一種順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)是高溫?zé)煔鈸Q熱器與第二L型閥、第一L型閥、立磨和上行加熱提升管連通，立磨與干煤粉緩沖倉連通，旋風(fēng)混合器與高溫半焦緩沖倉、高溫?zé)煔鈸Q熱器、干煤粉緩沖倉、下行床反應(yīng)管連通，下行床反應(yīng)管與油氣旋風(fēng)除塵器連通，油氣旋風(fēng)除塵器與半焦冷卻器、上行加熱提升管連通，上行加熱提升管與一級旋風(fēng)除塵器連通，一級旋風(fēng)除塵器與二級旋風(fēng)除塵器連通，二級旋風(fēng)除塵器與三級旋風(fēng)除塵器連通，三級旋風(fēng)除塵器與高溫?zé)煔鈸Q熱器連通，一級旋風(fēng)除塵器、二級旋風(fēng)除塵器和三級旋風(fēng)除塵器與高溫半焦緩沖倉連通；本發(fā)明能夠提高煤焦油的收率，降低能耗，除塵器下料通暢、后續(xù)精除塵能穩(wěn)定運行。
【專利說明】一種順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解制取煤焦油、半焦、煤氣的系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]高揮份煙煤和褐煤梯級分質(zhì)利用是潔凈煤化工的一個重要途徑，煤拔頭裝置投資少，能耗低，熱效率高，有著廣泛的市場前景和較好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]從熱解的機(jī)理和實踐證明快速熱解和快速導(dǎo)出能提高煤熱解煤焦油的收率。小于200目粉煤熱解，屬于閃速熱解，液體收率高，且粉體采用氣流輸送可控性好，工藝簡單，投資少，被推崇。但由于煤粉粒徑太小各環(huán)節(jié)的除塵系統(tǒng)難以保證特別是荒煤氣高溫下除塵，至今未能徹底解決，制約著該工藝的發(fā)展。
[0004]煤氣中甲烷經(jīng)催化劑活化后熱解，可提高煤焦油的收率。
[0005]旋風(fēng)除塵器作為含塵氣體粗除塵，投資少，運行可靠；旋風(fēng)的切割粒徑與旋風(fēng)子的直徑有較大的關(guān)系，工業(yè)上對于較小粒徑的除塵多采用旋風(fēng)子組合，但旋風(fēng)子組合除塵系統(tǒng)由于下料腿相互串氣除塵效率下降，加之荒煤氣在高溫下大分子煤焦油聚合、出現(xiàn)溫度梯度時焦油析出與煤粉結(jié)合積炭，使旋風(fēng)子的下料腿堵塞，裝置無法運行。采用傳統(tǒng)的外置旋風(fēng)或夾套保溫等措施或旋風(fēng)子加翼閥的方式無法保證下料通暢且不互相串氣，無法保證在荒煤氣系統(tǒng)中高效除塵并穩(wěn)定運行。
[0006]專利CN 101935539A粉煤催化熱解熱解制備煤焦油的方法及其裝置和專利CN1664069A—種以甲烷為反應(yīng)氣提高煤熱解焦油產(chǎn)率的方法，為負(fù)載金屬催化劑甲烷活化氣氛中熱解，可提高煤焦油的收率，但由于催化劑容易結(jié)炭失活，不能保證裝置長周期穩(wěn)定運行。專利CN 101955799 A粉煤綜合利用制備煤焦油、煤氣、水蒸氣的方法和專利CN102250646 A半焦粉氣化與重整氣熱解耦合制煤焦油和煤氣的裝置及方法，是上行氣流床粉煤熱解，能耗較高，專利CN 102127460 A逆流下行床熱解反應(yīng)器中固體燃料的低溫?zé)峤夥椒?。該專利是逆流式，物料自上而下，氣體自下而上，熱量由氣體和側(cè)壁加熱的方法，該方法由于粉煤處于懸浮狀態(tài)，并采用氣體熱載體和間接換熱，氣體熱載體量大，大量細(xì)煤粉隨氣體帶出，造成后續(xù)荒煤氣除塵困難。以上專利未就荒煤氣除塵系統(tǒng)根據(jù)荒煤氣含有大量的煤焦油在溫變區(qū)間容易積炭、結(jié)塊等問題提出針對性的堅決方案。
[0007]利用850°C以上的高溫半焦對甲烷和二氧化碳或水蒸汽的催化活化作用形成甲烷活化的熱解氛圍，通過旋風(fēng)混合順流式下行氣流床閃速熱解，載熱體主要是高熱容高溫半焦，根據(jù)荒煤氣自身特點優(yōu)化設(shè)計適合于荒煤氣重力沉降除塵、管道除塵、二級旋風(fēng)子組除塵，并將除塵組件置于高溫?zé)峤猸h(huán)境中確保不產(chǎn)生溫度梯度，下料腿不互相串氣，保證精除塵入口荒煤氣的較低的含塵量，使后續(xù)精除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的之一是提供一種煤氣經(jīng)高溫半焦活化的固體熱載體熱效率高、能耗低，組合式除塵的順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明目的之二是提供一種煤氣經(jīng)高溫半焦活化的固體熱載體熱效率高、能耗低，組合式除塵的順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解方法。