煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統。該系統包括煤熱解反應器和循環流化床鍋爐，所述煤熱解反應器的半焦出口與所述循環流化床鍋爐的半焦入口連接。本實用新型在反應器本體上部內置顆粒移動床除塵，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，同時通過除塵系統降低了煤熱解油氣溫度，降低了重質焦油收率。產生的半焦熱態輸送至循環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，提高了發電效率。
【專利說明】
煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統
技術領域
[0001] 本實用新型屬于煤炭分階梯級利用技術領域，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器與循環流化床鍋爐聯用系統。
【背景技術】
[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 的化工轉化保障關鍵能源領域中自給率的能源發展路線取得了顯著的進步。煤熱解是一類 弱吸熱反應，反應本身的能量消耗僅相當于原料熱值的3-5%。在絕氧工作條件，溫度的增 加將會導致煤的大分子逐步解構，通過氫轉移、脫氫和縮合反應，芳核逐步縮聚，從單環芳 烴一稠環芳烴一多環芳烴一半焦，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)等三類產出物。
[0003] 煤熱解后產生的半焦可以作為燃料燃燒。現有的系統都是采取較復雜的固體或氣 體作為熱載體的煤熱解拔頭工藝。如現有的一種爐前煤拔頭方法，該工藝熱解系統采取燃 燒系統來的熱灰作為載體，涉及到載體的燃燒和流化，工藝較繁瑣，系統復雜，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，導致系統 流程增加，大大提高了系統故障率。
[0004] 煤熱解產生的熱解油氣，成分復雜、重質焦油組分多，粉塵含量大、粉塵形狀不規 貝1J，需要后續設置復雜的熱解油氣處理系統才可得到可燃氣和高品質焦油。熱解工藝中除 塵技術已成為低階煤熱解工業化過程急需解決的問題之一。 【實用新型內容】
[0005] 為了解決上述問題，本實用新型提供一種煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系 統，采取蓄熱式下行床反應器，只需要把產生的半焦熱態輸送至循環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，同時產生可燃氣和高附加值焦油，實現煤拔頭的 經濟效益。
[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品，并借此工藝脫硫脫硝，從而實現油、煤氣、熱、電的多聯 產。
[0007] 本實用新型的目的之一提供一種煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統，該系 統包括煤熱解反應器和循環流化床鍋爐，
[0008] 所述煤熱解反應器包括:反應器本體和顆粒移動床，所述顆粒移動床包括：側面 板、固定在所述反應器本體的側壁上的兩個壁板和可伸縮的閥門，由此所述側面板、所述兩 個壁板和所述側壁圍成上開口的腔體，所述側面板為多孔板，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壁上設置有熱解油氣出口；
[0009] 所述煤熱解反應器的半焦出口與所述循環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壁之下設有 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置在熱解油氣出口的管接頭內，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器與循環流化床鍋爐聯用系統進一步包括熱解油氣處 理系統；
[0014] 所述熱解油氣處理系統與所述煤熱解反應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包括:氣液分離系統，熱解氣凈化系統，焦 油精制系統；
[0016] 所述煤熱解反應器的熱解油氣出口與所述氣液分離系統連接，所述氣液分離系統 的氣體出口與所述熱解氣凈化系統連接，所述氣液分離系統的液體出口與所述焦油精制系 統連接。
[0017] 本實用新型中，所述熱解氣凈化系統具有連接至所述煤熱解反應器的可燃氣出 □ 〇
[0018] 本實用新型采用蓄熱式下行床反應器作為煤熱解反應器。反應器本體上部內置顆 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，降低了后續焦油預處理成本，同時通過除塵系統降低了煤熱解油氣溫度， 使部分重質焦油冷凝，降低了重質焦油收率。產生的半焦熱態輸送至循環流化床鍋爐直接 燃燒，可有效利用了熱解半焦自身攜帶的顯熱，提高了發電效率。
