本實(shí)用新型屬于煤炭分階梯級(jí)利用
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及煤熱解裝置與煤粉鍋爐聯(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(duì)循環(huán)流化床發(fā)電機(jī)組。如中科院過(guò)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(shí)現(xiàn)了對(duì)煤熱解，并把油氣回收。現(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(guò)煤熱解工藝產(chǎn)生的油氣資源，對(duì)于發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(jià)昂貴。實(shí)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(lái)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(shí)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(gè)單元，產(chǎn)品既有油，又有可燃?xì)猓€需配置燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，系統(tǒng)復(fù)雜、造價(jià)高。我國(guó)發(fā)電系統(tǒng)中煤粉鍋爐比重很高。由于煤粉爐燃燒對(duì)煤揮發(fā)分和粒徑要求較高，因此煤拔頭針對(duì)煤粉爐的工藝目前很少。煤樣在規(guī)定條件下隔絕空氣加熱，煤中的有機(jī)物質(zhì)受熱分解出一部分分子量較小的液態(tài)(此時(shí)為蒸汽狀態(tài))和氣態(tài)產(chǎn)物，這些產(chǎn)物稱為揮發(fā)物。揮發(fā)物占煤樣質(zhì)量的分?jǐn)?shù)成為揮發(fā)分產(chǎn)率或簡(jiǎn)稱為揮發(fā)分。煤拔頭，旨在常壓、中低溫、無(wú)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(shí)現(xiàn)油、煤氣、熱、電的多聯(lián)產(chǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出煤熱解裝置與煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，能夠有效降低煤熱解工藝的復(fù)雜性，降低后續(xù)焦油的處理成本，同時(shí)，合理利用熱解產(chǎn)物，降低發(fā)電成本。本實(shí)用新型提出煤熱解裝置與煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，包括：快速熱解反應(yīng)器、煤粉鍋爐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(gè)沿水平方向間隔分布的蓄熱式輻射管；所述出料區(qū)設(shè)有半焦出口和抽氣傘；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；所述抽氣傘排出熱解過(guò)程中產(chǎn)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(yīng)器的外部穿過(guò)所述反應(yīng)器的側(cè)壁并延伸至所述反應(yīng)器內(nèi)部的中間位置；所述煤粉鍋爐通過(guò)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(guò)所述抽氣傘柄部與所述快速熱解反應(yīng)器相通。如上所述的煤熱解裝置與煤粉鍋爐聯(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，所述抽氣傘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煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其中，進(jìn)一步包括制粉系統(tǒng)，所述煤粉鍋爐通過(guò)制粉系統(tǒng)與所述半焦出口相通連接。如上所述的煤熱解裝置與煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其中，每層所述蓄熱式輻射管包括多個(gè)平行并且均勻分布的蓄熱式輻射管，且每個(gè)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(gè)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(cuò)開分布。如上所述的煤熱解裝置與煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其中，所述抽氣傘為錐形結(jié)構(gòu)，所述傘部朝向反應(yīng)器的底部并且傘部表面布置有多個(gè)通孔，所述抽氣傘的柄部?jī)?nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，用于排出反應(yīng)器內(nèi)部的熱解氣。如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述抽氣傘傘底半徑為所述反應(yīng)器本體寬度的1/8～1/4，傾角為45°～60°。如上所述的粉煤快速熱解裝置，其中，所述抽氣傘的傘部頂端設(shè)置有抽氣口。通過(guò)使用本實(shí)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3mm的粉煤。通過(guò)采用抽氣傘結(jié)構(gòu)，將熱解產(chǎn)生的油氣迅速導(dǎo)出反應(yīng)器本體，二次反應(yīng)少，熱解油氣通過(guò)出料區(qū)內(nèi)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(xù)精制處理的預(yù)處理成本，同時(shí)減少焦油中重質(zhì)組分含量，有效的提高焦油及熱解油氣的品質(zhì)。通過(guò)采用蓄熱式輻射管結(jié)合下行式反應(yīng)器，屬于間接加熱，實(shí)現(xiàn)煤炭的快速熱解，保留部分原煤揮發(fā)份，這樣的熱解反應(yīng)器允許與現(xiàn)有的煤粉鍋爐直接聯(lián)用，而無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的煤粉鍋爐進(jìn)行大范圍改造。