[发明专利]基于旋风炉的热解气化系统及工艺

说明书

本申请涉及旋风气化炉及基于其的热解气化系统及工艺，圆筒形旋风气化炉侧壁的顶部与半焦进管切向连接，旋风气化炉炉壁中下部内接有气化炉缩口件，气化炉缩口件将旋风气化炉分隔为上下连通的气化反应室和熔渣急冷室；气化反应室的中上部且位于半焦进管下方的炉壁由上向下依次设有水蒸气喷嘴和氧气喷嘴，熔渣急冷室中上部侧壁开设粗气化气出口，熔渣急冷室中下部内壁设气化炉冷却件。本申请的旋风气化炉通过半焦输送室使高温半焦以高速切向方式进入炉内，维持炉内合理的螺旋运动流场；同时旋风热解炉能实现高温加热烟气和煤的均匀混合，保证煤充分热解；旋风热解炉及旋风气化炉采用阵列式结构，利于装置的模块化及大型化。

技术领域

本申请涉及煤炭热解气化利用技术领域，具体涉及基于旋风炉的热解气化系统及工艺。

背景技术

推动煤炭能源清洁高效利用是煤炭利用的主要方向，在众多炭清洁高效利用技术中，煤炭分级转化多联产技术把煤炭看作能源与资源的共同体，通过将多种技术工艺(热解、气化、燃烧和合成等)有机结合，分级转化煤炭中反应活性差异大的部分，在一个系统中实现气体燃料、液体燃料、化学品、热量、电力等的联产。

煤的分级利用联产技术可分为：以煤部分气化为基础的分级联产技术、以煤完全气化为基础的分级联产技术以及以煤热解为基础的分级联产技术。以煤部分气化和完全气化为基础的煤炭分级多联产技术，其核心目标产物为合成气，从气化炉出来的气体中含有的焦油量少；而以煤热解为基础的多联产技术则能够实现煤中焦油的最大化产出。

例如中国专利授权公告号：CN103992824B，名称：双旋风煤热解气化分级转化装置及方法，其装置为旋风热解炉通过返料装置、热解半焦通道与旋风气化炉连通，旋风气化炉通过高温粗煤气通道与冷却装置连通，旋风气化炉外壁安装有气化剂喷嘴和水蒸气喷嘴。其方法包括：一、煤粉在高温粗煤气的吹送下进入旋风热解炉；二、煤粉在旋风热解炉内发生热解，热解出的混合气排至冷却装置中冷却，热解出的半焦被输送回旋风气化炉；三、氧化剂喷嘴和水蒸气喷嘴同时向旋风气化炉内喷射氧化剂和水蒸气，产生的高温粗煤气作为热解的气体热载体再次送入旋风热解炉中，旋风气化炉的煤渣以固态或液体形式经灰渣排出口排出。该专利采用旋风炉作为煤的热解装置，但旋风热解炉的热源来自旋风气化炉的气化气，从而使从旋风热解炉端离开系统的煤气量极大，热解工艺的气态产品是含有气态焦油的热解气，其尾端煤气净化工艺需配置焦油回收工段，该专利采用的热解炉焦油回收工段装置规模极大。另外，当气化炉是液态排渣时，气化炉出口气化气会携带大量液渣，携带液渣的气化气与煤混合时会凝固，容易造成管道堵塞，不利于系统长期稳定运行。

再例如中国专利授权公告号：CN101255341B，名称：旋风气化炉，公开了一种旋风气化炉，炉体分上下两部分，上部为圆柱形，下部为圆锥形。炉体上部设置圆柱形燃烧气化室和圆柱形气化室；炉体下部设置圆锥形气化室。圆柱形气化室内上部设置挡灰板，顶部设置烟气出口；圆柱形燃烧气化室上部设置燃料入口且与炉壁切线布置，燃料入口内设置电阻丝点火器；圆锥形气化室中部设置水蒸气入口，底部设置出灰口；圆柱形气化室在圆柱形燃烧气化室内，且都与圆锥形气化室同轴布置。该专利公开的旋风气化炉适用于粉末状的生物质和煤炭的气化，为常温物料，且该炉型底部设有螺旋，只适合固态排渣；煤气出口位于气化炉顶部，易与煤气进口形成气流短路。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，为此，本申请提出一种旋风气化炉及基于所述装置的热解气化系统及工艺，提高了热解和气化的效率；采用模块化设置，可灵活调节系统的布设方式。