煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括煤熱解反應(yīng)器和循環(huán)流化床鍋爐，所述煤熱解反應(yīng)器的半焦出口與所述循環(huán)流化床鍋爐的半焦入口連接。本實用新型在反應(yīng)器本體上部內(nèi)置顆粒移動床除塵，入爐熱解煤部分進入顆粒移動床，熱解油氣穿過顆粒移動床有效降低了熱解氣中的含塵量，同時通過除塵系統(tǒng)降低了煤熱解油氣溫度，降低了重質(zhì)焦油收率。產(chǎn)生的半焦熱態(tài)輸送至循環(huán)流化床鍋爐直接燃燒，可有效利用了熱解半焦自身攜帶的顯熱，提高了發(fā)電效率。
【專利說明】
煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于煤炭分階梯級利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及針對長焰煤、褐煤等中低 階粉煤的一種煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著液體燃料、氣體燃料和化工原料在能源消費總量中比重的逐步提高，以煤炭 的化工轉(zhuǎn)化保障關(guān)鍵能源領(lǐng)域中自給率的能源發(fā)展路線取得了顯著的進步。煤熱解是一類 弱吸熱反應(yīng)，反應(yīng)本身的能量消耗僅相當(dāng)于原料熱值的3-5%。在絕氧工作條件，溫度的增 加將會導(dǎo)致煤的大分子逐步解構(gòu)，通過氫轉(zhuǎn)移、脫氫和縮合反應(yīng)，芳核逐步縮聚，從單環(huán)芳 烴一稠環(huán)芳烴一多環(huán)芳烴一半焦，直至焦炭。煤的熱解過程通常可以形成可燃氣、焦油和半 焦(或焦炭)等三類產(chǎn)出物。
[0003] 煤熱解后產(chǎn)生的半焦可以作為燃料燃燒?，F(xiàn)有的系統(tǒng)都是采取較復(fù)雜的固體或氣 體作為熱載體的煤熱解拔頭工藝。如現(xiàn)有的一種爐前煤拔頭方法，該工藝熱解系統(tǒng)采取燃 燒系統(tǒng)來的熱灰作為載體，涉及到載體的燃燒和流化，工藝較繁瑣，系統(tǒng)復(fù)雜，造價高。目前 以半焦作為熱載體的工藝中，工藝流程包括半焦的加熱、提升、分離、混合等工藝，導(dǎo)致系統(tǒng) 流程增加，大大提高了系統(tǒng)故障率。
[0004] 煤熱解產(chǎn)生的熱解油氣，成分復(fù)雜、重質(zhì)焦油組分多，粉塵含量大、粉塵形狀不規(guī) 貝1J，需要后續(xù)設(shè)置復(fù)雜的熱解油氣處理系統(tǒng)才可得到可燃氣和高品質(zhì)焦油。熱解工藝中除 塵技術(shù)已成為低階煤熱解工業(yè)化過程急需解決的問題之一。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 為了解決上述問題，本實用新型提供一種煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系 統(tǒng)，采取蓄熱式下行床反應(yīng)器，只需要把產(chǎn)生的半焦熱態(tài)輸送至循環(huán)流化床鍋爐直接燃燒， 可有效利用了熱解半焦自身攜帶的顯熱，同時產(chǎn)生可燃氣和高附加值焦油，實現(xiàn)煤拔頭的 經(jīng)濟效益。
[0006] 煤拔頭，旨在常壓、中低溫、無催化劑和氫氣的條件下，用溫和熱解的方式提取煤 中的氣體、液體燃料和精細化學(xué)品，并借此工藝脫硫脫硝，從而實現(xiàn)油、煤氣、熱、電的多聯(lián) 產(chǎn)。
[0007] 本實用新型的目的之一提供一種煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包括煤熱解反應(yīng)器和循環(huán)流化床鍋爐，
[0008] 所述煤熱解反應(yīng)器包括:反應(yīng)器本體和顆粒移動床，所述顆粒移動床包括：側(cè)面 板、固定在所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上的兩個壁板和可伸縮的閥門，由此所述側(cè)面板、所述兩 個壁板和所述側(cè)壁圍成上開口的腔體，所述側(cè)面板為多孔板，所述閥門位于所述顆粒移動 床的底部，在所述壁板的固定部位之間的側(cè)壁上設(shè)置有熱解油氣出口；
