專利名稱：一種流化床分級(jí)煤熱解反應(yīng)器和煤熱解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤熱解技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種流化床分級(jí)煤熱解反應(yīng)器和煤熱解方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前的煤熱解技術(shù)有著多種的應(yīng)用目的，因而也采用不同的熱解工藝。有的熱解就是利用煤燃燒的熱將煤中的揮發(fā)份析出，僅僅為了直接得到焦炭或半焦；相比較煤炭和焦炭而言，煤中的揮發(fā)份大多有更高的利用價(jià)值。以煤基能源化工為主的熱解工藝，主要為了生產(chǎn)焦油和加氫制燃料油，通常熱解產(chǎn)生的熱解氣直接燃燒以供熱解熱需要，這種工藝以低質(zhì)煤利用領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。以燃燒發(fā)電利用為主的多聯(lián)產(chǎn)熱解工藝，一般生產(chǎn)出焦油作為主產(chǎn)品，副產(chǎn) 品熱解氣直接燃燒供產(chǎn)蒸汽發(fā)電；另外一種煤熱解是以提高發(fā)電效率為目的，熱解過(guò)程以產(chǎn)生熱解氣為主，除熱解產(chǎn)生的半焦通過(guò)燃燒產(chǎn)生蒸汽發(fā)電外，產(chǎn)生的熱解氣還可通過(guò)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電來(lái)提高整體的煤發(fā)電效率。煤熱解大多以揮發(fā)份較高的低變質(zhì)煤為運(yùn)用對(duì)象，低質(zhì)煤的灰分大、灰熔點(diǎn)低，熱解后的半焦熱值低，若熱解后的高溫半焦用于煤粉鍋爐的燃燒，不僅需要將高溫半焦降溫、增大制粉系統(tǒng)成本，也會(huì)帶來(lái)穩(wěn)定燃燒、燃燒區(qū)結(jié)渣和受熱面磨損等嚴(yán)重問(wèn)題，同時(shí)煤粉爐配套的除塵器、灰輸送處理系統(tǒng)的容量也需要大大提高。因而對(duì)于要將熱解產(chǎn)物半焦直接燃燒發(fā)電的系統(tǒng)，不宜采用單獨(dú)的熱解爐專門熱解，而是應(yīng)當(dāng)將熱解系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。無(wú)論以氣體作為熱載體還是以固體作為熱載體提供煤熱解的熱量，都需要熱載體和煤進(jìn)行高效的換熱，采用下行床、移動(dòng)床、滾筒式和機(jī)械攪拌式混合加熱器的熱解方案的換熱能力較低，其它問(wèn)題也較多，解決起來(lái)也不易。由于不同介質(zhì)在流化床層內(nèi)的相互傳熱條件極佳，因而利用流化床熱解的系統(tǒng)和設(shè)備較為簡(jiǎn)單，效益較高。對(duì)于要將熱解產(chǎn)物半焦直接燃燒的系統(tǒng)，熱解熱可以由循環(huán)流化床鍋爐溫度達(dá)800°C以上的高溫循環(huán)灰提供，熱解后的高溫半焦直接隨循環(huán)灰進(jìn)入流化床鍋爐燃燒，減少半焦高溫輸送和余熱利用的工藝，設(shè)備和流程較為簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)流化床煤熱解工藝都是以產(chǎn)生焦油為主要目的，通過(guò)產(chǎn)生更多優(yōu)質(zhì)焦油獲得較好的煤利用綜合效益。該類工藝要求產(chǎn)生低溫輕質(zhì)焦油，因而熱解溫度不能太高，通?？刂圃?00°C以下。如果利用循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)灰作為熱載體，為了控制流化床熱解反應(yīng)器內(nèi)熱解反應(yīng)在合適的低溫下進(jìn)行，該熱解工藝需要控制只將部分高溫循環(huán)灰進(jìn)入流化床反應(yīng)器，其它循環(huán)灰直接返回流化床鍋爐。對(duì)于絕大多數(shù)煤種，如果要充分利用煤的揮發(fā)份，需要在較高的溫度下才能完成煤的充分熱解，同時(shí)產(chǎn)生更高比例的熱解氣。但是煤炭直接高溫?zé)峤獾臒峤鈿庵屑淄楹可伲鴼浜慷?，這種熱解煤氣是不利于燃?xì)廨啓C(jī)組處于經(jīng)濟(jì)和安全工況運(yùn)行的
