于投入原料煤的进料口101，以及适用于排出热解气的热解气输出口。

在一种示意性的实施例中，如图1所示，气化段105的上部设置有气化段烟气输出口，相应的，热解段102的下部设置有热解段烟气输入口103。详细地，气化段烟气输出口与热解段烟气输入口103连通设置。进一步的，热解段102的上部设置有热解段烟气输出口116。

这样的实施方式中，热解段102内形成的S形的热风室115以及错位排布的热解腔114，在原料煤的传输方向(如图1所示的竖直方向)及由进料口101输入的排布方向上形成梯级的温差，以对原料煤进行梯级换热，并延长加热时间，从而使进入热解段102的原料煤由预热被逐渐加热至热解温度。以使原料煤在热解过程中形成近似静态热解的热解方式，这样，在热解过程中，可进一步避免粉尘的出现。

图4是根据本公开的一种示意性的实施例的联产系统的原理图。

根据本公开提供的联产系统，如图4所示，包括：外热立式热解-气化装置以及气化煤气处理设备4。外热立式热解-气化装置的热解段102适用于输出富氢的热解气，外热立式热解-气化装置的气化段105适用于输出包含一氧化碳的气化煤气。气化煤气处理设备4和气化段105相连通，适用于容纳气化煤气通过并供给水蒸汽，以通过气化煤气中的至少一部分一氧化碳制取氢气。整个系统梯度用热，无废水产生，环保程度高，减少了渣水单元的建设和废水处理的投资。

这样的实施方式中，热解后的原料煤随气化段对煤焦的消耗逐步下移，并在过渡段汇集；高温的煤焦继续下行至气化段内，以在气化段的高温(如大于950℃)作用下，与通过炉篦向上流动的二氧化碳逆向接触，发生气化反应，从而生成一氧化碳，二氧化碳自下至上流动的过程中的浓度逐渐降低，而一氧化碳的浓度则相应升高，直至二氧化碳完全反应。其中，二氧化碳与煤焦中的碳摩尔比包括但不限于被构造成1至3中的任一值，由气化段引出的一氧化碳的温度达到600℃至900℃，再进入二氧化碳换热器，从而间接的预热气化剂(即二氧化碳)，降低气化段外燃燃料供能负担。

根据本公开的实施例，如图4所示，气化煤气处理设备4包括变换及分离器41、二氧化碳储罐43及二氧化碳预热器42。变换及分离器41限定反应腔，适用于容纳气化煤气及水蒸汽发生变换反应，以制取氢气并分离二氧化碳。二氧化碳储罐43和变换及分离器41相连通，适用于收集二氧化碳。二氧化碳预热器42设置于二氧化碳储罐43及外热立式热解-气化装置的气化段105之间，配置有适用于容纳气化煤气通过的热侧及适用于容纳二氧化碳通过的冷侧，以使气化煤气与二氧化碳换热，并将二氧化碳作为气化剂供给至气化段105内。

在一种示意性的实施例中，如图4所示，二氧化碳储罐43内预存储有二氧化碳，该二氧化碳储罐43与外热立式热解-气化装置的气化剂入口107相连通，以将二氧化碳作为气化剂供给至气化腔内。进一步的，外热立式热解-气化装置的第二排气口113与二氧化碳预热器42相连通，以使通过二氧化碳预热器42的气化煤气对二氧化碳进行预热。进一步的，经换热后的气化煤气经变换及分离器41的反应腔与输入的水蒸汽混合，从而形成氢气及二氧化碳，经由变换及分离器41分离的二氧化碳回流至二氧化碳储罐43进行储存或再次经二氧化碳预热器42返回至外热立式热解-气化装置的气化腔内。

这样的实施方式中，以纯二氧化碳作为气化剂与高温的煤焦进行气化反应，从而生成具有高浓度的一氧化碳(CO)的气化煤气，气化煤气至少一部分一氧化碳经变换及分离器41转化为氢气(H₂)和二氧化碳，使得二氧化碳的浓度可富集达50～60％。这样，实现了碳组分的富集，提高了分离前二氧化碳的浓度，有利于降低二氧化碳的分离能耗，从而实现低能耗脱碳及高效制氢的协同转化。产品气CO也可跳过变换制H₂，直接与新能源方式制氢耦合调节C/H比生产化学品，属于“负碳”技术路径。

根据本公开的实施例，如图4所示，联产系统还包括热解气处理设备5，和热解段102的热解气排气口相连通，适用于分离热解气中的至少一部分煤焦油。

这样的实施方式中，高热值的高温热解气也可以直接高温在线通入各类工业窑、炉燃烧供能，并利用其显热，分离煤焦油的热解气可以送至工业窑、炉燃烧供能，也可以通过深冷、吸附方式提取甲烷、氢气产品。

在一种示意性的实施例中，如图4所示，热解气处理设备5包括与热解段的热解气输出口顺次连通的间接冷却器52及电捕煤焦油器51。这样，可使得高温的热解气间接的降温，以析出煤焦油，并通过电捕煤焦油器51取出热解气中残留的至少一部分煤焦油，实现热解气及煤焦油的分离。

根据本公开的实施例，如图4所示，联产系统还包括原料煤输入设备2，设置于立式热解设备的进料口101的上游，适用于存储并向外热立式热解-气化装置输入待热解的原料煤。

在一种示意性的实施例中，如图4所示，原料煤输入设备2包括干燥器21及锁煤斗22。干燥器21适用于容纳原料煤通过并干燥。锁煤斗23设置于干燥器21及立式热解设备的进料口之间，以暂存原料煤。