[0009] 所述煤熱解反應(yīng)器的半焦出口與所述循環(huán)流化床鍋爐的半焦入口連接。
[0010] 本實用新型中，所述閥門為板狀體，在所述壁板的固定部位之間的側(cè)壁之下設(shè)有 長孔，所述閥門可伸縮的安裝于所述長孔，所述閥門作為顆粒移動床的底。
[0011] 本實用新型中，所述顆粒移動床進一步包括濾板，所述濾板為多孔板，所述濾板布 置在所述兩個壁板之間并且與所述熱解油氣出口相對，由此在所述濾板、所述兩個壁板和 所述壁板的固定部位之間的側(cè)壁之間限定出氣室。熱解油氣由顆粒移動床的腔體進入氣室 時，濾板的全部都參與工作，避免濾板因僅對應(yīng)熱解油氣出口的部分通氣，使用頻率過大造 成該部分分布的氣孔過早被焦油堵塞而報廢，延長了濾板的使用壽命，減小了停工更換濾 板的頻率，提高了生產(chǎn)效率。
[0012] 另一種方案，所述顆粒移動床進一步包括濾板，所述濾板設(shè)置在所述熱解油氣出 口處，所述濾板為多孔板。一般來說，反應(yīng)器的熱解油氣出口帶有一段管接頭，方便與傳輸 氣體的管道連接，本實用新型的濾板設(shè)置在熱解油氣出口的管接頭內(nèi)，可以減少濾板、隔板 的材料消耗。
[0013] 本實用新型的煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)進一步包括熱解油氣處 理系統(tǒng)；
[0014] 所述熱解油氣處理系統(tǒng)與所述煤熱解反應(yīng)器的熱解油氣出口連接。
[0015] 本實用新型中，所述熱解油氣處理系統(tǒng)包括:氣液分離系統(tǒng)，熱解氣凈化系統(tǒng)，焦 油精制系統(tǒng)；
[0016] 所述煤熱解反應(yīng)器的熱解油氣出口與所述氣液分離系統(tǒng)連接，所述氣液分離系統(tǒng) 的氣體出口與所述熱解氣凈化系統(tǒng)連接，所述氣液分離系統(tǒng)的液體出口與所述焦油精制系 統(tǒng)連接。
[0017] 本實用新型中，所述熱解氣凈化系統(tǒng)具有連接至所述煤熱解反應(yīng)器的可燃氣出 □ 〇
[0018] 本實用新型采用蓄熱式下行床反應(yīng)器作為煤熱解反應(yīng)器。反應(yīng)器本體上部內(nèi)置顆 粒移動床除塵，入爐熱解煤部分進入顆粒移動床，熱解油氣穿過顆粒移動床有效降低了熱 解氣中的含塵量，降低了后續(xù)焦油預(yù)處理成本，同時通過除塵系統(tǒng)降低了煤熱解油氣溫度， 使部分重質(zhì)焦油冷凝，降低了重質(zhì)焦油收率。產(chǎn)生的半焦熱態(tài)輸送至循環(huán)流化床鍋爐直接 燃燒，可有效利用了熱解半焦自身攜帶的顯熱，提高了發(fā)電效率。
[0019] 為了便于描述，在本文中，術(shù)語"煤快速熱解反應(yīng)器"、"蓄熱式下行床反應(yīng)器"、"熱 解爐"可互換使用。
【附圖說明】

[0020] 圖1是本實用新型煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2是本實用新型實用煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)處理煤的流程 圖。
【具體實施方式】
[0022] 以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】進行更加詳細的說明，以 便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方 式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。
[0023] 本實用新型實施例公開了煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，用于處理低 階煤。如圖1所示，系統(tǒng)包括煤熱解反應(yīng)器100、循環(huán)流化床鍋爐200和熱解油氣處理系統(tǒng) 300。原料(低階煤)在煤熱解反應(yīng)器100中發(fā)生熱解反應(yīng)，產(chǎn)生熱解半焦和熱解油氣。熱解半 焦進入循環(huán)流化床鍋爐200進行燃燒。熱解油氣進入熱解油氣處理系統(tǒng)300進行后續(xù)處理得 到可燃氣和焦油。