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是所涉及的順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)是高溫?zé)煔鈸Q熱器的煤氣入口與安裝在干煤粉緩沖倉出料口的第二L型閥的進(jìn)氣口連通、煤氣出口通過管道與安裝在半焦緩沖倉的半焦出口上的第一 L型閥連通、煙氣出口通過管道與立磨的煙氣入口連通、高溫空氣出口通過管道與上行加熱提升管的空氣入口連通，立磨的出料口與干煤粉緩沖倉連通，干煤粉緩沖倉的出料口通過第二 L型閥與旋風(fēng)混合器的煤粉入口連通，旋風(fēng)混合器的半焦入口通過第一 L型閥與高溫半焦緩沖倉的出料口、高溫?zé)煔鈸Q熱器的煤氣出口連通，旋風(fēng)混合器的出料口與下行床反應(yīng)管的進(jìn)料端口連通，下行床反應(yīng)管的下料端口與油氣旋風(fēng)除塵器的進(jìn)料口連通，油氣旋風(fēng)除塵器的出焦口通過Y形管接頭分別與半焦冷卻器進(jìn)料口、通過第三L型閥與上行加熱提升管的半焦入口連通，油氣旋風(fēng)除塵器的除塵荒煤氣出口通過管道依次與固定床精除塵器、油洗裝置、電捕焦油器連通，上行加熱提升管的出料口通過管道與一級旋風(fēng)除塵器的進(jìn)料口連通，一級旋風(fēng)除塵器的煙氣出口通過管道與二級旋風(fēng)除塵器的進(jìn)料口連通，二級旋風(fēng)除塵器的煙氣出口與三級旋風(fēng)除塵器的進(jìn)料口連通，三級旋風(fēng)除塵器的煙氣出口通過管道與高溫?zé)煔鈸Q熱器的煙氣入口連通，一級旋風(fēng)除塵器、二級旋風(fēng)除塵器和三級旋風(fēng)除塵器的半焦出口通過管道與高溫半焦緩沖倉的進(jìn)料口連通；
[0011]上述旋風(fēng)混合器的半焦入口和煤粉入口沿著罐體的上部側(cè)壁切向布設(shè)，且半焦入口與煤粉入口的進(jìn)料方向相反。
[0012]上述油氣旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)是:在分離沉降室的上部設(shè)置有封閉的除塵槽將分離沉降室上下分為旋風(fēng)分離倉與半焦緩沖倉，在分離沉降室的頂部加工有進(jìn)料口和除塵荒煤氣出口，在進(jìn)料口上設(shè)置有進(jìn)料管，進(jìn)料管穿過旋風(fēng)分離倉延伸至除塵槽的底部中心孔外，在旋風(fēng)分離倉內(nèi)沿著進(jìn)料管的外壁布設(shè)有旋風(fēng)子組，旋風(fēng)子組是由一級渦流除塵單元和至少I個二級旋風(fēng)子和至少I個三級旋風(fēng)子組成，一級渦流除塵單元套裝在進(jìn)料管的下端口外壁上，其荒煤氣出口與二級旋風(fēng)子的荒煤氣入口連通，二級旋風(fēng)子與三級旋風(fēng)子對應(yīng)且間隔、均勻分布在同一圓周上，二級旋風(fēng)子的荒煤氣出口與三級旋風(fēng)子的荒煤氣入口連通，三級旋風(fēng)子的荒煤氣出口通過管道與分離沉降室頂部的除塵荒煤氣出口連通，一級渦流除塵單元、二級旋風(fēng)子以及三級旋風(fēng)子的下料腿分別延伸至半焦緩沖倉內(nèi)。
[0013]上述一級渦流除塵單元、二級旋風(fēng)子與三級旋風(fēng)子的下料腿之間的中心距離至少是 500mm。
[0014]上述一級渦流除塵單元、二級旋風(fēng)子與三級旋風(fēng)子的下料腿上部直徑小于下部直徑，且下部直徑為上部直徑的5?8倍。
[0015]上述下行反應(yīng)管的行程不小于40m。
[0016]一種使用上述的順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解方法，其由以下步驟組成:
[0017](I)將原煤粒磨研至粒徑達(dá)到200目，利用高溫?zé)煔鈸Q熱器排出的高溫?zé)煔飧稍镏了衷?%以下，將干燥后的煤粉存于干煤粉緩沖倉中；
[0018](2)高溫?zé)煔鈸Q熱器排出的高溫空氣為上行加熱提升管提供高溫空氣源，使半焦經(jīng)上行加熱提升管提升并加熱至850?950°C后依次經(jīng)一級旋風(fēng)除塵器、二級旋風(fēng)除塵器和三級旋風(fēng)除塵器進(jìn)行粗除塵，粗除塵后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入高溫?zé)煔鈸Q熱器中與煤氣發(fā)生熱交換，使煙氣降溫至300?330°C，煤氣升溫至500?550°C;粗除塵后的高溫半焦輸送至高溫半焦緩沖倉中緩存；
[0019](3)干煤粉緩沖倉中的干燥煤粉以煤氣為輸送介質(zhì)經(jīng)第二 L型閥從煤粉入口吹送至旋風(fēng)混合器中，同時高溫?zé)煔鈸Q熱器排出的高溫煤氣經(jīng)第一 L型閥將高溫半焦緩沖倉的高溫半焦從半焦入口沿著與干燥煤粉相反的切向送入旋風(fēng)混合器內(nèi)，高溫煤氣與高溫半焦粉、干燥煤粉在旋風(fēng)混合器內(nèi)混合并形成下行旋流，沿著下行反應(yīng)管內(nèi)壁向下流動，在下行反應(yīng)管中高溫煤氣經(jīng)高溫半焦活化，半焦粉與煤粉在活化煤氣氛圍中閃速熱解，產(chǎn)生荒煤氣，熱解溫度為510?550°C，高溫半焦粉與干燥煤粉的質(zhì)量比為2.1?2.8:1 ;
