一种流化床煤热解的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种流化床煤热解的系统，包括：多层流化床反应器，设有进煤口、预热空气和水蒸汽混合入口、混合煤气出口、半焦返料口和半焦出口；多层流化床反应器的混合煤气出口依次与气固分离器、余热锅炉和水洗塔连接；余热锅炉设有水蒸汽出口，该水蒸汽入口分别与混合器和空气预热器连接；空气预热器与混合器连接，混合器的出口与多层流化床反应器的预热空气和水蒸汽混合入口连接。通过采用多层流化床反应器，床层温度稳定，不存在温度梯度，解决了炉内轴向和径向温度分布不均匀的技术缺陷；实现了在多层流化床反应器内热解和气化过程耦合，高温气化煤气逆流与煤直接进行气固两相接触，进行煤热解转化，煤气热值提高，工艺上传热效率高，总能量利用率高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及煤热解领域，特别是涉及一种流化床煤热解的系统。
技术介绍
“贫油、少气、相对富煤”是我国目前的能源现状。随着我国国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，一次能源中石油的供需矛盾日益突出，2014年中国原油净进口量3.1亿吨，对境外石油的依存度达到59.6%，而受于国力与外汇的限制，我国很难支持这样大规模的石油进口，而且国家能源安全无法保证，亟待解决石油与天然气缺口问题。与石油相比，我国煤炭产量和消费量在一次能源中占的比重一直保持在70%左右，如何发展新型煤化工，建设大型的新型煤化工多联产项目，生产石油替代产品正在成为我国能源建设的重要任务。煤快速热解工艺可以在较温和条件下得到优质焦油，洁净的半焦和煤气，优质焦油可加氢精制为轻质油品等化工产品。煤热解过程多是吸热反应，传统工艺是解决煤热解过程需要热量的方式是固体热载体供热(如大连理工大学的DG热解工艺、美国油页岩公司T0SC0AL工艺、德国鲁尔鲁奇公司的Lurg1-ruhr-gas工艺等)或气体热载体供热(如立式炉工艺、多段回转炉工艺等)。固体热载体供热普遍采用燃烧部分热解半焦释放的反应热加热固体热载体，通过气固分离装置分离热载体为热解过程供热；气体热载体供热则普遍采用燃烧部分半焦或者热解煤气产生的热烟气为热解过程供热。图1所示为现有固体热载体工艺的技术方案，碎煤通过进料装置进入热解单元(流化床、下行床或移动床)，与被燃烧单元(循环流化床)加热的热载体颗粒混合，在500?650°C的温度下发生热解反应，生成热解煤气、焦油和半焦，其中部分半焦返料至燃烧单元，在900?950°C的温度下发生燃烧反应，产生的反应热用于加热固体热载体为热解反应提供热量。目前，大连理工大学的DG热解工艺、美国油页岩公司T0SC0AL工艺、德国鲁尔鲁奇公司的Lurg1-ruhr-gas工艺等均是固体热载体工艺的典型应用。该方案的缺点是:固体热载体供热普遍采用双床热解工艺，投资高，热载体在燃烧单元采用循环流化床进行加热，设备本体高(几十米甚至上百米)，设备运行能耗高；同时，工艺在进行热解时热解半焦与热载体相混合，半焦分离提纯存在难度。固体热载体供热普遍采用双床热解工艺，投资高，热载体采用循环流化床进行加热，设备本体较高(几十米甚至上百米)，设备运行能耗高；同时，工艺在进行热解时热解半焦与热载体相混合，半焦分离提纯存在难度；气体热载体供热目前普遍采用立式炉工艺和多段回转炉工艺，设备投资少。但立式炉工艺属于移动床，存在炉内轴向和径向温度分布不均匀，易于结焦；同时，由于生产过于简单，配套设施少，环境污染严重，各地方政府已经开始整顿；多段回转炉工艺采用在蒸馏容器外壁与燃烧室内壁之间的空间燃烧部分热解煤气产生高温热烟气，以热传导方式对热解过程间接供热，传热效率低、工艺总能量利用率低。图2所示为现有气体热载体工艺技术方案，在立式炉工艺中，煤在立式炉内自上而下依次发生干燥、热解、燃烧反应、所产生煤气和焦油由炉顶排出，半焦由炉底外排。热解过程所需热量由燃烧段燃烧部分半焦产生的热烟气与煤直接接触供热，如图2(1)所示。在多段回转炉工艺中，煤在多段串联回转炉内进行热解，最终获得较高产率的焦油、热解煤气和半焦。其中，煤在热解过程所需热量由燃烧部分热解煤气产生的高温热烟气，通过热传导方式为回转炉内煤热解提供热量，如图2(11)所示。该方案的缺点是:立式炉工艺属于移动床，炉内轴向和径向温度分布不均匀，易于结焦；同时，由于生产过于简单，配套设施少，环境污染严重；多段回转炉工艺采用在蒸馏容器外壁与燃烧室内壁之间的空间燃烧部分热解煤气产生高温热烟气，以热传导方式对热解过程间接供热，传热效率低、工艺总能量利用率低。