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)采用流化床進(jìn)行煤的分級(jí)熱解工藝，既能保障生產(chǎn)出更多適宜燃?xì)廨啓C(jī)燃燒需要的較好質(zhì)量的熱解氣，又能實(shí)現(xiàn)煤的充分熱解，提高煤熱解利用的綜合效益。為了解決此技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的熱解工藝核心是將熱解用的流化床反應(yīng)器分級(jí)設(shè)置，煤首先在第一級(jí)流化床熱解室內(nèi)進(jìn)行低溫下的熱解，然后再進(jìn)入下一級(jí)流化床熱解室內(nèi)進(jìn)行較高溫度下熱解。熱解熱由循環(huán)流化床鍋爐分離器出口的循環(huán)灰提供，全部循環(huán)灰都進(jìn)入流化床分級(jí)煤熱解反應(yīng)器參與熱解。所述的流化床反應(yīng)器包括熱解室、隔離墻5、輸煤裝置11、大顆粒料出口、混合料出口 ；所述熱解室包括低溫?zé)峤馐?4和高溫?zé)峤馐?。所述低溫?zé)峤馐?4和高溫?zé)峤馐?通過(guò)隔離墻5分隔開(kāi)，所述低溫?zé)峤馐?4和高溫?zé)峤馐?分別在隔離墻5的上部和下部相連通?？蛇x的，所述隔離墻5的高度高于兩個(gè)熱解室的密相區(qū)高度。可選的，所述低溫?zé)峤馐?4的底部布風(fēng)板略高于高溫?zé)峤馐?的底部布風(fēng)板，可確保在較低的流化氣流量下使低溫?zé)峤馐?4產(chǎn)生的半焦和循環(huán)灰輸送進(jìn)高溫?zé)峤馐?，從而減少流化氣帶來(lái)的能耗和熱損失。所述低溫?zé)峤馐业牡撞坎硷L(fēng)板用于低溫?zé)峤馐伊骰瘹獾倪M(jìn)氣，所述高溫?zé)峤馐业牡撞坎硷L(fēng)板用于高溫?zé)峤馐伊骰瘹獾倪M(jìn)氣。
低溫?zé)峤馐?4和高溫?zé)峤馐?的主體都為截面上大下小的錐形，可以在較小的流化氣流量下，保障熱解室下部的氣流流速較高，使較大粒徑的煤和半焦在熱解室下部充分流化起來(lái)，同時(shí)可保障解熱室上部的氣流流速逐漸降低，加大顆粒流化的內(nèi)循環(huán)量，增加小粒徑的煤、半焦和高溫循環(huán)灰顆粒在密相區(qū)停留時(shí)間，以利于充分換熱和熱解；通過(guò)(下部出料管上的料閥)控制底部大顆粒料2的排料時(shí)間，可以控制大顆粒料的熱解時(shí)間。可選的，所述輸煤裝置11和熱解氣余熱回收裝置布置在流化床煤熱解反應(yīng)器熱解室內(nèi)的上部，并通過(guò)其上運(yùn)送的熱解煤10的分隔封堵，使低溫?zé)峤馐?4的上部與熱解氣余熱回收裝置9不直接相聯(lián)通?？蛇x的，所述的裝置還包括熱解氣余熱回收裝置，其位于高溫?zé)峤馐?的上部，并與高溫?zé)峤馐?上部相連通。所述低溫?zé)峤馐?4和高溫?zé)峤馐?的主體都為截面上大下小的錐形，低溫?zé)峤馐?4在料層密相區(qū)連接有高溫循環(huán)灰12的進(jìn)灰管?？蛇x的，該進(jìn)灰管設(shè)置有輸灰裝置13，該輸灰裝置可起隔離密封作用，避免低溫?zé)峤馐?4的氣流反串到進(jìn)灰管。所述高溫?zé)峤馐以诹蠈用芟鄥^(qū)上部設(shè)置混合料出口，用于大部分高溫循環(huán)灰和粒徑較小的熱解產(chǎn)物半焦的混合料的出料，在料層密相區(qū)下部設(shè)有混合料出口，用于少部分高溫循環(huán)灰和粒徑較大的熱解產(chǎn)物半焦的混合料的出料。