[0020](4)熱解后的半焦粉與荒煤氣一起進(jìn)入油氣旋風(fēng)除塵器中進(jìn)行進(jìn)一步除塵處理，荒煤氣進(jìn)入固定床精除塵器精除塵處理后經(jīng)油洗、電捕回收煤焦油，煤氣循環(huán)利用，熱解后的半焦分兩支路，一支路回收至上行加熱提升管中循環(huán)利用，另一支路冷卻后倉儲。
[0021]上述步驟(3)中，經(jīng)高溫?zé)煔鈸Q熱器10加熱的500?550°C高溫煤氣經(jīng)第一 L型閥15將高溫半焦緩沖倉5的高溫半焦輸送到旋風(fēng)混合器7半焦入口過程中，高溫煤氣在850?950°C的高溫半焦存在下產(chǎn)生活化，干燥煤粉在下行反應(yīng)管8內(nèi)下行過程中在煤氣活化氛圍下熱解。
[0022]上述步驟(4)熱解后的半焦粉與荒煤氣一起進(jìn)入油氣旋風(fēng)除塵器中進(jìn)行進(jìn)一步除塵處理，具體是:熱解后的半焦粉與荒煤氣經(jīng)進(jìn)料管大部分重力沉降于半焦緩沖倉中，未沉降的半焦粉被荒煤氣夾帶進(jìn)入一級渦流除塵單元中進(jìn)行初步渦流除塵，除塵后的荒煤氣依次進(jìn)入二級旋風(fēng)子、三級旋風(fēng)子除塵，經(jīng)一級渦流除塵單元、二級旋風(fēng)子和三級旋風(fēng)子處理后的半焦經(jīng)下料腿進(jìn)入半焦緩沖倉隨半焦粉帶出。
[0023]本發(fā)明的經(jīng)高溫半焦活化的固體熱載體及組合式除塵的順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)及熱解方法，其是利用加熱提升管的落差，順流下行床熱解，煤氣中甲烷在二氧化碳和水蒸氣存在下經(jīng)高溫半焦活化，在熱解中提高煤焦油的收率，降低能耗，同時，采用旋風(fēng)混合器，保證半焦與煤粉混合均勻，進(jìn)一步用旋風(fēng)子組成的油氣旋風(fēng)除塵器三級除塵，最終將半焦粒徑D5tl控制在10 μ m以下，充分利用了重力沉降、渦流除塵、旋風(fēng)子組除塵的有機(jī)結(jié)合，確保低能耗、高效率，大大提高了煤粉熱解效率和除塵效率，此外本發(fā)明的油氣旋風(fēng)除塵器獨特設(shè)計，合理布局，將旋風(fēng)子的下料腿之前間隔分布，有效避免其相互串氣而影響除塵效率，并將旋風(fēng)子置于分離沉降室內(nèi)，避免產(chǎn)生溫度梯度而結(jié)炭，堵塞，保證除塵器下料通暢、后續(xù)精除塵能穩(wěn)定運行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為實施例1的工藝流程圖。
[0025]圖2為圖1的油氣旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3為圖2的俯視圖。
[0027]圖4為圖2中的一級渦流除塵單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5為圖4的俯視圖。

【具體實施方式】
[0029]現(xiàn)結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明，但是本發(fā)明不僅限于下述的實施情形。
[0030]實施例1
[0031]由圖1可知，本實施例的順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)是由上行加熱提升管1、一級旋風(fēng)除塵器2、二級旋風(fēng)除塵器3、三級旋風(fēng)除塵器4、高溫半焦緩沖倉5、干煤倉6、旋風(fēng)混合器7、下行反應(yīng)管8、油氣旋風(fēng)除塵器9、高溫?zé)煔鈸Q熱器10、半焦冷卻器11、固定床精除塵器12、油洗裝置13、電捕焦油器14、第一 L型閥15、第二 L型閥16、第三L型閥17以及立磨18連接構(gòu)成。
[0032]本實施例的高溫?zé)煔鈸Q熱器10是普通的煙氣換熱器，高溫?zé)煔鈸Q熱器10的煤氣入口與外界的煤氣管道連通、空氣入口與外界的大氣相通、煤氣出口與安裝在半焦緩沖倉5的半焦出口處的第一 L型閥15連通、煙氣出口通過管道與立磨18連通、高溫空氣出口通過管道與上行加熱提升管I的空氣入口連通，立磨18與干煤粉緩沖倉6連接，使研磨后的粒煤在立磨18中經(jīng)煙氣干燥后緩存在干煤粉緩沖倉6中，在干煤粉緩沖倉6的出料口安裝第二 L型閥16，第二 L型閥16與干燥煤粉出料方向垂直的端口通過管道與外界的煤氣管道連通，與煤氣進(jìn)氣方向相對的第三端口通過管道與旋風(fēng)混合器7的煤粉入口連通，通過切換通道，以煤氣為輸送介質(zhì)帶動煤粉流動進(jìn)入旋風(fēng)混合器7中，該旋風(fēng)混合器7是在罐體的上部側(cè)壁的左側(cè)加工有半焦入口、右側(cè)加工有煤粉入口，半焦入口與煤粉入口均是沿著罐體內(nèi)壁切向布設(shè)，保證相對的兩個入口進(jìn)入的物料能夠沿著罐體內(nèi)壁形成同一旋流，自上向下流動，從而保證進(jìn)入的半焦能夠與煤粉充分混合，并且混合均勻，罐體的底部呈錐形結(jié)構(gòu)，在底部的中心位置開設(shè)有下料口，其半焦入口通過管道與第一 L型閥15連通，第一 L型閥15的工作原理與第二 L型閥16相同，利用換熱后的高溫煤氣將半焦緩沖倉5中的高溫半焦帶進(jìn)旋風(fēng)混合器7中。