[發明專利]一種煤熱解和流化制氣耦合的系統和方法

在審

• 申請號: 201711217143.8
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107880918A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 雷小雪;陳水渺;馬政峰;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;C10B57/10;C10J3/54;C10J3/84
• 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: 劉國偉,武玉琴

技術領域

本發明涉及煤炭分階梯級利用技術領域，具體為一種煤熱解和流化制氣耦合的系統和方法。

背景技術

在我國煤炭資源中，揮發分較高的年輕煤所占比例較大，干燥基揮發分含量在28％以上的年輕煤約占全國煤炭儲量的3/4左右，干燥基揮發分含量在35％以上的年輕煤約占全國煤炭儲量的50％。中國直接燃燒的煤約占總煤量的80％，而直接燃燒煤的一半以上用于發電，很多年輕煤中的化學能全部轉化為熱能，浪費了年輕煤中潛在的具有高附加值的油、氣和化學品。

若能充分考慮煤炭分子結構組成的不均一性以及不同組分轉化特性的差異，進而實施分級轉化，則對于提高我國年輕煤炭綜合利用率具有重大意義。基于此，中國科學院郭慕孫院士提出了以年輕煤熱解為基礎的油、氣、熱、電等聯產的煤拔頭工藝，即在利用年輕煤炭前，首先將年輕煤炭經過簡單且條件溫和的工藝進行處理獲得液體和氣體產品去化工作為化工原料，剩余的固體殘留物半焦再送去燃燒或制氣，則可在大大提高年輕煤炭綜合利用率的同時，得到社會急需的和氣體產品和化工產品。

現有技術公開了一種高溫半焦埋刮板輸送的煤熱解工藝，如圖1，其工藝流程為：從熱解爐1出來的800℃高溫半焦經旋轉給料機2輸送至封閉式高溫埋刮板3入口。進過高溫埋刮板3輸送到流化床鍋爐入料口，高溫埋刮板出口進入到鍋爐流化區入口4。同時一次風從一次風入口51進入通過鍋爐風機8輸送至鍋爐流化區5，一次風使半焦顆粒進入流化狀態并燃燒。小顆粒及CO等氣體通過床層向上流動進入燃燒區6。二次風從二次風入口61進入，作為燃燒區6的燃料氣與之混合進一步燃燒，隨后焦粉和煙氣進入鍋爐旋風分離器9進行氣固分離。未燃盡的焦粉通過返料口返回到流花流化區繼續燃燒。燃盡的灰塵隨煙氣排出鍋爐，并通過蒸汽發生器10加熱水蒸氣。

但上述技術存在如下缺陷：(1)熱解爐內，伴隨著高溫半焦的產生，同時產生熱解氣，熱解氣內含有CO比例超過20％，屬于有毒易燃易爆氣體；(2)采用高溫埋刮板輸送高溫半焦，熱解氣會隨著高溫半焦共同進入高溫埋刮板內部，但高溫埋刮板由于結構特點，在驅動端和尾輪部分很難完全密封，尤其在生產狀態下，溫度大幅度變化，造成各個密封面更加困難，并且會造成環境污染；(3)高溫埋刮板內部和鍋爐進料區也難以完全隔斷，鍋爐內的明火容易進入埋刮板內部，引起熱解氣爆炸，也是個安全隱患。

發明內容

面臨上述技術問題，本發明旨在提出針對中低階粉煤的一種熱解制氣聯合化工的系統和方法，采用熱解爐、流化床制氣爐、高溫半焦氣力輸送和旋風分離耦合的方式，實現提高能源利用效率且保證系統的安全性的目的。

為實現上述目的，本發明提出了一種煤熱解和流化制氣耦合的系統，其特征在于，包括熱解反應器、氣力輸送裝置、爐前旋風分離器和流化床制氣爐；其中，

所述熱解反應器包括燃料氣入口、熱解氣出口、煙氣出口、以及設置在頂部的多管束布料器和底部的熱焦出口；

所述氣力輸送裝置包括加壓煙氣入口和熱焦輸送管線；所述熱焦輸送管線一端連接所述加壓煙氣入口以及所述熱焦出口，另一端連接所述爐前旋風分離器；進一步地，所述加壓煙氣入口連接煙氣加壓裝置；

所述爐前旋風分離器包括設在頂部的氣相出口以及底部的固相出口；

所述流化床制氣爐包括流化床和爐后旋風分離器，其中，

所述流化床分為稀相區和密相區；所述稀相區設有氣相入口、二次風入口以及焦粉煙氣出口，所述二次風入口位置優選高于所述氣相入口，所述氣相入口和所述氣相出口相連；所述密相區設有固相入口、粉煤入口、一次風入口、回料入口以及燃燒器，所述固相入口和所述固相出口通過斜管相連；進一步地，所述流化床上部三分之二高度部分為所述稀相區，下部三分之一高度部分為所述密相區；

所述爐后旋風分離器包括焦粉煙氣入口、回料出口、燃盡灰塵出口以及燃料氣出口，所述焦粉煙氣入口連接所述焦粉煙氣出口，所述回料出口連接所述回料入口；進一步地，所述燃盡灰塵出口連接換熱裝置。

優選地，所述爐前旋風分離器的高度位置在所述二次風入口和所述密相區之間。

進一步地，所述系統還包括相互連接的凈化裝置和噴淋裝置；所述凈化裝置包括熱解氣入口，所述噴淋裝置包括凈化氣出口和煤焦油出口，所述熱解氣入口和所述熱解氣出口相連。

具體地，所述煤焦油出口分為第一煤焦油出口和第二煤焦油出口；其中，所述第二煤焦油出口和所述流化床的燃燒器相連。

進一步地，所述熱解反應器包括輻射管加熱器，多個所述輻射管加熱器從上往下布置在所述熱解反應器內的加熱區域；