利用上述裝置進(jìn)行煤熱解的過(guò)程包括熱解煤10先后經(jīng)過(guò)熱解氣余熱回收裝置9和輸煤裝置11后進(jìn)入低溫?zé)峤馐?4 ；來(lái)自循環(huán)流化床鍋爐的高溫循環(huán)灰12經(jīng)由輸灰裝置13進(jìn)入低溫?zé)峤馐?4。在由低溫?zé)峤馐蚁虏坎硷L(fēng)板進(jìn)入低溫?zé)峤馐?4的低溫?zé)峤馐伊骰瘹?5的作用下，熱解煤10與高溫循環(huán)灰12在低溫?zé)峤馐?4內(nèi)進(jìn)行低溫流化混合，高溫循環(huán)灰12將部分熱量傳遞給熱解煤10，煤在300-650℃的較低溫度下發(fā)生熱解反應(yīng)，產(chǎn)生低溫?zé)峤饷簹?和半焦；低溫?zé)峤饷簹?從隔離墻5的上部進(jìn)入高溫?zé)峤馐?的上部，煤熱解后的半焦與高溫循環(huán)灰一同從隔離墻5的下部進(jìn)入高溫?zé)峤馐?的下部；在由高溫?zé)峤馐蚁虏坎硷L(fēng)板進(jìn)入高溫?zé)峤馐?的高溫?zé)峤馐伊骰瘹釯的作用下，煤熱解后的半焦與高溫循環(huán)灰在高溫?zé)峤馐?內(nèi)進(jìn)行高溫流化混合，高溫循環(huán)灰12繼續(xù)將更多熱量傳遞給半焦，使半焦在600-950℃的較高溫度下繼續(xù)發(fā)生熱解反應(yīng)，將半焦中的大部分揮發(fā)份析出，產(chǎn)生高溫?zé)峤饷簹?和揮發(fā)份含量很低的半焦。該高溫?zé)峤馐耶a(chǎn)生的半焦中的底部大顆粒料2和少部分高溫循環(huán)灰從高溫?zé)峤馐?的下部出料管進(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐的密相區(qū)下部，大部分高溫循環(huán)灰和半焦組成的混合料3從高溫?zé)峤馐?的上部出料管經(jīng)流化床鍋爐的返料閥進(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐的密相區(qū)上部；經(jīng)高溫?zé)峤馐覠峤夂蟮陌虢棺詈笤谘h(huán)流化床內(nèi)燃盡利用。在該高溫?zé)峤馐?內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)峤饷簹?與前述進(jìn)入高溫?zé)峤馐?內(nèi)上部的低溫?zé)峤饷簹?在高溫?zé)峤馐?內(nèi)上部混合，成為溫度在450-850°C的中溫?zé)峤饷簹? ;中溫?zé)峤饷簹?進(jìn)入熱解氣余熱回收裝置與熱解煤10換熱，將顯熱傳遞給煤后，該熱解反應(yīng)器產(chǎn)生的熱解煤氣進(jìn)入熱解氣凈化處理裝置等后續(xù)系統(tǒng)供收集利用；煤氣凈化裝置收集的焦油也可循環(huán)返回到高溫?zé)峤馐疫M(jìn)行二次熱解。本發(fā)明的低溫?zé)峤馐伊骰瘹?5和高溫?zé)峤馐伊骰瘹釯可以為蒸汽或本熱解反應(yīng)器產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過(guò)凈化后的循環(huán)煤氣；在低溫?zé)峤馐?4內(nèi)，通過(guò)控制低溫?zé)峤馐伊骰瘹?5的流量，可以控制低溫?zé)峤馐?4內(nèi)的流化氣速，改變高溫循環(huán)灰12在低溫?zé)峤馐?4內(nèi)進(jìn)入上部空間的循環(huán)灰的存量和停留時(shí)間，從而控制低溫?zé)峤馐?4內(nèi)的溫度以及熱解煤10與高溫循環(huán)灰12的混合換熱強(qiáng)度，進(jìn)而控制煤低溫?zé)峤獾姆磻?yīng)條件，使其可適應(yīng)不同煤種，產(chǎn)生的熱解煤氣含有更多的甲烷和輕質(zhì)烴類等，以提高煤氣的熱值和品質(zhì)；通常該室的流化氣量越大，進(jìn)入上部空間的循環(huán)灰越多，熱解反應(yīng)溫度越高。可選的，低溫?zé)峤馐伊骰瘹夂透邷責(zé)峤馐伊骰瘹鉃楦呷紵裏嶂档目扇細(xì)怏w。