本发明专利技术属于煤气化热解技术领域，涉及一种气化与热解耦合装置及气化热解方法，包括立式热解单元和与之连通的气化单元；立式热解单元包括炉体，炉体自上而下分为集气腔、热解腔、余热回收腔和冷却腔；热解腔上开设煤气入口和高温半焦导出口；热解腔的下侧开设高温半焦导出口，高温半焦导出口与气化单元的进料口连通；余热回收腔的高温介质出口与气化单元的气化剂入口连通；热解腔的煤气入口与气化单元的煤气导出口连通。本发明专利技术将煤热解与半焦气化耦合，在立式热解单元内使煤转化为高品质的中低温煤焦油和煤气，实现了粉煤热解、半焦气化的分级转化和优化集成，并富产高品质煤焦油和煤气，同时降低工艺所需的燃料消耗，提高系统的能源利用效率。
【技术实现步骤摘要】
一种气化与热解耦合装置及气化热解方法
本专利技术属于煤气化热解
，具体涉及一种气化与热解耦合装置及气化热解方法。
技术介绍
基于我国能源供给和消费结构现状，煤炭作为我国主体能源的地位不会发生根本性转变。目前，我国主要以直接燃烧为主的煤炭资源利用方式，基本上只利用了煤炭的燃烧属性，造成煤炭高附加值的组分当燃料烧掉并严重污染环境。因此，开发多种技术相耦合，能够梯级利用煤炭资源，清洁、高效的煤炭分质转化利用技术，是当前我国煤化工必须解决的一个问题。根据煤炭的结构及理化性质，实施以热解为龙头，煤、油、气、电、化一体化多联产的煤炭分质利用技术，注重整体资源转化效率的最大化，实现转化过程中污染物的集中、综合治理，可大幅提高煤炭转化过程中的经济、社会和环境效益。近年来，国内外研究开发出数十种煤热解技术，根据不同的加热方式、炉型结构、热载体形式，煤热解技术也各具特色。有的处于实验室研究阶段，有的处于小试、中试阶段，有的处于工业化示范阶段，现有煤热解技术存在的主要问题是有的装置投资巨大、经济效益差；有的投资较小但污染环境；有的资源利用率及能源转化效率低等。煤炭热解产生的高热值的煤气、煤焦油及高活性的洁净半焦，是煤炭梯级利用的重要一环，但热解的荒煤气除尘一直是制约该类工艺大型工业化的瓶颈。直立炉热解利用块煤或籽煤，将燃烧、部分气化、热解、荒煤气冷却集于一体的热解装置，克服了荒煤气的除尘问题，该工艺结构紧凑、热效率高、投资小，已产业化，但煤气的热值低、水熄焦环境污染大，干熄焦固体显热的回收和利用非常困难，急需优化完善。煤炭气化是煤或焦炭与气化剂在高温下发生化学反应将煤或焦炭转变为煤气的过程。大型高压连续气化已广泛应用生产中，但其投资大且运行费用较大。常规的粒煤或粒焦常压富氧、纯氧连续气化技术也已相当成熟，因投资较小、运行费用低被广泛应用于实际生产，但是气化过程热效率和冷煤气效率较低。
技术实现思路
基于以上不足，本专利技术提供了一种气化与热解耦合装置，将煤热解与半焦气化耦合在一起，利用半焦在气化单元气化产生的高温煤气显热，为低阶煤的热解提供所需的能量，在立式热解单元内使煤转化为高品质的中低温煤焦油和煤气，实现了粉煤热解、半焦气化的分级转化和优化集成，并富产高品质煤焦油和煤气，同时降低了煤炭热解与气化工艺所需的燃料消耗，提高了系统的能源利用效率，并拓宽了半焦的利用途径，实现了煤化工行业高效低耗的目标。同时本申请还提供了利用上述气化与热解耦合装置实现的气化热解方法。本专利技术采用的技术方案是：一种气化与热解耦合装置，其包括立式热解单元和与之连通的气化单元；所述立式热解单元，包括炉体，所述炉体自上而下分为集气腔1、热解腔2、余热回收腔3和冷却腔4；所述热解腔2上开设有煤气入口和高温半焦导出口；热解腔2的下侧开设有高温半焦导出口，高温半焦导出口与气化单元的进料口连通；所述余热回收腔3的高温介质出口与气化单元的气化剂入口连通；所述热解腔2的煤气入口与气化单元的煤气导出口连通，使热解腔2热解产生的半焦一部分作为气化单元产生高温煤气的反应原料参与气化反应，另一部分在余热回收腔3内与气化单元的气化剂逆流换热。