[0024] 煤熱解反應(yīng)器100為蓄熱式下行床反應(yīng)器，包括:反應(yīng)器本體、蓄熱式輻射管、顆粒 移動床。
[0025] 反應(yīng)器本體為熱解反應(yīng)容器。熱解反應(yīng)容器的頂部開設(shè)原料入口，在側(cè)壁上設(shè)置 有熱解油氣出口。
[0026] 蓄熱式輻射管設(shè)置在反應(yīng)器本體內(nèi)，蓄熱式輻射管沿反應(yīng)器本體的高度方向多層 布置，每層布置多根在水平方向彼此平行的蓄熱式輻射管。由于采用多層蓄熱式輻射管供 熱，反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，加熱效果好，溫度分布均勻。每層蓄熱式輻射管與相鄰上 下兩層的蓄熱式輻射管互相平行且沿反應(yīng)器本體的高度方向交錯分布。由此，可顯著提高 反應(yīng)器的熱解效率，從而提尚廣品的廣出率。
[0027] 顆粒移動床固定熱解反應(yīng)容器本體的側(cè)壁上，并將熱解油氣出口罩住，本實用新 型所述的罩住，是指顆粒移動床將熱解油氣出口與反應(yīng)器內(nèi)腔隔離。熱解油氣經(jīng)顆粒移動 床除塵后，由熱解油氣出口排出反應(yīng)容器本體外。
[0028] 顆粒移動床設(shè)置在反應(yīng)器本體的側(cè)壁上。在本實施例中，顆粒移動床包括壁板，側(cè) 面板，濾板和閥門。
[0029] 兩個壁板分別固定在反應(yīng)器本體的側(cè)壁上。為了方便說明，特指位于兩個壁板的 在側(cè)壁的固定位置之間的側(cè)壁稱之為"部分側(cè)壁"。熱解油氣出口設(shè)置在該"部分側(cè)壁"上， 即于壁板的固定部位之間的側(cè)壁上設(shè)置有熱解油氣出口。
[0030] 側(cè)面板固定在兩個壁板中間。兩個壁板、側(cè)面板和反應(yīng)器本體的部分側(cè)壁呈兩端 開口的筒狀體，圍繞形成了顆粒移動床的腔體。該腔體上下開放，形成原料下落的通道。換 句話說，顆粒移動床的頂部是開放的上開口，作為顆粒入口。在顆粒移動床的底部設(shè)置有可 伸縮的閥門，通過控制閥門的開度，來控制出料速度。
[0031] 閥門為一板狀體，在前述反應(yīng)器本體的"部分側(cè)壁"下的合適位置設(shè)置長孔，閥門 可伸縮的安裝于長孔內(nèi)。向反應(yīng)器本體外的方向拉閥門，可加快顆粒移動床腔體內(nèi)的原料 下落速度；向反應(yīng)器本體內(nèi)的方向推閥門，可減緩顆粒移動床腔體內(nèi)的原料下落速度。操作 人員可依據(jù)生產(chǎn)需要進行自主操作。
[0032]側(cè)面板為多孔板，側(cè)面板孔徑為0~0.05mm，孔的密度為面積孔數(shù)不少于500~ 5000個/cm2。熱解油氣經(jīng)側(cè)面板進入顆粒移動床的腔體內(nèi)，經(jīng)其內(nèi)的原料過濾后由熱解油 氣出口排出反應(yīng)器本體外。
[0033] 顆粒移動床進一步包括濾板，濾板布置兩個壁板之間并且與熱解油氣出口相對， 濾板將熱解油氣出口與顆粒移動床的腔體隔離。濾板為多孔板，濾板的孔徑為〇~0.1mm，孔 的密度為面積孔數(shù)不少于50~5000個/cm 2。熱解油氣通過濾板，由熱解油氣出口排出反應(yīng) 器本體體外。
[0034] 濾板和反應(yīng)器本體的側(cè)壁間隔設(shè)置，由濾板、兩個壁板和側(cè)壁圍成氣室。這樣，熱 解油氣由顆粒移動床的腔體進入氣室時，濾板的全部都參與工作，避免濾板因僅對應(yīng)熱解 油氣出口的部分通氣，使用頻率過大造成該部分分布的氣孔過早被焦油堵塞而報廢，延長 了濾板的使用壽命，減小了停工更換濾板的頻率，提高了生產(chǎn)效率。
[0035]濾板還有另外一種設(shè)置方式:濾板設(shè)置在熱解油氣出口處，將熱解油氣出口與顆 粒移動床隔離。一般來說，反應(yīng)器的熱解油氣出口帶有一段管接頭，方便與傳輸氣體的管道 連接，本實用新型的濾板設(shè)置在熱解油氣出口的管接頭內(nèi)，可以減少濾板、隔板的材料消 耗。