本發(fā)明通過(guò)熱解氣余熱回收裝置9來(lái)使熱解反應(yīng)器產(chǎn)生的熱解煤氣與進(jìn)入熱解反應(yīng)器的熱解煤換熱，即可以提高熱解反應(yīng)器的熱效率和冷煤氣效率，也可使煤預(yù)熱，增加反應(yīng)器的熱解能力；熱解氣余熱回收裝置9可采用多級(jí)移動(dòng)床，使移動(dòng)床上的煤與熱解氣逆流換熱，同時(shí)煤層可以吸附和過(guò)濾熱解氣中的焦油和塵粒，初步凈化煤氣、回收循環(huán)灰，并使焦油隨煤再次進(jìn)入熱解反應(yīng)器反復(fù)熱解，以提高熱解氣的產(chǎn)率，降低焦油的產(chǎn)率。本發(fā)明可以通過(guò)在熱解煤中加入石灰石等脫硫劑，不僅可脫硫(還原性氣氛下)還有催化熱解焦油的作用，可提高熱解氣的產(chǎn)率。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、將循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)灰熱量傳遞給煤來(lái)熱解，采用流化床的方式傳熱能力優(yōu)于混合攪拌加熱等方式，換熱能力強(qiáng)，設(shè)備和系統(tǒng)簡(jiǎn)單。初步凈化后的熱解氣再循環(huán)作為熱解室流化氣體可提高熱解氣的熱值，這點(diǎn)對(duì)于揮發(fā)份熱值較低的低階煤很重要；2、采用循環(huán)灰加熱煤熱解的工藝不同于獨(dú)立運(yùn)行的熱解爐，因?yàn)闊峤鉄醽?lái)自循環(huán)灰的顯熱而非燃燒的半焦或煤炭，熱解工藝的余熱利用對(duì)熱解的冷煤氣效率沒(méi)有影響，因而采用循環(huán)灰熱解回收的熱解氣等熱量也可直接用于熱力系統(tǒng)，不必考慮將熱量全部回收用于熱解系統(tǒng)，余熱回收的系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以更為簡(jiǎn)單；
3、將煤直接在高溫下熱解，熱解氣中的甲烷含量少，氫氣含量上升，這不利于燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行。本發(fā)明采用流化床逐級(jí)加熱的方式，可以使煤首先在低溫下熱解，提高甲烷的含量，最后再在高溫下實(shí)現(xiàn)充分熱解，提高產(chǎn)氣率。另外，本發(fā)明低溫階段熱解產(chǎn)生的輕質(zhì)焦油又通過(guò)進(jìn)入高溫?zé)峤鈪^(qū)進(jìn)行二次熱解，提高了產(chǎn)氣率，降低了焦油產(chǎn)率；4、由于本發(fā)明的熱解工藝可以使循環(huán)流化床鍋爐的全部高溫循環(huán)灰進(jìn)入熱解反應(yīng)器，從而可提高熱解反應(yīng)的熱交換能力和反應(yīng)終溫，有利于實(shí)現(xiàn)煤的高效、充分熱解；5、本發(fā)明通過(guò)使低溫?zé)峤馐业牡撞柯愿哂诟邷責(zé)峤馐业牡撞?，和采用熱解室的主體都為截面上大下小的錐形結(jié)構(gòu)，可以較小的流化氣流量，實(shí)現(xiàn)煤、半焦和循環(huán)灰的良好流化換熱與輸送，從而減少了流化氣帶來(lái)的能耗和熱損失；6、本發(fā)明通過(guò)熱解氣余熱回收裝置來(lái)使熱解煤氣與熱解煤換熱，即可以提高熱解反應(yīng)器的熱效率和冷煤氣效率，也可使煤預(yù)熱，增加反應(yīng)器的熱解能力；熱解氣余熱回收裝置還可初步凈化煤氣、回收循環(huán)灰，并使焦油隨煤再次進(jìn)入熱解反應(yīng)器反復(fù)熱解，以提高熱解氣的產(chǎn)率，降低焦油的產(chǎn)率；7、本發(fā)明通過(guò)將低溫?zé)峤饷簹馀c高溫?zé)峤饷簹饣旌?，可以?shí)現(xiàn)低溫?zé)峤饷簹庵休p質(zhì)焦油的二次熱解，增加熱解煤氣的產(chǎn)量，減少焦油量；同時(shí)混合后的中溫煤氣溫度比煤熱解反應(yīng)器的熱解終溫有所降低，可以減小熱解氣余熱回收裝置的容量和流動(dòng)阻力，降低設(shè)備材料成本，提高設(shè)備的 可靠性。


