[发明专利]一种太阳能驱动的煤热解耦合半焦气化的反应器及方法

说明书

本发明公开了一种太阳能驱动的煤热解耦合半焦气化反应器及方法，该反应器主要由提升管、旋风分离器和环空内循环流化床组成。提升管的出口联接旋风分离器，提升管和旋风分离器布置在环空内循环流化床的内部。提升管位于环空内循环流化床的中心，提升管管壁与环空内循环流化床壁面平行，提升管的入口位置伸出环空内循环流化床底部一段距离。通过布风板布置在提升管的底部，给煤管联接提升管侧壁。环空内循环流化床顶部布置有透光窗口，环空内循环流化床的外壁包覆保温层，环空内循环流化床底部布置环形布风板。

技术领域

本发明涉及太阳能高效利用及煤炭清洁转化技术领域，具体涉及一种太阳能驱动的煤热解耦合半焦气化的反应器及方法。

背景技术

煤炭是我国的重要能源和化工原料，煤炭分质分阶梯级利用是实现煤炭高效清洁利用的重要途径。低变质煤在我国煤炭储量中所占比例超过40％，具有挥发分含量高、低灰、低硫、低磷和高发热量的特点，是理想的化工原料。低变质煤低温热解耦合高温半焦气化的技术可以提高低变质煤的能量利用效率，生产高附加值的化学产品(苯-甲苯-二甲苯BTX)及合成气。现有的煤低温热解-煤焦气化耦合系统中热解和气化反应分别在热解反应器和气化反应器中进行的，其中热解反应器产生的半焦是气化反应器的原料，气化反应器出口的高温气体是热解反应器的能量来源，两个反应器之间存在着大量的质量、动量、能量和反应产物传递与交换。由此带来一系列难以解决的问题：

1)反应器之间质量、动量、能量和反应产物传递与交换过程中能量和物料及加热气体的损耗是难以避免的；

2)维持系统的质量和热量平衡，热解反应器必须为气化炉提供足够的半焦颗粒，以便和氧气不完全燃烧释放足够的热量，半焦的含量取决于热解产物的多少，而氧气的含量影响合成气中二氧化碳含量及热解过程半焦产量，系统需要足够精细的控制，连续生产必须建立在严格的操作范围，操作的复杂性导致难以保证能量利用效率及目标产物的最大化；

3)本质上来说该工艺的热量来源是煤炭的不完全氧化，因此其产生的合成气虽然清洁但热值并不太高，而且氧气的使用提高了系统运行的成本。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种太阳能驱动的煤热解耦合半焦气化的反应器及方法，该反应器能够实现热解-气化反应的集成及简化操作流程，为该技术规模化利用奠定基础；并从根本上解决能量来源实现煤炭能量提阶，使该系统可以生产高品质燃料。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种太阳能驱动煤热解耦合半焦气化反应器，包括提升管、旋风分离器、环空内循环流化床、提升管布风板、给煤管、透光窗口，其中所述环空内循环流化床内竖直设置有提升管，并且提升管的外壁通过挡板与环空内循环流化床的内壁相连接；提升管的上端设置有旋风分离器，并且提升管与旋风分离器相连通，旋风分离器的顶部设置有穿出环空内循环流化床的导流管；提升管的下端伸出环空内循环流化床底部，提升管的侧壁上安装有给煤管；环空内循环流化床的顶部开设有能够透过太阳光的透光窗口。

所述环空内循环流化床外壁包覆有保温层。

所述环空内循环流化床底部布置有环形布风板。

所述挡板底端高于环形布风板布置。

在透光窗口处通入避免透光窗口被玷污的惰性吹扫气体。

所述提升管竖直设置在环空内循环流化床的中心。

所述提升管内设置有提升管布风板，且提升管布风板设置在提升管的底部。

所述提升管的直径小于环空内循环流化床。