專(zhuān)利名稱：循環(huán)煤氣熱載體流化床粉煤熱解裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉煤熱解裝置及方法，具體涉及一種采用循環(huán)煤氣作為熱載體的流化床粉煤熱解裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)石油消費(fèi)量迅速增長(zhǎng)，而我國(guó)又是石油資源相對(duì)缺乏的國(guó)家，為了減少對(duì)進(jìn)口石油的依賴，我國(guó)正在實(shí)施多元化能源戰(zhàn)略。發(fā)展粉煤熱解技術(shù)是實(shí)施國(guó)家能源多元化的戰(zhàn)略之一。粉煤熱解技術(shù)因方法相對(duì)簡(jiǎn)單、投資較少，是具有很好競(jìng)爭(zhēng)力的潔凈煤技術(shù)。國(guó)內(nèi)外典型的煤熱解工藝包括外熱立式爐工藝、內(nèi)熱立式爐工藝、美國(guó)的 Garrett工藝和T0SC0AL工藝、日本的煤快速熱解工藝、德國(guó)的LR工藝、澳大利亞的流化床快速熱解工藝、前蘇聯(lián)3TX (ETCh)-175工藝、中國(guó)的多段回轉(zhuǎn)爐工藝和DG工藝等。煤熱解工藝按照加熱終溫、加熱速度、加熱方式、熱載體類(lèi)型、氣氛、壓力等工藝條件分為不同類(lèi)型。其中，按照加熱方式分為外熱式、內(nèi)熱式和內(nèi)外并熱式熱解。由于現(xiàn)在采用的內(nèi)熱工藝以空氣作為助燃物，煤氣中含有大量的氮?dú)?，大大地降低了煤氣熱值，直接影響到煤氣的綜合利用價(jià)值；內(nèi)熱式工藝一般要求原料為塊煤，而對(duì)粉煤無(wú)法利用，隨著我國(guó)采煤機(jī)械化程度的提高，對(duì)粉煤的熱解利用將日趨重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決目前內(nèi)熱工藝以空氣作為助燃物，煤氣中含有大量的氮?dú)?，?dǎo)致煤氣的綜合利用價(jià)值低的問(wèn)題，即采用循環(huán)煤氣作為熱載體(循環(huán)煤氣加熱到900°C )及流化介質(zhì)，使粉煤在500-600°C進(jìn)行熱解，產(chǎn)生高熱值煤氣、半焦、焦油等產(chǎn)品的循環(huán)煤氣熱載體流化床粉煤熱解裝置及方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的裝置包括加煤系統(tǒng)以及與加煤系統(tǒng)相連通的帶有排焦口的流化床熱解爐，流化床熱解爐的氣體分布器與高溫加熱爐相連通，流化床熱解爐的煤氣出口經(jīng)管路依次與一級(jí)旋風(fēng)分離器、二級(jí)旋風(fēng)分離器、高溫深度除塵器及氣體冷卻器相連通，所述的一級(jí)旋風(fēng)分離器、二級(jí)旋風(fēng)分離器和高溫深度除塵器均帶有半焦出口，所述的氣體冷卻器下端出口與分離器相連通，氣體冷卻器的氣體出口分別與高溫加熱爐及煤氣外送裝置相連。本發(fā)明的加煤系統(tǒng)由依次相連的煤斗、煤鎖、給料斗和星形給料器組成。所述的流化床熱解爐與星形給料器相連。所述的流化床熱解爐的排焦口依次與星形排焦器和滾筒冷焦機(jī)相連通。所述的二級(jí)旋風(fēng)分離器由一個(gè)或兩個(gè)并聯(lián)組成。所述的氣體冷卻器與高溫加熱爐相連通的管路上還設(shè)置有煤氣加壓機(jī)。本發(fā)明的方法如下首先將粒度小于8mm的粉煤送至煤斗，煤斗中的粉煤經(jīng)煤鎖進(jìn)入給料斗，給料斗中的粉煤經(jīng)星形給料器4進(jìn)入流化床熱解爐內(nèi)，由高溫加熱爐加熱后900°C的熱煤氣對(duì)流化床熱解爐內(nèi)的粉煤進(jìn)行熱解，熱解產(chǎn)生的煤氣、液態(tài)產(chǎn)物蒸氣及夾帶的半焦由一級(jí)旋風(fēng)分離器、二級(jí)旋風(fēng)分離器和高溫深度除塵器進(jìn)行高溫狀態(tài)下初級(jí)除塵及深度除塵分離下的半焦作為產(chǎn)品由一級(jí)旋風(fēng)分離器、二級(