煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统。该系统包括煤热解反应器和循环流化床锅炉，所述煤热解反应器的半焦出口与所述循环流化床锅炉的半焦入口连接。本实用新型在反应器本体上部内置颗粒移动床除尘，入炉热解煤部分进入颗粒移动床，热解油气穿过颗粒移动床有效降低了热解气中的含尘量，同时通过除尘系统降低了煤热解油气温度，降低了重质焦油收率。产生的半焦热态输送至循环流化床锅炉直接燃烧，可有效利用了热解半焦自身携带的显热，提高了发电效率。
【专利说明】
煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于煤炭分阶梯级利用技术领域，尤其涉及针对长焰煤、褐煤等中低 阶粉煤的一种煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统。
【背景技术】
[0002] 随着液体燃料、气体燃料和化工原料在能源消费总量中比重的逐步提高，以煤炭 的化工转化保障关键能源领域中自给率的能源发展路线取得了显著的进步。煤热解是一类 弱吸热反应，反应本身的能量消耗仅相当于原料热值的3-5%。在绝氧工作条件，温度的增 加将会导致煤的大分子逐步解构，通过氢转移、脱氢和缩合反应，芳核逐步缩聚，从单环芳 烃一稠环芳烃一多环芳烃一半焦，直至焦炭。煤的热解过程通常可以形成可燃气、焦油和半 焦(或焦炭)等三类产出物。
[0003] 煤热解后产生的半焦可以作为燃料燃烧。现有的系统都是采取较复杂的固体或气 体作为热载体的煤热解拔头工艺。如现有的一种炉前煤拔头方法，该工艺热解系统采取燃 烧系统来的热灰作为载体，涉及到载体的燃烧和流化，工艺较繁琐，系统复杂，造价高。目前 以半焦作为热载体的工艺中，工艺流程包括半焦的加热、提升、分离、混合等工艺，导致系统 流程增加，大大提高了系统故障率。
[0004] 煤热解产生的热解油气，成分复杂、重质焦油组分多，粉尘含量大、粉尘形状不规 贝1J，需要后续设置复杂的热解油气处理系统才可得到可燃气和高品质焦油。热解工艺中除 尘技术已成为低阶煤热解工业化过程急需解决的问题之一。 【实用新型内容】
[0005] 为了解决上述问题，本实用新型提供一种煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系 统，采取蓄热式下行床反应器，只需要把产生的半焦热态输送至循环流化床锅炉直接燃烧， 可有效利用了热解半焦自身携带的显热，同时产生可燃气和高附加值焦油，实现煤拔头的 经济效益。
[0006] 煤拔头，旨在常压、中低温、无催化剂和氢气的条件下，用温和热解的方式提取煤 中的气体、液体燃料和精细化学品，并借此工艺脱硫脱硝，从而实现油、煤气、热、电的多联 产。
[0007] 本实用新型的目的之一提供一种煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统，该系 统包括煤热解反应器和循环流化床锅炉，
[0008] 所述煤热解反应器包括:反应器本体和颗粒移动床，所述颗粒移动床包括：侧面 板、固定在所述反应器本体的侧壁上的两个壁板和可伸缩的阀门，由此所述侧面板、所述两 个壁板和所述侧壁围成上开口的腔体，所述侧面板为多孔板，所述阀门位于所述颗粒移动 床的底部，在所述壁板的固定部位之间的侧壁上设置有热解油气出口；
[0009] 所述煤热解反应器的半焦出口与所述循环流化床锅炉的半焦入口连接。
[0010] 本实用新型中，所述阀门为板状体，在所述壁板的固定部位之间的侧壁之下设有 长孔，所述阀门可伸缩的安装于所述长孔，所述阀门作为颗粒移动床的底。
[0011] 本实用新型中，所述颗粒移动床进一步包括滤板，所述滤板为多孔板，所述滤板布 置在所述两个壁板之间并且与所述热解油气出口相对，由此在所述滤板、所述两个壁板和 所述壁板的固定部位之间的侧壁之间限定出气室。热解油气由颗粒移动床的腔体进入气室 时，滤板的全部都参与工作，避免滤板因仅对应热解油气出口的部分通气，使用频率过大造 成该部分分布的气孔过早被焦油堵塞而报废，延长了滤板的使用寿命，减小了停工更换滤 板的频率，提高了生产效率。
[0012] 另一种方案，所述颗粒移动床进一步包括滤板，所述滤板设置在所述热解油气出 口处，所述滤板为多孔板。一般来说，反应器的热解油气出口带有一段管接头，方便与传输 气体的管道连接，本实用新型的滤板设置在热解油气出口的管接头内，可以减少滤板、隔板 的材料消耗。
