煤熱解裝置與循環流化床聯用系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了煤熱解裝置與循環流化床聯用系統。所述煤熱解裝置與循環流化床聯用系統包括快速熱解反應器、循環流化床以及熱解油氣處理系統，所述快速熱解反應器包括多層蓄熱式輻射管、半焦出口以及抽氣傘，所述抽氣傘括傘部和柄部，所述傘部和所述柄部二者氣體連通；所述循環流化床通過所述半焦出口與所述快速熱解反應器相通；所述熱解油氣處理系統通過所述抽氣傘柄部與所述快速熱解反應器相通。通過使用本實用新型所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，能夠有效降低煤熱解工藝的復雜性，降低后續焦油含塵量，降低焦油的處理成本，同時，合理利用熱解產物，降低發電成本。
【專利說明】
煤熱解裝置與循環流化床聯用系統
技術領域
[0001] 本實用新型屬于煤炭分階梯級利用技術領域，具體涉及煤熱解裝置與循環流化床 聯用系統。
【背景技術】
[0002] 煤熱解后產生的半焦可以作為燃料燃燒發電，而現有的煤熱解拔頭工藝主要針對 循環流化床發電機組。如中科院過程所和浙江大學利用循環流化床鍋爐產生的熱灰作為熱 載體，并利用下行床工藝實現了對煤熱解，并把油氣回收?，F有的系統由于采取較復雜的固 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生的油氣資源，對于發電系統 來說，需要配備相應油氣處理系統。因此現有的系統配置繁多，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，相當于又增加了一套循環流化床系統，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，即整體煤氣化燃氣蒸 汽聯合循環發電。該系統包括熱解和氣化多個單元，產品既有油，又有可燃氣，還需配置燃 氣發電機組，系統復雜、造價高。
[0003] 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。 【實用新型內容】
[0004] 針對以上現有技術存在的問題，本實用新型提出煤熱解裝置與循環流化床聯用系 統，能夠有效降低煤熱解工藝的復雜性，降低后續焦油含塵量，同時，合理利用熱解產物，降 低發電成本。
[0005] 本實用新型提出煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，包括:快速熱解反應器、循環 流化床以及熱解油氣處理系統，
[0006] 所述快速熱解反應器具有反應器本體，所述反應器本體限定出反應空間，所述反 應空間自上而下分為進料區、熱解區以及出料區；
[0007] 所述熱解區設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中沿所 述反應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；
[0008] 所述出料區設有半焦出口和抽氣傘;所述半焦出口位于所述反應器本體的底部， 將熱解后的半焦排出所述反應器本體;所述抽氣傘排出熱解過程中產生的熱解氣，所述抽 氣傘包括傘部和柄部，所述傘部和所述柄部二者氣體連通，所述柄部從所述反應器的外部 穿過所述反應器的側壁并延伸至所述反應器內部的中間位置；
[0009] 所述循環流化床通過所述半焦出口與所述快速熱解反應器相通；
[0010] 所述熱解油氣處理系統通過所述抽氣傘柄部與所述快速熱解反應器相通。
[0011] 如上所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其中，所述熱解油氣處理系統進 一步包括油氣分離系統、熱解氣凈化系統以及焦油精制系統，其中，所述抽氣傘與所述油氣 分離系統相連接，所述油氣分離系統的氣體出口與所述熱解氣凈化系統連接，所述油氣分 離系統的液體出口與所述焦油精制系統連接。
[0012] 如上所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其中，所述循環流化床進一步包 括空氣入口。
[0013] 如上所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，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器的本體高度方向上錯開 分布。
[0014] 如上所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其中，所述抽氣傘為錐形結構，所 述傘部朝向反應器的底部并且傘部表面布置有多個通孔。
