利用噴動床反應(yīng)器的煤熱解系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及煤熱解領(lǐng)域，特別是涉及一種利用噴動床反應(yīng)器的煤熱解系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]“富煤、貧油、少氣”是我國目前的能源現(xiàn)狀。隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，一次能源中石油的供需矛盾日益突出，2008年中國原油凈進口量1.79億噸，對境外石油的依存度達到49.0%，而受于國力與外匯的限制，我國很難支持這樣大規(guī)模的石油進口，亟待解決石油與天然氣缺口問題。與石油相比，我國煤炭產(chǎn)量和消費量在一次能源中占的比重一直保持在70%以上，如何發(fā)展新型煤化工，建設(shè)大型的新型煤化工多聯(lián)產(chǎn)項目，生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品正在成為我國能源建設(shè)的重要任務(wù)。
[0003]煤快速熱解工藝可以在較溫和條件下得到優(yōu)質(zhì)焦油，潔凈的半焦和煤氣，優(yōu)質(zhì)焦油可加氫精制為輕質(zhì)油品等化工產(chǎn)品。煤熱解過程多是吸熱反應(yīng)，傳統(tǒng)工藝解決煤熱解過程需要熱量的方式是固體熱載體供熱(如圖1所示)(如大連理工大學(xué)的DG熱解工藝、美國油頁巖公司TOSCOAL工藝、德國魯爾魯奇公司的Lurg1-ruhr-gas工藝等)或氣體熱載體供熱(如圖2、3所示)(如立式爐工藝、多段回轉(zhuǎn)爐工藝等)。固體熱載體供熱普遍采用燃燒部分熱解半焦釋放的反應(yīng)熱加熱固體熱載體，通過氣固分離裝置分離熱載體為熱解過程供熱；氣體熱載體供熱則普遍采用燃燒部分半焦或者熱解煤氣產(chǎn)生的熱煙氣為熱解過程供熱。固體熱載體供熱普遍采用雙床熱解工藝，投資高，熱載體采用循環(huán)流化床進行加熱，設(shè)備本體較高(幾十米甚至上百米)，設(shè)備運行能耗高；同時，工藝在進行熱解時熱解半焦與熱載體相混合，半焦分離提純存在難度；氣體熱載體供熱目前普遍采用立式爐工藝和多段回轉(zhuǎn)爐工藝，設(shè)備投資少。但立式爐工藝屬于移動床，存在爐內(nèi)軸向和徑向溫度分布不均勻，易于結(jié)焦；同時，由于生產(chǎn)過于簡單，配套設(shè)施少，環(huán)境污染嚴重，各地方政府已經(jīng)開始整頓；多段回轉(zhuǎn)爐工藝采用在蒸餾容器外壁與燃燒室內(nèi)壁之間的空間燃燒部分熱解煤氣產(chǎn)生高溫?zé)釤煔?，以熱傳?dǎo)方式對熱解過程間接供熱，傳熱效率低、工藝總能量利用率低。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]基于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實用新型提供一種利用噴動床反應(yīng)器的煤熱解系統(tǒng)及方法，能解決固體熱載體工藝存在半焦與熱載體分離提純難度大、投資成本高、設(shè)備運行能耗高，以及現(xiàn)有氣體熱載體熱解工藝存在爐內(nèi)軸向和徑向溫度分布不均、傳熱效率低，工藝總能量利用率低的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種采用噴動床反應(yīng)器的煤熱解系統(tǒng)，包括:
[0006]噴動床反應(yīng)器，其上設(shè)有煤入口、熱解半焦出口、熱解氣進氣口和混合煤氣出氣P ；
[0007]折流板下行床，其上設(shè)有熱解半焦入口、氣化半焦出口、預(yù)熱空氣入口和水蒸汽入口、氣化煤氣出口，該折流板下行床內(nèi)設(shè)有折流板，所述折流板介于熱解半焦入口與氣化半焦出口之間，并介于所述預(yù)熱空氣入口和水蒸汽入口與氣化煤氣出口之間；