在旋風(fēng)混合器7下料口上安裝一個行程為50m的下行反應(yīng)管8，即下行反應(yīng)管8的進(jìn)料端口與旋風(fēng)混合器7的下料口連通，高溫半焦與高溫煤氣混合后，高溫煤氣在高溫半焦存在下活化，煤粉在煤氣活化氛圍中熱解產(chǎn)生荒煤氣。該下行反應(yīng)管8的下料端口與油氣旋風(fēng)除塵器9的進(jìn)料口連通，使半焦粉與熱解后的荒煤氣進(jìn)入油氣旋風(fēng)除塵器9中進(jìn)一步處理。
[0033]參見圖2和圖3，本實施例的油氣旋風(fēng)除塵器9是由分離沉降室9-1、除塵槽9_2、進(jìn)料管9-3、一級渦流除塵單元9-4、二級旋風(fēng)子9-5、三級旋風(fēng)子9-6組成，分離沉降室9_1是頂部與底部分別加工有進(jìn)料口 a和出焦口 c的罐體結(jié)構(gòu)，在其頂部進(jìn)料口 a的一側(cè)還加工有除塵荒煤氣出口 b，其底部呈漏斗狀，便于半焦沉降后排出。在分離沉降室9-1的內(nèi)腔上部焊接有除塵槽9-2將分離沉降室9-1上下分為旋風(fēng)分離倉與半焦緩沖倉，該除塵槽9-2為圓筒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部封閉，在除塵槽9-2的底部中心位置加工有中心孔，在中心孔上安裝有進(jìn)料管9-3，使進(jìn)料管9-3的下端延伸至半焦緩沖倉內(nèi)、上端延伸至頂部的進(jìn)料口內(nèi)，保證旋風(fēng)混合器7中混合后的半焦粉與荒煤氣重力沉降進(jìn)入半焦緩沖倉，在除塵槽9-2的底部沿著進(jìn)料管9-3的外壁布設(shè)有一級渦流除塵單元9-4，參見圖4和5，該一級渦流除塵單元9-4是由渦流內(nèi)管9-4-1、渦流外管9-4-2、導(dǎo)向葉片9-4-3以及下料腿9_4_4組成。渦流內(nèi)管9-4-1同軸套設(shè)在進(jìn)料管9-3的出口端外壁上，在渦流內(nèi)管9-4-1下端的外壁上設(shè)置有6個傾斜安裝的導(dǎo)向葉片9-4-3，導(dǎo)向葉片9-4-3的出口角為20°，在導(dǎo)向葉片9_4_3的外側(cè)套裝有與渦流內(nèi)管9-4-1同軸的渦流外管9-4-2，在渦流外管9-4-2與渦流內(nèi)管9_4_1的頂部密封連接，在渦流外管9-4-2的上部側(cè)壁上加工有2個荒煤氣出口，2個荒煤氣出口的氣流出射方向關(guān)于中心軸對稱，在荒煤氣出口的下側(cè)開設(shè)有3個集塵口，每個集塵口上安裝有延伸至半焦緩沖倉的下料腿9-4-4。在導(dǎo)向葉片9-4-3的導(dǎo)向作用使渦流內(nèi)管9-4-1與渦流外管之間形成螺旋通道，使得夾帶少量半焦粉的荒煤氣在導(dǎo)向葉片9-4-3的導(dǎo)流作用下形成渦流上升，將煙氣與粉塵分離，完成粗除塵。在一級渦流除塵單元9-4的外側(cè)安裝有2個二級旋風(fēng)子9-5，且一級渦流除塵單元9-4與二級旋風(fēng)子9-5的下料腿分別固定在除塵槽9-2的底部并延伸至半焦緩沖倉內(nèi)靠近底部的位置，二級旋風(fēng)子9-5的荒煤氣入口與一級渦流除塵單元9-4的荒煤氣出口用管道連接，對一級渦流除塵單元9-4粗除塵后的荒煤氣進(jìn)行二級除塵，在二級旋風(fēng)子9-5的一側(cè)安裝有三級旋風(fēng)子9-6，即2個二級旋風(fēng)子9-5對應(yīng)于2個三級旋風(fēng)子9-6， 對應(yīng)，且二級旋風(fēng)子9-5與三級旋風(fēng)子9_6間隔布設(shè)，均勻分布在進(jìn)料管9-3外側(cè)的同一圓周上，三級旋風(fēng)子9-6的荒煤氣入口與二級旋風(fēng)子9-5的荒煤氣出口連通，對二級除塵后的荒煤氣進(jìn)行三級除塵，三級旋風(fēng)子9-6的荒煤氣出口用管道與罐體頂部的除塵荒煤氣出口連通，將除塵后的荒煤氣排出，進(jìn)行后續(xù)的處理。本實施例三級旋風(fēng)子9-6的結(jié)構(gòu)與二級旋風(fēng)子9-5的結(jié)構(gòu)完全相同，均采用市售的StairmandHE高效旋風(fēng)分離器，其直筒體直徑均為560mm，下料腿延伸至半焦緩沖倉內(nèi)，一級渦流除塵單元9-4的下料腿、二級旋風(fēng)子9-5的下料腿之間的間距為500mm，二級旋風(fēng)子9_5的下料腿與三級旋風(fēng)子9-6的下料腿間距為500mm，保證相互之間不串氣。為了提高物料的緩存時間，將本實施例的一級渦流除塵單元9-4、二級旋風(fēng)子9-5和三級旋風(fēng)子9-6的下料腿均設(shè)計成下大上小的上下兩段套管拼接而成的排料管，其上段管徑為50mm，下段管徑為上段管徑的6倍。上述的一級渦流除塵單元9-4、二級旋風(fēng)子9-5與三級旋風(fēng)子9-6組合構(gòu)成旋風(fēng)子組，本實施例的旋風(fēng)子組的處理量為2200m3，有效避免了粉塵結(jié)炭，堵塞管道。