[0015] 如上所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其中，所述抽氣傘傘底半徑為所 述反應器本體寬度的1/8~1/4,傾角為45°~60°。
[0016] 如上所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其中，所述抽氣傘的傘部頂端設 置有抽氣口。
[0017] 如上所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其中，所述抽氣傘的柄部內部為 中空結構，用于排出所述反應器本體內部的熱解氣。
[0018] 通過使用本實用新型所述的快速熱解反應器，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。
[0019] 通過采用抽氣傘結構，將熱解產生的油氣迅速導出反應器本體，二次反應少，熱解 油氣通過出料區內的熱解半焦后含塵量下降，有效降低了熱解油氣中的含塵量，降低了焦 油后續精制處理的預處理成本，同時減少焦油中重質組分含量，有效的提高焦油及熱解油 氣的品質。
[0020] 通過設置半焦出口，將熱解半焦熱裝熱送至循環流化床，提高發電系統的能量利 用率。
【附圖說明】

[0021] 通過結合以下附圖所作的詳細描述，本實用新型的上述或其他方面的內容將變得 更清楚和更容易理解，其中：
[0022] 圖1為本實用新型煤熱解裝置與循環流化床聯用系統的結構示意圖；
[0023] 圖2為本實用新型煤熱解裝置與循環流化床聯用系統的工藝流程圖；
[0024] 圖3為本實用新型中快速熱解反應器的結構示意圖；
[0025] 圖4為本實用新型中快速熱解反應器的抽氣傘主視圖；
[0026] 圖5為本實用新型中快速熱解反應器的抽氣傘傘部俯視圖。
[0027]附圖中各標號表示如下：
[0028] 100:快速熱解反應器；
[0029] 1:反應器本體、11:進料區、12:熱解區、13:出料區；
[0030] 2:蓄熱式輻射管；
[0031] 3:抽氣傘、31:傘部、32:柄部、33:抽氣口、34:傘底；
[0032] 4:半焦；
[0033] 5:物料入口；
[0034] 6:半焦出口；
[0035] 200:循環流化床；
[0036] 300 :熱解油氣處理系統；
[0037] 301:油氣分離系統、302:熱解氣凈化系統、303:焦油精制系統。
【具體實施方式】
[0038] 下面結合附圖詳細說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0039] 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 明本實用新型的構思，均是解釋性和示例性的，不應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，本領域技術人員還能夠基于本申請權利要求 書和說明書所公開的內容采用顯而易見的其它技術方案，這些技術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方案，都在本實用新型的保護范圍之 內。
[0040] 圖1為本實用新型煤熱解裝置與循環流化床聯用系統的結構示意圖。如圖1所示， 本實用新型所提出的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統包括快速熱解反應器100、循環流 化床200以及熱解油氣處理系統300。
[0041] 圖3為本實用新型中快速熱解反應器100的結構示意圖。如圖3所示，本實用新型提 出的快速熱解反應器100包括反應器本體1。
[0042] 所述反應器本體1限定出反應空間，所述反應空間至上而下可分為進料區11、熱解 區12以及出料區13。
[0043] 所述進料區11包括物料入口 5。所述物料入口 5位于所述反應器本體1的頂端。
[0044] 具體的，所述物料入口5可盡可能布置在所述反應器本體1頂端的中心位置，便于 從所述物料口 5進入到反應器內的物料能夠均勻的散落在所述熱解區12內部。
[0045] 進一步的，進入到所述熱解區12內的物料粒徑應小于6~8_。
[0046] 所述熱解區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12 中沿所述反應器本體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福射管2。
[0047]進一步的，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，并且沿反應器本體1高度方向交 錯分布。
