[发明专利]一种流化床分级煤热解反应器和煤热解方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤热解技术领域，具体涉及一种流化床分级煤热解反应器和煤热解方法。

背景技术

当前的煤热解技术有着多种的应用目的，因而也采用不同的热解工艺。有的热解就是利用煤燃烧的热将煤中的挥发份析出，仅仅为了直接得到焦炭或半焦；相比较煤炭和焦炭而言，煤中的挥发份大多有更高的利用价值。以煤基能源化工为主的热解工艺，主要为了生产焦油和加氢制燃料油，通常热解产生的热解气直接燃烧以供热解热需要，这种工艺以低质煤利用领域的应用较为广泛。以燃烧发电利用为主的多联产热解工艺，一般生产出焦油作为主产品，副产品热解气直接燃烧供产蒸汽发电；另外一种煤热解是以提高发电效率为目的，热解过程以产生热解气为主，除热解产生的半焦通过燃烧产生蒸汽发电外，产生的热解气还可通过燃气蒸汽联合循环发电来提高整体的煤发电效率。

煤热解大多以挥发份较高的低变质煤为运用对象，低质煤的灰分大、灰熔点低，热解后的半焦热值低，若热解后的高温半焦用于煤粉锅炉的燃烧，不仅需要将高温半焦降温、增大制粉系统成本，也会带来稳定燃烧、燃烧区结渣和受热面磨损等严重问题，同时煤粉炉配套的除尘器、灰输送处理系统的容量也需要大大提高。因而对于要将热解产物半焦直接燃烧发电的系统，不宜采用单独的热解炉专门热解，而是应当将热解系统和燃烧系统有机结合起来。

无论以气体作为热载体还是以固体作为热载体提供煤热解的热量，都需要热载体和煤进行高效的换热，采用下行床、移动床、滚筒式和机械搅拌式混合加热器的热解方案的换热能力较低，其它问题也较多，解决起来也不易。由于不同介质在流化床层内的相互传热条件极佳，因而利用流化床热解的系统和设备较为简单，效益较高。

对于要将热解产物半焦直接燃烧的系统，热解热可以由循环流化床锅炉温度达800℃以上的高温循环灰提供，热解后的高温半焦直接随循环灰进入流化床锅炉燃烧，减少半焦高温输送和余热利用的工艺，设备和流程较为简单。

传统流化床煤热解工艺都是以产生焦油为主要目的，通过产生更多优质焦油获得较好的煤利用综合效益。该类工艺要求产生低温轻质焦油，因而热解温度不能太高，通常控制在600℃以下。如果利用循环流化床锅炉的循环灰作为热载体，为了控制流化床热解反应器内热解反应在合适的低温下进行，该热解工艺需要控制只将部分高温循环灰进入流化床反应器，其它循环灰直接返回流化床锅炉。对于绝大多数煤种，如果要充分利用煤的挥发份，需要在较高的温度下才能完成煤的充分热解，同时产生更高比例的热解气。但是煤炭直接高温热解的热解气中甲烷含量少，而氢含量多，这种热解煤气是不利于燃气轮机组处于经济和安全工况运行的。

发明内容

本发明的目的是通过采用流化床进行煤的分级热解工艺，既能保障生产出更多适宜燃气轮机燃烧需要的较好质量的热解气，又能实现煤的充分热解，提高煤热解利用的综合效益。

为了解决此技术问题，本发明的热解工艺核心是将热解用的流化床反应器分级设置，煤首先在第一级流化床热解室内进行低温下的热解，然后再进入下一级流化床热解室内进行较高温度下热解。热解热由循环流化床锅炉分离器出口的循环灰提供，全部循环灰都进入流化床分级煤热解反应器参与热解。

所述的流化床反应器包括热解室、隔离墙5、输煤装置11、大颗粒料出口、混合料出口；所述热解室包括低温热解室14和高温热解室4。

所述低温热解室14和高温热解室4通过隔离墙5分隔开，所述低温热解室14和高温热解室4分别在隔离墙5的上部和下部相连通。

可选的，所述隔离墙5的高度高于两个热解室的密相区高度。

可选的，所述低温热解室14的底部布风板略高于高温热解室4的底部布风板，可确保在较低的流化气流量下使低温热解室14产生的半焦和循环灰输送进高温热解室4，从而减少流化气带来的能耗和热损失。

所述低温热解室的底部布风板用于低温热解室流化气的进气，所述高温热解室的底部布风板用于高温热解室流化气的进气。

低温热解室14和高温热解室4的主体都为截面上大下小的锥形，可以在较小的流化气流量下，保障热解室下部的气流流速较高，使较大粒径的煤和半焦在热解室下部充分流化起来，同时可保障解热室上部的气流流速逐渐降低，加大颗粒流化的内循环量，增加小粒径的煤、半焦和高温循环灰颗粒在密相区停留时间，以利于充分换热和热解；通过（下部出料管上的料阀）控制底部大颗粒料2的排料时间，可以控制大颗粒料的热解时间。