圖1為本發(fā)明的流化床分級(jí)煤熱解反應(yīng)器的示意圖。附圖標(biāo)識(shí)1、高溫?zé)峤馐伊骰瘹猓?、底部大顆粒料；3、混合料；4、高溫?zé)峤馐遥?、隔離墻；6、高溫?zé)峤饷簹猓?、低溫?zé)峤饷簹猓?、中溫?zé)峤饷簹猓?、熱解氣余熱回收裝置；10、熱解煤；11、輸煤裝置；12、高溫循環(huán)灰；13、輸灰裝置；14、低溫?zé)峤馐遥?5、低溫?zé)峤馐伊骰瘹?br> 具體實(shí)施例方式以下為本發(fā)明的一個(gè)最優(yōu)選的實(shí)施例，其僅用作對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限制。一種用于煤熱解的流化床反應(yīng)器包括由低溫?zé)峤馐?4和高溫?zé)峤馐?構(gòu)成的熱解室、隔離墻5、熱解氣余熱回收裝置9、輸煤裝置11、大顆粒料出口、高溫?zé)峤馐伊蚧瘹馊肟?、混合料出口、輸灰裝置13。其中，低溫?zé)峤馐?4和高溫?zé)峤馐?通過(guò)隔離墻5分隔開(kāi)，低溫?zé)峤馐?4和高溫?zé)峤馐?分別在隔離墻5的上部和下部相連通，隔離墻5的高度高于兩個(gè)熱解室的密相區(qū)高度，低溫?zé)峤馐?4的底部布風(fēng)板略高于高溫?zé)峤馐?的底部布風(fēng)板。其中低溫?zé)峤馐业牡撞坎硷L(fēng)板用于低溫?zé)峤馐伊骰瘹獾倪M(jìn)氣，高溫?zé)峤馐业牡撞坎硷L(fēng)板用于高溫?zé)峤馐伊骰瘹獾倪M(jìn)氣。輸煤裝置11和熱解氣余熱回收裝置布置在流化床煤熱解反應(yīng)器熱解室內(nèi)的上部，并通過(guò)其上運(yùn)送的熱解煤10的分隔封堵，使低溫?zé)峤馐?4的上部與熱解氣余熱回收裝置9不直接相聯(lián)通，高溫?zé)峤馐?上部與位于其上部出口的熱解氣余熱回收裝置9相連通.低溫?zé)峤馐?4和高溫?zé)峤馐?的主體都為截面上大下小的錐形，低溫?zé)峤馐?4在料層密相區(qū)連接有高溫循環(huán)灰12的進(jìn)灰管，該進(jìn)灰管設(shè)置有輸灰裝置13，該輸灰裝置可起隔離密封作用，避免低溫?zé)峤馐?4的氣流反串到進(jìn)灰管。高溫?zé)峤馐以诹蠈用芟鄥^(qū)上部設(shè)置混合料出口，用于大部分高溫循環(huán)灰和粒徑較小的熱解產(chǎn)物半焦的混合料的出料，在料層密相區(qū)下部設(shè)有混合料出口，用于少部分高溫循環(huán)灰和粒徑較大的熱解產(chǎn)物半焦的混合料的出料。利用上述裝置進(jìn)行煤熱解的過(guò)程包括熱解煤10先后經(jīng)過(guò)熱解氣余熱回收裝置9和輸煤裝置11后進(jìn)入低溫?zé)峤馐?4 ；來(lái)自循環(huán)流化床鍋爐的高溫循環(huán)灰12經(jīng)由輸灰裝置13進(jìn)入低溫?zé)峤馐?4 ；在由低溫?zé)峤馐蚁虏坎硷L(fēng)板進(jìn)入低溫?zé)峤馐?4的低溫?zé)峤馐伊骰瘹?5的作用下，熱解煤10與高溫循環(huán)灰12在低溫?zé)峤馐?4內(nèi)進(jìn)行低溫流化混合，高溫循環(huán)灰12將部分熱量傳遞給熱解煤10，煤在30(T65(TC的較低溫度下發(fā)生熱解反應(yīng)，產(chǎn)生低溫?zé)峤饷簹?和半焦；低溫?zé)峤饷簹?從隔離墻5的上部進(jìn)入高溫?zé)峤馐?的上部，煤熱解后的半焦與高溫循環(huán)灰一同從隔離墻5的下部進(jìn)入高溫?zé)峤馐?的下部；在由高溫?zé)峤馐蚁虏坎硷L(fēng)板進(jìn)入高溫?zé)峤馐?的高溫?zé)峤馐伊骰瘹釯的作用下，煤熱解后的半焦與高溫循環(huán)灰在高溫?zé)峤馐?內(nèi)進(jìn)行高溫流化混合，高溫循環(huán)灰12繼續(xù)將更多熱量傳遞給半焦，使半焦在60(T95(TC的較高溫度下繼續(xù)發(fā)生熱解反應(yīng)，將半焦中的大部分揮發(fā)份析出，產(chǎn)生高溫?zé)峤饷簹?