[發明專利]一種基于煤干餾的煤基燃料化學鏈燃燒系統及方法

有效

• 申請號: 201710454476.6
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107191920B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 張純;李紅智;姚明宇;白文剛;張磊;吳帥帥
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F23B90/06
• 分類號: F23B90/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種基于煤干餾的煤基燃料化學鏈燃燒系統及方法，包括干餾反應器、氣液分離器、氣體燃料反應器、第一空氣反應器、固體燃料反應器、第二空氣反應器、熱利用系統及余熱利用及二氧化碳捕集系統，該系統及方法能夠將煤干餾與煤基燃料化學鏈燃燒相結合實現煤的綜合利用。

技術領域

本發明屬于煤電化工一體化領域，涉及一種基于煤干餾的煤基燃料化學鏈燃燒系統及方法。

背景技術

在我國，燃煤火力發電是二氧化碳的最大排放源之一，研究開發新型煤基燃料發電技術對我國煤炭資源的清潔高效利用以及減少二氧化碳排放具有重要意義。目前的燃煤二氧化碳回收方法包括燃燒前捕集、燃燒中捕集和燃燒后捕集等，盡管能夠實現燃煤二氧化碳的回收，但是獲取高濃度的二氧化碳會顯著降低發電系統的發電效率。化學鏈燃燒技術，實現了燃料和空氣的非混合燃燒，以氧載體代替空氣，在燃料反應器中，燃料與氧載體反應，完成燃料的氧化，被還原的氧載體返回到空氣反應器，與空氣進行氧化反應，實現氧載體的再生。化學鏈燃燒技術避免了燃料與空氣的直接接觸，可以顯著減少傳統燃煤方式下氮氧化物的生成，降低了氮氧化物的處理成本，在燃料反應器中燃料完全氧化后，產物主要是二氧化碳和水蒸氣，只需要簡單的冷凝處理就可以得到高純度的二氧化碳，便于后續的捕集和封存。化學鏈燃燒與傳統的燃煤方式相比，既可以減少氮氧化物的排放，降低氮氧化物的處理成本，又可以得到高純度的二氧化碳，降低二氧化碳捕集的成本。在煤直接化學鏈燃燒過程中，氧載體要在與煤的多次還原和空氣的氧化再生過程中保持反應活性，才能保證煤的充分轉化，然而煤中的硫、氮等組分對氧載體的活性有很大的危害，嚴重的會使氧載體中毒失去活性，影響化學鏈燃燒反應的進行。

煤，尤其是低階煤，含有較多的揮發分，進行低溫干餾可以得到半焦和相當數量的焦油、煤氣。在干餾過程中，煤中相當數量的硫和氮都遷移到焦油和煤氣中，半焦所含的硫、氮等污染物少于原料煤，煤氣中的含氮、含硫污染物經過凈化工藝可以脫除。因此，煤經過干餾和氣體凈化之后，可以得到相對潔凈的半焦和煤氣等煤基燃料，大大減輕對化學鏈燃燒過程中氧載體的毒害。干餾后的半焦溫度較高，現行的濕法熄焦會造成半焦余熱的浪費，干法熄焦成本較高，還會帶來半焦的損耗。合理的利用半焦的余熱對于節能有重要的意義。

因此，如果能夠開發出一種新的系統，該系統可以將煤干餾和化學鏈燃燒技術進行有機的結合，則會對我國傳統的煤直接燃燒方式帶來變化。但是，目前已公開的報道中，煤干餾和化學鏈燃燒大多單獨出現，或者與其他工藝相結合，如中國專利CN?102703097?A介紹了一種用于寬粒徑分布煤的干餾裝置及方法，中國專利CN?103484134?A介紹了一種碳氫原料固體熱載體干餾反應器與干餾方法，中國專利CN?102798221?A介紹了一種化學鏈燃燒裝置及其使用方法，中國專利CN?105222129?A介紹了一種耦合純氧氣化的燃煤化學鏈燃燒分離CO₂方法，未曾有將煤干餾和煤基燃料化學鏈燃燒相結合的報道。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種基于煤干餾的煤基燃料化學鏈燃燒系統及方法，該系統及方法能夠將煤干餾與煤基燃料化學鏈燃燒相結合實現煤的綜合利用。

為達到上述目的，本發明所述的基于煤干餾的煤基燃料化學鏈燃燒系統包括干餾反應器、氣液分離器、氣體燃料反應器、第一空氣反應器、固體燃料反應器、第二空氣反應器、熱利用系統及余熱利用及二氧化碳捕集系統；

干餾反應器的頂部設有煤入口，干餾反應器的氣體出口與氣液分離器的入口相連通，氣液分離器的氣體出口與氣體燃料反應器的氣體入口相連通，氣體燃料反應器的氣體出口與余熱利用及二氧化碳捕集系統相連通，氣體燃料反應器的固體出口與第一空氣反應器的固體入口相連通，第一空氣反應器的固體出口與氣體燃料反應器的固體入口相連通，第一空氣反應器的氣體出口與熱利用系統相連通；