固体燃料预处理装置、利用装置及预处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种固体燃料预处理装置，包括布风段和破碎段，其中：布风段为筒状结构，包括底部和顶部，且底部向顶部渐扩，破碎段为筒状结构，与布风段的顶部相通；布风段底部设有布风装置，布风段侧壁布置有多根二次风管，用于向固体燃料预处理装置布风；破碎段包括相互连接的直筒段和圆台段，直筒段连通布风段，直筒段侧壁布置有多根破碎风管，用于向破碎段内通入破碎风，圆台段侧壁布置有给料口，圆台段的顶部设置有出料口，用于输出预处理燃料。本发明专利技术还提供了一种固体燃料利用装置以及固体燃料预处理方法。本发明专利技术通过结构和布风形式设计形成颗粒碰撞破碎和切向破碎场，将给入的毫米级颗粒破碎为微米级热含碳固体粉料。级颗粒破碎为微米级热含碳固体粉料。级颗粒破碎为微米级热含碳固体粉料。

【技术实现步骤摘要】
固体燃料预处理装置、利用装置及预处理方法


[0001]本专利技术涉及燃料能源化工
，具体涉及一种固体燃料预处理装置、利用装置及预处理方法。

技术介绍

[0002]传统的煤粉燃烧或干粉气化技术要求原料煤需经过干燥和制粉，这大幅提高了生产成本，降低了煤粉燃烧以及干粉气化技术的煤种适应性。
[0003]此外，采用活性较低的无烟煤和低挥发分的半焦为燃料时，传统的煤粉燃烧技术普遍存在燃烧不充分、燃尽率低等问题。虽然预热燃烧技术通过预热方式提高了这类含碳燃料燃烧效率，但依然需要干燥和制粉单元。此外，受流化床预热器流动特性的限制，流化床预热器预热粉状含碳固体燃料还需要额外添加床料，对运行控制有比较高的要求。采用活性较低的无烟煤和低挥发分的半焦为气化原料时，干粉气化技术存在碳转化率低等问题。预热气化是采用预热方式将含碳固体燃料首先进行干燥、热解、改性等预气化，然后将预气化生成的煤气和未反应完全的改性半焦通入气流床中进行高温气化反应的气化技术。该气化技术可大幅降低对入炉煤粒径、含水率的要求，相应降低了煤气化制气成本。为此，国内外已有一些研究人员对预热气化进行了研究和工程应用。但目前预热气化还是存在进入气流床的半焦粒径偏大，固体物料浓度偏低，碳转化率偏低等问题。
[0004]煤化工产生的有机废液、焦油、含碳废渣、油渣等难处理的有机废物单独处理投资和运行成本都非常高，干粉气流床无法处理，水煤浆可以处理部分有机废液，但可能会影响水煤浆的成浆性能和气化炉的运行稳定性。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本专利技术提供一种固体燃料预处理装置、利用装置及预处理方法，以解决现有技术中存在的原料煤或预热燃烧技术都需经过干燥和制粉，传统的煤粉燃烧技术燃烧效率偏低和气化碳转化率偏低，以及现有的预热燃烧技术需要额外补充床料，并且预处理效果不佳的技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]本专利技术一方面提供一种固体燃料预处理装置，包括布风段1和破碎段2，其中：布风段1为筒状结构，包括底部和顶部，且底部向顶部渐扩，破碎段2为筒状结构，与布风段1的顶部相通；布风段1底部设有布风装置11，布风段1侧壁布置有多根二次风管13，用于向固体燃料预处理装置布风；破碎段2包括相互连接的直筒段和圆台段，直筒段连通布风段1，直筒段侧壁布置有多根破碎风管21，用于向破碎段2内通入破碎风，圆台段侧壁布置有给料口22，圆台段的顶部设置有出料口，用于输出预处理燃料。
[0009]可选地，二次风管13为至少一层，每层二次风管13布置为至少两根且位于布风段1的同一横截面上，每层二次风管13的中心轴线在水平方向的投影相切于同一预设切圆。
[0010]可选地，预设切圆的半径在布风装置11半径与二次风管13与布风段1相交处横截面半径之间。
[0011]可选地，破碎风管21为至少一层，每层破碎风管21布置为至少两根，且每根破碎风管21的出口中心轴线相交于直筒段内一点。
[0012]可选地，每层破碎风管21的中心轴线位于直筒段的同一横截面上；其中，每层破碎风管21为奇数根，且奇数根破碎风管21的出口中心轴线指向直筒段的轴线；或者，每层破碎风管21为偶数根，且偶数根破碎风管21的出口中心轴线两两共线且指向直筒段的轴线。
[0013]可选地，破碎风管21为至少一层，每层破碎风管21布置为偶数根且每根破碎风管21的出口中心轴线位于直筒段的同一横截面上，每层破碎风管21上的每两根相邻破碎风管21的中心轴线相交于一点，该交点均位于与布风装置11半径相同且圆心在直筒段轴线上的圆周上，每层破碎风管21呈中心对称结构。