和揮發(fā)份含量很低的半焦；該高溫?zé)峤馐耶a(chǎn)生的半焦中的底部大顆粒料2和少部分高溫循環(huán)灰從高溫?zé)峤馐?的下部出料管進(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐的密相區(qū)下部，大部分高溫循環(huán)灰和半焦組成的混合料3從高溫?zé)峤馐?的上部出料管經(jīng)流化床鍋爐的返料閥進(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐的密相區(qū)上部；經(jīng)高溫?zé)峤馐覠峤夂蟮陌虢棺詈?在循環(huán)流化床內(nèi)燃盡利用；在該高溫?zé)峤馐?內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)峤饷簹?與前述進(jìn)入高溫?zé)峤馐?內(nèi)上部的低溫?zé)峤饷簹?在高溫?zé)峤馐?內(nèi)上部混合，成為溫度在45(T850°C的中溫?zé)峤饷簹? ;中溫?zé)峤饷簹?進(jìn)入熱解氣余熱回收裝置與熱解煤10換熱，將顯熱傳遞給煤后，該熱解反應(yīng)器產(chǎn)生的熱解煤氣進(jìn)入熱解煤氣凈化處理裝置等后續(xù)系統(tǒng)供收集利用；煤氣凈化裝置收集的焦油也可循環(huán)返回到高溫?zé)峤馐疫M(jìn)行二次熱解。本發(fā)明的低溫?zé)峤馐伊骰瘹?5和高溫?zé)峤馐伊骰瘹釯可以為蒸汽、天然氣或本熱解反應(yīng)器產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過(guò)凈化后的循環(huán)煤氣；在低溫?zé)峤馐?4內(nèi)，通過(guò)控制低溫?zé)峤馐伊骰瘹?5的流量，可以控制低溫?zé)峤馐?4內(nèi)的流化氣速，改變高溫循環(huán)灰12在低溫?zé)峤馐?4內(nèi)進(jìn)入上部空間的循環(huán)灰的存量和停留時(shí)間，從而控制低溫?zé)峤馐?4內(nèi)的溫度以及熱解煤10與高溫循環(huán)灰12的混合換熱強(qiáng)度，進(jìn)而控制煤低溫?zé)峤獾姆磻?yīng)條件，使其可適應(yīng)不同煤種，使產(chǎn)生的熱解煤氣含有更多的甲烷和輕質(zhì)烴類等，以提高煤氣的熱值和品質(zhì)；通常該室的流化氣量越大，進(jìn)入上部空間的循環(huán)灰越多，熱解反應(yīng)溫度越高。低溫?zé)峤馐?4的底部布風(fēng)板略高于高溫?zé)峤馐?的底部布風(fēng)板，可確保在較低的流化氣流量下使低溫?zé)峤馐?4產(chǎn)生的半焦和循環(huán)灰輸送進(jìn)高溫?zé)峤馐?，從而減少流化氣帶來(lái)的能耗和熱損失。低溫?zé)峤馐?4和高溫?zé)峤馐?的主體都為截面上大下小的錐形，可以在較小的流化氣流量下，保障熱解室下部的氣流流速較高，使較大粒徑的煤和半焦在熱解室下部充分流化起來(lái)，同時(shí)可保障解熱室上部的氣流流速逐漸降低，加大顆粒流化的內(nèi)循環(huán)量，增加小粒徑的煤、半焦和高溫循環(huán)灰顆粒在密相區(qū)停留時(shí)間，以利于充分換熱和熱解；通過(guò)(下部出料管上的料閥)控制底部大顆粒料2的排料時(shí)間，可以控制大顆粒料的熱解時(shí)間。本發(fā)明通過(guò)熱解氣余熱回收裝置9來(lái)使熱解反應(yīng)器產(chǎn)生的熱解煤氣與進(jìn)入熱解反應(yīng)器的熱解煤換熱，即可以提高熱解反應(yīng)器的熱效率和冷煤氣效率，也可使煤預(yù)熱，增加反應(yīng)器的熱解能力；熱解氣余熱回收裝置9可采用多級(jí)移動(dòng)床，使移動(dòng)床上的煤與熱解氣逆流換熱，同時(shí)煤層可以吸附和 過(guò)濾熱解氣中的焦油和塵粒，初步凈化煤氣、回收循環(huán)灰，并使焦油隨煤再次進(jìn)入熱解反應(yīng)器反復(fù)熱解，以提高熱解氣的產(chǎn)率，降低焦油的產(chǎn)率。本發(fā)明可以通過(guò)在熱解煤中加入石灰石等脫硫劑，不僅可脫硫(還原性氣氛下)還有催化熱解焦油的作用，可提高熱解氣的產(chǎn)率。