[0036]煤熱解反應(yīng)器100的半焦出口與循環(huán)流化床鍋爐200的半焦入口連接。循環(huán)流化床 鍋爐200作為燃燒器，半焦經(jīng)循環(huán)流化床鍋爐200的半焦入口進入。燃燒半焦可有多種用途， 如用于發(fā)電。
[0037]本實用新型還包括熱解油氣處理系統(tǒng)300,對煤熱解反應(yīng)器100產(chǎn)生的熱解油氣進 行處理。熱解油氣處理系統(tǒng)300包括氣液分離系統(tǒng)301、熱解氣凈化系統(tǒng)302和焦油精制系統(tǒng) 303。熱解油氣處理系統(tǒng)300與所述煤熱解反應(yīng)器100的熱解油氣出口連接。
[0038] 氣液分離系統(tǒng)3 01用于將熱解油氣分離為氣體和液體，設(shè)置有氣體出口和液體出 口。氣液分離系統(tǒng)301與煤熱解反應(yīng)器100的熱解油氣出口連接，氣體出口與熱解氣凈化系 統(tǒng)302連接，液體出口與焦油精制系統(tǒng)303連接。
[0039] 氣液分離系統(tǒng)301分離的氣體經(jīng)氣體出口進入熱解氣凈化系統(tǒng)302,由熱解氣凈化 系統(tǒng)302處理后產(chǎn)生可燃氣。熱解氣凈化系統(tǒng)302具有連接至所述煤熱解反應(yīng)器100的可燃 氣出口。熱解氣凈化系統(tǒng)302產(chǎn)生部分可燃氣送至煤熱解反應(yīng)器100燃燒，為熱解反應(yīng)提供 熱能，實現(xiàn)了系統(tǒng)所需能量的部分自給。
[0040] 氣液分離系統(tǒng)301分離的液體經(jīng)液體出口進入焦油精制系統(tǒng)303,經(jīng)焦油精制系統(tǒng) 303處理得到高品質(zhì)焦油。
[0041] 如圖2所示，本實用新型使用上述煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)處理 煤的流程包括如下步驟：
[0042] 1、原料破碎至粒徑6~8mm。
[0043] 2、將破碎后的原料加入煤熱解反應(yīng)器中，使原料發(fā)生熱解反應(yīng)，熱解反應(yīng)產(chǎn)生熱 解油氣和熱解半焦。
[0044] 3、產(chǎn)生的熱解油氣通過顆粒移動床除塵、降溫后排出煤熱解反應(yīng)器。
[0045] 4、將400-600°C的熱解半焦從煤熱解反應(yīng)器的半焦出口排出，進入循環(huán)流化床，燃 燒用空氣通過底部的布風(fēng)板，與半焦燃燒。將排出煤熱解反應(yīng)器的熱解油氣送入氣液分離 系統(tǒng)，得到熱解氣和熱解焦油。將熱解氣送入熱解氣凈化系統(tǒng)，通過脫硫、脫氨等工序得到 可燃氣，將熱解焦油送入焦油精制系統(tǒng)，經(jīng)加氫精制得到高品質(zhì)焦油。
[0046]本實用新型采用蓄熱式下行床反應(yīng)器作為煤熱解反應(yīng)器。反應(yīng)器本體上部內(nèi)置顆 粒移動床除塵，入爐熱解煤部分進入顆粒移動床，熱解油氣穿過顆粒移動床有效降低了熱 解氣中的含塵量，降低了后續(xù)焦油預(yù)處理成本，同時通過除塵系統(tǒng)降低了煤熱解油氣溫度， 使部分重質(zhì)焦油冷凝，降低重質(zhì)焦油收率。產(chǎn)生的半焦熱態(tài)輸送至循環(huán)流化床鍋爐直接燃 燒，可有效利用了熱解半焦自身攜帶的顯熱。
[0047] 實施例
[0048]將印尼褐煤粉碎到粒徑6~8_，送入煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)的 煤熱解反應(yīng)器，煤熱解反應(yīng)器設(shè)置了多層加熱輻射管和顆粒移動床。熱解反應(yīng)產(chǎn)生的熱解 油氣經(jīng)氣液分離系統(tǒng)、熱解氣凈化系統(tǒng)和焦油精制系統(tǒng)后，可得科爾安琪和高品質(zhì)焦油。可 燃氣中組成如下表1所示，產(chǎn)生的熱解半焦溫度為510°C，熱態(tài)進循環(huán)流化床鍋爐燃燒發(fā)電。 表2為各項目產(chǎn)率。
[0049]表1可燃氣中組成成份
