[發明專利]一種上行蓄熱式粉煤快速熱解反應系統及方法

在審

• 申請號: 201711166196.1
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107903924A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 吳道洪;彭麗;孟嘉樂;張宏偉;鄭倩倩;肖磊
• 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;C10B57/00
• 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

本發明涉及粉煤熱解技術領域，尤其涉及一種上行蓄熱式粉煤快速熱解反應系統及方法。

背景技術

煤炭是世界上探明儲量最為豐富的常規資源之一，作為世界上最大的煤炭生產和消費國，我國的能源結構特點是富煤、貧油、少氣。煤炭的清潔高效利用是國民生產的迫切需求?，F階段，我國的煤炭資源主要有燃燒、氣化、液化、熱解等幾種利用方式。煤炭直接燃燒會產生熱量，效率比較低，而且排放物會嚴重污染環境；煤炭氣化、液化工藝一般需要滿足高溫、高壓、富氧等苛刻的反應條件，這對反應器性能以及工藝過程的成本要求較高。相比于這幾種利用方式，煤熱解將煤轉化成固態、液態和氣態產品，有明顯的優勢與前景。

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。但這些加熱方式涉及到熱載體的加熱、分離等過程，會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。

此外，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。因此，亟待研發一種新型熱解工藝。

發明內容

針對上述問題，本發明旨在提供一種上行蓄熱式粉煤快速熱解反應系統及方法，以簡化系統工藝流程，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粉煤快速熱解反應系統，所述系統包括上行蓄熱式熱解爐、旋風分離器、半焦冷凝器和油氣冷凝器，所述上行蓄熱式熱解爐包括爐體和輻射管，所述爐體的頂部設有產物出口，所述爐體的底部設有氣體進口和反應物進料口，所述反應物進料口在所述爐體的豎直方向上的位置高于所述氣體進口；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；所述旋風分離器的產物進口與所述上行蓄熱式熱解爐的產物出口相連；所述半焦冷凝器的半焦進口與所述旋風分離器的半焦出口相連；所述油氣冷凝器的油氣進口與所述旋風分離器的油氣出口相連。

上述的系統，所述上行蓄熱式熱解爐還包括氣體分布板，所述氣體分布板設置于所述爐體內，位于所述反應物進料口下方，所述氣體進口連通均布于所述氣體分布板上的一組進氣口。

上述的系統，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。

上述的系統，所述系統還包括半焦收集器、電除塵凈化分離器、焦油收集器、熱解氣冷凝器、油水分離器、熱解水收集器和熱解氣收集器；所述半焦收集器與所述半焦冷凝器的冷凝半焦出口相連；所述電除塵凈化分離器的氣液進口與所述油氣冷凝器的氣液出口相連；所述焦油收集器的焦油進口與所述電除塵凈化分離器的焦油出口相連；所述熱解氣冷凝器的含油水熱解氣進口與所述電除塵凈化分離器的含油水熱解氣出口相連；所述油水分離器的油水進口與所述熱解氣冷凝器的油水出口相連；所述熱解水收集器與所述油水分離器的熱解水出口相連；所述熱解氣收集器與所述熱解氣冷凝器的熱解氣出口相連。

上述的系統，所述半焦冷凝器中設有換熱器，用于回收半焦的熱量，所述換熱器的熱解氣進口與所述熱解氣收集器相連，所述換熱器的熱解氣出口與煤粉加料器相連。

上述的系統，所述上行蓄熱式熱解爐的底部設有氣體壓縮機，用于向所述上行蓄熱式熱解爐輸送提升氣體；所述氣體壓縮機的氣體入口與所述換熱器的熱解氣出口相連。

本發明還提供一種利用上述上行蓄熱式粉煤快速熱解反應系統進行熱解的方法，包括：

將煤粉從所述上行蓄熱式熱解爐的反應物進料口送入所述上行蓄熱式熱解爐的爐體內；