權(quán)利要求
1.一種流化床分級(jí)煤熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述的反應(yīng)器包括熱解室、隔離墻、輸煤裝置、大顆粒料出口、混合料出口 ；所述熱解室包括低溫?zé)峤馐液透邷責(zé)峤馐?；所述低溫?zé)峤馐液退龈邷責(zé)峤馐彝ㄟ^(guò)所述隔離墻分隔開(kāi)，所述低溫?zé)峤馐液退龈邷責(zé)峤馐曳謩e在所述隔離墻的上部和下部相連通；所述低溫?zé)峤馐业牡撞坎硷L(fēng)板用于低溫?zé)峤馐伊骰瘹獾倪M(jìn)氣，所述高溫?zé)峤馐业牡撞坎硷L(fēng)板用于高溫?zé)峤馐伊骰瘹獾倪M(jìn)氣；所述低溫?zé)峤馐液退龈邷責(zé)峤馐业闹黧w均為截面上大下小的錐形，所述低溫?zé)峤馐以诹蠈用芟鄥^(qū)連接有高溫循環(huán)灰的進(jìn)灰管，所述高溫?zé)峤馐以诹蠈用芟鄥^(qū)上部設(shè)置混合料出口，用于大部分高溫循環(huán)灰和粒徑較小的熱解產(chǎn)物半焦的混合料的出料，在料層密相區(qū)下部設(shè)有混合料出口，用于少部分高溫循環(huán)灰和粒徑較大的熱解產(chǎn)物半焦的混合料的出料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述隔離墻的高度高于所述低溫?zé)峤馐液退龈邷責(zé)峤馐业拿芟鄥^(qū)高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述低溫?zé)峤馐业牡撞坎硷L(fēng)板高于所述高溫?zé)峤馐业牡撞坎硷L(fēng)板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述輸煤裝置位于流化床煤熱解反應(yīng)器熱解室的上部，并通過(guò)其上運(yùn)送的熱解煤的分隔封堵，使低溫?zé)峤馐业纳喜颗c熱解氣余熱回收裝置不直接相聯(lián)通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述的反應(yīng)器還包括熱解氣余熱回收裝置，所述熱解氣余熱回收裝置位于高溫?zé)峤馐疑喜?，并與所述高溫?zé)峤馐业纳喜肯噙B通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述進(jìn)灰管處設(shè)置有輸灰裝置，用于避免低溫?zé)峤馐业臍饬鞣创竭M(jìn)灰管。
7.利用權(quán)利要求1 6任一所述的流化床分級(jí)煤熱解反應(yīng)器進(jìn)行煤熱解的方法，包括熱解煤經(jīng)熱解氣余熱回收裝置和輸煤裝置后進(jìn)入低溫?zé)峤馐遥粊?lái)自循環(huán)流化床鍋爐的高溫循環(huán)灰經(jīng)由輸灰裝置進(jìn)入低溫?zé)峤馐?；所述熱解煤與所述高溫循環(huán)灰在由低溫?zé)峤馐蚁虏坎硷L(fēng)板進(jìn)入低溫?zé)峤馐业牡蜏責(zé)峤馐伊骰瘹獾淖饔孟略诘蜏責(zé)峤馐覂?nèi)進(jìn)行低溫流化混合，高溫循環(huán)灰將部分熱量傳遞給熱解煤，熱解煤在35(T650°C的較低溫度下發(fā)生熱解反應(yīng)，產(chǎn)生低溫?zé)峤饷簹夂桶虢梗凰龅蜏責(zé)峤饷簹鈴母綦x墻的上部進(jìn)入高溫?zé)峤馐业纳喜?，煤熱解后的半焦與高溫循環(huán)灰一同從隔離墻的下部進(jìn)入高溫?zé)峤馐业南虏?；所述煤熱解后的半焦與所述高溫循環(huán)灰在高溫?zé)峤馐蚁虏坎硷L(fēng)板進(jìn)入高溫?zé)峤馐业母邷責(zé)峤馐伊骰瘹獾淖饔孟?