[发明专利]低热值粘性固体燃料的流化床分级差温热解装置及方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种低热值粘性固体燃料的流化床分级差温热解方法及装置。属于能源制备的技术领域。

背景技术

随着世界经济的快速发展，化石燃料日益短缺，能源危机和环境污染问题日益严峻，发展对于现有低品质燃料和新能源燃料的高效利用方法变得十分迫切。实现低热值、一定粘性的低品质固体燃料如劣质煤、煤矸石、煤泥、油页岩、污水污泥等的高效、环保、低成本的利用，对于缓解严峻的能源危机和环境问题具有重要意义。

由于具有低热值、一定粘性等特性，这些固体燃料直接用做燃煤的煤质利用率低，且燃烧过程容易带来废气、煤粉灰等严重的环境污染，因此，通过热解法对具有低热值、一定粘性的固体燃料进行处理，利用其中有机物的热稳定性差的特性，在无氧或缺氧的条件下对其加热干馏，使有机物产生裂解，经过冷凝后产生利用价值较高的燃气、燃油及固体半焦等，这些热解产物都具有易储存、易运输及方便使用等特点，可实现低值固体燃料的合理应用，减少环境问题。

长期以来，国内外科研机构开展了大量不同固体燃料热解的研发工作，典型的工艺技术包括回转炉、移动床、气流床和流化床等。回转炉热解工艺主要有美国Toscoal（多思科煤）工艺，主要用于低阶煤提质；加拿大的ATP（阿尔伯塔塔修克）工艺主要用于热解油页岩。移动床热解工艺主要有前苏联的3TX(ETCh)-175（煤热解多联产工艺）工艺，德国的LR（褐煤热解提质工艺）工艺等工艺。采用气流床的有美国的Garrett（西方研究公司热解法）工艺。采用流化床工艺的有美国的COED（低压、多段、流化床煤干馏工艺）技术，澳大利亚的流化床快速热解工艺等。

国内典型热解工艺技术包括，大连理工大学开发的DG工艺（固体热载体褐煤低温干馏技术），煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院开发的多段回转炉（MRF）温和气化工艺，浙江大学循环流化床煤分级转化多联产技术，开发了固体燃料双流化床热解气化分级转化装置及方法（CN102191088A）。中国科学院过程所发明了一种固体燃料的多段分级热解气化装置及方法（CN102465043A），采用多层流化床，将上床层热解产物通过溢流管和分布板进入下层进行热交换，从而发生热解反应，该工艺的热解产物中的热解半焦，在下行过程中容易产生粘结，从而堵塞下行通道，阻止反应进行。陕西华祥能源科技集团游侠公司（CN101921627A）发明了流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置及方法，采用高温半焦作为热载体，对于系统磨损严重，对于流化床内粉煤的能量直接进行高温气化，未进行能量的分级利用，以新鲜煤与燃烧过的半焦进行混合，产生的焦油重质焦油较多，对于热载体与新煤的搅拌也耗费了较多的能量。

煤热解工艺起步较早，但至今多处于中试或工业示范阶段，未能实现商业化应用，其主要原因在于：（1）需要通过额外的燃料燃烧进行供热，整个系统过程热效率低；（2）系统复杂，难以实现装置方法和长时间稳定运行；（3）旋风分离器对于热解副产物，如循环灰、残炭等脱除效率较低，难以得到清洁的热解燃气或燃油产物；（4）焦油中的重质焦油含量高，易在旋风分离器等处粘结使系统难以稳定运行。因此，开发具有自主产权的固体燃料的热解技术，实现固体燃料热解工业化应用具有重要意义。

发明内容

技术问题：本发明针对现有技术的不足，本发明提出一种低热值粘性固体燃料的流化床分级差温热解装置及方法。该方法和装置将固体燃料进行分级差温热解，使固体燃料在流化床热解反应器中进行两级差温低温热解，产生低温烟气进行两级旋风除尘，保证了热解油的品质和产率，同时，将固体残炭在旋风燃烧器中进行高温热解，产生的不同温度的高温烟气作为向流化床热解反应器的热解供热的热载体和流化风。该方法和装置提高了轻质焦油的产量，实现较为简单，系统运行稳定，具有较高的过程系统热效率。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了低热值粘性固体燃料的流化床分级差温热解装置，该装置包括流化床热解反应器、两级高效旋风分离器及其一级旋风分离器，一级下降管，二级旋风分离器，二级下降管、双通入两向气动返料阀、第一旋风燃烧器、第二旋风燃烧器；