一种中低阶煤热解气化系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种中低阶煤热解气化系统，包括热解反应器、一级旋风分离器、第一半焦仓、气化反应器、第二旋风分离器和第二半焦仓；热解反应器气体管道连接第一旋风分离器，第一旋风分离器底部连接半焦仓，其顶部气体出口连接有第一颗粒下行床，气化反应器的气体排出管道连接第二旋风分离器。本实用新型专利技术采用热态热解半焦作为粗合成气的二级除尘和脱硫装置，使得经过一级旋风除尘和二级颗粒下行床除尘后，粗合成气中粉尘含量和硫含量满足下游处理要求。同时采用部分合成气回流至热解反应器，因合成气中氢含量大，对热解焦油轻质化有着重要作用。采用该组合方式在实现中低阶煤的热解气化的同时，可得到高品质焦油和合成气。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于煤化工领域，具体涉及一种中低阶煤热解气化的系统。
技术介绍
我国的能源结构特点是富煤、贫油、少气，煤炭资源在相当长的时期内为我国的主 导能源。我国已探明煤炭储量为1145亿吨，其中中低阶煤（褐煤，低变质烟煤）又占到全 国保有资源量的55. 15%左右。由于低阶煤具有水分含量高、易风化自然、难以分选、不宜长 途运输和储存等特点，使得其综合利用受到很大限制。其中直接燃烧发电是其最常见的利 用方式之一，据不完全统计，我国有90%以上的褐煤用于电站锅炉和各种工业锅炉。低阶煤 作为动力煤燃料直接燃烧，不但浪费了煤炭中蕴含的丰富油气资源，而且效率低。通过煤低 温热解与半焦燃烧、气化解耦，实现低阶煤分级高效清洁转化利用，是现在大型煤化工的主 要方向。由于低阶煤中含有大量的有机和无机硫，热解过程中约有30~40%的硫以硫化物 (硫化氢、二硫化碳、硫化碳和噻吩等）的形式进入热解油气中，含量因煤种、热解工艺和操 作参数等不同而不同，约为8~32g/m3,硫化氢等酸性气体的存在对后续管道和设备有着强 烈的腐蚀作用。 现代煤化工为实现低阶煤分级高效清洁转化利用，已开发出多种综合煤化工技 术，热解-燃烧耦合，热解-气化耦合、热解-化工产品耦合等，但真正工业化的却不多，从 中试向工业化放大的过程中遇到了各种技术难题。热解是各种技术的先导，热解过程中产 生的油气资源经旋风分离器一级除尘后进入后续处理工艺。但是旋风分离器除尘能力有 限，对?10ym以下的细颗粒截留除去效率低，导致热解油气中大量的细尘易造成下游管 道设备因含灰焦油冷凝堵塞，且所得焦油和热解气品质不高。
技术实现思路
针对目前热解-气化、热解-燃烧等低阶煤多联产工艺系统中，因一级旋风除尘器 除尘效率不高，煤热解气中粉尘量大，焦油品质不高，致使后续焦油处理工艺复杂；或因一 级旋风除尘器除尘效率不高，煤热解气中粉尘量大，后续冷凝过程中，因焦油含尘致使管道 和设备堵塞等问题，本技术的目的是提出一种中低阶煤热解气化系统。 实现本技术目的技术方案为： -种中低阶煤热解气化系统，包括热解反应器、第一旋风分离器、第一半焦仓、气 化反应器、第二旋风分离器、第二下行床和第二半焦仓； 所述热解反应器的顶部有中低阶煤入口，反应器器壁上设置有合成气入口，热解 反应器的上部的气体排出管道连接所述第一旋风分离器的进气管，所述第一旋风分离器底 部排灰口连接所述第一半焦仓，第一旋风分离器顶部气体出口连接有第一下行床，第一下 行床底部也连接所述第一半焦仓；所述热解反应器底部连接有气化半焦螺旋和热态半焦出 料螺旋，所述气化半焦螺旋连接所述气化反应器，所述热态半焦出料螺旋分为两条路线，分 别连接于第一下行床和第二下行床； 所述气化反应器的上部的气体排出管道连接第二旋风分离器的进气管，所述第二 旋风分离器底部排灰口连接所述第二半焦仓，第二旋风分离器顶部气体出口连接有第二下 行床，第二下行床底部连接所述第二半焦仓。 其中，所述第二半焦仓顶部设置有净合成气出口，连接于所述热解反应器的合成 气入口。 其中，所述热解反应器底部连接有第一燃烧半焦螺旋，所述第一燃烧半焦螺旋的 输送终端连接所述气化反应器的燃料进口。第一半焦仓底部也可连接该第一燃烧半焦螺 旋，以提供气化反应器的燃料。 优选地，所述第一下行床下部伸入到第一半焦仓内，伸入部分的器壁上开孔；第一 半焦仓上部开有热解气出口。 其中，所述第二下行床下部伸入到第二半焦仓内，伸入部分的器壁上开孔。 进一步地，所述第二半焦仓通过第二燃烧半焦螺旋连接气化反应器。 优选地，所述热解反应器为固定床或流化床，热解反应器器壁上设置有二个合成 气入口，起到二次送风的作用。 或所述热解反应器为移动床。具体可采用蓄热式移动床。 其中，所述气化反应器为流化床气化炉或固定床气化炉。 -种中低阶煤热解气化方法，应用本技术提出的系统，包括步骤： 1)中低阶煤经破碎后进热解反应器，在热解反应器内热解生产半焦和热解油气， 热解油气经旋风分离和颗粒下行床除尘脱硫后，得无灰无硫的热解油气，经激冷后得高品 质轻质焦油； 热态半焦由热解反应器底部排出，被送至不同单元用于脱硫除尘、燃烧和气化：第 一部分用于气化反应器燃烧提供气化热量，第二部分热解半焦直接进气化反应器与气化剂 发生气化反应生成粗合成气，第三部分热解半焦作为下行床的床料。 2)来自第一下行床的半焦，与第一旋风分离器分离的灰一起作为燃烧半焦，通过 第一燃烧半焦螺旋进入气化反应器燃烧，提供气化所需热量； 3)来自第二下行床的半焦，和第二旋风分离器分离的灰一起作为燃烧半焦，通过 第二燃烧半焦螺旋送入气化反应器燃烧，提供气化所需热量； 4)气化反应生成的粗合成气经第二旋风分离器的一级除尘和下行床的二级除尘 脱硫后得净合成气。 优选地，所述步骤4)中净合成气中1%~10%的部分进入热解反应器，形成富氢 气氛，用于原料煤的加氢热解。 经颗粒床除尘和脱硫后的煤热解气和合成气，可有效减轻后续除尘负担，同时脱 硫后可减轻后续设备和管道的腐蚀。通过加氢热解和深度除尘，可得高品质焦油。 进一步地，所述热解反应器的热解温度控制在500-900°C，气化反应器气化温度控 制在 900-1700 °C。 优选地，下行床中颗粒床移动速度为l_3m/h，以防颗粒床移动速度过快引起二次 扬尘，降低颗粒床除尘效率。颗粒床层由半焦颗粒构成，通过控制出料螺旋的速度，可以控 制颗粒床移动速度。 本技术采用热态热解半焦作为粗合成气的二级除尘和脱硫装置，使得经过 一级旋风除尘和二级颗粒下行床除尘后，粗合成气中粉尘含量和硫含量满足下游处理要 求。采用由热解产生的热态半焦堆积形成的颗粒下行床作为一级旋风除尘后的二级除尘 和初级脱硫装置，通过下行床过滤除去热解煤气和粗合成气中一级旋风分离器无法脱除的 粉尘，同时下行床内的半焦颗粒可充当吸附介质脱除热解煤气和粗合成气中的硫的酸性气 体。同时采用部分合成气回流至热解反应器，因合成气中氢含量大，对热解焦油轻质化有着 重要作用。采用该组合方式在实现中低阶煤的热解气化的同时，可得到高品质焦油和合成 气。 本技术的有益效果在于： 1、本技术提出的系统，使煤热解气经一级旋风除尘和二级颗粒下行床除尘， 除尘更彻底，有避免了因焦油冷凝造成管道和设备堵塞； 2、部分富氢合成气进热解反应器内提供热解气氛，原料煤富氢热解，焦油品质 尚； 3、颗粒下行床内半焦能有效地吸附煤热解气和合成气中的硫等酸性气体，有效地 避免了煤气中的硫等酸性气体对后续管道和设备的腐蚀； 4、由旋风分离器分离的高温半焦、飞灰和颗粒下行床排出的热态半焦在第二半焦 仓中混合后进气化反应器燃烧，不会降低气化反应器温度，对其温度场无影响； 5、粗合成气经一级旋风除尘和二级颗粒下行床除尘和脱硫后，得净合成气，可减 轻后续除尘负担，同时可避免后续管道设备腐蚀。【附图说明】 图1 :中低阶煤热解气化系统图。 图中：1、原煤仓；2、斗提；3、破碎机；4、进料螺旋；5、热解反应器；6、合成气入口； 7、热态半焦出料螺旋；8、第一旋风分离器；9、第一下行床；10、第一半焦仓；11、热解油气出 口；12、气化半焦螺旋；13、第一燃烧半焦螺旋；14、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中低阶煤热解气化系统，其特征在于，包括热解反应器(5)、第一旋风分离器(8)、第一半焦仓(10)、气化反应器(15)、第二旋风分离器(16)、第二下行床(17)和第二半焦仓(18)；所述热解反应器(5)的顶部有中低阶煤入口，反应器器壁上设置有合成气入口(6)，热解反应器(5)的上部的气体排出管道连接所述第一旋风分离器(8)的进气管，所述第一旋风分离器(8)底部排灰口连接所述第一半焦仓(10)，第一旋风分离器(8)顶部气体出口连接有第一下行床(9)，第一下行床(9)底部也连接所述第一半焦仓(10)；所述热解反应器(5)底部连接有气化半焦螺旋(12)和热态半焦出料螺旋(7)，所述气化半焦螺旋(12)连接所述气化反应器(15)，所述热态半焦出料螺旋分为两条路线，分别连接于第一下行床(9)和第二下行床(17)；所述气化反应器(15)的上部的气体排出管道连接第二旋风分离器(16)的进气管，所述第二旋风分离器(16)底部排灰口连接所述第二半焦仓(18)，第二旋风分离器(16)顶部气体出口连接有第二下行床(17)，第二下行床(17)底部连接所述第二半焦仓(18)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梅磊，张宏伟，陈水渺，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11