[0008]所述折流板在折流板下行床內(nèi)兩側(cè)交替布置，上下相鄰折流板間距視處理規(guī)模而定，一般在100?1200_，折流板可設(shè)置布風(fēng)裝置(如小孔和風(fēng)帽等)，折流板上設(shè)置布風(fēng)裝置可提高氣固兩相接觸面積，穩(wěn)定氣化床層溫度和促進氣化半焦流動，避免折流板下行床內(nèi)物料堵塞問題，亦可不設(shè)置布風(fēng)裝置(如小孔和風(fēng)帽等)，可簡化結(jié)構(gòu)，便于維護；
[0009]所述噴動床反應(yīng)器的出口經(jīng)返料閥與所述折流板下行床的熱解半焦入口相連；
[0010]第一氣固分離器，與所述折流板下行床的氣化煤氣出口相連，該第一氣固分離器的氣化半焦出口連接至所述折流板下行床內(nèi)，氣化煤氣出口與所述噴動床反應(yīng)器的熱解氣進氣口相連；
[0011]第二氣固分離器，與所述噴動床反應(yīng)器的混合煤氣出氣口相連，該第二氣固分離器的熱解半焦出口連接至所述噴動床反應(yīng)器內(nèi)，混合煤氣出口與余熱鍋爐相連，所述余熱鍋爐的水蒸汽出口與所述折流板下行床的水蒸汽入口相連；
[0012]空氣預(yù)熱器，與所述余熱鍋爐的水蒸汽出口相連，該空氣預(yù)熱器的預(yù)熱空氣出口與所述折流板下行床的預(yù)熱空氣入口相連；
[0013]水洗塔，與所述余熱鍋爐的煤氣出口相連，該水洗塔設(shè)有混合煤氣排出口和焦油排出口。
[0014]本實用新型的有益效果為:通過噴動床反應(yīng)器耦合折流板下行床，形成熱解和氣化過程耦合，傳熱效率高，總能量利用率高，實現(xiàn)了煤熱解過程中熱值煤氣、高品質(zhì)半焦和焦油的三聯(lián)產(chǎn)；而且投資低、設(shè)備運行能耗低、不存在半焦與熱載體分離提純問題；采用噴動床反應(yīng)器熱解，氣固兩相接觸充分，床層溫度穩(wěn)定，基本不存在溫度梯度。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的固體熱載體供熱工藝示意圖；
[0017]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的氣體熱載體供熱工藝示意圖；
[0018]圖3為現(xiàn)有技術(shù)的氣體熱載體供熱工藝示意圖；
[0019]圖4為本實用新型實施例提供的煤熱解系統(tǒng)示意圖；
[0020]圖4中:1-噴動床反應(yīng)器；11-煤入口 ； 12-熱解半焦出口 ； 13-混合煤氣出氣口 ；2-返料閥；3_折流板下行床；31-熱解半焦入口 ；32_氣化半焦出口 ；33_氣化煤氣出口 ；34-水蒸汽入口 ；35_預(yù)熱空氣入口 ；36_折流板；4-第一氣固分離器；41-氣化煤氣出氣口 ；42-氣化半焦返料口 ；5_第二氣固分離器；51-混合煤氣出口 ；52_熱解半焦返料口 ；6-余熱鍋爐；61_水蒸汽出口 ；62_加水口 ；63_混合煤氣輸出口 ；7_空氣預(yù)熱器；71-水蒸汽入口 ；72-空氣入口 ；73_預(yù)熱空氣出口 ；74_排水口 ；8_水洗塔；81-混合煤氣排出口 ；82_焦油排出口 ；A-氣化煤氣；B-水蒸汽；C-預(yù)熱空氣；D-空氣。
【具體實施方式】
[0021]下面對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。
[0022]如圖1所示，本實用新型實施例提供一種利用噴動床反應(yīng)器的煤熱解系統(tǒng)，實現(xiàn)低成本高效煤熱解，該系統(tǒng)包括:
[0023]噴動床反應(yīng)器，其上設(shè)有煤入口、熱解半焦出口、熱解氣進氣口和混合煤氣出氣P ；
[0024]折流板下行床，其上設(shè)有熱解半焦入口、氣化半焦出口、氣化煤氣出口、預(yù)熱空氣入口和水蒸汽入口，預(yù)熱空氣入口和水蒸汽入口均設(shè)在折流板下行床底部，該折流板下行床內(nèi)設(shè)有折流板，折流板介于熱解半焦入口與氣化半焦出口之間，并介于氣化煤氣出口與水蒸汽入口之間；
[0025]噴動床反應(yīng)器的熱解半焦出口經(jīng)返料閥與折流板下行床的熱解半焦入口相連；