[0053] 與傳統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐相比，從煤熱解反應(yīng)器排出的熱態(tài)熱解半焦直接進循環(huán)流 化床鍋爐，整個系統(tǒng)能量利用效率提高了2.3%，把可燃氣和焦油的收益折算到發(fā)電成本 中，發(fā)電成本降低了約5.8%，焦油預(yù)處理成本降低6.2%。
[0054] 需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本實用新型而非限 制本實用新型的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實用新型的精神和范 圍的前提下對本實用新型進行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的范圍之內(nèi)。 此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別 說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。
【主權(quán)項】
1. 一種煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，包括:煤熱解反應(yīng)器和循環(huán)流化床 鍋爐，其特征在于， 所述煤熱解反應(yīng)器包括:反應(yīng)器本體和顆粒移動床，所述顆粒移動床包括:側(cè)面板、固 定在所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上的兩個壁板和可伸縮的閥門，由此所述側(cè)面板、所述兩個壁 板和所述側(cè)壁圍成上開口的腔體，所述側(cè)面板為多孔板，所述閥門位于所述顆粒移動床的 底部，在所述壁板的固定部位之間的側(cè)壁上設(shè)置有熱解油氣出口； 所述煤熱解反應(yīng)器的半焦出口與所述循環(huán)流化床鍋爐的半焦入口連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述 閥門為板狀體，在所述壁板的固定部位之間的側(cè)壁之下設(shè)有長孔，所述閥門可伸縮的安裝 于所述長孔。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述 顆粒移動床進一步包括濾板，所述濾板布置在所述兩個壁板之間并且與所述熱解油氣出口 相對，由此在所述濾板、所述兩個壁板和所述壁板的固定部位之間的側(cè)壁之間限定出氣室， 所述濾板為多孔板。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述 顆粒移動床進一步包括濾板，所述濾板設(shè)置在所述熱解油氣出口處，所述濾板為多孔板。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述 系統(tǒng)進一步包括熱解油氣處理系統(tǒng)； 所述熱解油氣處理系統(tǒng)與所述煤熱解反應(yīng)器的熱解油氣出口連接。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述 熱解油氣處理系統(tǒng)包括:氣液分離系統(tǒng)，熱解氣凈化系統(tǒng)，焦油精制系統(tǒng)； 所述煤熱解反應(yīng)器的熱解油氣出口與所述氣液分離系統(tǒng)連接，所述氣液分離系統(tǒng)的氣 體出口與所述熱解氣凈化系統(tǒng)連接，所述氣液分離系統(tǒng)的液體出口與所述焦油精制系統(tǒng)連 接。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的煤熱解反應(yīng)器與循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述 熱解氣凈化系統(tǒng)具有連接至所述煤熱解反應(yīng)器的可燃氣出口。
【文檔編號】F23C10/00GK205710588SQ201620589413
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】梅磊, 陳水渺, 肖磊, 薛遜, 姜朝興, 吳道洪
【申請人】北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司