[0048]具體的，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的層數可以為 10~25層。實用新型人發現，該種結構布置可以使得熱解區中溫度場分布均勻，從而可以顯 者提尚物料的快速熱解效率，進而提尚焦油的廣率。
[0049]本實用新型中，蓄熱式輻射管2為蓄熱式燃氣輻射管，即通過輻射管管體將燃燒燃 氣產生的熱量以輻射的方式進行供熱。由此，可以通過調整通入蓄熱式輻射管2內的燃氣的 流量來實現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，進而提高焦 油的產率。
[0050] 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 方案不僅僅局限于此。
[0051] 如圖3所示，所述出料區13包括半焦出口 6。所述半焦出口 6位于所述反應器本體1 的底部，用于將熱解后的半焦4排出所述反應器本體1。
[0052]具體的，所述出料區13可以呈倒錐形。由此，可以使經過熱解生成的半焦4順利排 出所述出料區13。所述半焦出口 6應盡可能布置在所述反應器本體1底端的中心位置，便于 出料區13內的半焦4順利的排出反應器外。
[0053]抽氣傘3用于排出熱解過程中產生的熱解氣。所述抽氣傘3布置在所述出料區13。 圖4為本實用新型快速熱解反應器100的抽氣傘3主視圖。如圖4所示，所述抽氣傘3包括傘部 31和柄部32,二者氣體連通連接。所述柄部32從反應器的外部穿過反應器的側壁并延伸至 反應器內部的中間位置。所述傘部31為錐形結構，所述傘部31朝向反應器的底部并且傘部 31表面布置有多個通孔。
[0054]圖5為本實用新型中快速熱解反應器100的抽氣傘傘部31俯視圖。如圖5所示，抽氣 傘3的頂部具有抽氣口 33。所述抽氣口 33頂端與抽氣傘3的柄部32相連。所述抽氣傘柄部32 為中空結構，用于將半焦4產生的熱解氣及時地排出所述反應器本體1外。排出反應器外的 熱解氣進一步進入油氣分離系統301，得到焦油和熱解氣。
[0055]進一步的，為更好實現熱解氣的抽離過程，可以將所述抽氣傘3的傘底34半徑設定 為所述反應器本體1寬度的1/8~1/4,傾角為45°~60°。這樣的結構設計更有利于對熱解氣 進行收集。
[0056] 如圖1所示，所述循環流化床200通過所述半焦出口 6與所述快速熱解反應器100相 通。
[0057]進一步的，所述循環流化床200還包括空氣入口。
[0058]空氣通過空氣入口進入到循環流化床200內部，支持粉碎后的熱解半焦進行充分 燃燒，進行發電。
[0059]同時，還可以向所述循環流化床200中供入原料煤，使得半焦4與循環流化床200中 的原料煤進行混合燃燒，從而用于發電。
[0060] 如圖1所示，所述熱解油氣處理系統300通過所述抽氣傘柄部32與所述快速熱解反 應器100相通。
[0061] 所述抽氣傘3的柄部32內部為中空結構。通過抽氣傘3排出反應器外的熱解氣通過 抽氣傘3的柄部32的內部進入到熱解油氣處理系統300,進一步進行熱解氣的處理。
[0062]進一步的，所述熱解油氣處理系統300包括油氣分離系統301、熱解氣凈化系統302 以及焦油精制系統303。其中，所述抽氣傘3與所述油氣分離系統301相連接。所述油氣分離 系統301的氣體出口與所述熱解氣凈化系統302連接。所述油氣分離系統301的液體出口與 所述焦油精制系統303連接。
[0063]具體的，所述熱解氣通過抽氣傘3的柄部32內部進入到油氣分離系統301。熱解氣 經過油氣分離系統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。產生的 熱解氣進入到熱解氣凈化系統302,通過脫硫、脫氨等工序得純凈可燃氣。產生的焦油進入 到焦油精制系統303，經加氫精制可得高附加值油品。
[0064] 圖2為本實用新型煤熱解裝置與循環流化床聯用系統的工藝流程圖。如圖2所示， 用如上所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統處理煤的方法，包括以下步驟：
[0065] A、利用所述快速熱解反應器對原料煤進行熱解處理，得到半焦和熱解氣。
[0066] 將粉煤經物料入口 5投入到反應器本體1內部。粉煤在蓄熱式輻射管2的作用下熱 解形成熱解氣，并產生熱解半焦。
[0067] B、將所述半焦送往循環流化床，使所述半焦在所述循環流化床中進行燃燒，用于 發電。
[0068]將產生的熱解半焦4通過半焦出口 6送至循環流化床200內部，將熱解半焦6燃燒發 電。利用熱解半焦進行燃燒發電，提高了熱解半焦的利用率，并且降低了發電成本。同時，還 可以向所述循環流化床200中供入原料煤，使得半焦4與循環流化床200中的原料煤進行混 合燃燒，從而用于發電。
[0069] C、將所述熱解氣通過出料區的所述抽氣傘送往所述熱解油氣處理系統，從而對所 述熱解油氣進行處理，得到可燃氣。