[0013] 本实用新型的煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统进一步包括热解油气处 理系统；
[0014] 所述热解油气处理系统与所述煤热解反应器的热解油气出口连接。
[0015] 本实用新型中，所述热解油气处理系统包括:气液分离系统，热解气净化系统，焦 油精制系统；
[0016] 所述煤热解反应器的热解油气出口与所述气液分离系统连接，所述气液分离系统 的气体出口与所述热解气净化系统连接，所述气液分离系统的液体出口与所述焦油精制系 统连接。
[0017] 本实用新型中，所述热解气净化系统具有连接至所述煤热解反应器的可燃气出 □ 〇
[0018] 本实用新型采用蓄热式下行床反应器作为煤热解反应器。反应器本体上部内置颗 粒移动床除尘，入炉热解煤部分进入颗粒移动床，热解油气穿过颗粒移动床有效降低了热 解气中的含尘量，降低了后续焦油预处理成本，同时通过除尘系统降低了煤热解油气温度， 使部分重质焦油冷凝，降低了重质焦油收率。产生的半焦热态输送至循环流化床锅炉直接 燃烧，可有效利用了热解半焦自身携带的显热，提高了发电效率。
[0019] 为了便于描述，在本文中，术语"煤快速热解反应器"、"蓄热式下行床反应器"、"热 解炉"可互换使用。
【附图说明】
[0020] 图1是本实用新型煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统的结构示意图；
[0021] 图2是本实用新型实用煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统处理煤的流程 图。
【具体实施方式】
[0022] 以下结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】进行更加详细的说明，以 便能够更好地理解本实用新型的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方 式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。
[0023] 本实用新型实施例公开了煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统，用于处理低 阶煤。如图1所示，系统包括煤热解反应器100、循环流化床锅炉200和热解油气处理系统 300。原料(低阶煤)在煤热解反应器100中发生热解反应，产生热解半焦和热解油气。热解半 焦进入循环流化床锅炉200进行燃烧。热解油气进入热解油气处理系统300进行后续处理得 到可燃气和焦油。
[0024] 煤热解反应器100为蓄热式下行床反应器，包括:反应器本体、蓄热式辐射管、颗粒 移动床。
[0025] 反应器本体为热解反应容器。热解反应容器的顶部开设原料入口，在侧壁上设置 有热解油气出口。
[0026] 蓄热式辐射管设置在反应器本体内，蓄热式辐射管沿反应器本体的高度方向多层 布置，每层布置多根在水平方向彼此平行的蓄热式辐射管。由于采用多层蓄热式辐射管供 热，反应系统结构简单，操作方便，加热效果好，温度分布均匀。每层蓄热式辐射管与相邻上 下两层的蓄热式辐射管互相平行且沿反应器本体的高度方向交错分布。由此，可显著提高 反应器的热解效率，从而提尚广品的广出率。
[0027] 颗粒移动床固定热解反应容器本体的侧壁上，并将热解油气出口罩住，本实用新 型所述的罩住，是指颗粒移动床将热解油气出口与反应器内腔隔离。热解油气经颗粒移动 床除尘后，由热解油气出口排出反应容器本体外。
[0028] 颗粒移动床设置在反应器本体的侧壁上。在本实施例中，颗粒移动床包括壁板，侧 面板，滤板和阀门。
[0029] 两个壁板分别固定在反应器本体的侧壁上。为了方便说明，特指位于两个壁板的 在侧壁的固定位置之间的侧壁称之为"部分侧壁"。热解油气出口设置在该"部分侧壁"上， 即于壁板的固定部位之间的侧壁上设置有热解油气出口。
[0030] 侧面板固定在两个壁板中间。两个壁板、侧面板和反应器本体的部分侧壁呈两端 开口的筒状体，围绕形成了颗粒移动床的腔体。该腔体上下开放，形成原料下落的通道。换 句话说，颗粒移动床的顶部是开放的上开口，作为颗粒入口。在颗粒移动床的底部设置有可 伸缩的阀门，通过控制阀门的开度，来控制出料速度。