[0034]在油氣旋風(fēng)除塵器9底部的出焦口處安裝有Y形管接頭，將所排出的熱解后的半焦分成兩支路，一支路與上行加熱提升管I的半焦入口連通，使部分半焦在系統(tǒng)中循環(huán)利用，另一支路與半焦冷卻器11連接，將熱解后的半焦冷卻后作為產(chǎn)品倉儲。該油氣旋風(fēng)除塵器9頂部的除塵荒煤氣出口 b通過管道連接固定床精除塵器12進(jìn)行精除塵處理，之后將精除塵后的荒煤氣依次送入油洗裝置13和電捕焦油器14，分別收集煤焦油和煤氣。
[0035]上述的上行加熱提升管I的空氣入口與高溫?zé)煔鈸Q熱器10的高溫空氣出口連通、半焦入口與油氣旋風(fēng)除塵器9的半焦出口連通、出料口通過管道與一級旋風(fēng)除塵器2的進(jìn)料口連通，一級旋風(fēng)除塵器2的煙氣出口通過管道與二級旋風(fēng)除塵器3的進(jìn)料口連通，二級旋風(fēng)除塵器3的煙氣出口與三級旋風(fēng)除塵器4的進(jìn)料口連通，三級旋風(fēng)除塵器4的煙氣出口通過管道與高溫?zé)煔鈸Q熱器10的煙氣入口連通，一級旋風(fēng)除塵器2、二級旋風(fēng)除塵器3和三級旋風(fēng)除塵器4的半焦出口通過管道與高溫半焦緩沖倉5的進(jìn)料口連通，將粗除塵后的半焦緩存在高溫半焦緩沖倉5。
[0036]利用上述的順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)熱解粉煤的方法由以下步驟實現(xiàn):
[0037](I)將原煤粒磨研至粒徑達(dá)到200目，利用高溫?zé)煔鈸Q熱器10排出的高溫?zé)煔飧稍镏了衷?%以下，將干燥后的煤粉存于干煤粉緩沖倉6中；
[0038](2)高溫?zé)煔鈸Q熱器10排出的高溫空氣為上行加熱提升管I提供高溫空氣源，使半焦經(jīng)上行加熱提升管I提升并加熱至900°C后依次經(jīng)一級旋風(fēng)除塵器2、二級旋風(fēng)除塵器3和三級旋風(fēng)除塵器4進(jìn)行粗除塵，粗除塵后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入高溫?zé)煔鈸Q熱器10中與煤氣發(fā)生熱交換，使煙氣降溫至320°C，煤氣升溫至530°C;粗除塵后的高溫半焦輸送至高溫半焦緩沖倉5中緩存；
[0039](3)干煤粉緩沖倉6中的干燥煤粉以煤氣為輸送介質(zhì)經(jīng)第二 L型閥16從煤粉入口吹送至旋風(fēng)混合器7中，同時經(jīng)高溫?zé)煔鈸Q熱器10排出的530°C的高溫煤氣經(jīng)第一 L型閥15將高溫半焦緩沖倉5的900°C的高溫半焦從半焦入口沿著與干燥煤粉相反的切向送入旋風(fēng)混合器7內(nèi)，高溫煤氣與高溫半焦、干燥煤粉在旋風(fēng)混合器7內(nèi)混合并形成下行旋流，順著下行反應(yīng)管8向下流動，在高溫煤氣將高溫半焦輸送到旋風(fēng)混合器7半焦入口的過程中，5300C的高溫煤氣在900°C的高溫半焦存在下催化活化，與干燥煤粉混合后，干燥煤粉于下行反應(yīng)管8內(nèi)下行過程中在煤氣活化氛圍下閃速熱解，產(chǎn)生荒煤氣，熱解溫度為530°C，高溫半焦粉與干燥煤粉的質(zhì)量比為2.5:1 ;
[0040](4)熱解后的半焦粉與荒煤氣經(jīng)進(jìn)料管9-3大部分重力沉降于半焦緩沖倉中，未沉降的半焦粉被荒煤氣夾帶在導(dǎo)向葉片的導(dǎo)向作用下進(jìn)入一級渦流除塵單元9-4中進(jìn)行初步渦流除塵，氣速控制為20m/s，除塵后的煙氣依次進(jìn)入二級旋風(fēng)子9-5、三級旋風(fēng)子9-6除塵，處理氣量為2200m3，經(jīng)一級渦流除塵單元9-4、二級旋風(fēng)子9_5和三級旋風(fēng)子9_6處理后的半焦經(jīng)下料腿進(jìn)入半焦緩沖倉，排出，分兩支路，一支路回收至上行加熱提升管I中循環(huán)利用，另一支路冷卻后倉儲，同時三級旋風(fēng)子9-6除塵后排出的荒煤氣進(jìn)入固定床精除塵器12精除塵處理后經(jīng)油洗、電捕回收煤焦油，煤氣循環(huán)利用。
[0041]實施例2
[0042]本實施例中的下行反應(yīng)管8的行程為40m，下行反應(yīng)管8的進(jìn)料端口與旋風(fēng)混合器7的下料口連通、下料端口與油氣旋風(fēng)除塵器9的進(jìn)料口連通。
