一種噴動(dòng)流化床粉煤熱解裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤熱解領(lǐng)域，具體涉及一種噴動(dòng)流化床粉煤熱解裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近20年來(lái)，我國(guó)以褐煤或長(zhǎng)焰煤為原料，經(jīng)熱解反應(yīng)生產(chǎn)半焦、煤焦油和煤氣的產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展。
[0003]目前以褐煤或長(zhǎng)焰煤的粉煤(粒徑<8mm)，為原料的熱解技術(shù)，已公知的有固體熱載體移動(dòng)床粉煤熱解和固體熱載體流化床粉煤熱解(流化載體為煤氣)技術(shù)工藝，在其煤熱解過(guò)程中，采用的固體熱載體是高溫?zé)岚虢够蚋邷責(zé)峄摇?br>[0004]由于固體熱載體移動(dòng)床粉煤熱解技術(shù)，屬固-固體導(dǎo)熱，在實(shí)際運(yùn)行中不僅傳熱效率低，易產(chǎn)生二次反應(yīng)，影響熱解產(chǎn)率的提高，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。而固體熱載體流化床熱解技術(shù)，因流化載體氣泡的作用，易在床層內(nèi)產(chǎn)生分層和節(jié)涌現(xiàn)象，并出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，不僅使熱解產(chǎn)率難以提高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響正常操作。
[0005]為了滿足固體熱載體粉煤熱解技術(shù)工藝發(fā)展需要，應(yīng)提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳熱效率高、熱解溫度均勻、產(chǎn)物收率高、易操作的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳熱效率高、熱解溫度均勻、產(chǎn)物收率高、易操作的噴動(dòng)流化床粉煤熱解裝置及方法。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0008]—種噴動(dòng)流化床粉煤熱解裝置，包括上部擴(kuò)大段、中部床體和下部錐體；中部床體上部設(shè)置有上部擴(kuò)大段，下部設(shè)置有下部錐體，上部擴(kuò)大段上設(shè)有荒煤氣出口管，荒煤氣出口管靠上部擴(kuò)大段內(nèi)部的一端端口處設(shè)置有除塵罩，中部床體內(nèi)部通過(guò)導(dǎo)流管支撐桿設(shè)有導(dǎo)流管，中部床體中上部設(shè)有固體熱載體入口管，固體熱載體入口管內(nèi)設(shè)有螺旋混合器，固體熱載體入口管外部設(shè)有粉煤入口管，中部床體的右下側(cè)設(shè)有半焦出口管，下部錐體中部設(shè)有流化煤氣進(jìn)口管，下部錐體的底端設(shè)有噴動(dòng)煤氣進(jìn)口管?chē)妱?dòng)煤氣進(jìn)口管的上端設(shè)有噴嘴，下部錐體頂部設(shè)有分布板。
[0009]所述的上部擴(kuò)大段內(nèi)設(shè)有除塵折流擋板。
[0010]所述的上部擴(kuò)大段內(nèi)設(shè)有四塊除塵折流擋板。
[0011]所述的上部擴(kuò)大段與中部床體用上部法蘭連接，中部床體與下部錐體用下部法蘭連接。
[0012]所述的中部床體內(nèi)部通過(guò)三個(gè)導(dǎo)流管支撐桿設(shè)有導(dǎo)流管。
[0013]所述的中部床體的內(nèi)徑為D，中部床體的高度H為D的3?10倍，導(dǎo)流管的直徑d為D的0.1?0.3倍，導(dǎo)流管的高度Hl為中部床體高度H的0.15?0.3倍；導(dǎo)流管的下端與噴嘴A的距離為30?150mm，分布板的開(kāi)孔率為15%?35%。
[0014]所述的中部床體的高度H為D的3.5?8倍，導(dǎo)流管的直徑d為D的0.15?0.25倍，導(dǎo)流管的高度Hl為中部床體高度H的0.2?0.25倍，導(dǎo)流管的下端與噴嘴A的距離為50?100mm，分布板的開(kāi)孔率為20%?25%。
[0015]所述的上部擴(kuò)大段內(nèi)的除塵罩與荒煤氣出口管用三個(gè)拉桿固定。
[0016]一種噴動(dòng)流化床粉煤熱解方法，包括以下步驟:
