本發(fā)明涉及煤的提質(zhì)領(lǐng)域，具體涉及一種傾斜塔板式耦合流化床熱解氣化裝置。

背景技術(shù)：

我國(guó)擁有十分豐富的煤炭資源，地質(zhì)儲(chǔ)量約為1.4萬(wàn)億噸，目前已探明儲(chǔ)量約為6426億噸，其中可開(kāi)采儲(chǔ)量為2303億噸，但是大部分煤炭品質(zhì)較低，直接燃燒會(huì)產(chǎn)生大量co2、sox，nox等大氣污染物，如何充分利用這些低品質(zhì)煤緩解我國(guó)的能源壓力十分必要。同時(shí)，我國(guó)煤炭資源中低階煤所占比例較高，超過(guò)全國(guó)煤炭總儲(chǔ)量的50％。這些煤具有水分大、揮發(fā)分高、化學(xué)反應(yīng)性好等特點(diǎn)，所以能否解決低階煤的處理問(wèn)題是中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)的重要問(wèn)題。中科院院士郭慕孫提出“煤拔頭煤炭綜合利用新工藝”，通過(guò)溫和熱解的方式把原煤中的揮發(fā)分“拔”出來(lái)，把產(chǎn)生半焦、煤氣用于發(fā)電，盡可能多的獲得焦油產(chǎn)品，這有助于提高煤炭資源利用率、減少對(duì)進(jìn)外石油依賴、維護(hù)國(guó)家能源安全。

煤的揮發(fā)分中富含可直接轉(zhuǎn)化為高價(jià)值化學(xué)品、大宗燃料油及燃?xì)獾奶細(xì)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)熱解對(duì)這些低階煤進(jìn)行提質(zhì)是有效利用的有效方法，通過(guò)熱解直接提取煤中的揮發(fā)分，獲得焦油、熱解氣和半焦，是一種利用煤炭本身的組成與結(jié)構(gòu)特征生產(chǎn)油氣和化學(xué)品的分級(jí)轉(zhuǎn)化過(guò)程。

在煤熱解的實(shí)際操作過(guò)程中，影響熱解效率的因素很多，主要是反應(yīng)器類(lèi)型和熱解工藝條件。因?yàn)榉磻?yīng)器能夠極大地影響化學(xué)反應(yīng)體系的熱量、動(dòng)量和質(zhì)量傳遞過(guò)程，從而影響化學(xué)反應(yīng)的速度和進(jìn)行程度，所以反應(yīng)器研究更加重要。美國(guó)采用循環(huán)流化床反應(yīng)器和輸送床反應(yīng)器，歐洲各國(guó)多采用鼓泡流化床反應(yīng)器，目前已經(jīng)做了大量研究工作，但是仍有許多不足之處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中煤熱解效率低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種傾斜塔板式耦合流化床熱解氣化裝置，該裝置設(shè)有氣流床和循環(huán)流化床兩部分，通過(guò)設(shè)置傾斜塔板式分級(jí)分離器，使夾帶半焦按粒度的不同進(jìn)入不同的床層，有效實(shí)現(xiàn)煤的分級(jí)熱解和氣化。

本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種傾斜塔板式耦合流化床熱解氣化裝置，包括進(jìn)料口、反應(yīng)段殼體、擴(kuò)大段殼體和旋風(fēng)分離器，所述擴(kuò)大段殼體設(shè)置在反應(yīng)段殼體的底端，所述進(jìn)料口設(shè)置在反應(yīng)段殼體的上部側(cè)面，反應(yīng)段殼體的頂部設(shè)置有出氣口，所述出氣口連接于所述旋風(fēng)分離器，反應(yīng)段殼體內(nèi)連續(xù)交錯(cuò)設(shè)置有傾斜塔板，傾斜塔板包括本體部和彎折部，所述本體部的表面上設(shè)置有均勻分布的塔板氣孔，所述彎折部與所述反應(yīng)段殼體的內(nèi)側(cè)壁間形成物料出口，物料經(jīng)首尾相連的、連續(xù)交錯(cuò)的各個(gè)傾斜塔板的物料出口由上至下運(yùn)輸?shù)綌U(kuò)大段殼體中。

所述擴(kuò)大段殼體內(nèi)的下部設(shè)有氣體分布板，擴(kuò)大段殼體的下部側(cè)面設(shè)置有氣化劑進(jìn)口，所述氣化劑進(jìn)口位于氣體分布板的平面下方，氣體分布板上設(shè)置有均勻分布的氣體分布板氣孔，擴(kuò)大段殼體的底面圓心處和氣體分布板的圓心處均設(shè)有開(kāi)口段，在所述兩開(kāi)口段間設(shè)置有灰渣排料管，擴(kuò)大段殼體的上部側(cè)面設(shè)置有返料進(jìn)口，旋風(fēng)分離器將所述出氣口攜帶的部分飛灰和細(xì)小半焦顆粒進(jìn)行旋風(fēng)分離，分離出來(lái)的灰料經(jīng)旋風(fēng)分離器的排灰口輸送到所述返料進(jìn)口。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)段殼體的高和直徑的比為(5～10):1。

優(yōu)選地，所述灰渣排料管的下部設(shè)有排料控制閥，用于根據(jù)需求隨時(shí)調(diào)節(jié)排料的流量大小。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)段殼體、擴(kuò)大段殼體、傾斜塔板和氣體分布板均采用不銹鋼板材。

優(yōu)選地，所述傾斜塔板的傾角為15°～30°。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)段殼體和擴(kuò)大段殼體的外表面設(shè)有硅酸鹽材料的保溫層，用于防止熱量損失，極大提高能量的利用效率。

