[实用新型]一种基于煤干馏的煤基燃料化学链燃烧系统

说明书

技术领域

本实用新型属于煤电化工一体化领域，涉及一种基于煤干馏的煤基燃料化学链燃烧系统。

背景技术

在我国，燃煤火力发电是二氧化碳的最大排放源之一，研究开发新型煤基燃料发电技术对我国煤炭资源的清洁高效利用以及减少二氧化碳排放具有重要意义。目前的燃煤二氧化碳回收方法包括燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集等，尽管能够实现燃煤二氧化碳的回收，但是获取高浓度的二氧化碳会显著降低发电系统的发电效率。化学链燃烧技术，实现了燃料和空气的非混合燃烧，以氧载体代替空气，在燃料反应器中，燃料与氧载体反应，完成燃料的氧化，被还原的氧载体返回到空气反应器，与空气进行氧化反应，实现氧载体的再生。化学链燃烧技术避免了燃料与空气的直接接触，可以显著减少传统燃煤方式下氮氧化物的生成，降低了氮氧化物的处理成本，在燃料反应器中燃料完全氧化后，产物主要是二氧化碳和水蒸气，只需要简单的冷凝处理就可以得到高纯度的二氧化碳，便于后续的捕集和封存。化学链燃烧与传统的燃煤方式相比，既可以减少氮氧化物的排放，降低氮氧化物的处理成本，又可以得到高纯度的二氧化碳，降低二氧化碳捕集的成本。在煤直接化学链燃烧过程中，氧载体要在与煤的多次还原和空气的氧化再生过程中保持反应活性，才能保证煤的充分转化，然而煤中的硫、氮等组分对氧载体的活性有很大的危害，严重的会使氧载体中毒失去活性，影响化学链燃烧反应的进行。

煤，尤其是低阶煤，含有较多的挥发分，进行低温干馏可以得到半焦和相当数量的焦油、煤气。在干馏过程中，煤中相当数量的硫和氮都迁移到焦油和煤气中，半焦所含的硫、氮等污染物少于原料煤，煤气中的含氮、含硫污染物经过净化工艺可以脱除。因此，煤经过干馏和气体净化之后，可以得到相对洁净的半焦和煤气等煤基燃料，大大减轻对化学链燃烧过程中氧载体的毒害。干馏后的半焦温度较高，现行的湿法熄焦会造成半焦余热的浪费，干法熄焦成本较高，还会带来半焦的损耗。合理的利用半焦的余热对于节能有重要的意义。

因此，如果能够开发出一种新的系统，该系统可以将煤干馏和化学链燃烧技术进行有机的结合，则会对我国传统的煤直接燃烧方式带来变化。但是，目前已公开的报道中，煤干馏和化学链燃烧大多单独出现，或者与其他工艺相结合，如中国专利CN 102703097 A介绍了一种用于宽粒径分布煤的干馏装置及方法，中国专利CN 103484134 A介绍了一种碳氢原料固体热载体干馏反应器与干馏方法，中国专利CN 102798221 A介绍了一种化学链燃烧装置及其使用方法，中国专利CN 105222129 A介绍了一种耦合纯氧气化的燃煤化学链燃烧分离CO₂方法，未曾有将煤干馏和煤基燃料化学链燃烧相结合的报道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于煤干馏的煤基燃料化学链燃烧系统，该系统能够将煤干馏与煤基燃料化学链燃烧相结合实现煤的综合利用。

为达到上述目的，本实用新型所述的基于煤干馏的煤基燃料化学链燃烧系统包括干馏反应器、气液分离器、气体燃料反应器、第一空气反应器、固体燃料反应器、第二空气反应器、热利用系统及余热利用及二氧化碳捕集系统；

干馏反应器的顶部设有煤入口，干馏反应器的气体出口与气液分离器的入口相连通，气液分离器的气体出口与气体燃料反应器的气体入口相连通，气体燃料反应器的气体出口与余热利用及二氧化碳捕集系统相连通，气体燃料反应器的固体出口与第一空气反应器的固体入口相连通，第一空气反应器的固体出口与气体燃料反应器的固体入口相连通，第一空气反应器的气体出口与热利用系统相连通；

干馏反应器的固体出口与固体燃料反应器的一个固体入口相连通，固体燃料反应器的固体出口与第二空气反应器的固体入口相连通，第二空气反应器的固体出口与固体燃料反应器的另一个固体入口相连通，第二空气反应器的气体出口与热利用系统相连通，固体燃料反应器的气体出口与固体燃料反应器的气体入口及余热利用及二氧化碳捕集系统相连通，固体燃料反应器的底部设有灰渣出口。

还包括用于为第一空气反应器及第二空气反应器提供空气的空气供给系统，空气供给系统与第一空气反应器的气体入口及第二空气反应器的气体入口相连通。

气液分离器的气体出口与气体燃料反应器的气体入口通过煤气分离净化装置相连通。

还包括煤焦油加工系统，其中，气液分离器的液体出口与煤焦油加工系统相连通。

本实用新型具有以下有益效果：