，在高溫?zé)峤馐覂?nèi)進(jìn)行高溫流化混合，所述高溫循環(huán)灰將熱量傳遞給半焦，使半焦在60(T950°C的較高溫度下發(fā)生熱解反應(yīng)，將半焦中的大部分揮發(fā)份析出，產(chǎn)生高溫?zé)峤饷簹夂蛽]發(fā)份含量很低的半焦；所述高溫?zé)峤馐耶a(chǎn)生的半焦中的底部大顆粒料和少部分高溫循環(huán)灰從高溫?zé)峤馐业南虏砍隽瞎苓M(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐的密相區(qū)下部，大部分高溫循環(huán)灰和半焦組成的混合料從高溫?zé)峤馐业纳喜砍隽瞎芙?jīng)循環(huán)流化床鍋爐的返料閥進(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐的密相區(qū)上部；經(jīng)高溫?zé)峤馐覠峤夂蟮陌虢棺詈笤谘h(huán)流化床鍋爐內(nèi)燃盡利用；所述高溫?zé)峤馐覂?nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)峤饷簹馀c所述進(jìn)入高溫?zé)峤馐覂?nèi)上部的低溫?zé)峤饷簹庠诟邷責(zé)峤馐覂?nèi)上部混合，成為溫度在45(T850°C的中溫?zé)峤饷簹?；所述中溫?zé)峤饷簹膺M(jìn)入熱解氣余熱回收裝置與熱解煤換熱，將熱量傳遞給煤后，該熱解反應(yīng)器產(chǎn)生的熱解煤氣進(jìn)入熱解煤氣凈化處理裝置供收集利用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述熱解煤氣凈化裝置收集的焦油循環(huán)返回到高溫?zé)峤馐疫M(jìn)行二次熱解。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括在熱解煤中加入脫硫劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括在低溫流化過(guò)程中，通過(guò)控制低溫?zé)峤馐伊骰瘹獾牧髁縼?lái)控制低溫?zé)峤馐覂?nèi)的流化氣速，進(jìn)而改變高溫循環(huán)灰在低溫?zé)峤馐覂?nèi)進(jìn)入上部空間的循環(huán)灰的存量和停留時(shí)間，從而控制低溫?zé)峤馐覂?nèi)的溫度以及熱解煤與高溫循環(huán)灰的混合換熱強(qiáng)度。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述低溫?zé)峤馐伊骰瘹夂透邷責(zé)峤馐伊骰瘹鉃榭扇細(xì)怏w。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種流化床分級(jí)煤熱解反應(yīng)器，包括熱解室、隔離墻、熱解氣余熱回收裝置、輸煤裝置、大顆粒料出口、混合料出口、輸灰裝置；熱解室包括低溫?zé)峤馐液透邷責(zé)峤馐?。本發(fā)明還公開(kāi)了利用該裝置進(jìn)行熱解煤的方法，該方法產(chǎn)氣率高、焦油產(chǎn)率低，有利于實(shí)現(xiàn)煤的高效、充分熱解，可以較小的流化氣流量，實(shí)現(xiàn)煤、半焦和循環(huán)灰的良好流化換熱與輸送，從而減少了流化氣帶來(lái)的能耗和熱損失。本發(fā)明通過(guò)將低溫?zé)峤饷簹馀c高溫?zé)峤饷簹饣旌?，?shí)現(xiàn)了低溫?zé)峤饷簹庵休p質(zhì)焦油的二次熱解，增加熱解煤氣的產(chǎn)量，減少焦油量；同時(shí)混合后的中溫煤氣溫度比煤熱解反應(yīng)器的熱解終溫有所降低，可以減小熱解氣余熱回收裝置的容量和流動(dòng)阻力，降低設(shè)備材料成本，提高設(shè)備的可靠性。
文檔編號(hào)C10B49/22GK103031135SQ20121055280
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者郝江平, 李靜海, 葛蔚, 劉新華, 劉雅寧 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所