[实用新型]一种生产粉焦和轻质焦油的热解装置

说明书

技术领域

本实用新型属于能源化工领域，具体地涉及到一种生产粉焦和轻质焦油的热解装置。

背景技术

煤炭占中国能源消费结构的75％以上，其中80％以上用于直接燃烧，且50％以上供直接燃烧块煤的工业锅炉、工业窑炉及家用燃煤炉使用，但是，直接燃烧的利用方式造成煤炭利用效率低、污染物排放超标。另外，随着采煤机械化程度的提高，块煤产率由52～60％降至20～38％，加重了块煤短缺，而且还造成粉煤长期大量积压。尤其是大量的低阶煤粉煤，由于其水分含量高、热值低、以及易分化和不易运输等缺点，导致难以加工利用，因此，如何高效地利用低阶煤粉煤，成为目前煤炭利用领域急需解决的问题。而且，随着国内能源需求日益增大，对低阶煤，尤其是低阶煤粉煤的综合转化利用势必将成为未来能源需求的有力支撑。

利用热解方式将煤加工成半焦、低温焦油和焦炉气的化学过程，是目前低阶煤加工处理的有效途径之一。通过热解获得热解气、焦油以及半焦，热解气及焦油可直接作为清洁燃料燃烧，也可以通过后续加工处理，生产高附加值化工产品，实现煤炭分级利用与清洁高效转化。目前，工业上对于大颗粒(>6mm)煤的低温热解，普遍采用直立炉的工艺进行热解，例如，已成熟的兰炭生产工艺，它实现了固体能源向气体、液体能源以及固体化工原料的高效转化，对于资源利用来说，开辟了高效灵活利用资源的途径。但是，生产兰炭的原料为块状烟煤或块状褐煤，而粉煤原料导致物料层的透气性差，且容易堵塞花墙的气孔，影响正常生产，因此兰炭工艺限制了原料使用的范围。而且，针对6mm以下的粉煤热解，目前工业上也尚未有成熟的工艺。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种生产粉焦和轻质焦油的热解装置，该装置可以实现粉末固体燃料的热解得到热解油气和热解半焦。本实用新型的另一目的在于提供一种生产粉焦和轻质焦油的热解方法，使用该方法可以获得洁净粉焦、蒸汽、以及轻质焦油，并实现反应中热量的回收。

本实用新型以实现粉末固体燃料在多级强旋流热解反应器中被锅炉燃烧产生的热烟气快速加热发生热解反应，生成热解油气和热解半焦；热解油气中轻质组分通过焦油捕集，获得轻质焦油；热解油气中未被捕集的重质组分进入锅炉燃烧，产生热烟气和蒸汽；高温热烟气作为热载体与固体物料和热解半焦逆流接触换热，并将固体物料和热解半焦送入强旋流热解反应器进行热解；热解半焦通过冷却并回收热量，可获得粉焦。采用本实用新型技术的装置及方法，最终获得洁净粉焦、蒸汽、以及轻质焦油。

本实用新型涉及的强旋流热解反应器，其特点是将燃烧后产生的烟气以高速射流的形式切向喷入高温热解器中，形成强烈的旋风涡流；固体物料在进入热解反应器前，在气体管道内悬浮于热烟气中，同时进行热交换，然后被热烟气带入热解反应器中；，固体物料进入热解器后，继续与高温烟气混合、加热、发生热解反应。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种生产粉焦和轻质焦油的热解装置，所述热解装置包括多级热解反应器、半焦冷却装置和半焦收集罐；

所述多级热解反应器包括若干热解反应器，除首级热解反应器和末级热解反应器外的热解气进口和下一级热解反应器的热解气出口连接，热解反应器的物料出口和下一级热解反应器的热解气进口管道连接，其热解气出口和上一级热解反应器的热解气进口连接；所述末级热解反应器的物料出口和所述半焦冷却装置连接，所述半焦冷却装置的物料出口和半焦收集罐连接。

上述装置中，所述多级热解反应器用于粉末固体燃料的热解，产生热解油气以及热解半焦；所述半焦冷却装置用于对产生的热解半焦进行冷却，并进行热量回收；所述半焦收集罐用于收集由末级热解反应器产生，并经半焦冷却装置冷却的粉末半焦产品；产生的热解半焦经和进入下一级热解反应器的热解气混合换热后被送入下一级热解反应器。

作为上述装置的一种更好选择，所述多级热解反应器的级数为3-6。

作为上述装置的一种更好选择，所述首级热解反应器的热解气出口和焦油捕集装置的气体进口连接。所述焦油捕集系统用于捕集由多级强旋流热解反应器生成的热解油气中的轻质组分，获得轻质焦油。

作为上述装置的一种更好选择，所述焦油捕集装置的气体出口和锅炉连接，所述锅炉的烟气出口和所述末级热解反应器的烟气入口连接。所述锅炉用于热解油气中重质组分的燃烧，同时产生热烟气和蒸汽；其中，热烟气为固体燃料在多级热解反应器中的热解提供所需热量。