jí)旋風(fēng)分離器和高溫深度除塵器的半焦出口排出，經(jīng)除塵后的熱解煤氣和焦油蒸氣進(jìn)入氣體冷卻器內(nèi)冷卻，冷凝下來(lái)的焦油和水進(jìn)入分離器內(nèi)分離出焦油和水排出，進(jìn)入分離器內(nèi)的煤氣經(jīng)過(guò)進(jìn)一步凈化后，一部分煤氣經(jīng)煤氣加壓機(jī)加壓進(jìn)入高溫加熱爐內(nèi)作為流化床熱解爐的循環(huán)熱載體及流化介質(zhì)，而剩余的煤氣外送，流化床熱解爐產(chǎn)生的半焦經(jīng)星形排焦器和滾筒冷焦機(jī)冷卻后作為產(chǎn)品排出ο所述的流化床熱解爐的壓力為0. 03-3. OMpa，給料斗的壓力比流化床熱解爐的壓力高 0. 005Mpao本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其優(yōu)勢(shì)在于

1)流程簡(jiǎn)單，不需要空分裝置；2)8mm以下的低變質(zhì)煤經(jīng)過(guò)提質(zhì)后生成半焦，由于循環(huán)煤氣中含有大量的氫氣，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了煤的加氫熱解，提高了油收率達(dá)12%以上；3)具備將操作壓力提高到中、高壓水平的能力，在擴(kuò)大裝置規(guī)模的基礎(chǔ)上實(shí)施產(chǎn)業(yè)集群和多聯(lián)產(chǎn)。4)同時(shí)制得高熱值煤氣、半焦、焦油等產(chǎn)品。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，本發(fā)明由加煤系統(tǒng)、流化床熱解系統(tǒng)、排焦系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、冷卻回收系統(tǒng)以及循環(huán)煤氣加熱系統(tǒng)組成。所述加煤系統(tǒng)由依次相連的煤斗1、煤鎖2、給料斗3、星形給料器4組成；所述流化床熱解系統(tǒng)由流化床熱解爐5組成，由進(jìn)煤管道與星形給料器4連接；所述排焦系統(tǒng)由星形排焦器13和滾筒冷焦機(jī)14組成；所述除塵系統(tǒng)由一級(jí)旋風(fēng)分離器6、二級(jí)旋風(fēng)分離器7及高溫深度除塵器8組成， 其中二級(jí)旋風(fēng)分離器7由一個(gè)或兩個(gè)并聯(lián)組成；所述冷卻回收系統(tǒng)由氣體冷卻器9和分離器10組成，熱解煤氣和焦油蒸氣進(jìn)入氣體冷卻器9內(nèi)冷卻，冷凝下來(lái)的焦油和水進(jìn)入分離器10內(nèi)分離出焦油；所述循環(huán)煤氣加熱系統(tǒng)由煤氣加壓機(jī)11和高溫加熱爐12組成。其中流化床熱解爐5與星形給料器4相連，流化床熱解爐5的排焦口依次與星形排焦器13和滾筒冷焦機(jī)14相連通，流化床熱解爐5的氣體分布器與高溫加熱爐12相連通，流化床熱解爐5的煤氣出口經(jīng)管路依次與一級(jí)旋風(fēng)分離器6、二級(jí)旋風(fēng)分離器7、高溫深度除塵器8及氣體冷卻器9 相連通，所述的一級(jí)旋風(fēng)分離器6、二級(jí)旋風(fēng)分離器7和高溫深度除塵器8均帶有半焦出口， 所述的氣體冷卻器9下端出口與分離器10相連通，氣體冷卻器9的氣體出口分別與高溫加熱爐12及煤氣外送裝置相連。本發(fā)明的方法如下首先將粒度小于8_的粉煤送至煤斗1，煤斗1中的粉煤經(jīng)煤鎖2進(jìn)入給料斗3，給料斗3中的粉煤經(jīng)星形給料器4進(jìn)入流化床熱解爐5內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定加料；給料斗3中的粉煤經(jīng)星形給料器4進(jìn)入溫度為500-600°C、壓力為0. 03-3. OMpa的流化床熱解爐5內(nèi)；為防止煤氣倒流進(jìn)入加煤系統(tǒng)，給料斗3的壓力設(shè)計(jì)定高于流化床熱解爐5的壓力0. 