[发明专利]双旋风煤热解气化分级转化装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧装置及方法，具体涉及一种双旋风煤热解气化分级转化装置及方 法。

背景技术

气流床气化技术因具有处理量大、碳转化率高、冷煤气效率高等优点已成为现代煤气 化技术的主要发展方向。炉内的高温、高压、混合好的特点决定了它有在单位时间、单位 体积内提高生产能力的最大潜能，符合化工装置大型化的发展趋势。然而该技术也面临一 些重要问题：

(1)、大型化是煤气化技术发展的首要问题。由于受制造、运输、安装等客观因素的限 制，必须在有限的设备尺寸上，通过提高单位时间、单位体积的处理能力和处理效率实现 大规模高效产业化，其途径一般为提高气化温度、增加压力、强化混合。然而气化炉由于 高压又会带来的昂贵的设备费用以及操作、安全等问题。

(2)、实现能量的高效转化与合理回收是煤气化过程需要解决的迫切问题，即合理回收 煤气高温显热。现今回收煤气显热的技术有两种，即激冷工艺和废热锅炉工艺，激冷工艺 设备简单，投资省，但能量回收效率低。废热锅炉回收热量效率高，但设备庞大，投资巨 大，工作可靠性不稳定，因此开发新的热量回收技术势在必行。

(3)、由于不同的气流床气化技术拥有各自的结构及工艺特点，煤粉旋风气化技术利用 旋风流场旋流强度高，湍流混合强烈的特点，强化了炉内传热传质过程，延长了煤粉在炉 内的停留时间，提高了炉内的热强度，从而优化了气化性能。2004年吕清刚、那永洁等 人公布了一种固体燃料气化反应装置。该装置旨在利用旋风炉内的强烈的气固掺混条件， 强化气化反应，提高气化效率。2013年哈尔滨工业大学邱朋华等人公布了一种煤粉旋风 气流床气化装置，旨在解决传统气化炉喷嘴容易过烧，干煤粉在炉内的停留时间短，煤粉 颗粒气化的碳转化率低等问题。

(4)、根据煤中不同组分在不同转化阶段的反应性差异的特点，进行煤热解、气化的分 级转化，即先采用煤热解工艺，先将煤中容易热解的高活性部分在热解炉中转化为焦油和 煤气，然后将热解过程所产生的活性较低的半焦用于气化，可以在煤气化过程中减少投资， 降低成本，也有可能实现更高效的利用能源利用。中国科学院工程热物理研究公开了一种 热解气化联合方法，使燃料在低速床热解炉中热解，产生的半焦送入循环流化床气化炉中 气化，并用固体热载体为燃料热解提供热量。浙江大学公开了一种循环流化床煤分级转化 煤气焦油半焦多联产装置及方法，该方法用双循环流化床作为煤分级转化装置，分别为循 环流化床气化炉和流化床干馏炉，干馏炉吸热由循环流化床气化炉的高温热循环物料来提 供。以上方法均采用固体循环物料提供热解所需热量。

(5)、在各种煤热解工艺中，气体热载体煤热解工艺因其热解效率高，单元装置小， 设备投资费用低，反应条件温和，反应时间短，对煤种无特殊要求特点而得到越来越多的 重视。浙江大学公开了一种气体热载体煤热解制取焦油煤气半焦的方法，该方法以高温烟 气为热载体，在流化床热解炉中对煤进行热解，析出挥发分，挥发分经冷凝分离得到焦油 和粗热解煤气，而热解得到的半焦，一部分送到循环流化床进行燃烧，产生高温烟气作为 热载体提高了煤的热解效率。

发明内容

本发明为解决现有气化炉不能合理回收利用气流床气化炉所产生煤气的高温显热的 问题，而提出了一种双旋风煤热解气化分级转化装置及方法。