[0019] 為了便于描述，在本文中，術語"煤快速熱解反應器"、"蓄熱式下行床反應器"、"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器與循環流化床鍋爐聯用系統的結構示意圖；
[0021] 圖2是本實用新型實用煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統處理煤的流程 圖。
【具體實施方式】
[0022] 以下結合附圖和實施例，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器與循環流化床鍋爐聯用系統，用于處理低 階煤。如圖1所示，系統包括煤熱解反應器100、循環流化床鍋爐200和熱解油氣處理系統 300。原料(低階煤)在煤熱解反應器100中發生熱解反應，產生熱解半焦和熱解油氣。熱解半 焦進入循環流化床鍋爐200進行燃燒。熱解油氣進入熱解油氣處理系統300進行后續處理得 到可燃氣和焦油。
[0024] 煤熱解反應器100為蓄熱式下行床反應器，包括:反應器本體、蓄熱式輻射管、顆粒 移動床。
[0025] 反應器本體為熱解反應容器。熱解反應容器的頂部開設原料入口，在側壁上設置 有熱解油氣出口。
[0026] 蓄熱式輻射管設置在反應器本體內，蓄熱式輻射管沿反應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，反應系統結構簡單，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器本體的高度方向交錯分布。由此，可顯著提高 反應器的熱解效率，從而提尚廣品的廣出率。
[0027] 顆粒移動床固定熱解反應容器本體的側壁上，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器內腔隔離。熱解油氣經顆粒移動 床除塵后，由熱解油氣出口排出反應容器本體外。
[0028] 顆粒移動床設置在反應器本體的側壁上。在本實施例中，顆粒移動床包括壁板，側 面板，濾板和閥門。
[0029] 兩個壁板分別固定在反應器本體的側壁上。為了方便說明，特指位于兩個壁板的 在側壁的固定位置之間的側壁稱之為"部分側壁"。熱解油氣出口設置在該"部分側壁"上， 即于壁板的固定部位之間的側壁上設置有熱解油氣出口。
[0030] 側面板固定在兩個壁板中間。兩個壁板、側面板和反應器本體的部分側壁呈兩端 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，在前述反應器本體的"部分側壁"下的合適位置設置長孔，閥門 可伸縮的安裝于長孔內。向反應器本體外的方向拉閥門，可加快顆粒移動床腔體內的原料 下落速度；向反應器本體內的方向推閥門，可減緩顆粒移動床腔體內的原料下落速度。操作 人員可依據生產需要進行自主操作。
[0032]側面板為多孔板，側面板孔徑為0~0.05mm，孔的密度為面積孔數不少于500~ 5000個/cm2。熱解油氣經側面板進入顆粒移動床的腔體內，經其內的原料過濾后由熱解油 氣出口排出反應器本體外。
[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 器本體體外。
[0034] 濾板和反應器本體的側壁間隔設置，由濾板、兩個壁板和側壁圍成氣室。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，提高了生產效率。
[0035]濾板還有另外一種設置方式:濾板設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置在熱解油氣出口的管接頭內，可以減少濾板、隔板的材料消 耗。
[0036]煤熱解反應器100的半焦出口與循環流化床鍋爐200的半焦入口連接。循環流化床 鍋爐200作為燃燒器，半焦經循環流化床鍋爐200的半焦入口進入。燃燒半焦可有多種用途， 如用于發電。
[0037]本實用新型還包括熱解油氣處理系統300,對煤熱解反應器100產生的熱解油氣進 行處理。熱解油氣處理系統300包括氣液分離系統301、熱解氣凈化系統302和焦油精制系統 303。熱解油氣處理系統300與所述煤熱解反應器100的熱解油氣出口連接。
[0038] 氣液分離系統3 01用于將熱解油氣分離為氣體和液體，設置有氣體出口和液體出 口。氣液分離系統301與煤熱解反應器100的熱解油氣出口連接，氣體出口與熱解氣凈化系 統302連接，液體出口與焦油精制系統303連接。
[0039] 氣液分離系統301分離的氣體經氣體出口進入熱解氣凈化系統302,由熱解氣凈化 系統302處理后產生可燃氣。熱解氣凈化系統302具有連接至所述煤熱解反應器100的可燃 氣出口。熱解氣凈化系統302產生部分可燃氣送至煤熱解反應器100燃燒，為熱解反應提供 熱能，實現了系統所需能量的部分自給。
[0040] 氣液分離系統301分離的液體經液體出口進入焦油精制系統303,經焦油精制系統 303處理得到高品質焦油。
[0041] 如圖2所示，本實用新型使用上述煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統處理 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器中，使原料發生熱解反應，熱解反應產生熱 解油氣和熱解半焦。
