一種循環(huán)流化床鍋爐兩級煤熱解裝置和煤熱解方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及煤熱解技術領域，具體涉及一種與循環(huán)流化床鍋爐配套使用的兩級煤熱解裝置和煤熱解方法。
【背景技術】
[0002]相比較原煤而言，煤中的揮發(fā)份或焦炭大多有更高的利用價值，采用煤熱解(煤拔頭)工藝將煤分解為熱解氣、焦油和焦炭或半焦(有的也稱為蘭炭)，是實現(xiàn)煤的分級利用的有效途徑。根據(jù)不同的熱解產(chǎn)物需求，存在許多不同的熱解工藝。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，用于冶金、化工領域或環(huán)保鍋爐；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)生的熱解氣和部分半焦直接燃燒以供熱解熱需要。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)品半焦和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，熱解過程以產(chǎn)生熱解氣為主，除熱解產(chǎn)生的半焦通過燃燒產(chǎn)生蒸汽發(fā)電外，產(chǎn)生的熱解氣還可通過燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電來提高整體的煤發(fā)電效率。
[0003]相比較其它熱解工藝的傳熱方式，煤在流化床床層內(nèi)加熱熱解的傳熱能力更強。采用循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)灰作為熱載體，在外置流化床煤熱解反應器進行煤熱解，可以將熱解系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)有機結(jié)合起來，不僅熱解效率高，熱解產(chǎn)物半焦或分離焦油后的熱解氣也可直接進入流化床鍋爐燃燒，減少了復雜的給煤系統(tǒng)和半焦或熱解氣處理程序，工藝系統(tǒng)和設備較為簡單，建設占地也大為減小。
[0004]傳統(tǒng)流化床煤熱解工藝都是以產(chǎn)生更多低溫優(yōu)質(zhì)焦油為主要目的，以獲得較好的煤利用綜合效益。該類工藝要求熱解溫度不能太高，通?？刂圃?50?600°C之間。如果利用高循環(huán)倍率循環(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器內(nèi)熱解反應在合適的低溫下進行，該熱解工藝需要設置灰分流裝置，以控制只將少部分高溫循環(huán)灰進入流化床熱解反應器，剩余的大部分循環(huán)灰直接返回流化床鍋爐。該熱解工藝循環(huán)灰與被熱解煤是同步流動的，最初循環(huán)灰與煤的傳熱溫差很大，隨后逐漸降低到很小，不僅簡單順流換熱的傳熱平均溫差較低(傳熱效率低)，煤的實際熱解溫度也較難控制。另外，煤熱解溫度先很高后較低的過程與最佳的熱解工藝正好相反，造成小顆粒物料加熱快，熱解溫度過高，大顆粒物料加熱慢，熱解不充分，產(chǎn)油率和產(chǎn)氣率均較低。對于絕大多數(shù)煤種，如果要快速、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，提高熱解產(chǎn)率。但是煤炭直接高溫熱解的工藝較難控制熱解產(chǎn)物，通常熱解產(chǎn)物中的低溫焦油比例低，熱解氣比例高；熱解氣中甲烷含量少，而氫含量多，這種熱解產(chǎn)物較難滿足實際需要，經(jīng)濟利用價值較低。
[0005]中國發(fā)明專利CN103031135B提出一種流化床分級煤熱解工藝，該工藝可充分利用循環(huán)灰的熱量提高煤熱解產(chǎn)物整體產(chǎn)率，但該工藝還存在一些局限。
[0006]首先，該工藝主要以產(chǎn)生的熱解氣用于燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電來提高整體的煤發(fā)電效率為目的，因而注重熱解產(chǎn)物中熱解氣比例的提高和熱解氣成分滿足燃氣輪機的要求，對于熱解產(chǎn)物的成分控制能力有限，也不適宜多種不同用途的熱解以及同時提供多種熱解產(chǎn)品。
[0007]其次，該熱解工藝將全部高溫循環(huán)灰都進入低溫熱解室，通過控制低溫熱解室流化風量來控制高溫循環(huán)灰上升到熱解室的高度，從而控制低溫熱解室的熱解溫度，控制調(diào)節(jié)難度較大，不僅控制精度不高，控制穩(wěn)定性也較差。
[0008]再次，該低溫熱解室與高溫熱解室在下部整體相通，煤粒由進料口運動到出料口的距離較短，大顆粒物料的換熱和煤熱解時間難以保障。
[0009]再次，原煤顆粒粒徑分布較廣，大多在I?8mm，遠遠大于粒徑大多在0.09?
