[发明专利]一种煤环流热解装置及其工作方法

权利要求书

1.一种煤环流热解装置，其特征是，包括热解产物输送段（1）、热载体与热解产物分离段（2）、环流热解反应段（3）和热载体输出段（4），所述热解产物输送段（1）、热载体与热解产物分离段（2）、环流热解反应段（3）和热载体输出段（4）由上至下依次布置；所述热载体与热解产物分离段（2）包括上锥段（5）、中间段（6）和下锥段（7），所述上锥段（5）与所述热解产物输送段（1）的底端相连通，且上锥段（5）、中间段（6）和下锥段（7）由上至下依次相连通，所述上锥段（5）、所述中间段（6）和所述下锥段（7）与所述热解产物输送段（1）同轴布置；所述环流热解反应段（3）与所述下锥段（7）的底端相连通，并与所述热载体与热解产物分离段（2）同轴布置，所述环流热解反应段（3）设置有导流筒（8）、煤给料口（11）、热载体给料口（12）、煤与热载体预混合段（13）、布风板（14）、出风口（15）、风室（16）和进气口（17），所述布风板（14）位于所述煤与热载体预混合段（13）和所述风室（16）之间，用于保证环流热解反应段（3）内煤和热载体的均匀流化；所述出风口（15）垂直均匀分布在所述布风板（14）上；所述风室（16）为倒锥形结构，用于为提升气体进入布风板（14）前提供一个空气稳压区；所述进气口（17）位于所述风室（16）的外侧；所述导流筒（8）与所述环流热解反应段（3）同轴布置，所述导流筒（8）的内部为导流区（9），所述导流筒（8）与所述环流热解反应段（3）之间的环隙空间为环隙区（10），所述煤给料口（11）和所述热载体给料口（12）分别位于所述环流热解反应段（3）的两侧；所述热载体输出段（4）垂直贯穿于所述布风板（14）和风室（16），且所述热载体输出段（4）的顶端与所述布风板（14）的顶端齐平，所述热载体输出段（4）的底端位于所述风室（16）的下端。

2.根据权利要求1所述的煤环流热解装置，其特征是，所述热解产物输送段（1）的高度为所述环流热解反应段（3）的高度的1.5~3倍，所述热解产物输送段（1）的直径为所述环流热解反应段（3）的直径的10~30%。

3.根据权利要求1所述的煤环流热解装置，其特征是，所述下锥段（7）的高度为所述环流热解反应段（3）的高度的5~20%，所述下锥段（7）与所述环流热解反应段（3）的轴线夹角范围为30~60°，所述中间段（6）的高度为所述下锥段（7）的高度的50~100%，所述上锥段（5）的高度为所述中间段（6）的高度的50~100%，所述上锥段（5）与所述环流热解反应段（3）的轴线夹角范围为30~60°。

4.根据权利要求1所述的煤环流热解装置，其特征是，所述导流筒（8）的直径为所述环流热解反应段（3）的直径的0.4~0.7倍，所述导流筒（8）的高度为所述环流热解反应段（3）的高度的50~80%，所述导流筒（8）的底部与所述环流热解反应段（3）底部的垂直间距为所述环流热解反应段（3）的高度的10~25%；所述煤给料口（11）的高度为所述环流热解反应段（3）的高度的50~80%，所述煤给料口（11）与所述环流热解反应段（3）的轴线夹角范围为30~90°；所述热载体给料口（12）的高度为所述环流热解反应段（3）的高度的50~80%，所述热载体给料口（12）与所述环流热解反应段（3）的轴线夹角范围为30~90°。

5.根据权利要求1所述的煤环流热解装置，其特征是，所述出风口（15）的数量为60~100个，所述热载体输出段（4）的数量为1~7个。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的煤环流热解装置的工作方法，其特征是，过程如下：

提升气体由进气口（17）进入风室（16），风室（16）为提升气体进入布风板（14）前提供一个空气稳压区，是一个动静压转化的场所，有利于布风的均匀性，通过调控进气口（17）的提升气体量，从而控制布风板（14）上出风口（15）的提升气体量，使导流区（9）的提升气体表观速度大于环隙区（10）的提升气体表观速度，保证导流筒（8）底部的导流区（9）压力大于环隙区（10）压力，实现分别来自煤给料口（11）和热载体给料口（12）的煤和热载体在环隙区（10）的环隙空间向下流动，随后进入导流筒（8）的底部边缘，并沿边缘向导流区（9）的中央流动，煤与热载体在环流热解反应段（3）内环流5~20次后流出；

热解后的热解产物与热载体沿环流热解反应段（3）流入热载体与热解产物分离段（2），采用先扩径后缩径的方式将热载体与热解产物分离段（2）分为上锥段（5）、中间段（6）和下锥段（7）；

下锥段（7）有效降低提升气体的表观气速，强化热解油气产品与热载体的分级行为，使热解油气产品与热载体高效、快速分离，有效保证热解油气迅速由下锥段（7）依次流入中间段（6）、上锥段（5）和热解产物输送段（1），同时换热后的热载体迅速由热载体与热解产物分离段（2），经环流热解反应段（3）向下流入热载体输出段（4）；

最后，通过将热解产物输送段（1）缩径迅速提高提升气体的表观气速，强化热载体与热解产物分离段（2）内分级完成后浮在上锥段（5）的焦炭颗粒的输送，并且减小热解产物输送段（1）内热解油气的停留时间，减弱其内热解油气的二次裂解反应。