005Mpa ；由高溫加熱爐12加熱900°C的熱煤氣對(duì)流化床熱解爐5內(nèi)的粉煤在500-600°C下進(jìn)行熱解， 熱解產(chǎn)生的煤氣、液態(tài)產(chǎn)物蒸氣及夾帶的半焦由一級(jí)旋風(fēng)分離器6、二級(jí)旋風(fēng)分離器7和高溫深度除塵器8進(jìn)行高溫狀態(tài)下初級(jí)除塵及深度除塵分離，避免了粉塵帶到焦油里而形成油泥，分離下來(lái)的半焦作為產(chǎn)品由一級(jí)旋風(fēng)分離器6、二級(jí)旋風(fēng)分離器7和高溫深度除塵器 8的半焦出口排出，經(jīng)除塵后的熱解煤氣和焦油蒸氣進(jìn)入氣體冷卻器9內(nèi)冷卻，冷凝下來(lái)的焦油和水進(jìn)入分離器10內(nèi)分離出焦油和水排出，進(jìn)入分離器10內(nèi)的煤氣經(jīng)過(guò)進(jìn)一步凈化后，一部分煤氣經(jīng)煤氣加壓機(jī)11加壓進(jìn)入高溫加熱爐12內(nèi)換熱到900°C，作為流化床熱解爐的循環(huán)熱載體及流化介質(zhì)，而剩余的煤氣外送，流化床熱解爐5產(chǎn)生的半焦經(jīng)星形排焦器13和滾筒冷焦機(jī)14冷卻后作為產(chǎn)品排出。由于循環(huán)煤氣中含有大量的氫氣，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了煤的加氫熱解，提高了油收率達(dá)12%以上。熱解生成的煤氣組成主要包括CO、H2、CH4, CO2, N2、CmHn ；流化床熱解爐 5排出的半焦經(jīng)星形排焦器13控制排焦量并由滾筒冷焦機(jī)14冷卻后作為產(chǎn)品排出。煤氣和焦油蒸氣在高溫條件下高效除塵是關(guān)鍵，它關(guān)系到油品的質(zhì)量。本發(fā)明采用一級(jí)旋風(fēng)除塵器6、二級(jí)旋風(fēng)除塵器7( —個(gè)或并聯(lián))及高溫深度除塵器8進(jìn)行高溫狀態(tài)下初級(jí)除塵及深度除塵。高溫深度除塵器8設(shè)備殼體材質(zhì)為高溫合金鋼(SUS304 lCrlSNIOTI)，主要由凈氣室、燒結(jié)金屬網(wǎng)室、灰斗組成。未凈化的煤氣從灰斗進(jìn)入除塵器， 由灰斗進(jìn)入燒結(jié)金屬網(wǎng)凈化，從凈氣室的出口流出除塵器。燒結(jié)金屬網(wǎng)室采用圓筒形以便氣流在設(shè)備中以活塞狀流動(dòng)，避免造成死角，提高設(shè)備安全性，而且內(nèi)表面光滑，不積灰。灰斗為圓錐形，傾角大于60°。這樣設(shè)計(jì)一方面除塵器能承受較高的壓力，一方面保證不積灰。高溫深度除塵器8是一種高效除塵器，除塵效率在98%以上。經(jīng)過(guò)高溫深度除塵器8，煤焦油的含塵量小于0. 1 %，煤氣中的粉塵含量由原來(lái)的5g/Nm3下降為5. Omg/Nm3,然后進(jìn)入冷卻回收系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)煤氣熱載體流化床粉煤熱解裝置，其特征在于包括加煤系統(tǒng)以及與加煤系統(tǒng)相連通的帶有排焦口的流化床熱解爐(5)，流化床熱解爐(5)的氣體分布器與高溫加熱爐(12)相連通，流化床熱解爐(5)的煤氣出口經(jīng)管路依次與一級(jí)旋風(fēng)分離器(6)、二級(jí)旋風(fēng)分離器(7)、高溫深度除塵器(8)及氣體冷卻器(9)相連通，所述的一級(jí)旋風(fēng)分離器(6)、 二級(jí)旋風(fēng)分離器(7)和高溫深度除塵器(8)均帶有半焦出口，所述的氣體冷卻器(9)下端出口與分離器(10)相連通，氣體冷卻器(9)的氣體出口分別與高溫加熱爐(12)及煤氣外送裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)煤氣熱載體流化床粉煤熱解裝置，其特征在于所述的加煤系統(tǒng)由依次相連的煤斗(1)、煤鎖(2)、給料斗(3)和星形給料器(4)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)煤氣熱載體流化床粉煤熱解裝置，其特征在于