一种中低阶煤热解气化系统技术方案

技术编号:12769399 阅读:46 留言:0更新日期:2016-01-22 21:16
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、第一旋风分离器、第一横穿式颗粒移动床、气化反应器、第二旋风分离器和第二横穿式颗粒移动床;热解反应器设置有合成气入口,热解反应器上部的气体排出管道连接第一旋风分离器的进气管,热解反应器底部连接有第一燃烧半焦螺和热态半焦出料螺旋,第一燃烧半焦螺旋连接气化反应器,热态半焦出料螺旋分为两条路线,分别连接于第一和第二横穿式颗粒移动床的物料进口。本实用新型专利技术提出的系统,将煤热解气进行一级旋风除尘和二级横穿式颗粒移动床除尘,得到的热解油含尘少,避免了因焦油冷凝造成管道和设备堵塞;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,焦油品质高。

【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及其应用。
技术介绍
在全球已探明的一次能源中,我国煤炭储量占世界总储量的11%,煤炭资源长期 为我国的主导能源。但在我国煤炭储量中,中低阶煤(褐煤,低变质烟煤)占到了 55.15% 左右。现在,我国有90%以上的褐煤用于电站锅炉和各种工业锅炉。把低阶煤作为动力煤 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。 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。旋风分离器常作为高温除尘 的一级除尘设备,然而,由于该技术对粒度小于5~10 ym的粒子脱除效率低,远不能满足 后续对对含尘浓度的要求,故一般只能作为预除尘设备。 低阶煤中含有大量的有机和无机硫,热解过程中约有30~40%的硫以硫化物的 形式进入热解油气中,硫化氢等酸性气体的存在对后续管道和设备的腐蚀作用也是中低阶 煤综合利用中的一大难题。 中国专利201410501338. 5公开了一种基于循环流化床的煤热解气化多联产工艺 及其系统,利用循环流化床锅炉的高温循环灰作为热载体对高挥发分煤在移动床热解反应 器中进行热解,得到热解气。因为来自循环流化床的燃烧热灰和煤在移动床中混合热解,要 考虑固_固充分混合传热问题,在移动床热解器中,燃烧热灰和煤难以实现充分混合;煤热 解气从移动床热解器中溢出,携带大量粉层,在输送设备和管道中易冷凝析出热解焦油,而 堵塞管道;从移动床底部排出的高温活性半焦、粉状半焦和粉尘温度高,对筛的材料有更高 的要求。
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,以及后 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、第一横穿式颗粒 移动床、气化反应器、第二旋风分离器和第二横穿式颗粒移动床; 所述热解反应器设置有中低阶煤入口、合成气入口,热解反应器上部的气体排出 管道连接所述第一旋风分离器的进气管,所述热解反应器底部连接有第一燃烧半焦螺旋和 热态半焦出料螺旋,所述第一燃烧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,分别连接于第一横穿式颗粒移动床和第二横穿式颗粒移动床的半焦进口; 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 横穿式颗粒移动床的底部连接有第二燃烧半焦螺旋,第二旋风分离器顶部气体出口连接有 第二横穿式颗粒移动床,所述第二燃烧半焦螺旋的输送终端进入所述气化反应器的燃料进 □ 〇 横穿式颗粒移动床是用于气体除尘脱硫的设备,半焦颗粒组成的床层在设备内横 向移动,被吸附的气体与颗粒床的流动方向为错流。 其中,所述第二横穿式颗粒移动床顶部设置有净合成气出口,连接所述热解反应 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。 其中,所述热解反应器底部连接有气化半焦螺旋,所述气化半焦螺旋的输送终端 连接所述气化反应器的气化物料进口。 优选地,所述第一旋风分离器底部排灰口通过立管连接第一燃烧半焦螺旋,所述 第二旋风分离器底部排灰口连接所述第二燃烧半焦螺旋。 其中,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。两个合成气入口起到二次风作用,提高热解效率。或,所述热解反应器为移动床。可 采用蓄热式移动床,该设备可只设置一个合成气入口。 其中,所述气化反应器为流化床气化炉或固定床气化炉。 应用本专利技术提出的中低阶煤热解气化系统处理煤炭的方法,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横穿式颗粒移动床除尘脱硫后,得无灰无硫的热解油气,经激冷后 得高品质轻质焦油;半焦分为三部分,第一部分被送至第一横穿式颗粒移动床和第二横穿 式颗粒移动床分别进行热解气和粗合成气的除尘脱硫;第二部分通过第一燃烧半焦螺旋送 入气化反应器作为气化的燃料,为气化提供热量,第三部分为气化反应器的原料; 2)来自第一横穿式颗粒移动床的半焦,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)来自第二横穿式颗粒移动床的半焦,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)半焦经气化后生成粗合成气,经第二旋风分离器的一级除尘和第二横穿式颗粒 移动床的二级除尘脱硫后得净合成气。 进一步地,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。 优选地,所述热解反应器的热解温度控制在500-900°C。 其中,所述气化反应器气化温度控制在900-1700°C。 其中,所述第一和第二横穿式颗粒移动床中颗粒床移动速度为l_5m/h。 本技术的有益效果在于: 1、本技术提出的系统,将煤热解气进行一级旋风除尘和二级横穿式颗粒移动 床除尘,得到的热解油含尘少,有效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、横穿式移动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、飞灰和横穿式颗粒移动床15排出的热态半焦 经燃烧半焦螺旋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移动床除尘和脱硫后,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; 6、采用横穿式颗粒移动床,较传统的并流式移动床、逆流式移动床,其阻力小,单 位时间内处理能力大,气固实现不同向错流移动,可有效抑制二次扬尘,达到深度除尘效 果。【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、立管;10、第一横穿式颗粒移动床;11、气化半 焦螺旋;12、第一燃烧半焦螺旋;13、气化反应器;14、第二旋风分离器;15、第二横穿式颗粒 移动床;16、第二燃烧半焦螺旋;17、气化剂入口;18、氧化剂入口,19、当前第1页1 2 本文档来自技高网
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【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)、第一横穿式颗粒移动床(10)、气化反应器(13)、第二旋风分离器(14)和第二横穿式颗粒移动床(15);所述热解反应器(5)设置有中低阶煤入口、合成气入口(6),热解反应器(5)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,所述热解反应器(5)底部连接有第一燃烧半焦螺旋(12)和热态半焦出料螺旋(7),所述第一燃烧半焦螺旋(12)连接所述气化反应器(13),所述热态半焦出料螺旋(7)分为两条路线,分别连接于第一横穿式颗粒移动床(10)和第二横穿式颗粒移动床(15)的半焦进口;所述气化反应器(13)的上部的气体排出管道连接第二旋风分离器(14)的进气管,所述第二横穿式颗粒移动床(15)的底部连接有第二燃烧半焦螺旋(16),第二旋风分离器(14)顶部气体出口连接有第二横穿式颗粒移动床(15),所述第二燃烧半焦螺旋(16)的输送终端进入所述气化反应器(13)的燃料进口。

【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

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