本實用新型屬于煤炭分階梯級利用
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：煤熱解后產(chǎn)生的半焦可以作為燃料燃燒發(fā)電，而現(xiàn)有的煤熱解拔頭工藝主要針對循環(huán)流化床發(fā)電機(jī)組。如中科院過程所和浙江大學(xué)利用循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生的熱灰作為熱載體，并利用下行床工藝實現(xiàn)了對煤熱解，并把油氣回收?，F(xiàn)有的系統(tǒng)由于采取較復(fù)雜的固體或氣體熱載體的煤熱解拔頭工藝，并且通過煤熱解工藝產(chǎn)生的油氣資源，對于發(fā)電系統(tǒng)來說，需要配備相應(yīng)油氣處理系統(tǒng)。因此現(xiàn)有的系統(tǒng)配置繁多，造價昂貴。實用新型專利CN101435574A提到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，相當(dāng)于又增加了一套循環(huán)流化床系統(tǒng)，工藝較繁瑣。實用新型專利CN203048897U提到了一種采取爐前煤拔頭的IGCC工藝。IGCC，即整體煤氣化燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電。該系統(tǒng)包括熱解和氣化多個單元，產(chǎn)品既有油，又有可燃?xì)?，還需配置燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，系統(tǒng)復(fù)雜、造價高。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(xì)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)。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提出煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)，能夠有效去除熱解氣中存在的粉塵，提高焦油品質(zhì)高，降低煤熱解工藝的復(fù)雜性，降低煤焦油中重質(zhì)組分含量，降低后續(xù)焦油的處理成本，同時，合理利用熱解產(chǎn)物，降低發(fā)電成本。本實用新型提出煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)，包括：快速熱解反應(yīng)器、循環(huán)流化床以及熱解油氣處理系統(tǒng)，所述快速熱解反應(yīng)器具有反應(yīng)器本體，所述反應(yīng)器本體限定出反應(yīng)空間，所述反應(yīng)空間自上而下分為進(jìn)料區(qū)、熱解區(qū)以及出料區(qū)；所述熱解區(qū)設(shè)有多層蓄熱式輻射管，所述多層蓄熱式輻射管在所述熱解區(qū)中沿所述反應(yīng)器本體高度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式輻射管包括多個沿水平方向間隔分布的蓄熱式輻射管；所述出料區(qū)設(shè)有半焦出口、顆粒移動床以及熱解氣出口；所述半焦出口位于所述反應(yīng)器本體的底部，將熱解后的半焦排出所述反應(yīng)器本體；所述顆粒移動床包括殼體以及插板閥，所述殼體與所述反應(yīng)器本體內(nèi)壁相連接，由此限定所述顆粒移動床的內(nèi)部空間，所述殼體的頂端和底端開口，所述插板閥位于所述殼體的底部，所述插板閥的手輪由所述反應(yīng)器本體外部穿過內(nèi)壁，由此使所述插板閥的插板作為所述殼體的底部；熱解氣出口，所述熱解氣出口位于所述殼體所對應(yīng)的所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上；所述循環(huán)流化床通過所述半焦出口與所述快速熱解反應(yīng)器相通；所述熱解油氣處理系統(tǒng)通過所述熱解氣出口與所述快速熱解反應(yīng)器相通。如上所述的煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)，其中，所述熱解油氣處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括油氣分離系統(tǒng)、熱解氣凈化系統(tǒng)以及焦油精制系統(tǒng)，其中，所述熱解氣出口與所述油氣分離系統(tǒng)相連接，所述油氣分離系統(tǒng)的氣體出口與所述熱解氣凈化系統(tǒng)連接，所述油氣分離系統(tǒng)的液體出口與所述焦油精制系統(tǒng)連接。如上所述的煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)，其中，所述循環(huán)流化床進(jìn)一步包括空氣入口。如上所述的煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)，其中，每層所述蓄熱式輻射管包括多個平行并且均勻分布的蓄熱式輻射管，且每個所述蓄熱式輻射管與相鄰上下兩層蓄熱式輻射管中的每一個蓄熱式輻射管平行并且沿所述煤熱解反應(yīng)器的本體高度方向上錯開分布。