[0043]本實施例的油氣旋風(fēng)除塵器9中在渦流內(nèi)管下端的外壁上設(shè)置有4個傾斜安裝的導(dǎo)向葉片，導(dǎo)向葉片的出口角為25°，在導(dǎo)向葉片的外側(cè)套裝有與渦流內(nèi)管同軸的渦流外管，在渦流外管與渦流內(nèi)管的頂部密封連接，在渦流外管的上部側(cè)壁上加工有2個荒煤氣出口，2個荒煤氣出口的氣流出射方向關(guān)于中心軸對稱，在荒煤氣出口的下側(cè)開設(shè)有3個集塵口，每個集塵口上安裝有延伸至半焦緩沖倉的下料腿。在一級渦流除塵單元9-4的外側(cè)安裝有2個二級旋風(fēng)子9-5，即2個二級旋風(fēng)子9-5對應(yīng)于2個三級旋風(fēng)子9_6，一一對應(yīng)，且二級旋風(fēng)子9-5與三級旋風(fēng)子9-6間隔布設(shè)，均勾分布在進(jìn)料管9-3外側(cè)的同一圓周上，二級旋風(fēng)子9-5的荒煤氣入口與一級渦流除塵單元9-4的荒煤氣出口用管道連接，在二級旋風(fēng)子9-5的一側(cè)安裝有三級旋風(fēng)子9-6，三級旋風(fēng)子9-6的荒煤氣入口與二級旋風(fēng)子9-5的荒煤氣出口連通，三級旋風(fēng)子9-6的荒煤氣出口用管道與罐體頂部的除塵荒煤氣出口連通。本實施例三級旋風(fēng)子9-6的結(jié)構(gòu)與二級旋風(fēng)子9-5的結(jié)構(gòu)完全相同，均采用市售的Stairmand HE高效旋風(fēng)分離器，其筒體直徑均為380mm，下料腿延伸至半焦緩沖倉內(nèi)，一級渦流除塵單元9-4的下料腿、二級旋風(fēng)子9-5的下料腿之間的間距為550mm，二級旋風(fēng)子9-5的下料腿與三級旋風(fēng)子9-6的下料腿間距為550mm，保證相互之間不串氣。為了提高物料的緩存時間，將本實施例的一級渦流除塵單元9-4、二級旋風(fēng)子9-5和三級旋風(fēng)子9-6的下料腿均設(shè)計成下大上小的上下兩段套管拼接而成的排料管，其上段管徑為50mm，下段管徑為上段管徑的8倍。
[0044]其他的部件及其連接關(guān)系與實施例1相同。
[0045]本實施例的粉煤熱解方法與實施例1相同。
[0046]實施例3
[0047]本實施例中的下行反應(yīng)管8的行程為80m。油氣旋風(fēng)除塵器9中在渦流內(nèi)管下端的外壁上設(shè)置有4個傾斜安裝的導(dǎo)向葉片，導(dǎo)向葉片的出口角為25°，三級旋風(fēng)子9-6的結(jié)構(gòu)與二級旋風(fēng)子9-5的結(jié)構(gòu)完全相同，均采用市售的Stairmand HE高效旋風(fēng)分離器，其筒體直徑均為860_，下料腿延伸至半焦緩沖倉內(nèi)，一級渦流除塵單元9-4的下料腿、二級旋風(fēng)子9-5的下料腿之間的間距為600mm，二級旋風(fēng)子9_5的下料腿與三級旋風(fēng)子9_6的下料腿間距為600mm，保證相互之間不串氣。
[0048]其他的部件及其連接關(guān)系與實施例1相同。
[0049]本實施例的粉煤熱解方法與實施例1相同。
[0050]實施例4
[0051]上述實施例1?3中，油氣旋風(fēng)除塵器9中布設(shè)有I個一級渦流除塵單元9-4和I個二級旋風(fēng)子9-5、I個三級旋風(fēng)子9-6，二級旋風(fēng)子9-5和三級旋風(fēng)子9_6對稱安裝在進(jìn)料管9-3的外側(cè)，其連接關(guān)系與相應(yīng)實施例相同。
[0052]其他的部件及其連接關(guān)系與實施例1相同。
[0053]本實施例的粉煤熱解方法與實施例1相同。
[0054]實施例5
[0055]上述實施例1?4的粉煤熱解方法中，步驟(2)高溫?zé)煔鈸Q熱器10排出的高溫空氣為上行加熱提升管I提供高溫空氣源，使半焦經(jīng)上行加熱提升管I提升并加熱至850°c后依次經(jīng)一級旋風(fēng)除塵器2、二級旋風(fēng)除塵器3和三級旋風(fēng)除塵器4進(jìn)行粗除塵，粗除塵后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入高溫?zé)煔鈸Q熱器10中與煤氣發(fā)生熱交換，使煙氣降溫至300°C，煤氣升溫至5000C ;粗除塵后的高溫半焦輸送至高溫半焦緩沖倉5中緩存；步驟(3)干煤粉緩沖倉6中的干燥煤粉以煤氣為輸送介質(zhì)經(jīng)第二 L型閥16從煤粉入口吹送至旋風(fēng)混合器7中，同時經(jīng)高溫?zé)煔鈸Q熱器10排出的高溫煤氣經(jīng)第一 L型閥15將高溫半焦緩沖倉5的高溫半焦從半焦入口沿著與干燥煤粉相反的切向送入旋風(fēng)混合器7內(nèi)，高溫煤氣與高溫半焦粉、干燥煤粉在旋風(fēng)混合器7內(nèi)混合并形成下行旋流，順著下行反應(yīng)管8向下流動，在高溫煤氣將高溫半焦輸送到旋風(fēng)混合器7半焦入口的過程中，510°C的高溫煤氣在850°C的高溫半焦存在下催化活化，與干燥煤粉混合后，干燥煤粉于下行反應(yīng)管8內(nèi)下行過程中在煤氣活化氛圍下閃速熱解，產(chǎn)生荒煤氣，熱解溫度為510°C，高溫半焦粉與干燥煤粉的質(zhì)量比為2.1:1。其他的操作步驟與相應(yīng)實施例相同，所用的熱解系統(tǒng)與對應(yīng)實施例的結(jié)構(gòu)相同。
[0056]實施例6