有益效果：

(1)一個(gè)設(shè)備同時(shí)具有氣流床和循環(huán)流化床兩部分，通過(guò)設(shè)置傾斜塔板組成分級(jí)分離器，使夾帶半焦按粒度的不同進(jìn)入不同的床層，有效實(shí)現(xiàn)煤的分級(jí)熱解和氣化；(2)能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)部脫硫，簡(jiǎn)化了凈化過(guò)程，其生成氣中含有大量的甲烷，熱值高，適合于做燃?xì)猓?3)氣流床的氣化劑進(jìn)口切線進(jìn)料和液體排渣所生成的高溫氣和液態(tài)灰渣同時(shí)為循環(huán)流化床供熱，液體渣落入爐底的床料中，消除了流化床燃燒、熱解或氣化的飛灰重金屬污染；(4)氣化強(qiáng)度大，設(shè)備體積小，鋼材耗量低，固定投資大大降低，且操作簡(jiǎn)單，開(kāi)停車(chē)方便，連續(xù)性好，適應(yīng)性強(qiáng)，垃圾灰中殘?zhí)己康停腆w灰渣排出，排灰過(guò)程簡(jiǎn)單；(5)整個(gè)工藝流程在密閉環(huán)境中進(jìn)行，避免了異味的擴(kuò)散和對(duì)周?chē)h(huán)境的污染。

附圖說(shuō)明

圖1為傾斜塔板式耦合流化床熱解氣化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為傾斜塔板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為氣體分布板的結(jié)構(gòu)示意圖。

1為反應(yīng)段殼體，2為擴(kuò)大段殼體，3為傾斜塔板，31為塔板氣孔，4為氣體分布板，41為氣體分布板氣孔，5為氣化劑進(jìn)口，6為返料進(jìn)口，7為灰渣排料管，8為進(jìn)料口，9為出氣口，10為旋風(fēng)分離器。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1、圖2和圖3，一種傾斜塔板式耦合流化床熱解氣化裝置，包括進(jìn)料口8、反應(yīng)段殼體1、擴(kuò)大段殼體2和旋風(fēng)分離器10，擴(kuò)大段殼體2設(shè)置在反應(yīng)段殼體1的底端，進(jìn)料口8設(shè)置在反應(yīng)段殼體1的上部側(cè)面，反應(yīng)段殼體1的頂部設(shè)置有出氣口9，出氣口9連接于旋風(fēng)分離器10，反應(yīng)段殼體1內(nèi)連續(xù)交錯(cuò)設(shè)置有傾斜塔板3，傾斜塔板3包括本體部和彎折部，本體部的表面上設(shè)置有均勻分布的塔板氣孔31，彎折部與反應(yīng)段殼體1的內(nèi)側(cè)壁間形成物料出口，物料經(jīng)首尾相連的、連續(xù)交錯(cuò)的各個(gè)傾斜塔板3的物料出口由上至下運(yùn)輸?shù)綌U(kuò)大段殼體2中。

擴(kuò)大段殼體2內(nèi)的下部設(shè)有氣體分布板4，擴(kuò)大段殼體2的下部側(cè)面設(shè)置有氣化劑進(jìn)口5，氣化劑進(jìn)口5位于氣體分布板4的平面下方，氣體分布板4上設(shè)置有均勻分布的氣體分布板氣孔41，擴(kuò)大段殼體2的底面圓心處和氣體分布板4的圓心處均設(shè)有開(kāi)口段，在兩開(kāi)口段間設(shè)置有灰渣排料管7，擴(kuò)大段殼體2的上部側(cè)面設(shè)置有返料進(jìn)口6，旋風(fēng)分離器10將出氣口9攜帶的部分飛灰和細(xì)小半焦顆粒的氣體進(jìn)行旋風(fēng)分離，分離出來(lái)的灰料經(jīng)旋風(fēng)分離器10的排灰口輸送到返料進(jìn)口6。

其中，反應(yīng)段殼體1的高和直徑的比為(5～10):1，,灰渣排料管7的下部設(shè)有排料控制閥，用于根據(jù)需求隨時(shí)調(diào)節(jié)排料的流量大小，反應(yīng)段殼體1、擴(kuò)大段殼體2、傾斜塔板3和氣體分布板4均采用不銹鋼板材，傾斜塔板3的傾角為15°～30°，反應(yīng)段殼體1和擴(kuò)大段殼體2的外表面設(shè)有硅酸鹽材料的保溫層，用于防止熱量損失，極大提高能量的利用效率。

干燥粉粹后的煤顆粒由進(jìn)料口8進(jìn)入，然后沿著傾斜塔板3傾斜下行，在高溫下發(fā)生熱解氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體由頂部的出氣口9排出，固體半焦依次沿傾斜塔板3下行最終進(jìn)入擴(kuò)大段殼體2，水蒸氣和氧氣由氣化劑進(jìn)口5進(jìn)入擴(kuò)大段殼體中，然后參與反應(yīng)，其中的主要反應(yīng)是：c+o2→co2，c+h2o→co+h2，這為煤的熱解氣化反應(yīng)提供了熱量，氣體攜帶部分飛灰和細(xì)小半焦顆粒由頂部的出氣口9排出后進(jìn)入旋風(fēng)分離器10，旋風(fēng)分離器10經(jīng)旋風(fēng)分離出來(lái)的灰料固體經(jīng)過(guò)返料進(jìn)口6再進(jìn)入到擴(kuò)大段殼體2進(jìn)行徹底反應(yīng)，最終的灰渣由擴(kuò)大段殼體2底部的灰渣排料管7排出，氣體經(jīng)過(guò)處理后可以作為燃?xì)饣疖?chē)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。

當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。