如上所述的煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)，其中，所述顆粒移動床進(jìn)一步包括第一隔層，所述第一隔層位于所述殼體內(nèi)部，與所述反應(yīng)器本體內(nèi)壁限定出空間，所述第一隔層表面具有多孔結(jié)構(gòu)。如上所述的煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)，其中，所述第一隔層與所述反應(yīng)器本體之間的距離小于5cm。如上所述的煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)，其中，所述顆粒移動床進(jìn)一步包括第二隔層，所述第二隔層與所述第一隔層相互平行設(shè)置，所述第二隔層與所述殼體內(nèi)壁限定出空間，所述第二隔層表面具有多孔結(jié)構(gòu)。如上所述的煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)，其中，所述第二隔層與所述殼體之間的距離小于5cm。通過使用本實用新型所述的快速熱解反應(yīng)器，采用蓄熱式輻射管式下行床處理粉煤，能夠有效的熱解粒徑小于6～8mm的粉煤。通過采用蓄熱式輻射管式下行床，熱解油氣資源經(jīng)底部顆粒移動床除去熱解氣中存在的粉塵，熱解氣中的含塵量下降，熱解氣和焦油的品質(zhì)提高，焦油精制處理的預(yù)處理成本降低。高溫半焦對高溫?zé)峤庥蜌庵械闹刭|(zhì)焦油組分有二次裂解效果，使得熱解氣產(chǎn)率增加。總焦油產(chǎn)率下降，焦油中輕質(zhì)組分產(chǎn)率上升，重質(zhì)組分產(chǎn)率下降。通過設(shè)置半焦出口，將熱解半焦熱裝熱送至循環(huán)流化床，提高發(fā)電系統(tǒng)的能量利用率。附圖說明通過結(jié)合以下附圖所作的詳細(xì)描述，本實用新型的上述或其他方面的內(nèi)容將變得更清楚和更容易理解，其中：圖1為本實用新型煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)的工藝流程圖；圖3為本實用新型中快速熱解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型中快速熱解反應(yīng)器的顆粒移動床的主視圖；圖5為本實用新型中快速熱解反應(yīng)器的顆粒移動床俯視圖；圖6為本實用新型中快速熱解反應(yīng)器的插板閥的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中各標(biāo)號表示如下：100：快速熱解反應(yīng)器；1：反應(yīng)器本體、11：進(jìn)料區(qū)、12：熱解區(qū)、13：出料區(qū)；2：蓄熱式輻射管；3：顆粒移動床、31：殼體、32：插板閥、321：手輪、322：插板、33：第一隔層、34：第二隔層；4：熱解氣出口；5：半焦；6：物料入口；7：半焦出口；200：循環(huán)流化床；300：熱解油氣處理系統(tǒng)；301：油氣分離系統(tǒng)、302：熱解氣凈化系統(tǒng)、303：焦油精制系統(tǒng)。具體實施方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的具體實施方式。在此記載的具體實施方式/實施例為本實用新型的特定的具體實施方式，用于說明本實用新型的構(gòu)思，均是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對本實用新型實施方式及本實用新型范圍的限制。除在此記載的實施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請權(quán)利要求書和說明書所公開的內(nèi)容采用顯而易見的其它技術(shù)方案，這些技術(shù)方案包括采用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術(shù)方案，都在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。圖1為本實用新型煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實用新型所提出的煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)包括快速熱解反應(yīng)器100、循環(huán)流化床200以及熱解油氣處理系統(tǒng)300。圖3為本實用新型中快速熱解反應(yīng)器100的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本實用新型提出的快速熱解反應(yīng)器100包括反應(yīng)器本體1。所述反應(yīng)器本體1限定出反應(yīng)空間，所述反應(yīng)空間至上而下可分為進(jìn)料區(qū)11、熱解區(qū)12以及出料區(qū)13。