[0014]可选地，布风段1的轴截面的两条母线之间的夹角β范围为25
°
～55
°
；二次风管13的出口中心轴线与布风段1横截面的夹角α范围为0
°
～75
°
，给料口22的出口中心轴线与破碎段2横截面的夹角γ范围为45
°
～75
°
。
[0015]可选地，布风段1靠近底部的侧壁还布置有排渣口12，破碎段2的圆台段侧壁还布置有返料口23。
[0016]可选地，固体燃料预处理装置还包括依次连通的输运段3、气固分离器4和返料器5，其中：输运段3连通出料口，输运段3顶部设置有输运段出口32，气固分离器4开设有气固相入口41、气相出口43和固相出口42，输运段出口32连接气固相入口41，返料器5设置有连通固相出口42的返料入口51，还设置有连通返料口23的返料出口52。
[0017]可选地，输运段3的中部设置有加料口31，用于添加有机废液、有机废物或固体有机废物。
[0018]可选地，返料口23与破碎风管21在竖直方向上的高度差≤1m。
[0019]可选地，破碎风管21位于返料口23内，破碎风管21与返料口23共中心轴线。
[0020]可选地，气固分离器4为旋风分离器结构，气固相入口41的固气比范围为4～30kg/kg，气固分离器4满足将＞100μm的颗粒全部捕集。
[0021]可选地，气固分离器4靠近固相出口42的侧壁设置有分离风管44，该分离风管44用于旋转布风并剪切破碎内部物料。
[0022]可选地，分离风管44为至少一层，每层分离风管44布置为至少两根且位于气固分离器4的同一横截面上，每根分离风管44的出口中心轴线不通过气固分离器4的轴线，且每层分离风管44相切于直径小于等于该层分离风管44与气固分离器4相交处的横截面直径的分离风管切圆上，分离风管切圆的圆心位于气固分离器4的轴线上。
[0023]本专利技术另一方面提供一种固体燃料利用装置，包括相互连通的预热单元和粉体反应器，其中：预热单元由前述的布风段1、破碎段2、输运段3、气固分离器4和返料器5依次相连构成；气相出口43连接粉体反应器，在粉体反应器内发生反应。
[0024]可选地，粉体反应器为气流床气化单元，用于将内部预处理燃料与通入的第四气体A4发生气化反应。
[0025]可选地，粉体反应器为燃烧单元，用于组织预处理燃料的燃烧。
[0026]本专利技术另一方面提供一种固体燃料预处理方法，包括以下步骤：含碳固体燃料F经
由给料口22通入破碎段2；第一气体A1通过布风装置11进入固体燃料预处理装置，将汇聚于布风段1底部的物料流化；第二气体A2通过二次风管13进入固体燃料预处理装置，对固体燃料进行切向破碎和混合；第三气体A3以高速射流形式通过破碎风管21进入固体燃料预处理装置，夹带边壁处固体燃料与中心上行固体燃料颗粒发生碰撞破碎；经过破碎和预热后的高温燃料通过出料口排出。
[0027]可选地，第一气体A1包括空气、富氧空气+水蒸气或纯氧+水蒸气，氧气浓度范围为21％～80％；第二气体A2为空气、空气+水蒸气、空气+烟气或纯氧+水蒸气，氧气浓度范围为≤21％；第三气体A3为空气、富氧空气+水蒸气或纯氧+水蒸气，氧气浓度范围为21％～80％。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体燃料预处理装置，其特征在于，包括布风段(1)和破碎段(2)，其中：所述布风段(1)为筒状结构，包括底部和顶部，且底部向顶部渐扩，所述破碎段(2)为筒状结构，与所述布风段(1)的顶部相通；所述布风段(1)底部设有布风装置(11)，所述布风段(1)侧壁布置有多根二次风管(13)，用于向所述固体燃料预处理装置布风；所述破碎段(2)包括相互连接的直筒段和圆台段，所述直筒段连通所述布风段(1)，所述直筒段侧壁布置有多根破碎风管(21)，用于向破碎段(2)内通入破碎风，所述圆台段侧壁布置有给料口(22)，所述圆台段的顶部设置有出料口，用于输出预处理燃料。2.根据权利要求1所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述二次风管(13)为至少一层，每层二次风管(13)布置为至少两根且位于所述布风段(1)的同一横截面上，所述每层二次风管(13)的中心轴线在水平方向的投影相切于同一预设切圆。3.根据权利要求2所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述预设切圆的半径在所述布风装置(11)半径与所述二次风管(13)与所述布风段(1)相交处横截面半径之间。