[0026]第一氣固分離器，與折流板下行床的氣化煤氣出口相連，該第一氣固分離器的氣化半焦返料口連接至折流板下行床內(nèi)，該第一氣固分離器的氣化煤氣出氣口與噴動床反應(yīng)器的熱解氣進氣口相連；
[0027]第二氣固分離器，與噴動床反應(yīng)器的混合煤氣出氣口相連，該第二氣固分離器的熱解半焦返料口連接至噴動床反應(yīng)器內(nèi)，混合煤氣出氣口與余熱鍋爐相連，余熱鍋爐的水蒸汽出口與折流板下行床的水蒸汽入口相連；
[0028]空氣預(yù)熱器，與余熱鍋爐的水蒸汽出口相連，該空氣預(yù)熱器的預(yù)熱空氣出口與折流板下行床的預(yù)熱空氣入口相連；
[0029]水洗塔，與余熱鍋爐的混合煤氣輸出口相連，該水洗塔設(shè)有混合煤氣排出口和焦油排出口。
[0030]上述煤熱解系統(tǒng)中，噴動床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向管，導(dǎo)向管介于煤入口與熱解半焦出口之間，并介于熱解氣進氣口與混合煤氣出氣口之間。
[0031]上述煤熱解系統(tǒng)中，折流板下行床內(nèi)的折流板為角度45°?55°向下的折流板。在折流板下行床內(nèi)設(shè)置角度為45°?55°向下的折流板，可以提高熱解半焦氣化反應(yīng)時間。折流板在折流板下行床內(nèi)兩側(cè)交替布置，上下相鄰折流板間距視處理規(guī)模而定，一般在100?1200_，折流板可設(shè)置布風(fēng)裝置(如小孔和風(fēng)帽等)，折流板上設(shè)置布風(fēng)裝置可提高氣固兩相接觸面積，穩(wěn)定氣化床層溫度和促進氣化半焦流動，避免折流板下行床內(nèi)物料堵塞問題，亦可不設(shè)置布風(fēng)裝置(如小孔和風(fēng)帽等)，可簡化結(jié)構(gòu)，便于維護。
[0032]上述煤熱解系統(tǒng)中，煤入口設(shè)在噴動床反應(yīng)器下部的濃相段；熱解半焦出口設(shè)在噴動床反應(yīng)器的中部；熱解氣進氣口設(shè)在噴動床反應(yīng)器的底部；混合煤氣出氣口設(shè)在噴動床反應(yīng)器的上部。將噴動床反應(yīng)器的熱解半焦出口在噴動床反應(yīng)器的中部，避免了煤顆粒在噴動床熱解過程中出現(xiàn)短流，同時增加了煤熱解停留時間，有效增加了焦油和煤氣產(chǎn)率。
[0033]上述煤熱解系統(tǒng)中，熱解半焦入口和氣化煤氣出口均設(shè)在折流板下行床上部；氣化半焦出口設(shè)在折流板下行床下部。
[0034]上述系統(tǒng)中的返料閥設(shè)有空氣入口，通過輸入空氣量控制噴動床反應(yīng)器向折流板下行床內(nèi)輸入熱解半焦的量。
[0035]利用上述利用噴動床反應(yīng)器的煤熱解系統(tǒng)對煤熱解的方法，包括以下步驟:
[0036]煤顆粒進入噴動床反應(yīng)器內(nèi)，在折流板下行床所產(chǎn)生高溫氣化煤氣的作用下進行熱解，熱解溫度為600?800°C，煤顆粒在噴動床反應(yīng)器內(nèi)平均停留時間為I?3s，熱解后熱解煤氣與進入的氣化煤氣形成混合煤氣，從噴動床反應(yīng)器的混合煤氣出氣口進入第二氣固分離器；由于折流板下行床所產(chǎn)生高溫氣化煤氣作為熱解氣，與現(xiàn)有方法相比，縮短了焦油熱裂解時間。
[0037]折流板下行床所產(chǎn)生高溫氣化煤氣為:噴動床反應(yīng)器排出的熱解半焦進入折流板下行床進行氣化形成氣化煤氣后，經(jīng)第一氣固分離器分離輸出至噴動床反應(yīng)器的高溫氣化煤氣；
[0038]在第二氣固分離器中，熱解半焦返料至噴動床反應(yīng)器內(nèi)，分離后的混合煤氣進入余熱鍋爐與水換熱產(chǎn)生溫度為140°C?160°C的飽和蒸汽，一部分飽和蒸汽進入折流板下行床作為發(fā)生氣化反應(yīng)的氣化劑，其余飽和蒸汽進入空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，預(yù)熱的空氣和作為氣化劑的水蒸汽混合進入折流板下行床；
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