所述進(jìn)料區(qū)11包括物料入口6。所述物料入口6位于所述反應(yīng)器本體1的頂端。具體的，所述物料入口6可盡可能布置在所述反應(yīng)器本體1頂端的中心位置，便于從所述物料口6進(jìn)入到反應(yīng)器內(nèi)的物料能夠均勻的散落在所述熱解區(qū)12內(nèi)部。進(jìn)一步的，反應(yīng)器本體1內(nèi)的反應(yīng)溫度為500℃～700℃，壓力小于8kPa。進(jìn)入到所述熱解區(qū)12內(nèi)的物料粒徑應(yīng)小于6～8mm。所述熱解區(qū)12包括多層蓄熱式輻射管2。所述多層蓄熱式輻射管2在所述熱解區(qū)12中沿所述反應(yīng)器本體1高度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式輻射管2包括多個沿水平方向間隔分布的蓄熱式輻射管2。進(jìn)一步的，每層所述蓄熱式輻射管2包括多個平行并且均勻分布的蓄熱式輻射管2，且每層蓄熱式輻射管2與上下兩層蓄熱式輻射管2平行，并且沿反應(yīng)器本體1高度方向交錯分布。具體的，如圖1所示，所述蓄熱式輻射管2的外徑為200～300mm。相鄰所述蓄熱式輻射管2外壁間的水平距離為200～500mm，豎直距離200～700mm。所述多層蓄熱式輻射管2的層數(shù)可以為10～25層。經(jīng)實用新型人發(fā)現(xiàn)，該種結(jié)構(gòu)布置可以使得熱解區(qū)中溫度場分布均勻，從而可以顯著提高物料的快速熱解效率，進(jìn)而提高焦油的產(chǎn)率。本實用新型中，蓄熱式輻射管2為蓄熱式燃?xì)廨椛涔?，即通過輻射管管體將燃燒燃?xì)猱a(chǎn)生的熱量以輻射的方式進(jìn)行供熱。由此，可以通過調(diào)整通入蓄熱式輻射管2內(nèi)的燃?xì)獾牧髁縼韺崿F(xiàn)對熱解過程的溫度控制，從而可以顯著提高物料的快速熱解效率，進(jìn)而提高焦油的產(chǎn)率。本實用新型中，所述蓄熱式輻射管2還可以由燃燒器或其他供熱裝置代替，其技術(shù)方案不僅僅局限于此。如圖1所示，所述出料區(qū)13包括半焦出口7。所述半焦出口7位于所述反應(yīng)器本體1的底部，用于將熱解后的熱解半焦5排出所述反應(yīng)器本體1。具體的，所述出料區(qū)13可以呈倒錐形。由此，可以使得熱解生成的半焦5順利排出出料區(qū)13。所述半焦出口7應(yīng)盡可能布置在所述反應(yīng)器本體1底端的中心位置，便于出料區(qū)13內(nèi)的半焦5順利的排出反應(yīng)器外。顆粒移動床3用于除去熱解氣中存在的粉塵。如圖4所示，所述顆粒移動床3包括殼體31以及插板閥32。所述殼體31與所述反應(yīng)器本體1內(nèi)壁相連接，由此限定所述顆粒移動床3的內(nèi)部空間。所述殼體31的頂端和底端開口，所述插板閥32位于所述殼體31的底部。如圖6所示，所述插板閥32的手輪321由所述反應(yīng)器本體1外部穿過內(nèi)壁，由此使所述插板閥32的插板322作為所述殼體31的底部。熱解產(chǎn)生的半焦5落入顆粒移動床3的內(nèi)部。高溫?zé)峤鈿獯┻^顆粒移動床3內(nèi)部的半焦5，熱解氣中的粉塵被去除。通過控制顆粒移動床3底部的插板閥32控制顆粒移動床3內(nèi)的半焦5的移動速度。顆粒移動床內(nèi)部顆粒移動速度宜小于1m/s(米/秒)。熱解氣出口4位于所述殼體31所對應(yīng)的所述反應(yīng)器本體1的側(cè)壁上。進(jìn)一步的，所述粉煤快速熱解裝置還包括第一隔層33。如圖5所示，所述第一隔層33位于所述殼體31的內(nèi)部，與所述反應(yīng)器本體1內(nèi)壁限定出空間，所述第一隔層33表面具有多孔結(jié)構(gòu)。所述第一隔層33表面的多孔結(jié)構(gòu)，有助于產(chǎn)生的熱解氣通過第一隔層33進(jìn)入到熱解氣出口4。同時，所述第一隔層33具有過濾作用，能夠有效去除熱解氣中存在的粉塵，提高熱解氣質(zhì)量。具體的，所述第一隔層33與所述反應(yīng)器本體1之間的距離小于5cm。進(jìn)一步的，所述粉煤快速熱解裝置還包括第二隔層34。所述第二隔層34與所述第一隔層33相互平行設(shè)置。所述第二隔層34與所述殼體31內(nèi)壁限定出空間，所述第二隔層34表面具有多孔結(jié)構(gòu)。所述第二隔層34表面的多孔結(jié)構(gòu)，有助于產(chǎn)生的熱解氣通過第二隔層34進(jìn)入到熱解氣出口4。同時，所述第二隔層34具有過濾作用，能夠有效去除熱解氣中存在的粉塵，提高熱解氣質(zhì)量。具體的，所述第二隔層34與所述反應(yīng)器本體1之間的距離小于5cm。如圖1所示，所述循環(huán)流化床200通過所述半焦出口7與所述快速熱解反應(yīng)器100相通。通過將所述半焦5通入循環(huán)流化床200中，實現(xiàn)了熱解半焦5與循環(huán)流化床200中的煤的摻燒，保障燃燒的穩(wěn)定性，提高了熱解半焦的利用率，降低了發(fā)電成本。進(jìn)一步的，所述循環(huán)流化床200還包括空氣入口。