[发明专利]循环流化床热解-气化装置及方法

权利要求书

1.一种循环流化床热解-气化装置，其特征在于：包括给料机(1)、热解炉(2)、惯性分离器(3)、第一旋风分离器(4)、下行循环返料器(5)、渣池(6)、气体分布器(7)、气化炉(8)、第二旋风分离器(9)；热解炉(2)中上部设有原料入口给料机(1)，热解炉(2)底部连接惯性分离器(3)；惯性分离器(3)侧面连接第一旋风分离器(4)，惯性分离器(3)底部连接下行循环返料器(5)；下行循环返料器(5)中上部与第一旋风分离器(4)相通，下行循环返料器(5)下部侧面连接气化炉(8)；气化炉(8)顶部设有高温循环半焦出口并通往第二旋风分离器(9)，第二旋风分离器(9)连接下行床热解炉(2)；气化炉(8)底部设有气体分布器(7)以提供气化剂，气体分布器(7)底部与渣池(6)相连接，由气化炉(8)燃尽的灰渣经由气体分布器(7)，并最终于渣池(6)中收集、排出，其中，热解炉(2)的管径小于气化炉(8)管径，两者管径比为1:(2.5-4)，下行循环返料器(5)下部侧面设置松动风II(C)，第一旋风分离器(4)下部侧面设置松动风I(B)进气口，松动风I(B)和松动风II(C)均由氧气和水蒸气组成，气化剂(D)由氧气和水蒸气组成；原料为煤与生物质的混合物；煤为低阶煤，生物质为秸秆、稻草、木屑的草本或木本植物废弃物，煤与生物质的质量配比为(0.2-0.4):1。

2.根据权利要求1所述的循环流化床热解-气化装置，其特征在于：下行循环返料器(5)下部侧面与气化炉(8)的连接结构以及第一旋风分离器(4)底部与下行循环返料器(5)的连接结构均采用L阀、U阀或J阀中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的循环流化床热解-气化装置，其特征在于：松动风II(C)进气口与下行循环返料器(5)下部侧面及松动风I(B)与第一旋风分离器(4)下部侧面均呈80-100°角布置。

4.根据权利要求1所述的循环流化床热解-气化装置，其特征在于：给料机(1)设置于距热解炉(2)顶部1/30-1/10处。

5.一种循环流化床热解-气化方法，采用权利要求1-4任一所述的循环流化床热解-气化装置，用于煤与生物质混合物的热解及气化，其特征在于：包括以下步骤：

原料由给料机(1)输送至下行床热解炉(2)中，并与来自上行床快速气化炉(8)中的高温循环半焦混合，原料被高温循环半焦所携带的热量快速加热，实现快速热解，析出挥发分并生成热解半焦，挥发分在加热的过程中进一步分解产生高品质的焦油及富含氢气、甲烷的热解气；热解半焦、焦油以及气体通过惯性分离器(3)进行分离，大部分热解半焦被直接送入下行循环返料器(5)，剩余少量热解半焦与焦油被气体携带至第一旋风分离器(4)，其中焦油及气体经分离后进行冷凝处理，冷凝部分为液态高品质焦油，未冷凝部分即中高热值的热解煤气，而少量热解半焦经分离后，经松动风I(B)后被送入下行循环返料器(5)，并与松动风II(C)中的氧气、水蒸气发生反应生成少量合成气以及半焦、灰渣的固体，并通过下行循环返料器(5)下部侧面的返料管进入至气化炉(8)；半焦、灰渣的固体与来自气化炉(8)下部的气化剂(D)中的氧气发生于气化炉(8)中下部发生剧烈燃烧反应，获得大量高温循环半焦；该高温循环半焦随气体携带快速上升至气化炉(8)中上部，并随着氧气的耗尽，与气化剂(D)中水蒸气发生气化反应，形成大量合成气与未反应完全的高温循环半焦；气化产生的合成气与未反应完全的高温循环半焦通过第二旋风分离器(9)分离，分离后，高温循环半焦进入热解炉(2)反应，合成气经净化、冷却处理后作为化工原料，

其中，松动风I(B)和松动风II(C)均由氧气和水蒸气组成，气化剂(D)由氧气和水蒸气组成。

6.根据权利要求5所述的循环流化床热解-气化方法，其特征在于：松动风I(B)和松动风II(C)中的水蒸气与氧气体积比控制在1:(0.20-0.25)；气化剂(D)中的水蒸气与氧气体积比控制在1:(0.05-0.10)。

7.根据权利要求5所述的循环流化床热解-气化方法，其特征在于：所述气化炉(8)的运行温度为850-950℃，热解炉(2)的运行温度为650-750℃，运行压力为0.1MPa。

8.根据权利要求5所述的循环流化床热解-气化方法，其特征在于：热解炉(2)为下行床热解炉，气化炉(8)为上行床快速气化炉，气化炉(8)中线速为2-5m/s。