0.5mm的循環(huán)灰粒徑。該熱解反應器內(nèi)煤和灰采用完全均勻混合、同步運行和輸送，為了確保大顆粒煤在熱解室有足夠的停留時間進行充分熱解，該熱解反應器的體積需要較大，流化氣量也較大，能耗很高。
[0010]另外，低溫熱解過程是煤熱解的最主要過程，但受完全混合的熱平衡限制，該低溫熱解室的循環(huán)灰流量小，而灰的溫降大，造成與煤的平均傳熱溫差小，傳熱和熱解效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于，提供一種與循環(huán)流化床鍋爐配套使用的兩級煤熱解裝置和煤熱解方法，通過采用更易控制的兩級流化床煤熱解工藝，既能實現(xiàn)煤的充分熱解，又能提高控制性能，保障生產(chǎn)出適應不同需求的多種熱解產(chǎn)物，提高煤熱解利用的綜合效益。
[0012]為達到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術方案:
[0013]一種循環(huán)流化床鍋爐兩級煤熱解裝置，所述熱解裝置包括熱解室，所述熱解室由分隔墻7分隔成并列設置的低溫熱解室6和高溫熱解室5 ;
[0014]所述熱解室與分隔墻7相對的兩個側(cè)墻為傾斜設置；在熱解室底部，與分隔墻7相連接的兩個側(cè)墻之間的間距大于傾斜側(cè)墻與分隔墻7之間的間距；
[0015]所述低溫熱解室6設置有低溫熱解室進灰口 11、進煤口 18和低溫熱解氣出口 12 ；所述低溫熱解室進灰口 11和進煤口 18位于低溫熱解室6頂部或任一個側(cè)墻上部的一端，所述低溫熱解氣出口 12位于低溫熱解室6頂部或任一個側(cè)墻上部的中部；其中，低溫熱解室進灰口 11和進煤口 18之間的距離需確保剛進入的煤、灰不直接接觸換熱，使溫度較高的循環(huán)灰首先與低溫熱解室密相區(qū)的大量物料混合換熱降溫，密相區(qū)混合物料再與進入的煤換熱，可保證煤熱解溫度不會太高而影響低溫熱解產(chǎn)物的質(zhì)量；
[0016]所述低溫熱解室6底部設有低溫熱解流化氣室3，低溫熱解流化氣通過低溫熱解流化氣室3上部的布風裝置進入低溫熱解室6 ;
[0017]所述高溫熱解室5頂部或上部側(cè)面設有高溫熱解氣出口 9和高溫熱解室進灰口10 ;所述高溫熱解室進灰口 10位于高溫熱解室5頂部或任一個側(cè)墻上部與低溫熱解室進灰口 11相對的一端，所述高溫熱解氣出口 9位于高溫熱解室5頂部或任一個側(cè)墻上部的中部；
[0018]所述高溫熱解室5上部的側(cè)墻靠近低溫熱解室進灰口 11的一端設有混合出料口8 ;所述混合出料口 8的標高低于高溫熱解氣出口 9和低溫熱解氣出口 12 ；
[0019]所述高溫熱解室5底部靠近高溫熱解室進灰口 10的一端設有高溫熱解流化氣室2，高溫熱解流化氣通過高溫熱解流化氣室2上部的布風裝置進入高溫熱解室5 ;
[0020]所述高溫熱解室5底部遠離高溫熱解室進灰口 10的一端設有灰焦分離流化氣室1，用于灰焦分離的流化氣體從灰焦分離流化氣室I通過灰焦分離流化氣室I上部的布風裝置進入高溫熱解室5 ;
[0021]所述灰焦分離流化氣室I上部的布風裝置的上方、高溫熱解室5下部的側(cè)墻遠離高溫熱解室進灰口 10的一側(cè)設有半焦出料口 4 ;
[0022]所述分隔墻7在下部靠近高溫熱解室進灰口 10的一側(cè)設有高位連通口 15和低位連通口 16 ;所述高位連通口 15和低位連通口 16將高溫熱解室5和低溫熱解室6連通；所述高位連通口 15位于低位連通口 16上部，所述高位連通口 15設有可調(diào)節(jié)高位連通口 15開度的高位連通口可調(diào)擋板14，所述低位連通口 16設有可調(diào)節(jié)低位連通口 16開度的低位連通口可調(diào)擋板17;
[0023]所述低溫熱解流化氣室3上部的布風裝置的上表面高于或等于高溫熱解流化氣室2上部的布風裝置的上表面；所述灰焦分離流化氣室I上部的布風裝置的上表面低于高溫熱解流化氣室2上部的布風裝置的上表面；
[0024]所述混合出料口 8的最低點高于高位連通口 15的頂點；
[0025]所述半焦出料口 4的最低點低于高溫熱解流化氣室2上部的布風裝置的上表面高度。
[0026]作為本發(fā)明的一個改進，所述低位連通口 16為高度低、寬度寬的矮寬型，以強制最小流量的小顆粒物料經(jīng)過熱解室底部與大顆粒物料混合；所述高位連通口 15為高度高、寬度窄的瘦高型，以便控制不同