[0070] 將熱解產生的熱解氣通過抽氣傘3的柄部32內部送至熱解油氣處理系統300,對熱 解氣進行進一步處理。
[0071] 所述熱解氣通過所述抽氣傘3送往所述熱解油氣處理系統300后進一步包括步驟 D，所述步驟D包括:所述熱解氣進入油氣分離系統301，得到氣液分離后的氣體和液體。所述 液體經焦油精煉系統303處理后得到焦油。所述氣體經熱解氣凈化系統302處理后得到熱解 氣。
[0072]將熱解后產生的熱解氣通過抽氣傘3的柄部32內部送入到油氣分離系統301。熱解 氣經過油氣分離系統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。產生 的熱解氣進入到熱解氣凈化系統302,通過脫硫、脫氨等工序得純凈可燃氣。產生的焦油進 入到焦油精制系統303，經加氫精制可得高附加值油品。
[0073] 應用例
[0074] 本應用例利用如圖1所示的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統對粉煤進行熱解， 并獲得可燃氣。待熱解原料褐煤的粒徑應小于6~8mm。其褐煤分析數據見表1。熱解產物數 據如圖2所示。

[0079] 與傳統循環流化床鍋爐相比，從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3.1%，把凈煤氣和煤焦油的收益折算到發電成本 中，發電成本降低了約6.3%，焦油預先處理成本降低6.4%。
[0080] 上述披露的各技術特征并不限于已披露的與其他特征的組合，本領域技術人員還 可根據實用新型目的進行各技術特征之間的其他組合，以實現本實用新型之目的為準。
【主權項】
1. 煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其特征在于，包括:快速熱解反應器、循環流化 床以及熱解油氣處理系統， 所述快速熱解反應器具有反應器本體，所述反應器本體限定出反應空間，所述反應空 間自上而下分為進料區、熱解區以及出料區； 所述熱解區設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中沿所述反 應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； 所述出料區設有半焦出口和抽氣傘;所述半焦出口位于所述反應器本體的底部，將熱 解后的半焦排出所述反應器本體;所述抽氣傘排出熱解過程中產生的熱解氣，所述抽氣傘 包括傘部和柄部，所述傘部和所述柄部二者氣體連通，所述柄部從所述反應器的外部穿過 所述反應器的側壁并延伸至所述反應器內部的中間位置； 所述循環流化床通過所述半焦出口與所述快速熱解反應器相通； 所述熱解油氣處理系統通過所述抽氣傘柄部與所述快速熱解反應器相通。2. 根據權利要求1所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其特征在于，所述熱解油 氣處理系統進一步包括油氣分離系統、熱解氣凈化系統以及焦油精制系統，其中，所述抽氣 傘與所述油氣分離系統相連接，所述油氣分離系統的氣體出口與所述熱解氣凈化系統連 接，所述油氣分離系統的液體出口與所述焦油精制系統連接。3. 根據權利要求1所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其特征在于，所述循環流 化床進一步包括空氣入口。4. 根據權利要求1所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其特征在于，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器的本體高 度方向上錯開分布。5. 根據權利要求1所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其特征在于，所述抽氣傘 為錐形結構，所述傘部朝向反應器的底部并且傘部表面布置有多個通孔。6. 根據權利要求1所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其特征在于，所述抽氣傘 傘底半徑為所述反應器本體寬度的1/8~1/4,傾角為45°~60°。7. 根據權利要求1所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其特征在于，所述抽氣傘 的傘部頂端設置有抽氣口。8. 根據權利要求1所述的煤熱解裝置與循環流化床聯用系統，其特征在于，所述抽氣傘 的柄部內部為中空結構，用于排出所述反應器本體內部的熱解氣。
【文檔編號】C10K1/02GK205710590SQ201620589809
【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