技术实现思路
基于上述现有技术所存在的问题，本技术提供一种流化床煤热解的系统，能在流化床内直接实现高品质热解气、半焦和焦油三联产、克服现有热解工艺半焦提纯分离、结焦和热效率低的缺点。为解决上述技术问题，本技术提供一种流化床煤热解的系统，包括:多层流化床反应器、气固分离器、混合器、空气预热器、余热锅炉和水洗塔，其中，所述多层流化床反应器，设有进煤口、预热空气和水蒸汽混合入口、混合煤气出口、半焦返料口和半焦出口 ；所述多层流化床反应器的混合煤气出口依次与所述气固分离器、余热锅炉和水洗塔连接；所述气固分离器设有混合煤气排出口和半焦出口，该混合煤气排出口与所述余热锅炉连接，该半焦出口与所述多层流化床反应器的半焦返料口连接；所述余热锅炉设有水蒸汽出口，该水蒸汽出口分别与所述混合器和所述空气预热器连接；所述空气预热器与所述混合器连接，所述混合器的出口与所述多层流化床反应器的预热空气和水蒸汽混合入口连接。本技术的有益效果为:通过采用多层流化床反应器，流化床床层温度稳定，基本不存在温度梯度，解决了气体热载体热解工艺存在炉内轴向和径向温度分布不均匀的技术缺陷；而且实现了在多层流化床反应器内热解和气化过程耦合，高温气化煤气逆流与煤直接进行气固两相接触，进行煤热解转化，煤气热值提高，工艺上传热效率高，总能量利用率高。该系统投资低、设备运行能耗低、不存在半焦与热载体分离提纯问题，解决了固体热载体工艺存在的技术缺陷(如半焦与热载体分离提纯难度大、投资成本高、设备运行能耗尚等)O【附图说明】为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为现有固体热载体工艺的示意图；图2(1)、(II)均现有气体热载体工艺的示意图；图3为本技术实施例提供的多层流化床煤热解的系统的结构示意图。【具体实施方式】下面对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。如图3所示，本技术实施例一种多层流化床煤热解的系统，包括:多层流化床反应器1、混合器5、空气预热器6、气固分离器2、余热锅炉3和水洗塔4，其中，多层流化床反应器I，设有进煤口 11、预热空气和水蒸汽混合入口 14、混合煤气出口 12、半焦返料口 15和半焦出口 13 ；多层流化床反应器I的混合煤气出口 12依次与气固分离器2、余热锅炉3和水洗塔4连接；气固分离器2设有混合煤气排出当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流化床煤热解的系统，其特征在于，包括：多层流化床反应器、气固分离器、混合器、空气预热器、余热锅炉和水洗塔，其中，所述多层流化床反应器，设有进煤口、预热空气和水蒸汽混合入口、混合煤气出口、半焦返料口和半焦出口；所述多层流化床反应器的混合煤气出口依次与所述气固分离器、余热锅炉和水洗塔连接；所述气固分离器设有混合煤气排出口和半焦出口，该混合煤气排出口与所述余热锅炉连接，该半焦出口与所述多层流化床反应器的半焦返料口连接；所述余热锅炉设有水蒸汽出口，该水蒸汽出口分别与所述混合器和所述空气预热器连接；所述空气预热器与所述混合器连接，所述混合器的出口与所述多层流化床反应器的预热空气和水蒸汽混合入口连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷晓平，侯傲，霍锡臣，冯娜，
申请(专利权)人：北京雷浩环保能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11