所述的流化床熱解爐(5)與星形給料器(4)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)煤氣熱載體流化床粉煤熱解裝置，其特征在于所述的流化床熱解爐(5)的排焦口依次與星形排焦器(13)和滾筒冷焦機(jī)(14)相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)煤氣熱載體流化床粉煤熱解裝置，其特征在于所述的二級(jí)旋風(fēng)分離器(7)由一個(gè)或兩個(gè)并聯(lián)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)煤氣熱載體流化床粉煤熱解裝置，其特征在于所述的氣體冷卻器(9)與高溫加熱爐(12)相連通的管路上還設(shè)置有煤氣加壓機(jī)(11)。
7.—種如權(quán)利要求1所述裝置的循環(huán)煤氣熱載體流化床粉煤熱解方法，其特征在于 首先將粒度小于8mm的粉煤送至煤斗(1)，煤斗(1)中的粉煤經(jīng)煤鎖(2)進(jìn)入給料斗(3)， 給料斗⑶中的粉煤經(jīng)星形給料器⑷進(jìn)入流化床熱解爐(5)內(nèi)，由高溫加熱爐(12)加熱后900°C的熱煤氣對(duì)流化床熱解爐(5)內(nèi)的粉煤進(jìn)行熱解，熱解產(chǎn)生的煤氣、液態(tài)產(chǎn)物蒸氣及夾帶的半焦由一級(jí)旋風(fēng)分離器(6)、二級(jí)旋風(fēng)分離器(7)和高溫深度除塵器(8)進(jìn)行高溫狀態(tài)下初級(jí)除塵及深度除塵分離下的半焦作為產(chǎn)品由一級(jí)旋風(fēng)分離器(6)、二級(jí)旋風(fēng)分離器(7)和高溫深度除塵器(8)的半焦出口排出，經(jīng)除塵后的熱解煤氣和焦油蒸氣進(jìn)入氣體冷卻器(9)內(nèi)冷卻，冷凝下來(lái)的焦油和水進(jìn)入分離器(10)內(nèi)分離出焦油和水排出，進(jìn)入分離器(10)內(nèi)的煤氣經(jīng)過(guò)進(jìn)一步凈化后，一部分煤氣經(jīng)煤氣加壓機(jī)(11)加壓進(jìn)入高溫加熱爐(12)內(nèi)作為流化床熱解爐的循環(huán)熱載體及流化介質(zhì)，而剩余的煤氣外送，流化床熱解爐 (5)產(chǎn)生的半焦經(jīng)星形排焦器(13)和滾筒冷焦機(jī)(14)冷卻后作為產(chǎn)品排出。
8.—種如權(quán)利要求7所述的循環(huán)煤氣熱載體流化床粉煤熱解方法，其特征在于所述的流化床熱解爐(5)的壓力為0. 03-3. OMpa，給料斗(3)的壓力比流化床熱解爐(5)的壓力高 0.005Mpao
全文摘要
一種循環(huán)煤氣熱載體流化床粉煤熱解裝置及方法，包括加煤系統(tǒng)以及與加煤系統(tǒng)相連通的帶有排焦口的流化床熱解爐，流化床熱解爐的氣體分布器與高溫加熱爐相連通，流化床熱解爐的煤氣出口經(jīng)管路依次與一級(jí)旋風(fēng)分離器、二級(jí)旋風(fēng)分離器、高溫深度除塵器及氣體冷卻器相連通，所述的氣體冷卻器下端出口與分離器相連通，氣體冷卻器的氣體出口分別與高溫加熱爐及煤氣外送裝置相連。本發(fā)明流程簡(jiǎn)單，不需要空分裝置；由于循環(huán)煤氣中含有大量的氫氣，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了煤的加氫熱解，提高了油收率達(dá)12％以上；具備將操作壓力提高到中、高壓水平的能力，在擴(kuò)大裝置規(guī)模的基礎(chǔ)上實(shí)施產(chǎn)業(yè)集群和多聯(lián)產(chǎn)，同時(shí)制得高熱值煤氣、半焦、焦油等產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C10K1/02GK102352262SQ201110266418
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者孔北方, 柏林紅, 畢可軍, 毛少祥, 赫連峰 申請(qǐng)人:陜西華祥能源科技集團(tuán)有限公司