[0057]上述實施例1?4的粉煤熱解方法中，步驟(2)高溫?zé)煔鈸Q熱器10排出的高溫空氣為上行加熱提升管I提供高溫空氣源，使半焦經(jīng)上行加熱提升管I提升并加熱至950°c后依次經(jīng)一級旋風(fēng)除塵器2、二級旋風(fēng)除塵器3和三級旋風(fēng)除塵器4進(jìn)行粗除塵，粗除塵后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入高溫?zé)煔鈸Q熱器10中與煤氣發(fā)生熱交換，使煙氣降溫至330°C，煤氣升溫至5300C ;粗除塵后的高溫半焦輸送至高溫半焦緩沖倉5中緩存；步驟(3)干煤粉緩沖倉6中的干燥煤粉以煤氣為輸送介質(zhì)經(jīng)第二 L型閥16從煤粉入口吹送至旋風(fēng)混合器7中，同時經(jīng)高溫?zé)煔鈸Q熱器10排出的高溫煤氣經(jīng)第一 L型閥15將高溫半焦緩沖倉5的高溫半焦從半焦入口沿著與干燥煤粉相反的切向送入旋風(fēng)混合器7內(nèi)，高溫煤氣與高溫半焦粉、干燥煤粉在旋風(fēng)混合器7內(nèi)混合并形成下行旋流，順著下行反應(yīng)管8向下流動，在高溫煤氣將高溫半焦輸送到旋風(fēng)混合器7半焦入口的過程中，550°C的高溫煤氣在950°C的高溫半焦存在下催化活化，與干燥煤粉混合后，干燥煤粉于下行反應(yīng)管8內(nèi)下行過程中在煤氣活化氛圍下閃速熱解，產(chǎn)生荒煤氣，熱解溫度為550°C，高溫半焦粉與干燥煤粉的質(zhì)量比為2.8:1。其他的操作步驟與相應(yīng)實施例相同，所用的熱解系統(tǒng)與對應(yīng)實施例的結(jié)構(gòu)相同。
[0058]上述實施例中油氣旋風(fēng)除塵器9中的旋風(fēng)子規(guī)格、數(shù)量以及下行反應(yīng)管8的直徑、行程均可以根據(jù)處理氣量實際大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
【權(quán)利要求】
1.一種順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)，其特征在于:高溫?zé)煔鈸Q熱器(10)的煤氣入口與安裝在干煤粉緩沖倉(6)出料口的第二 L型閥(16)的進(jìn)氣口連通、煤氣出口通過管道與安裝在半焦緩沖倉(5)的半焦出口上的第一 L型閥(15)連通、煙氣出口通過管道與立磨(18)的煙氣入口連通、高溫空氣出口通過管道與上行加熱提升管I的空氣入口連通，立磨(18)的出料口與干煤粉緩沖倉(6)連通，干煤粉緩沖倉(6)的出料口通過第二 L型閥(16)與旋風(fēng)混合器(7)的煤粉入口連通，旋風(fēng)混合器(7)的半焦入口通過第一 L型閥(15)與高溫半焦緩沖倉(5)的出料口、高溫?zé)煔鈸Q熱器(10)的煤氣出口連通，旋風(fēng)混合器(7)的出料口與下行床反應(yīng)管(8)的進(jìn)料端口連通，下行床反應(yīng)管(8)的下料端口與油氣旋風(fēng)除塵器(9)的進(jìn)料口連通，油氣旋風(fēng)除塵器(9)的出焦口通過Y形管接頭分別與半焦冷卻器(11)進(jìn)料口、通過第三L型閥(17)與上行加熱提升管(I)的半焦入口連通，油氣旋風(fēng)除塵器(9)的除塵荒煤氣出口通過管道依次與固定床精除塵器(12)、油洗裝置(13)、電捕焦油器(14)連通，上行加熱提升管(I)的出料口通過管道與一級旋風(fēng)除塵器(2)的進(jìn)料口連通，一級旋風(fēng)除塵器(2)的煙氣出口通過管道與二級旋風(fēng)除塵器(3)的進(jìn)料口連通，二級旋風(fēng)除塵器(3)的煙氣出口與三級旋風(fēng)除塵器(4)的進(jìn)料口連通，三級旋風(fēng)除塵器(4)的煙氣出口通過管道與高溫?zé)煔鈸Q熱器(10)的煙氣入口連通，一級旋風(fēng)除塵器(2)、二級旋風(fēng)除塵器(3)和三級旋風(fēng)除塵器(4)的半焦出口通過管道與高溫半焦緩沖倉(5)的進(jìn)料口連通； 上述旋風(fēng)混合器(7)的半焦入口和煤粉入口沿著罐體的上部側(cè)壁切向布設(shè)，且半焦入口與煤粉入口的進(jìn)料方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)，其特征在于:所述油氣旋風(fēng)除塵器(9)的結(jié)構(gòu)是:在分離沉降室(9-1)的上部設(shè)置有封閉的除塵槽(9-2)將分離沉降室(9-1)上下分為旋風(fēng)分離倉與半焦緩沖倉，在分離沉降室(9-1)的頂部加工有進(jìn)料口和除塵荒煤氣出口，在進(jìn)料口上設(shè)置有進(jìn)料管(9-3)，進(jìn)料管(9-3)穿過旋風(fēng)分離倉延伸至除塵槽(9-2)的底部中心孔外，在旋風(fēng)分離倉內(nèi)沿著進(jìn)料管(9-3)的外壁布設(shè)有旋風(fēng)子組，旋風(fēng)子組是由一級渦流除塵單元(9-4)和至少I個二級旋風(fēng)子(9-5)和至少I個三級旋風(fēng)子(9-6)組成，一級渦流除塵單元(9-4)套裝在進(jìn)料管(9-3)的下端口外壁上，其荒煤氣出口與二級旋風(fēng)子(9-5)的荒煤氣入口連通，二級旋風(fēng)子(9-5)與三級旋風(fēng)子(9-6) 