[0031] 阀门为一板状体，在前述反应器本体的"部分侧壁"下的合适位置设置长孔，阀门 可伸缩的安装于长孔内。向反应器本体外的方向拉阀门，可加快颗粒移动床腔体内的原料 下落速度；向反应器本体内的方向推阀门，可减缓颗粒移动床腔体内的原料下落速度。操作 人员可依据生产需要进行自主操作。
[0032]侧面板为多孔板，侧面板孔径为0~0.05mm，孔的密度为面积孔数不少于500~ 5000个/cm2。热解油气经侧面板进入颗粒移动床的腔体内，经其内的原料过滤后由热解油 气出口排出反应器本体外。
[0033] 颗粒移动床进一步包括滤板，滤板布置两个壁板之间并且与热解油气出口相对， 滤板将热解油气出口与颗粒移动床的腔体隔离。滤板为多孔板，滤板的孔径为〇~0.1mm，孔 的密度为面积孔数不少于50~5000个/cm 2。热解油气通过滤板，由热解油气出口排出反应 器本体体外。
[0034] 滤板和反应器本体的侧壁间隔设置，由滤板、两个壁板和侧壁围成气室。这样，热 解油气由颗粒移动床的腔体进入气室时，滤板的全部都参与工作，避免滤板因仅对应热解 油气出口的部分通气，使用频率过大造成该部分分布的气孔过早被焦油堵塞而报废，延长 了滤板的使用寿命，减小了停工更换滤板的频率，提高了生产效率。
[0035]滤板还有另外一种设置方式:滤板设置在热解油气出口处，将热解油气出口与颗 粒移动床隔离。一般来说，反应器的热解油气出口带有一段管接头，方便与传输气体的管道 连接，本实用新型的滤板设置在热解油气出口的管接头内，可以减少滤板、隔板的材料消 耗。
[0036]煤热解反应器100的半焦出口与循环流化床锅炉200的半焦入口连接。循环流化床 锅炉200作为燃烧器，半焦经循环流化床锅炉200的半焦入口进入。燃烧半焦可有多种用途， 如用于发电。
[0037]本实用新型还包括热解油气处理系统300,对煤热解反应器100产生的热解油气进 行处理。热解油气处理系统300包括气液分离系统301、热解气净化系统302和焦油精制系统 303。热解油气处理系统300与所述煤热解反应器100的热解油气出口连接。
[0038] 气液分离系统3 01用于将热解油气分离为气体和液体，设置有气体出口和液体出 口。气液分离系统301与煤热解反应器100的热解油气出口连接，气体出口与热解气净化系 统302连接，液体出口与焦油精制系统303连接。
[0039] 气液分离系统301分离的气体经气体出口进入热解气净化系统302,由热解气净化 系统302处理后产生可燃气。热解气净化系统302具有连接至所述煤热解反应器100的可燃 气出口。热解气净化系统302产生部分可燃气送至煤热解反应器100燃烧，为热解反应提供 热能，实现了系统所需能量的部分自给。
[0040] 气液分离系统301分离的液体经液体出口进入焦油精制系统303,经焦油精制系统 303处理得到高品质焦油。
[0041] 如图2所示，本实用新型使用上述煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统处理 煤的流程包括如下步骤：
[0042] 1、原料破碎至粒径6~8mm。
[0043] 2、将破碎后的原料加入煤热解反应器中，使原料发生热解反应，热解反应产生热 解油气和热解半焦。
[0044] 3、产生的热解油气通过颗粒移动床除尘、降温后排出煤热解反应器。
[0045] 4、将400-600°C的热解半焦从煤热解反应器的半焦出口排出，进入循环流化床，燃 烧用空气通过底部的布风板，与半焦燃烧。将排出煤热解反应器的热解油气送入气液分离 系统，得到热解气和热解焦油。将热解气送入热解气净化系统，通过脱硫、脱氨等工序得到 可燃气，将热解焦油送入焦油精制系统，经加氢精制得到高品质焦油。
[0046]本实用新型采用蓄热式下行床反应器作为煤热解反应器。反应器本体上部内置颗 粒移动床除尘，入炉热解煤部分进入颗粒移动床，热解油气穿过颗粒移动床有效降低了热 解气中的含尘量，降低了后续焦油预处理成本，同时通过除尘系统降低了煤热解油气温度， 使部分重质焦油冷凝，降低重质焦油收率。产生的半焦热态输送至循环流化床锅炉直接燃 烧，可有效利用了热解半焦自身携带的显热。
[0047] 实施例