通過(guò)設(shè)置半焦出口，將熱解半焦送入煤粉鍋爐，提高發(fā)電系統(tǒng)的能量利用率。附圖說(shuō)明通過(guò)結(jié)合以下附圖所作的詳細(xì)描述，本實(shí)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(shí)用新型煤熱解裝置與煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型煤熱解裝置與煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)的工藝流程圖；圖3為本實(shí)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(shí)用新型中快速熱解反應(yīng)器的抽氣傘主視圖；圖5為本實(shí)用新型中快速熱解反應(yīng)器的抽氣傘傘部俯視圖；附圖中各標(biāo)號(hào)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：抽氣傘、31：傘部、32：柄部、33：抽氣口、34：傘底；4：半焦；5：物料入口；6：半焦出口；200：煤粉鍋爐；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)；400：煤粉鍋爐。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。在此記載的具體實(shí)施方式/實(shí)施例為本實(shí)用新型的特定的具體實(shí)施方式，用于說(shuō)明本實(shí)用新型的構(gòu)思，均是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式及本實(shí)用新型范圍的限制。除在此記載的實(shí)施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請(qǐng)權(quán)利要求書和說(shuō)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(duì)在此記載的實(shí)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(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。圖1為本實(shí)用新型煤熱解裝置與煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型所提出的煤熱解裝置與煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)包括快速熱解反應(yīng)器100、煤粉鍋爐200以及熱解油氣處理300系統(tǒng)。圖3為本實(shí)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(shí)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5。所述物料入口5位于所述反應(yīng)器本體1的頂端。具體的，所述物料入口5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5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，進(jìn)入到所述熱解區(qū)12內(nèi)的物料粒徑應(yīng)小于3mm。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(gè)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(gè)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(cuò)分布。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(shù)可以為10～25層。實(shí)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(chǎng)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(shí)用新型中，蓄熱式輻射管2為蓄熱式燃?xì)廨椛涔埽赐ㄟ^(guò)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(guò)調(diào)整通入蓄熱式輻射管2內(nèi)的燃?xì)獾牧髁縼?lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)熱解過(guò)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(shí)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3所示，所述出料區(qū)13包括半焦出口6。所述半焦出口6位于所述反應(yīng)器本體1的底部，用于將熱解后的半焦4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，可以使經(jīng)過(guò)熱解生成的半焦4順利排出所述出料區(qū)13。所述半焦出口6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4順利的排出反應(yīng)器外。抽氣傘3用于排出熱解過(guò)程中產(chǎn)生的熱解氣。所述抽氣傘3布置在所述出料區(qū)13。圖4為本實(shí)用新型快速熱解反應(yīng)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(yīng)器的外部穿過(guò)反應(yīng)器的側(cè)壁并延伸至反應(yīng)器內(nèi)部的中間位置。所述傘部31為錐形結(jié)構(gòu)，所述傘部31朝向反應(yīng)器的底部并且傘部31表面布置有多個(gè)通孔。圖5為本實(shí)用新型中快速熱解反應(yīng)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(jié)構(gòu)，用于將半焦4產(chǎn)生的熱解氣及時(shí)地排出所述反應(yīng)器本體1外。排出反應(yīng)器外的熱解氣進(jìn)一步進(jìn)入油氣分離系統(tǒng)301，得到焦油和熱解氣。