對應(yīng)且間隔、均勾分布在同一圓周上，二級旋風(fēng)子(9-5)的荒煤氣出口與三級旋風(fēng)子(9-6)的荒煤氣入口連通，三級旋風(fēng)子(9-6)的荒煤氣出口通過管道與分離沉降室(9-1)頂部的除塵荒煤氣出口連通，一級渦流除塵單元(9-4)、二級旋風(fēng)子(9-5)以及三級旋風(fēng)子(9-6)的下料腿分別延伸至半焦緩沖倉內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)，其特征在于:所述一級渦流除塵單元(9-4)、二級旋風(fēng)子(9-5)與三級旋風(fēng)子(9-6)的下料腿之間的中心距離至少是500mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)，其特征在于:所述一級渦流除塵單元(9-4)、二級旋風(fēng)子(9-5)與三級旋風(fēng)子(9-6)的下料腿上部直徑小于下部直徑，且下部直徑為上部直徑的5?8倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解系統(tǒng)，其特征在于:所述下行反應(yīng)管(8)的行程不小于40m。
6.一種使用權(quán)利要求1至5任一項所述的順流下行式煤氣半焦活化粉煤熱解方法，其特征在于由以下步驟組成: (1)將原煤粒磨研至粒徑達(dá)到200目，利用高溫?zé)煔鈸Q熱器(10)排出的高溫?zé)煔飧稍镏了衷?%以下，將干燥后的煤粉存于干煤粉緩沖倉(6)中； (2)高溫?zé)煔鈸Q熱器(10)排出的高溫空氣為上行加熱提升管(I)提供高溫空氣源，使半焦經(jīng)上行加熱提升管(I)提升并加熱至850?950°C后依次經(jīng)一級旋風(fēng)除塵器(2)、二級旋風(fēng)除塵器(3)和三級旋風(fēng)除塵器(4)進(jìn)行粗除塵，粗除塵后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入高溫?zé)煔鈸Q熱器(10)中與煤氣發(fā)生熱交換，使煙氣降溫至300?330°C，煤氣升溫至500?550°C ;粗除塵后的高溫半焦輸送至高溫半焦緩沖倉(5)中緩存； (3)干煤粉緩沖倉￠)中的干燥煤粉以煤氣為輸送介質(zhì)經(jīng)第二L型閥(16)從煤粉入口吹送至旋風(fēng)混合器(7)中，同時高溫?zé)煔鈸Q熱器(10)排出的高溫煤氣經(jīng)第一 L型閥(15)將高溫半焦緩沖倉(5)的高溫半焦從半焦入口沿著與干燥煤粉相反的切向送入旋風(fēng)混合器(7)內(nèi)，高溫煤氣與高溫半焦粉、干燥煤粉在旋風(fēng)混合器(7)內(nèi)混合并形成下行旋流，沿著下行反應(yīng)管(8)內(nèi)壁向下流動，煤氣在高溫半焦存在下活化，使煤粉在活化煤氣氛圍中閃速熱解，產(chǎn)生荒煤氣，熱解溫度為510?550°C，高溫半焦粉與干燥煤粉的質(zhì)量比為2.1?2.8:1 ； (4)熱解后的半焦與荒煤氣一起進(jìn)入油氣旋風(fēng)除塵器(9)中進(jìn)行進(jìn)一步除塵處理，荒煤氣進(jìn)入固定床精除塵器(12)精除塵處理后經(jīng)油洗、電捕回收煤焦油，煤氣循環(huán)利用，熱解后的半焦分兩支路，一支路回收至上行加熱提升管(I)中循環(huán)利用，另一支路冷卻后倉儲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的粉煤熱解方法，其特征在于:所述步驟(3)中，經(jīng)高溫?zé)煔鈸Q熱器(10)加熱的500?550°C高溫煤氣經(jīng)第一 L型閥(15)將高溫半焦緩沖倉(5)的高溫半焦輸送到旋風(fēng)混合器(7)半焦入口過程中，高溫煤氣在850?950°C的高溫半焦存在下產(chǎn)生活化，干燥煤粉在下行反應(yīng)管(8)內(nèi)下行過程中在煤氣活化氛圍下熱解。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的粉煤熱解方法，其特征在于:所述步驟(4)熱解后的半焦粉與荒煤氣一起進(jìn)入油氣旋風(fēng)除塵器(9)中進(jìn)行進(jìn)一步除塵處理，具體是:熱解后的半焦粉與荒煤氣經(jīng)進(jìn)料管(9-3)大部分重力沉降于半焦緩沖倉中，未沉降的半焦粉被荒煤氣夾帶進(jìn)入一級渦流除塵單元(9-4)中進(jìn)行初步渦流除塵，除塵后的荒煤氣依次進(jìn)入二級旋風(fēng)子(9-5)、三級旋風(fēng)子(9-6)除塵，經(jīng)一級渦流除塵單元(9-4)、二級旋風(fēng)子(9-5)和三級旋風(fēng)子(9-6)處理后的半焦經(jīng)下料腿進(jìn)入半焦緩沖倉隨半焦粉帶出。
【文檔編號】C10B49/04GK104449774SQ201410625795
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】王樹寬, 楊占彪 申請人:王樹寬