[发明专利]一种煤粉高温热解和流化制气的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤热解以及煤粉燃烧发电技术领域，具体为一种煤粉高温热解和流化制气的系统和方法。

背景技术

我国煤炭资源丰富，原煤除了部分用于炼焦、转化加工外，绝大部分用于直接燃烧。煤直接燃烧，导致煤炭中富含的油气资源还没有得到充分的提炼利用，并且，直接燃烧的热效率低，对环境破坏严重。煤的热解是将煤在惰性气氛下加热，制取半焦、煤气和焦油等产品，得到的这些产品，又可以梯级利用，对油气资源充分提取的同时，又提高了煤炭的综合利用效率。

热解后的高温半焦原来需要冷却到常温后再输送到锅炉燃烧，主要问题是一方面冷焦过程中消耗量大量冷却水，高温半焦相关热量没有能充分利用，另一方面，燃烧过程中半焦需要重新加热，也需要消耗部分热量。另外高温半焦进入锅炉的方式也比较重要，尤其对于流化床锅炉，一方面要保证高温半焦的安全输送，另一方面，要防止输送对流化床锅炉燃烧的影响。

现有技术公开了一种高温半焦埋刮板输送工艺，如图1，其工艺流程为：从热解炉1出来的800℃高温半焦经旋转给料机2输送至封闭式高温埋刮板3入口。进过高温埋刮板3输送到流化床锅炉入料口，高温埋刮板出口进入到锅炉流化区入口4。同时一次风从一次风入口51进入通过锅炉风机8输送至锅炉流化区5，一次风使半焦颗粒进入流化状态并燃烧。小颗粒及CO等气体通过床层向上流动进入燃烧区6。二次风从二次风入口61进入，作为燃烧区6的燃料气与之混合进一步燃烧，随后焦粉和烟气进入锅炉旋风分离器9进行气固分离。未燃尽的焦粉通过返料口返回到流花流化区继续燃烧。燃尽的灰尘随烟气排出锅炉，并通过蒸汽发生器10加热水蒸气。

但上述技术存在如下缺陷：(1)热解炉内，伴随着高温半焦的产生，同时产生热解气，热解气内含有CO比例超过20％，属于有毒易燃易爆气体；(2)采用高温埋刮板输送高温半焦，热解气会随着高温半焦共同进入高温埋刮板内部，但高温埋刮板由于结构特点，在驱动端和尾轮部分很难完全密封，尤其在生产状态下，温度大幅度变化，造成各个密封面更加困难，并且会造成环境污染；(3)高温埋刮板内部和锅炉进料区也难以完全隔断，锅炉内的明火容易进入埋刮板内部，引起热解气爆炸，也是个安全隐患。

发明内容

面临上述技术问题，本发明旨在提出一种新的工艺，其中，热解后的高温半焦不经过冷却即进入流化床锅炉燃烧，通过炉前的旋风使输送的物料和输送风分离，物料落入流化区燃烧，输送气体和细颗粒焦粉通过助燃风管道进入锅炉燃烧区进一步燃烧。利用本发明的系统和方法能实现提高能源利用效率且保证系统的安全性的目的。

为实现上述目的，本发明提出了一种煤粉高温热解和流化制气的系统，其特征在于，包括热解炉、烟气风机、混合器、气力输送装置、炉前旋风分离器和流化床制气炉；其中，

所述热解炉具有煤粉入口、高温半焦出口、以及从上往下布置在侧壁上的多个高温烟气出口；优选地，所述热解炉包括辐射管加热器，多个所述辐射管加热器从上往下布置在所述热解炉内的加热区域；

所述烟气风机包括高温烟气入口和加压烟气出口，所述高温烟气入口通过烟气总管和多个所述高温烟气出口相连；

所述混合器包括加压烟气入口、高温半焦入口以及烟气半焦混合物出口，所述高温半焦入口通过旋转给料机连接所述高温半焦出口，所述加压烟气入口和所述加压烟气出口相连；

所述气力输送装置的输送管道一端连接所述烟气半焦混合物出口，另一端连接所述炉前旋风分离器；

所述炉前旋风分离器包括设在顶部中心位置的气相出口以及底部的固相出口；

所述流化床制气炉包括流化床和炉后旋风分离器，其中，

所述流化床分为燃烧区和流化区；所述燃烧区设有气相入口、二次风入口以及焦粉烟气出口，所述气相入口和所述气相出口相连；所述流化区设有固相入口、一次风入口以及回料入口，所述固相入口和所述固相出口通过斜管相连；

所述炉后旋风分离器包括焦粉烟气入口、回料出口以及燃尽灰尘出口，所述焦粉烟气入口连接所述焦粉烟气出口，所述回料出口连接所述回料入口。

具体地，所述斜管和水平方向的夹角为55～80°。

进一步地，所述系统还包括蒸汽发生器，该蒸汽发生器和所述燃尽灰尘出口相连。

具体地，所述流化床上部三分之二高度部分为所述燃烧区，下部三分之一高度部分为所述流化区。

进一步地，所述气相入口设置在距所述炉前旋风分离器顶部2/3～4/5处。

具体地，所述固相入口设置在距所述流化区上部500-1200mm。