在一种示意性的实施例中，如图4所示，联产系统还包括废热锅炉3。详细地，通过热解段102的中温烟气(包括但不限于500℃至600℃)通过废热锅炉3的热侧，以对冷侧的水加热，从而产出蒸汽，以对外使用。进一步的，经废热锅炉3换热后的低温烟气(包括但不限于100℃至200℃)则回流至干燥器21中，以进一步的利用余热，对原料煤进行干燥。

这样的实施方式中，通过空气外燃的方式，实现了高温烟气的综合梯级利用，首先高温侧烟气1200-1700℃用于煤焦-CO₂气化反应(气化过程供能)，出气化产生的中高温烟气800-1000℃进一步用于热解过程(热解反应供能)，随后中温烟气500-800℃通过废热锅炉实现显热的进一步利用(废锅预热回收)，出废锅小于200℃烟气用于原料煤干燥。出气化段高温气化煤气加热气化剂CO₂。

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。

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。

Claims (13)

1.一种外热立式热解-气化一体化装置，其特征在于，包括：

炉体(1)，所述炉体(1)的上部限定热解段(102)，所述热解段(102)的内部设置有多个适用于容纳原料煤热解的热解腔，所述炉体(1)的下部限定气化段(105)，所述气化段(105)的内部设置有适用于容纳热解后的煤焦与气化剂气化的气化腔，所述热解腔及所述气化腔均被构造成间接加热的外热结构；

其中，所述热解腔配置有适用于排出热解气的第一排气口，所述气化腔配置有适用于排出气化煤气的第二排气口(113)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述气化段(105)的内部设置有沿竖直方向延伸的内炉墙(111)，所述内炉墙(111)的内部限定所述气化腔，所述内炉墙(111)的外部及所述炉体(1)的外炉墙之间限定烟道，适用于容纳用作热源的烟气通过，并间接的将所述气化腔内的所述煤焦加热。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述内炉墙(111)的内部设置有多个管形件(117)，多个所述管形件(117)沿竖直方向间隔布置，并沿水平方向延伸设置，每个所述管形件(117)贯通所述内炉墙(111)的相面对的两侧，以和所述烟道连通，以引导所述烟气通过所述气化腔的内部。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，还包括多对燃烧器(110)，每对中的两个燃烧器(110)对称布置于一个所述管形件(117)的轴向的两端，在竖直方向的正投影中，所述燃烧器(110)的燃烧位置与所述气化腔至少部分重合。

5.根据权利要求2至4中任一所述的设备，其特征在于，所述热解段(102)的内部间隔的设置有多个所述热解腔；

其中，每个所述热解腔的上部设置有适用于输入所述原料煤的进料口(101)，每个所述热解腔的下部均与所述气化腔的上部相连通。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述气化段(105)内形成的所述烟道还被构造成与所述热解腔的外部的所述热解段(102)的壳程相连通，以使经过所述气化段(105)的烟气还用作所述热解段(102)的热源。

7.根据权利要求2至4中任一所述的设备，其特征在于，还包括炉篦(106)，可旋转地设置于所述内炉墙(111)的下部，适用于承接气化后的灰渣，所述炉篦(106)的外沿与所述内炉墙(111)的内壁之间形成所述气化腔的出料端。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，气化段(105)上设置有适用于向所述气化腔通入气化剂的气化剂入口(107)；

其中，所述气化剂入口(107)布置于所述炉篦(106)的下方。

9.根据权利要求2至4中任一所述的设备，其特征在于，所述热解段(102)及所述气化段(105)之间形成连接所述热解腔及所述气化腔的过渡段(104)，所述第二排气口(113)设置于所述过渡段(104)。

10.一种联产系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至9中任一所述的外热立式热解-气化一体化装置，所述外热立式热解-气化一体化装置的热解段(102)适用于输出富氢的热解气，所述外热立式热解-气化一体化装置的气化段(105)适用于输出包含一氧化碳的气化煤气；以及

气化煤气处理设备(4)，和所述气化段(105)相连通，适用于容纳所述气化煤气通过并供给水蒸汽，以通过所述气化煤气中的至少一部分一氧化碳制取氢气。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述气化煤气处理设备(4)包括：

变换及分离器(41)，限定反应腔，适用于容纳所述气化煤气及水蒸汽发生变换反应，以制取氢气并分离二氧化碳；

二氧化碳储罐(43)，和所述变换及分离器(41)相连通，适用于收集二氧化碳；以及

二氧化碳预热器(42)，设置于所述二氧化碳储罐(43)及所述立式热解设备的气化段(105)之间，配置有适用于容纳气化煤气通过的热侧及适用于容纳二氧化碳通过的冷侧，以使气化煤气与二氧化碳换热，并将所述二氧化碳作为气化剂供给至所述气化段(105)内。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括热解气处理设备(5)，和所述热解段(102)的热解气排气口相连通，适用于分离所述热解气中的至少一部分煤焦油。

13.根据权利要求10至12中任一所述的系统，其特征在于，还包括原料煤输入设备(2)，设置于所述外热立式热解-气化装置的进料口(101)的上游，适用于存储并向所述外热立式热解-气化装置输入待热解的原料煤。