[0048]将印尼褐煤粉碎到粒径6~8_，送入煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统的 煤热解反应器，煤热解反应器设置了多层加热辐射管和颗粒移动床。热解反应产生的热解 油气经气液分离系统、热解气净化系统和焦油精制系统后，可得科尔安琪和高品质焦油。可 燃气中组成如下表1所示，产生的热解半焦温度为510°C，热态进循环流化床锅炉燃烧发电。 表2为各项目产率。
[0049]表1可燃气中组成成份
[0053] 与传统循环流化床锅炉相比，从煤热解反应器排出的热态热解半焦直接进循环流 化床锅炉，整个系统能量利用效率提高了2.3%，把可燃气和焦油的收益折算到发电成本 中，发电成本降低了约5.8%，焦油预处理成本降低6.2%。
[0054] 需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限 制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范 围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。 此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别 说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。
【主权项】
1. 一种煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统，包括:煤热解反应器和循环流化床 锅炉，其特征在于， 所述煤热解反应器包括:反应器本体和颗粒移动床，所述颗粒移动床包括:侧面板、固 定在所述反应器本体的侧壁上的两个壁板和可伸缩的阀门，由此所述侧面板、所述两个壁 板和所述侧壁围成上开口的腔体，所述侧面板为多孔板，所述阀门位于所述颗粒移动床的 底部，在所述壁板的固定部位之间的侧壁上设置有热解油气出口； 所述煤热解反应器的半焦出口与所述循环流化床锅炉的半焦入口连接。2. 根据权利要求1所述的煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统，其特征在于，所述 阀门为板状体，在所述壁板的固定部位之间的侧壁之下设有长孔，所述阀门可伸缩的安装 于所述长孔。3. 根据权利要求1所述的煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统，其特征在于，所述 颗粒移动床进一步包括滤板，所述滤板布置在所述两个壁板之间并且与所述热解油气出口 相对，由此在所述滤板、所述两个壁板和所述壁板的固定部位之间的侧壁之间限定出气室， 所述滤板为多孔板。4. 根据权利要求1所述的煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统，其特征在于，所述 颗粒移动床进一步包括滤板，所述滤板设置在所述热解油气出口处，所述滤板为多孔板。5. 根据权利要求1所述的煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统，其特征在于，所述 系统进一步包括热解油气处理系统； 所述热解油气处理系统与所述煤热解反应器的热解油气出口连接。6. 根据权利要求5所述的煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统，其特征在于，所述 热解油气处理系统包括:气液分离系统，热解气净化系统，焦油精制系统； 所述煤热解反应器的热解油气出口与所述气液分离系统连接，所述气液分离系统的气 体出口与所述热解气净化系统连接，所述气液分离系统的液体出口与所述焦油精制系统连 接。7. 根据权利要求6所述的煤热解反应器与循环流化床锅炉联用系统，其特征在于，所述 热解气净化系统具有连接至所述煤热解反应器的可燃气出口。
【文档编号】F23C10/00GK205710588SQ201620589413
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】梅磊, 陈水渺, 肖磊, 薛逊, 姜朝兴, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司