[实用新型]一种煤粉加氢气化与生物质热解耦合装置

说明书

本实用新型提供了一种煤粉加氢气化与生物质热解耦合装置，该装置包括：第一段反应区和第二段反应区；其中，第一段反应区的底部设有缩口结构，用于将第一段反应区内煤加氢气化反应产生的热解气与半焦分离；第二段反应区设置在第一段反应区的下方，并且，第二段反应区的入口与缩口结构相连接；第二段反应区内设有生物质通道，用于自下至上向第二段反应区输入生物质，以使生物质与第二段反应区的入口处接收的半焦逆向接触混合并进行共气化反应。本实用新型既可以保证加氢气化半焦在高温状态下，同时又可以保证半焦和生物质的充分混合及气化时间，使得共气化反应更充分。

技术领域

本实用新型涉及煤加氢气化技术领域，具体而言，涉及一种煤粉加氢气化与生物质热解耦合装置。

背景技术

对部分区域富煤贫油少气、生物质产量巨大的能源现状以及对环境保护的迫切需求，开展煤与生物质共热解燃烧技术可以发挥煤及生物质资源优势，可以实现煤炭的清洁高效利用以及低品位生物质燃料向高品位燃料的转变，同时改善热解液体及气体产物品质。

生物质的供给受到季节的影响，生物质单独气化的规模受到限制，且生物质的能量密度低，单独气化温度较低，气化时生成较多的焦油，降低了生物质的利用效率，而且对气化过程的稳定运行造成不利影响。因而煤与生物质共气化的研究打破了气化原料选择的限制，为不同来源和特性的固体原料的共气化提供了新途径。其中，生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质，通称为生物质。

尽管生物质气化/热解适用的技术路线种类繁多，根据采用的反应器的不同可分为固定床气化、流化床气化和气流床气化，然而其中气流床气化炉不适用于生物质原料。这是由于气流床是利用流体力学中的射流卷吸的原理，通过喷嘴将煤粉和气化剂介质喷入气化炉，射流引起卷吸和高温湍流，不断强化混合发生充分气化反应。然而生物质密度小、不容易研磨等问题造成大颗粒生物质在气流床中很难充分混合并完全发生热解气化，在现有气流床中的停留时间有限，大颗粒生物质内部难以充分热解产生重质焦油，容易造成炉壁衬里的高温熔渣流动侵蚀损坏、油气分离困难等问题，阻碍了该技术商业化的发展。即使混合进料的方式，同样由于生物质普遍密度较小，与煤粉混合进入到气流床存在混合不均，煤粉和生物质热解温度存在差异（煤300-600℃发生分解，生物质100℃以上就开始分解产生焦油），同时，焦油附着在煤粉表面，则影响煤种挥发分溢出，相互干扰等问题，还对气化炉喷嘴等设备要求较高。

加氢气化半焦具有多孔、挥发分极少（＜5%）、密度小等特性，与生物质更为接近，因为考虑以半焦作为热源提供给生物质进行共气化（加氢气化半焦在高温下会继续进行半焦二次气化）。

然而通过已有研究可知生物质气化需要吸收热量，生物质气化提供热解温度和足够的热解时间尽可能避免气化过程产生焦油，避免对后系统污染，减少应用难度。而加氢气化后产生半焦会经过激冷，激冷后半焦温度在600-700℃，考虑到气固传热效率较低，且生物质颗粒较大，需要在现有技术基础上提高半焦温度和增大半焦和生物质混合时间，以达到最佳气化效果。

现有技术难点：