[0044] 3、產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器。
[0045] 4、將400-600°C的熱解半焦從煤熱解反應器的半焦出口排出，進入循環流化床，燃 燒用空氣通過底部的布風板，與半焦燃燒。將排出煤熱解反應器的熱解油氣送入氣液分離 系統，得到熱解氣和熱解焦油。將熱解氣送入熱解氣凈化系統，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，經加氫精制得到高品質焦油。
[0046]本實用新型采用蓄熱式下行床反應器作為煤熱解反應器。反應器本體上部內置顆 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，降低了后續焦油預處理成本，同時通過除塵系統降低了煤熱解油氣溫度， 使部分重質焦油冷凝，降低重質焦油收率。產生的半焦熱態輸送至循環流化床鍋爐直接燃 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_，送入煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統的 煤熱解反應器，煤熱解反應器設置了多層加熱輻射管和顆粒移動床。熱解反應產生的熱解 油氣經氣液分離系統、熱解氣凈化系統和焦油精制系統后，可得科爾安琪和高品質焦油。可 燃氣中組成如下表1所示，產生的熱解半焦溫度為510°C，熱態進循環流化床鍋爐燃燒發電。 表2為各項目產率。
[0049]表1可燃氣中組成成份
[0053] 與傳統循環流化床鍋爐相比，從煤熱解反應器排出的熱態熱解半焦直接進循環流 化床鍋爐，整個系統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電成本 中，發電成本降低了約5.8%，焦油預處理成本降低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，本領域的普通技術人員應當理解，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，均應涵蓋在本實用新型的范圍之內。 此外，除上下文另有所指外，以單數形式出現的詞包括復數形式，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合任何其它實施例的全部或一部分來使用。
【主權項】
1. 一種煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統，包括:煤熱解反應器和循環流化床 鍋爐，其特征在于， 所述煤熱解反應器包括:反應器本體和顆粒移動床，所述顆粒移動床包括:側面板、固 定在所述反應器本體的側壁上的兩個壁板和可伸縮的閥門，由此所述側面板、所述兩個壁 板和所述側壁圍成上開口的腔體，所述側面板為多孔板，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壁上設置有熱解油氣出口； 所述煤熱解反應器的半焦出口與所述循環流化床鍋爐的半焦入口連接。2. 根據權利要求1所述的煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統，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壁之下設有長孔，所述閥門可伸縮的安裝 于所述長孔。3. 根據權利要求1所述的煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統，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壁之間限定出氣室， 所述濾板為多孔板。4. 根據權利要求1所述的煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統，其特征在于，所述 顆粒移動床進一步包括濾板，所述濾板設置在所述熱解油氣出口處，所述濾板為多孔板。5. 根據權利要求1所述的煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統，其特征在于，所述 系統進一步包括熱解油氣處理系統； 所述熱解油氣處理系統與所述煤熱解反應器的熱解油氣出口連接。6. 根據權利要求5所述的煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統，其特征在于，所述 熱解油氣處理系統包括:氣液分離系統，熱解氣凈化系統，焦油精制系統； 所述煤熱解反應器的熱解油氣出口與所述氣液分離系統連接，所述氣液分離系統的氣 體出口與所述熱解氣凈化系統連接，所述氣液分離系統的液體出口與所述焦油精制系統連 接。7. 根據權利要求6所述的煤熱解反應器與循環流化床鍋爐聯用系統，其特征在于，所述 熱解氣凈化系統具有連接至所述煤熱解反應器的可燃氣出口。
【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】北京神霧環境能源科技集團股份有限公司