进一步限定，所述气化单元包括气化反应器5以及设置在气化反应器5内腔底部的排渣机构7和设置在气化反应器5底端外侧的夹套蒸汽腔6，在气化反应器5的底部开设有气化剂入口，排渣机构7设置在气化剂入口的正上方，使气化反应的灰渣经排渣机构7从气化剂入口的外侧排出；所述夹套蒸汽腔6上开设蒸汽出口，蒸汽出口通过管道与余热回收腔3的混合气入口连通；所述气化反应器5上部开设煤气导出口，煤气导出口通过管道与热解腔2的煤气入口连通，在气化反应器5中以高温半焦为反应热源，与气化剂反应产生高温煤气显热，进入热解腔2为低阶煤的热解直接提供所需的能量，并改变热解环境，提高半焦品质。进一步限定，所述气化单元还包括灰渣缓冲仓8，所述灰渣缓冲仓8的入口与排渣机构7的排渣口连通，将气化反应后产生的灰渣冷却后排出。进一步限定，所述余热回收腔3内设置有竖直排列的换热管31，换热管31的水平间距为30-80mm，每排相邻两换热管之间用板连接；排与排间距为150-300mm，通过余热回收腔的设立和换热管的排布，提高换热效率和余热回收效率。进一步限定，所述立式热解单元的冷却腔4的下方设置有推焦器41，所述推焦器41的半焦出口端设置有锁气器。一种利用上述的气化与热解耦合装置实现的气化热解方法，其包括以下步骤：(1)6-80mm原料籽煤在重力作用下进入立式热解单元，籽煤在立式热解单元的热解腔2与气化单元产生的800～1200℃的高温煤气逆流换热，逐步升温至500～800℃发生热解反应，产生的荒煤气随气化煤气一起经集气腔1排出；(2)热解后的半焦在重力作用下一部分直接进入气化单元，与底部通入的气化剂发生气化反应，反应后产生的高温煤气从气化单元导出后进入立式热解单元的热解腔2进行热解反应；另一部分半焦直接进入余热回收腔3，在余热回收腔3与气化单元排出的水蒸汽换热，使半焦冷却后排出，而水蒸汽升温至300～450℃后返回气化单元作为气化剂回用。进一步限定，所述步骤(2)具体为：(2.1)热解后的500～700℃半焦在重力作用下一部分直接进入气化单元，与底部通入的气化剂发生气化反应，另一部分直接进入余热回收腔3；进入气化单元的半焦与进入余热回收腔3的半焦的流量比为1：0.5～1；(2.2)气化反应后的余热被气化单元的夹套蒸汽腔6内的除氧水吸收，产生中压水蒸汽被输送至余热回收腔3，而气化反应后产生的高温煤气自下向上导出后进入立式热解单元的热解腔2底部，并通过气体分布器21在热解腔2底部均匀分布，在自下而上流动过程中与籽煤逆流接触，完成步骤(1)的热解反应；(2.3)进入余热回收腔3的半焦，与夹套蒸汽腔6产生的中压水蒸汽换热，使半焦预冷却，而中压水蒸汽换热升温后从高温介质出口输出经管道输送进入气化单元的气化反应器5作为气化剂参与气化反应，如此循环；(2.4)预冷却的半焦进入冷却腔4冷却后排出。进一步限定，所述步骤(2.3)具体为：进入余热回收腔3的半焦，与夹套蒸汽腔6产生的中压水蒸汽纵向换热，使半焦预冷却至300～450℃，而中压水蒸汽换热升温至300～450℃后从高温介质出口输出经管道输送进入气化单元的气化反应器5作为气化剂参与气化反应，如此循环。