進(jìn)一步的，為更好實(shí)現(xiàn)熱解氣的抽離過(guò)程，可以將所述抽氣傘3的傘底34半徑設(shè)定為所述反應(yīng)器本體1寬度的1/8～1/4，傾角為45°～60°。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更有利于對(duì)熱解氣進(jìn)行收集。如圖1所示，所述煤粉鍋爐200通過(guò)所述半焦出口6與所述快速熱解反應(yīng)器100相通。所述煤粉鍋爐200保留了原先煤粉鍋爐的燃燒系統(tǒng)。通過(guò)將所述半焦4通入煤粉鍋爐200中，實(shí)現(xiàn)了熱解半焦4與煤粉鍋爐200中的煤的摻燒，保障煤粉鍋爐燃燒的穩(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，所述煤熱解裝置與煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)還包括制粉系統(tǒng)400。所述煤粉鍋爐200通過(guò)制粉系統(tǒng)400與所述半焦出口6相通連接。在煤粉鍋爐200和半焦出口6間設(shè)置制粉系統(tǒng)400，可以將熱解半焦4和發(fā)電用的原料煤進(jìn)行粉碎。制得的煤粉粒度約為200um。將顆粒經(jīng)一次風(fēng)送至煤粉鍋爐燃燒器，并發(fā)生燃燒發(fā)電。經(jīng)過(guò)粉碎后形成顆粒的半焦和原料煤，燃燒更加充分，提高了熱解半焦的利用率，減低了發(fā)電成本。進(jìn)一步的，所述煤粉鍋爐200還包括空氣入口。空氣通過(guò)空氣入口進(jìn)入到煤粉鍋爐200內(nèi)部，支持粉碎后的熱解半焦和原料煤顆粒充分燃燒，進(jìn)行發(fā)電。如圖1所示，所述熱解油氣處理系統(tǒng)300通過(guò)所述抽氣傘柄部32與所述快速熱解反應(yīng)器100相通。所述抽氣傘3的柄部32內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)。通過(guò)抽氣傘3排出反應(yīng)器外的熱解氣通過(guò)抽氣傘3的柄部32的內(nèi)部進(jìn)入到熱解油氣處理系統(tǒng)300，進(jìn)一步進(jìn)行熱解氣的處理。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，所述抽氣傘3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，所述熱解氣通過(guò)抽氣傘3的柄部32內(nèi)部進(jìn)入到油氣分離系統(tǒng)301。熱解氣經(jīng)過(guò)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(guò)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。圖2為本實(shí)用新型煤熱解裝置與煤粉鍋爐聯(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煤粉鍋爐聯(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(duì)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5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。B、將所述半焦送往煤粉鍋爐，使所述半焦與所述煤粉鍋爐中的煤粉進(jìn)行混合燃燒，得到熱煙氣。將產(chǎn)生的熱解半焦4通過(guò)半焦出口6送至煤粉鍋爐200內(nèi)部，與其中的煤粉進(jìn)行充分混合燃燒。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。C、將所述熱解氣通過(guò)出料區(qū)的所述抽氣傘送往所述熱解油氣處理系統(tǒng)，從而對(duì)所述熱解油氣進(jìn)行處理，得到可燃?xì)狻峤猱a(chǎn)生的熱解氣通過(guò)抽氣傘3的柄部32內(nèi)部送至熱解油氣處理系統(tǒng)300，對(duì)熱解氣進(jìn)行進(jìn)一步處理。所述半焦4和原料煤在進(jìn)入煤粉鍋爐200前進(jìn)一步包括步驟D。所述步驟D包括：將所述半焦和原料煤投入到制粉系統(tǒng)中進(jìn)行粉碎，得到細(xì)小顆粒的半焦和煤的混合粉末。將熱解半焦4和發(fā)電用原料煤共同投入到制粉系統(tǒng)400中進(jìn)行粉碎處理。經(jīng)過(guò)處理后獲得的煤粉粒度約為200um。經(jīng)一次風(fēng)送至煤粉鍋爐燃燒器，進(jìn)行燃燒發(fā)電。所述熱解氣通過(guò)所述抽氣傘3送往所述熱解油氣處理系統(tǒng)300后進(jìn)一步包括步驟E，所述步驟E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(guò)抽氣傘3的柄部32內(nèi)部送入到油氣分離系統(tǒng)301。熱解氣經(jīng)過(guò)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(guò)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煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)對(duì)粉煤進(jìn)行熱解，并獲得可燃?xì)狻⒋裏峤庠虾置悍鬯榈搅?mm以下。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(xiàng)目熱解氣熱解焦油半焦產(chǎn)率％15.389.7263.74與煤粉鍋爐的燃料全部為發(fā)電用原料煤的情況相比，從熱解反應(yīng)器排出的熱解半焦占煤粉鍋爐燃料總重量的50％時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)能量利用效率提高了3.7％。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5.87％，焦油預(yù)先處理成本降低6.4％。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(shí)用新型目的進(jìn)行各技術(shù)特征之間的其他組合，以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型之目的為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3