[发明专利]年轻煤下行循环床毫秒热解提质装置

说明书

1.技术领域

本发明提供年轻煤下行循环床毫秒热解提质装置，属于煤化工领域。

2.背景技术

我国低阶煤储量丰富，具有水含量高，氧含量高，挥发分高，热值低等特点，在现代大规模机械化开采的条件下产生较多粉煤易风化和自燃，而且产地大都在偏远地区，交通不便，使得低阶煤不适合长途运输，应用受到很大限制。目前我国低阶煤大部分用于直接燃烧发电，造成严重的环境污染和大量温室气体排放，发电效率低，煤炭资源综合利用率低，资源浪费严重。将低阶煤进行热解提质生产优质半焦同时副产焦油和煤气是一种工艺过程相对简捷、投资较少、经济性较好的技术，不仅解决了能源远距离运输，而且可以进行综合加工利用，具有很强的竞争力，对于我国发展能源多元化战略意义重大，符合国家产业政策及未来发展方向。也是多元化能源的重要发展方向之一。

低阶煤热解工艺按加热方式可分为外热式和内热式两类：外热式热效率低，煤料加热不均，挥发产物的二次分解严重，焦油产量低，装置难以大型化，因此这类技术一般只用于实验室，大型工业化煤热解过程很难实现；内热式工艺利用气体热载体或固体热载体把热量直接传递给煤料，使煤发生热解反应，克服了外热式的缺点，具有热质传递速度快、加热均匀、挥发份二次分解少，焦油产量高，装置易于大型化等优势。

内热式工艺包括气体热载体热解工艺和固体热载体热解工艺，其中：气体热载体热解工艺通常是将燃料燃烧的烟气引入热解室，代表性的有美国的COED工艺、ENCOAL工艺和波兰的双沸腾床工艺等。固体热载体热解工艺则利用高温半焦或其他的高温固体物料与煤在热解室内混合，利用热载体的显热将煤热解。与气体热载体热解工艺相比，固体热载体热解避免了煤热解析出的挥发产物被烟气稀释，同时降低了冷却系统的负荷，工艺优势明显。但现有低阶煤固体热载体快速热解技术存在油中带灰、机械运动部件高温磨损、装置放大效应以及设备长周期稳定运行等难题，成为制约低阶煤快速热解的技术瓶颈，急需依据低阶煤热解反应特性开发能够消除油中带灰、热传递好、能量利用合理的低阶煤热解提质技术和设备。

本发明人发明了一种低阶煤下行循环流化床热解提质工艺，解决了低阶煤流化床热解提质的油中带灰难题，又合理利用了热能和低级煤粘结性，还得到了高附加值的焦油和燃气，消除了提质煤返潮现象，但存在由于热解半焦直接成型，挥发分较高，只能用作型煤，附加值低；使用低阶煤细粉作为粘结剂，需要500℃以上的热压才能成型，对热压成型机要求太高，故障不断，难以保证长周期平稳运行；另外低阶煤细粉粘结力不足，型焦强度不高等亟待解决的难题和瓶颈，阻碍了低阶煤下行循环流化床热解提质技术的工业化推广。

3.发明内容

本发明的目的就是为了克服现有煤热解提质技术存在的不足而提出的一种年轻煤下行循环床毫秒热解提质装置，既解决了低阶煤流化床热解提质的油中带灰和半焦挥发分高的难题，又合理利用了热能和细煤粉，还得到了高附加值的不同焦油馏分、型焦和燃气，解决了半焦热压成型的强度和设备难题。

本发明的技术方案：

本发明的目的是通过将低阶煤和半焦分级分离，大中颗粒煤和大中颗粒半焦通过下行热解反应器毫秒热解、细煤粉和部分大中颗粒半焦以及细焦粉回收热量后通过煤沥青热压成型，达到快速混合、传热、热解和分离，从源头上消除油中带灰，同时实现中低温热压成型。其特征是将煤粉入口设置在烟气提升管下部，烟气提升管顶部设置气固二级分离器，一级分离器固体出口通过上部料仓和进料器与下行热解反应器顶部连通；二级分离器烟气出口直接外排，固体出口通过热煤料仓与一级混合管顶部连通；烧焦提升管的底部设置气体分布器和进气管，顶部设置半焦惯性气固分离器通过载体返料控制器与下行热解反应器顶部连通，半焦惯性气固分离器另设一个固体出口与流化态外取热器连通，冷去半焦出口与二级混合管顶部连通；半焦二级分离器的固体出口与一级混合管顶部连通，气体出口通过废热锅炉和引风机与烟气提升管底部连通；下行热解反应器底部设置油气气固分离器，固体出口通过半焦返料阀与烧焦提升管底部连通，气相出口与油气分馏塔相连，分馏塔从上到下设置热解干气出口、粗苯出口、煤焦柴油出口、煤焦重油出口；二级混合管顶部设置煤沥青入口，底部与热压成型机相连；热压成型机底部设置型焦出口。

烧焦提升管反应温度为850℃-1200℃。高温半焦与大中颗粒低阶煤的混合比例为2-8：1。下行热解反应器出口反应温度为450℃-600℃。