与现有技术相比，本申请的优点是：(1)本申请将煤热解与半焦气化耦合在一起，利用半焦在气化单元气化产生的高温煤气显热，为低阶煤的热解直接提供所需的能量，在立式热解单元内使煤转化为高品质的中低温煤焦油和煤气，实现了粉煤热解、半焦气化的分级转化和优化集成，并富产高品质煤焦油和煤气；而热解过程中产生的半焦直接进入气化单元进行气化，实现了热解过程和气化过程物料和能量的耦合，同时，利用半焦冷却前与气化剂进行换热，提高气化剂的入炉温度，提高了热能利用率。(2)本申请的气化单元与热解炉耦合气化热解技术，采用气本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气化与热解耦合装置，其特征在于，包括立式热解单元和与之连通的气化单元；/n所述立式热解单元，包括炉体，所述炉体自上而下分为集气腔(1)、热解腔(2)、余热回收腔(3)和冷却腔(4)；所述热解腔(2)上开设有煤气入口和高温半焦导出口；热解腔(2)的下侧开设有高温半焦导出口，高温半焦导出口与气化单元的进料口连通；所述余热回收腔(3)的高温介质出口与气化单元的气化剂入口连通；所述热解腔(2)的煤气入口与气化单元的煤气导出口连通，使热解腔(2)热解产生的半焦一部分作为气化单元产生高温煤气的反应原料参与气化反应，另一部分在余热回收腔(3)内与气化单元的气化剂逆流换热。/n
【技术特征摘要】
1.一种气化与热解耦合装置，其特征在于，包括立式热解单元和与之连通的气化单元；
所述立式热解单元，包括炉体，所述炉体自上而下分为集气腔(1)、热解腔(2)、余热回收腔(3)和冷却腔(4)；所述热解腔(2)上开设有煤气入口和高温半焦导出口；热解腔(2)的下侧开设有高温半焦导出口，高温半焦导出口与气化单元的进料口连通；所述余热回收腔(3)的高温介质出口与气化单元的气化剂入口连通；所述热解腔(2)的煤气入口与气化单元的煤气导出口连通，使热解腔(2)热解产生的半焦一部分作为气化单元产生高温煤气的反应原料参与气化反应，另一部分在余热回收腔(3)内与气化单元的气化剂逆流换热。
2.根据权利要求1所述的气化与热解耦合装置，其特征在于，所述气化单元包括气化反应器(5)以及设置在气化反应器(5)内腔底部的排渣机构(7)和设置在气化反应器(5)底端外侧的夹套蒸汽腔(6)，在气化反应器(5)的底部开设有气化剂入口，排渣机构(7)设置在气化剂入口的正上方，使气化反应的灰渣经排渣机构(7)从气化剂入口的外侧排出；所述夹套蒸汽腔(6)上开设蒸汽出口，蒸汽出口通过管道与余热回收腔(3)的混合气入口连通；所述气化反应器(5)上部开设煤气导出口，煤气导出口通过管道与热解腔(2)的煤气入口连通。
3.根据权利要求1所述的气化与热解耦合装置，其特征在于，所述气化单元还包括灰渣缓冲仓(8)，所述灰渣缓冲仓(8)的入口与排渣机构(7)的排渣口连通。
4.根据权利要求1～3任一项所述的气化与热解耦合装置，其特征在于，所述余热回收腔(3)内设置有竖向排列的换热管(31)，换热管(31)的水平间距为30-80mm，每排相邻两换热管之间用板连接；排与排间距为150-300mm。
5.根据权利要求4所述的气化与热解耦合装置，其特征在于，所述立式热解单元的冷却腔(4)的下方设置有推焦器(41)，所述推焦器(41)的半焦出口端设置有锁气器。
6.一种利用权利要求1所述的气化与热解耦合装置实现的气化热解方法，其特征在于，包括以...
【专利技术属性】
技术研发人员：王树宽，杨占彪，
申请(专利权)人：王树宽，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。