[发明专利]一种气化与热解耦合装置及气化热解方法

说明书

本发明属于煤气化热解技术领域，涉及一种气化与热解耦合装置及气化热解方法，包括立式热解单元和与之连通的气化单元；立式热解单元包括炉体，炉体自上而下分为集气腔、热解腔、余热回收腔和冷却腔；热解腔上开设煤气入口和高温半焦导出口；热解腔的下侧开设高温半焦导出口，高温半焦导出口与气化单元的进料口连通；余热回收腔的高温介质出口与气化单元的气化剂入口连通；热解腔的煤气入口与气化单元的煤气导出口连通。本发明将煤热解与半焦气化耦合，在立式热解单元内使煤转化为高品质的中低温煤焦油和煤气，实现了粉煤热解、半焦气化的分级转化和优化集成，并富产高品质煤焦油和煤气，同时降低工艺所需的燃料消耗，提高系统的能源利用效率。

技术领域

本发明属于煤气化热解技术领域，具体涉及一种气化与热解耦合装置及气化热解方法。

背景技术

基于我国能源供给和消费结构现状，煤炭作为我国主体能源的地位不会发生根本性转变。目前，我国主要以直接燃烧为主的煤炭资源利用方式，基本上只利用了煤炭的燃烧属性，造成煤炭高附加值的组分当燃料烧掉并严重污染环境。因此，开发多种技术相耦合，能够梯级利用煤炭资源，清洁、高效的煤炭分质转化利用技术，是当前我国煤化工必须解决的一个问题。

根据煤炭的结构及理化性质，实施以热解为龙头，煤、油、气、电、化一体化多联产的煤炭分质利用技术，注重整体资源转化效率的最大化，实现转化过程中污染物的集中、综合治理，可大幅提高煤炭转化过程中的经济、社会和环境效益。

近年来，国内外研究开发出数十种煤热解技术，根据不同的加热方式、炉型结构、热载体形式，煤热解技术也各具特色。有的处于实验室研究阶段，有的处于小试、中试阶段，有的处于工业化示范阶段，现有煤热解技术存在的主要问题是有的装置投资巨大、经济效益差；有的投资较小但污染环境；有的资源利用率及能源转化效率低等。

煤炭热解产生的高热值的煤气、煤焦油及高活性的洁净半焦，是煤炭梯级利用的重要一环，但热解的荒煤气除尘一直是制约该类工艺大型工业化的瓶颈。直立炉热解利用块煤或籽煤，将燃烧、部分气化、热解、荒煤气冷却集于一体的热解装置，克服了荒煤气的除尘问题，该工艺结构紧凑、热效率高、投资小，已产业化，但煤气的热值低、水熄焦环境污染大，干熄焦固体显热的回收和利用非常困难，急需优化完善。

煤炭气化是煤或焦炭与气化剂在高温下发生化学反应将煤或焦炭转变为煤气的过程。大型高压连续气化已广泛应用生产中，但其投资大且运行费用较大。常规的粒煤或粒焦常压富氧、纯氧连续气化技术也已相当成熟，因投资较小、运行费用低被广泛应用于实际生产，但是气化过程热效率和冷煤气效率较低。

发明内容

基于以上不足，本发明提供了一种气化与热解耦合装置，将煤热解与半焦气化耦合在一起，利用半焦在气化单元气化产生的高温煤气显热，为低阶煤的热解提供所需的能量，在立式热解单元内使煤转化为高品质的中低温煤焦油和煤气，实现了粉煤热解、半焦气化的分级转化和优化集成，并富产高品质煤焦油和煤气，同时降低了煤炭热解与气化工艺所需的燃料消耗，提高了系统的能源利用效率，并拓宽了半焦的利用途径，实现了煤化工行业高效低耗的目标。

同时本申请还提供了利用上述气化与热解耦合装置实现的气化热解方法。

本发明采用的技术方案是：

一种气化与热解耦合装置，其包括立式热解单元和与之连通的气化单元；

所述立式热解单元，包括炉体，所述炉体自上而下分为集气腔1、热解腔2、余热回收腔3和冷却腔4；所述热解腔2上开设有煤气入口和高温半焦导出口；热解腔2的下侧开设有高温半焦导出口，高温半焦导出口与气化单元的进料口连通；所述余热回收腔3的高温介质出口与气化单元的气化剂入口连通；所述热解腔2的煤气入口与气化单元的煤气导出口连通，使热解腔2热解产生的半焦一部分作为气化单元产生高温煤气的反应原料参与气化反应，另一部分在余热回收腔3内与气化单元的气化剂逆流换热。