[发明专利]一种低质燃料热解工艺

说明书

技术领域

本发明涉及化工应用技术领域，特别是涉及一种低质燃料热解工艺。 

背景技术

以褐煤、贫煤等为代表的低品质燃料在我国总储量超过1100亿吨，它们具有含水量、含氧量和挥发分高、含碳量和发热量低的特点。这些低质燃料埋藏浅，容易大规模开采，但机械强度较低、易风化碎裂和自燃、不易化学加工，因此不适于长途运输。它们也不适合直接作为燃料燃烧发电，因为直接燃烧时其热利用率较低，而且温室气体排放量比燃烧优质无烟煤要高出20%。以上特点使低质燃料应用受到了很大限制。

利用热解技术可以将褐煤、贫煤为代表的低质燃料转化为焦油、可燃气和半焦，是一种有效利用低质燃料的方式，国内外对此做了大量研究工作。目前低质燃料热解工艺按照加热方式可分为气体热载体工艺（如专利号为200810104399.2、201010216928.5的中国专利）、固体热载体工艺（如申请号200910163244.0的中国专利）和回转窑工艺（如专利号为201010559620.0的中国专利），按照热解炉型式又可分为固定床工艺、移动床工艺（如专利号201010241648.X和201010587830.0的中国专利）和流化床工艺（如专利号201010287775.3的中国专利）。

流化床热解工艺由于反应速度快、焦油产率高，应用比较广泛，但是该工艺通常以固体颗粒为热源载体，热解过程产生的半焦和固体颗粒较细而且掺混在一起，难以分离，只能燃烧掉，因此生产过程通常不会得到成品半焦，如专利号200710063368.2和200910272712.8的专利。专利号200910215125.5的专利虽然可以利用流化床热解工艺生产半焦和焦油，但是其半焦产品需要外部介质进行冷却，额外消耗了系统热量，增加了生产系统能耗，而且其流化介质是采用没有冷却的可燃气，使得可燃气中携带的大量焦油蒸汽回流到流化床中进行了二次分解，变成了小分子可燃性烷烃气体，造成系统焦油产率大大降低，增加了系统的生产成本。 

发明内容

本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种低质燃料热解工艺，具体为将低质燃料转换为焦油和半焦的工艺方法。该工艺将干熄焦技术和流化床热解技术相互结合，利用吸收半焦热量的熄焦气体混合一部分高温烟气作为流化介质使用，并将冷却后的流化气体返回干熄焦炉作为熄焦气体，同时利用热解气体燃烧后的高温烟气作为系统热源。该工艺系统主要由干燥炉、流化床热解炉、燃烧炉、干熄焦炉、间壁式换热器和旋风分离器组成。本发明在利用流化床快速热解技术的同时，有效吸收了高温半焦的余热，提高了系统的热效率，而且将系统的流化介质和熄焦介质耦合使用，在保证焦油产率的同时减小了熄焦成本，实现了利用流化床技术同时生产焦油和半焦。

本发明的一种低质燃料热解工艺技术方案为，利用流化床热解反应器联合干熄焦技术，将热解过程产生的可燃气体吸收熄焦过程释放的热能，其中一部分燃气结合一部分高温烟气作为流化床热解炉的流化风使用，热解过程的热能由剩余的燃气燃烧提供。

本工艺生产系统包括干燥炉、流化床热解炉、燃烧炉、干熄焦炉、间壁式换热器和旋风分离器；具体工艺如下：

（1）低质燃料在干燥炉中被高温烟气间接加热脱除水分，在干燥炉出口处输送至电磁振动给料器，然后经由卸料阀被送入流化床热解炉中；流化床热解炉内布置有内加热管束的受热面，用于提供原料热解过程所需的部分热量；

（2）热解过程产生的可燃气体携带着部分固体颗粒从流化床热解炉上部流出，然后进入旋风分离器Ⅰ进行气体和固体分离，热解过程产生的高温固体半焦颗粒则由流化床热解炉底部的卸料阀流出，然后和从旋风分离器Ⅰ分离得到的固体半焦颗粒一起经过卸料阀被送入干熄焦炉；

（3）从旋风分离器Ⅰ流出的高温可燃气体首先进入间壁式换热器急冷降温，并将热解过程产生的焦油蒸汽在间壁式换热器的底部进行冷凝收集，得到焦油，冷却后的可燃气从间壁式换热器流出，经过循环风机加压后，送入干熄焦炉，与高温的固体半焦颗粒直接逆流接触进行换热，半焦颗粒得到冷却后从底部的卸料阀流出，作为半焦成品；

（4）在干熄焦炉中的可燃气吸收半焦热量后，携带一部分固体颗粒从干熄焦炉上部的出口流出，然后流入旋风分离器Ⅱ进行气体和固体分离，从旋风分离器Ⅱ底部卸料阀分离出的半焦颗粒也作为一部分半焦成品；

（5）从旋风分离器Ⅱ顶端出口流出的可燃气分为两部分，一部分送入流化床热解炉中作为流化介质使用，另一部分可燃气进入燃烧炉中，与空气一起燃烧生成高温烟气；