[發明專利]一種上行加壓蓄熱式熱解爐及熱解方法

在審

• 申請號: 201711164520.6
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107903923A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 彭麗;孟嘉樂;張宏偉;鄭倩倩;肖磊;吳道洪
• 申請（專利權）人: 北京神霧電力科技有限公司
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04;C10B47/18
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙)11446
• 代理人: 冷文燕,武玉琴

技術領域

本發明涉及熱解爐技術領域，尤其涉及一種上行蓄熱式熱解爐及熱解方法。

背景技術

在煤轉化利用的過程中，如燃燒、氣化、液化和熱解都是化學反應的第一步，并影響著后續的過程，因此對煤的氣化、液化和燃燒等都有著很重要的意義。煤的熱解過程是一個極其復雜的物理、化學過程。在此過程中煤中各組分的行為受到煤的性質、熱解條件等因素的影響。以往人們對煤熱解技術的開發和研究工作偏重于常壓，但隨著加壓流化床和整體煤氣化聯合循環發電系統(Integrated Gasification Combined Cycle，簡稱“IGCC”)等技術的發展，近20年來，世界各國對加壓下的煤熱解越來越重視。煤加壓熱解是煤加壓氣化的一個重要階段，盡管此階段相對于整個氣化過程而言十分短暫，但幾乎所有的焦油和氣態烴類都來于此階段。

目前，從加熱方式來看，國內外現有熱解工藝多采用瓷球以及熱解產物半焦作為固體熱載體，或產物半焦氣化后的煤氣作為氣體熱載體等加熱方式。現有的加熱方式涉及到熱載體的加熱、分離等過程，導致系統工藝流程長，系統故障率較高。

而且，試驗中發現瓷球被反復加熱到600℃以上循環使用，會產生磨損性問題；黏結性煤在熱解過程中會黏附在瓷球上，僅有非黏結性煤和弱黏結性煤可用于該工藝，通常焦油收率不高。

采用半焦作為熱載體時，由于大量焦砟細顆粒被帶入焦油中，焦油中固體顆粒物含量高達40％-50％，給焦油的加工和利用帶來了困難；使用黏結性煤時會因焦油和粒子的凝集而引起故障；采用機械攪拌對煤和熱的半焦進行混合，磨損較嚴重，設備放大存在問題。

采用氣體作為熱載體，涉及到加熱、分離等，導致系統工藝流程長，系統故障率較高；采用可燃氣作為熱載體，可燃氣在預熱過程中如果出現泄漏現象，可能與加熱室的加熱介質接觸，帶來安全隱患。

總之，半焦、瓷球等固體熱載體嚴重影響了熱解爐裝置的處理能力，煤氣等氣體熱載體預熱也存在較大安全隱患。

另外，從熱解爐反應器類型來看，目前使用的熱解爐，多數為固定床，或具有下行流化床的功能，煤粉熱解不充分或揮發產物的二次分解嚴重，導致轉化率和目標產品收率過低。

從熱解條件來看，國內外現有的熱解爐多數適用于常壓條件下的熱解反應。因此，現在急需設計一種滿足在高壓條件下進行熱解反應的上行蓄熱式熱解爐。

發明內容

針對上述問題，為了滿足在高壓條件下進行熱解反應，并能夠降低焦油含塵量，簡化工藝流程，降低系統的故障率，使得系統控溫準確、調溫方便，對熱解反應深度和反應進程進行有效控制，改善熱解轉化率，提高目標產品收率，提高系統的熱效率，本發明提供一種上行蓄熱式熱解爐及熱解方法。

本發明旨在提供一種上行加壓蓄熱式熱解爐，所述熱解爐包括爐體、輻射管和氣體分布板，其中，所述爐體為圓柱形，所述爐體的頂部設有產物出口，所述爐體的底部設有反應物進料口，所述輻射管設于所述爐體內，位于所述反應物進料口上方，所述輻射管為一組沿豎直方向間隔排布的蓄熱式輻射管；所述氣體分布板設于所述爐體的底部，所述氣體分布板包括主流道和分流道，所述主流道上設有氣體進口，所述分流道上設有氣體出口；所述氣體分布板在所述爐體的豎直方向上的位置低于所述反應物進料口。

上述的熱解爐，所述主流道貫通所述爐體的兩側面，所述分流道在所述主流道的長度方向上間隔設置，每個所述分流道與所述主流道交叉連通并被所述主流道分成兩段。

上述的熱解爐，所述輻射管兩端均設置有燃燒器，所述燃燒器分別與所述爐體外部的蓄熱器相連，所述燃燒器與所述蓄熱器一一對應。

上述的熱解爐，所述輻射管在所述氣體分布板上的垂直投影與所述氣體分布板上的分流道的位置相互不重疊。

上述的熱解爐，所述分流道垂直排布在兩個所述輻射管的水平間距間，所述分流道上設有多個氣體出口；所述輻射管的管徑d，所述輻射管的水平間距D，和所述分流道的寬度L1滿足(1/2)(D-d)≤D/L1≤D-d。

上述的熱解爐，所述分流道的長度L2和所述分流道上氣體出口的總面積S的比值滿足8≤L2/S≤10。

上述的熱解爐，所述爐體的頂部為圓臺形，所述頂部的上底面半徑為下底面半徑的1.5-3倍，所述頂部的高度為所述爐體的高度的1/9-1/8，所述熱解爐的高徑比為5-10。

本發明還提供一種利用上述熱解爐進行熱解的方法，所述方法包括：

將反應物從所述熱解爐的反應物進料口送入所述熱解爐的爐體內；