4.根据权利要求1所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述破碎风管(21)为至少一层，每层破碎风管(21)布置为至少两根，且每根破碎风管(21)的出口中心轴线相交于所述直筒段内一点。5.根据权利要求4所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述每层破碎风管(21)的中心轴线位于所述直筒段的同一横截面上；其中，所述每层破碎风管(21)为奇数根，且奇数根破碎风管(21)的出口中心轴线指向所述直筒段的轴线；或者，所述每层破碎风管(21)为偶数根，且偶数根破碎风管(21)的出口中心轴线两两共线且指向所述直筒段的轴线。6.根据权利要求1所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述破碎风管(21)为至少一层，每层破碎风管(21)布置为偶数根且每根破碎风管(21)的出口中心轴线位于所述直筒段的同一横截面上，所述每层破碎风管(21)上的每两根相邻破碎风管(21)的中心轴线相交于一点，该交点均位于与所述布风装置(11)半径相同且圆心在所述直筒段轴线上的圆周上，所述每层破碎风管(21)呈中心对称结构。7.根据权利要求1所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述布风段(1)的轴截面的两条母线之间的夹角β范围为25
°
～55
°
；所述二次风管(13)的出口中心轴线与所述布风段(1)横截面的夹角α范围为0
°
～75
°
，所述给料口(22)的出口中心轴线与所述破碎段(2)横截面的夹角γ范围为45
°
～75
°
。8.根据权利要求1所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述布风段(1)靠近底部的侧壁还布置有排渣口(12)，所述破碎段(2)的圆台段侧壁还布置有返料口(23)。9.根据权利要求8所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述固体燃料预处理装置还包括依次连通的输运段(3)、气固分离器(4)和返料器(5)，其中：所述输运段(3)连通所述出料口，所述输运段(3)顶部设置有输运段出口(32)，所述气固分离器(4)开设有气固相入口(41)、气相出口(43)和固相出口(42)，所述输运段出口(32)连接所述气固相入口(41)，所述返料器(5)设置有连通所述固相出口(42)的返料入口(51)，还设置有连通所述返料口(23)的返料出口(52)。
10.根据权利要求9所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述输运段(3)的中部设置有加料口(31)，用于添加有机废液、有机废物或固体有机废物。11.根据权利要求8所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述返料口(23)与所述破碎风管(21)在竖直方向上的高度差≤1m。12.根据权利要求8所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述破碎风管(21)位于所述返料口(23)内，所述破碎风管(21)与所述返料口(23)共中心轴线。13.根据权利要求9所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述气固分离器(4)为旋风分离器结构，所述气固相入口(41)的固气比范围为4～30(kg/kg)，所述气固分离器(4)满足将＞100μm的颗粒全部捕集。14.根据权利要求9所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述气固分离器(4)靠近所述固相出口(42)的侧壁设置有分离风管(44)，所述分离风管(44)用于旋转布风并剪切破碎内部物料。15.根据权利要求14所述的固体燃料预处理装置，其特征在于，所述分离风管(44)为至少一层，每层分离风管(44)布置为至少两根且位于所述气固分离器(4)的同一横截面上，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：董鹏飞，张海霞，朱治平，王小芳，李百航，湛月平，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：