粉煤快速热解与半焦气化联合装置的制作方法

本实用新型涉及一种粉煤快速热解与半焦气化联合装置，属于粉煤热解技术领域。

背景技术：

我国能源结构的特点是“富煤、贫油、少气”，煤炭在今后一个时期内仍将是我国的主要能源。西部地区的经济发展需要新型煤化工产业来支撑。

在煤炭开采及后续加工过程中将产生40%的粒径小于10mm的粉煤，这部分煤炭目前主要作为燃料使用。由于没有从煤炭中提取像酚、萘等十分有用的化学组分和煤焦油而直接作为燃料燃烧，实际上这是一种能源的浪费。

目前，严重的雾霾及环境保护要求也需要新型煤化工产业能够实现粉煤的综合利用。在煤炭热解方面，以块状煤炭热解技术（如焦化）已经成熟并得到广泛应用。但低成本、环境友好的粉煤热解技术正在研发之中，比如：美国开发的COED工艺、TOSCOAL工艺、Garrett半焦固体热载体工艺，前苏联开发的ETCH-175工艺，日本开发的快速热解工艺，澳大利亚开发的CSIRO快速热解工艺；我国大连理工大学开发的DG工艺、煤炭科学研究总院开发的MRF工艺、庆华集团新疆和丰能源化工有限公司开发的KH工艺和实现了工业化的西安三瑞实业有限公司开发的外热式回转炉工艺、河南龙成集团有限公司开发的旋转床热解工艺。在粉煤气化方面，成熟的技术有流化床气化、气流床气化、熔融床气化和水煤浆气化工艺。

煤炭的快速热解是指加热速率在100～10⁵℃/s，快速加热热解是煤炭中有机物成分最有效的利用途径，比慢速加热热解所得的挥发性物质多出50%，而且煤焦油轻组分多。但是在粉煤的热解和热解过程中所生成的半焦如何利用，是目前煤化工领域的一个难题。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的技术问题，本实用新型提供了一种粉煤热解和半焦气化同步运行，热效率高、设备投资少，运行安全平稳的粉煤快速热解与半焦气化联合装置。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为粉煤快速热解与半焦气化联合装置，包括粉煤缓冲仓和粉煤快速热解反应器，所述粉煤缓冲仓的底部出料口通过粉煤加料机构与粉煤快速热解反应器的下部相连接，所述粉煤快速热解反应器的下部通过升气管与半焦气化反应器的顶部相连通，所述粉煤快速热解反应器的底部排渣管与半焦缓冲仓相连通，所述半焦缓冲仓的底部通过半焦输送管与半焦气化反应器相连通，所述半焦输送管上设置有控制阀，所述粉煤快速热解反应器产生的热解煤气经过多级分离器进行分离除尘；分离出来的粉尘进入灰罐；分离出来的半焦粉尘进入半焦缓冲仓，所述半焦气化反应器的炉篦上设置有气化剂进气管，所述半焦气化反应器的底部出渣口设置有灰渣罐，所述灰渣罐的出渣口设置有冷渣机。

优选的，所述多级分离器包括依次连接的一级旋风分离器、二级旋风分离器和三级旋风分离器，所述一级旋风分离器和二级旋风分离器的底部出料口经过下料管与半焦缓冲仓相连接，所述三级旋风分离器的底部出料口与灰罐相连接。

优选的，所述粉煤快速热解反应器主要由底部缓冲段、垂直立管和顶部缓冲段构成，所述底部缓冲段上设置有气化煤气进气管和排渣管，所述垂直立管上设置有进料管，所述粉煤快速热解反应器内设置有耐热耐磨衬里。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：本实用新型是以气流床技术为基础，独创一种粉煤快速热解和半焦气化联合运行，该工艺以粉煤气流床快速热解反应器为核心，结合半焦流化床气化工艺，同步实现粉煤的快速热解和半焦的气化，有效地解决了现有工艺生产装置不易放大、传热效率低、设备材质要求高、流程复杂等问题，并具有传热传质效率高、设备选材要求低、工艺流程短、设备少而简单、生产操作灵活、安全可靠性高等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1所示本实用新型的粉煤快速热解反应器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，粉煤快速热解与半焦气化联合装置，包括粉煤缓冲仓1和粉煤快速热解反应器2，粉煤缓冲仓1的底部出料口通过粉煤加料机构3与粉煤快速热解反应器2的下部相连接，粉煤快速热解反应器2的下部通过升气管4与半焦气化反应器5的顶部相连通，粉煤快速热解反应器2的底部排渣管与半焦缓冲仓7相连通，半焦缓冲仓7的底部通过半焦输送管22与半焦气化反应器5相连通，半焦输送管22上设置有控制阀8，粉煤快速热解反应器2产生的热解煤气经过多级分离器进行分离除尘；分离出来的粉尘进入灰罐6；分离出来的半焦粉尘进入半焦缓冲仓7，半焦气化反应器5的炉篦上设置有气化剂进气管9，半焦气化反应器5的底部出渣口设置有灰渣罐10，灰渣罐10的出渣口设置有冷渣机11。

其中，多级分离器包括依次连接的一级旋风分离器12、二级旋风分离器13和三级旋风分离器14，一级旋风分离器12和二级旋风分离器13的底部出料口经过下料管15与半焦缓冲仓7相连接，三级旋风分离器14的底部出料口与灰罐6相连接。

图2为图1所示本实用新型的粉煤快速热解反应器的结构示意图，粉煤快速热解反应器2主要由底部缓冲段16、垂直立管17和顶部缓冲段18构成，底部缓冲段16上设置有气化煤气进气管19和排渣管20，垂直立管17上设置有进料管21，粉煤快速热解反应器2内设置有耐热耐磨衬里。

在使用时，煤炭经破碎成粒径小于10mm的粉煤，经干燥脱水使水分降低到2%以下，然后进入原料缓冲仓内，在通过粉煤加料机加入到粉煤快速热解反应器；半焦气化反应器的气化煤气通过半焦气化反应器顶部的升气管进入粉煤快速热解反应器的底部缓冲段，再向上进入粉煤快速热解反应器内，气化煤气迅速将粉煤打散、流化并形成气流床；粉煤在气化煤气气流的作用下向上快速移动，在移动过程中粉煤和气化煤气进行传质传热并实现快速热解，在进行热解时，热解温度450～500℃、热解压力0.70MPa～1.0MPa、热解时间5～10s，热解过程中反应器的空气流速速为20～50m/s；热解产生的大颗粒半焦被气流携带上升一段距离后，在重力的作用下向下移动落入半焦缓冲仓。小颗粒半焦被气流携带依次进入一级旋风分离器、二级旋风分离器和三级旋风分离器进行除尘，除尘后转化为粉尘浓度小于200mg/m³、最大粒径小于20um的洁净热解煤气；一级旋风分离器和二级旋风分离器回收的小颗粒半焦通过一级旋风分离器和二级旋风分离器的底部下料管进入半焦缓冲仓内。进入到半焦气化器的热半焦在气化剂的作用下发生气化反应生成950～1050℃的高温气化煤气，高温气化煤气通过升气管进入粉煤快速热解反应器的气化煤气进气管，如此循环，半焦气化过程中产生的灰渣从半焦气化器底部排入灰渣罐，经冷渣机冷却后排出系统。其中，气化剂主要为氧气和蒸汽，半焦气化器进行气化反应时，半焦气化温度950～1050℃、气化压力0.70MPa～1.0MPa。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本实用新型范围内。