空氣通過空氣入口進(jìn)入到循環(huán)流化床200內(nèi)部，支持粉碎后的熱解半焦進(jìn)行充分燃燒，進(jìn)行發(fā)電。同時，還可以向所述循環(huán)流化床200中供入原料煤，使得半焦4與循環(huán)流化床200中的原料煤進(jìn)行混合燃燒，從而用于發(fā)電。如圖1所示，所述熱解油氣處理系統(tǒng)300通過所述熱解氣出口4與所述快速熱解反應(yīng)器100相通。進(jìn)一步的，所述熱解油氣處理系統(tǒng)300包括油氣分離系統(tǒng)301、熱解氣凈化系統(tǒng)302以及焦油精制系統(tǒng)303。其中，所述熱解氣出口4與所述油氣分離系統(tǒng)301相連接。所述油氣分離系統(tǒng)301的氣體出口與所述熱解氣凈化系統(tǒng)302連接。所述油氣分離系統(tǒng)301的液體出口與所述焦油精制系統(tǒng)303連接。具體的，所述熱解氣經(jīng)過顆粒移動床3除塵后，通過熱解氣出口4進(jìn)入到油氣分離系統(tǒng)301。熱解氣經(jīng)過油氣分離系統(tǒng)301的作用后形成部分氣體和液體。氣體即熱解氣，液體即焦油。產(chǎn)生的熱解氣進(jìn)入到熱解氣凈化系統(tǒng)302，通過脫硫、脫氨等工序得純凈可燃?xì)?。產(chǎn)生的焦油進(jìn)入到焦油精制系統(tǒng)303，經(jīng)加氫精制可得高附加值油品。圖2為本實用新型煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)的工藝流程圖。如圖2所示，用如上所述的煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)處理煤的方法，包括以下步驟：A、利用所述快速熱解反應(yīng)器對原料煤進(jìn)行熱解處理，得到半焦和熱解氣。將粉煤經(jīng)物料入口6投入到反應(yīng)器本體1內(nèi)部。粉煤在蓄熱式輻射管2的作用下熱解形成熱解氣，并產(chǎn)生熱解半焦5。B、將所述半焦送往循環(huán)流化床，使所述半焦在所述循環(huán)流化床中進(jìn)行燃燒，用于發(fā)電。將產(chǎn)生的熱解半焦4通過半焦出口6送至循環(huán)流化床200內(nèi)部，將熱解半焦6燃燒發(fā)電。利用熱解半焦進(jìn)行燃燒發(fā)電，提高了熱解半焦的利用率，并且降低了發(fā)電成本。同時，還可以向所述循環(huán)流化床200中供入原料煤，使得半焦4與循環(huán)流化床200中的原料煤進(jìn)行混合燃燒，從而用于發(fā)電。C、將所述熱解氣通過出料區(qū)的所述熱解氣出口送往所述熱解油氣處理系統(tǒng)，從而對所述熱解油氣進(jìn)行處理，得到可燃?xì)?。將熱解產(chǎn)生的熱解氣通過熱解氣出口4送至熱解油氣處理系統(tǒng)300，對熱解氣進(jìn)行進(jìn)一步處理。所述熱解氣通過所述熱解氣出口4送往所述熱解油氣處理系統(tǒng)300后進(jìn)一步包括步驟D，所述步驟D包括：所述熱解氣進(jìn)入油氣分離系統(tǒng)301，得到氣液分離后的氣體和液體。所述液體經(jīng)焦油精煉系統(tǒng)303處理后得到焦油。所述氣體經(jīng)熱解氣凈化系統(tǒng)302處理后得到熱解氣。將熱解后產(chǎn)生的熱解氣通過熱解氣出口4送入到油氣分離系統(tǒng)301。熱解氣經(jīng)過油氣分離系統(tǒng)301的作用后形成部分氣體和液體。氣體即熱解氣，液體即焦油。產(chǎn)生的熱解氣進(jìn)入到熱解氣凈化系統(tǒng)302，通過脫硫、脫氨等工序得純凈可燃?xì)狻．a(chǎn)生的焦油進(jìn)入到焦油精制系統(tǒng)303，經(jīng)加氫精制可得高附加值油品。應(yīng)用例本應(yīng)用例利用如圖1所示的煤熱解裝置與循環(huán)流化床聯(lián)用系統(tǒng)對粉煤進(jìn)行熱解，并獲得可燃?xì)?。將待熱解原料褐煤粉碎到粒徑小?～8mm。其褐煤分析數(shù)據(jù)見表1。熱解產(chǎn)物數(shù)據(jù)如圖2所示。表1：印尼褐煤分析數(shù)據(jù)。表2：熱解產(chǎn)物數(shù)據(jù)。項目熱解氣熱解焦油半焦產(chǎn)率％15.429.6863.39與傳統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐相比，從熱解反應(yīng)器排出的熱態(tài)熱解半焦直接進(jìn)循環(huán)流化床鍋爐，整個系統(tǒng)能量利用效率提高了3.1％，把凈煤氣和煤焦油的收益折算到發(fā)電成本中，發(fā)電成本降低了約6.3％，焦油預(yù)處理成本降低6.2％。上述披露的各技術(shù)特征并不限于已披露的與其他特征的組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可根據(jù)實用新型目的進(jìn)行各技術(shù)特征之間的其他組合，以實現(xiàn)本實用新型之目的為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3