[0017]I)將經(jīng)固體熱載體入口管來(lái)的高溫半焦與經(jīng)粉煤入口管來(lái)的粒徑< 8mm的粉煤，按任意質(zhì)量比在螺旋混合器中充分混合后，送入噴動(dòng)流化床粉煤熱解裝置的中部床體內(nèi)；
[0018]2)將經(jīng)噴動(dòng)煤氣進(jìn)口管送入的噴動(dòng)煤氣送入噴嘴中，在噴嘴的噴射作用下，煤氣流進(jìn)入導(dǎo)流管中，在導(dǎo)流管中形成噴射區(qū)，在導(dǎo)流管上端形成懸浮區(qū)，在導(dǎo)流管周邊形成環(huán)隙區(qū)，環(huán)隙區(qū)的固體物料在流化煤氣進(jìn)口管進(jìn)入的流化荒煤氣作用下，使固體物料呈現(xiàn)流化狀態(tài)，并使其在熱解溫度穩(wěn)定的條件下發(fā)生熱分解反應(yīng)，反應(yīng)生成的荒煤氣上升至上部擴(kuò)大段，通過(guò)除塵罩經(jīng)由荒煤氣出口管送出裝置，熱解產(chǎn)生的半焦經(jīng)半焦出口管排出裝置；其中，所述的中部床體的內(nèi)徑為D，中部床體的高度H為D的3?10倍，導(dǎo)流管的直徑d為D的0.1?0.3倍，導(dǎo)流管的高度Hl為中部床體高度H的0.15?0.3倍；導(dǎo)流管的下端與噴嘴A的距離為30?150mm，分布板的開(kāi)孔率為15%?35%。
[0019]反應(yīng)生成的荒煤氣上升至上部擴(kuò)大段，經(jīng)過(guò)除塵折流板脫除攜帶的粉塵顆粒后，通過(guò)除塵罩經(jīng)由荒煤氣出口管送出裝置，并經(jīng)由公知的荒煤氣冷凝回收工藝處理后得到煤焦油和煤氣；熱解產(chǎn)生的半焦經(jīng)半焦出口管排出裝置，經(jīng)由公知的熱半焦冷卻方法進(jìn)行冷卻存儲(chǔ)；
[0020]所述的中部床體的高度H為D的3.5?8倍，導(dǎo)流管的直徑d為D的0.15?0.25倍，導(dǎo)流管的高度Hl為中部床體高度H的0.2?0.25倍，導(dǎo)流管的下端與噴嘴A的距離為50?100mm，分布板的開(kāi)孔率為20%?25%。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0022]本發(fā)明提供的噴動(dòng)流化床粉煤熱解裝置及方法，是通過(guò)將粉煤與固體熱載體(高溫?zé)岚虢够蚋邷責(zé)峄?送入中部床體內(nèi)，在噴動(dòng)煤氣進(jìn)口管處在經(jīng)噴嘴進(jìn)入的噴動(dòng)煤氣作用下，在導(dǎo)流管中形成噴射區(qū)，在導(dǎo)流管上端為懸浮區(qū)，在導(dǎo)流管周邊形成環(huán)隙區(qū)，環(huán)隙區(qū)的固體物料在流化煤氣進(jìn)口管進(jìn)入的流化煤氣作用下，使固體物料呈現(xiàn)流化狀態(tài)，由于噴動(dòng)煤氣與流化煤氣相互作用，增強(qiáng)了固體熱載體和粉煤的傳熱和傳質(zhì)效率，并使熱解溫度均勻，有效的提高了熱解效果。且該方法和裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳熱效率高、熱解溫度均勻、產(chǎn)物收率高、易操作。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為噴動(dòng)流化床粉煤熱解裝置示意圖。
[0024]圖2為圖1的A — A附視圖。
[0025]圖3為圖1的B— B附視圖。
[0026]圖4為噴嘴A的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中的序號(hào)I為荒煤氣出口管，2為除塵罩，3為除塵折流板，4為上部擴(kuò)大段，5為上部法蘭，6為中部床體，7為導(dǎo)流管，8為導(dǎo)流管支撐桿，9為半焦出口管，10為分布板，11為下部法蘭，12為流化煤氣進(jìn)口管，13為噴動(dòng)煤氣進(jìn)口管，14為下部錐體，15固體熱載體入口管，16為螺旋混合器，17為粉煤入口管。
[0028]圖中的A為噴嘴。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0030]結(jié)合附圖1、圖2、圖3、圖4和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0031]參見(jiàn)圖1至圖4，一種噴動(dòng)流化床粉煤熱解裝置，包括上部擴(kuò)大段4、中部床體6和下部錐體14 ;中部床體6上部用上部法蘭5連接有上部擴(kuò)大段4，下部用下部法蘭11連接有下部錐體14，上部擴(kuò)大段4的右側(cè)上設(shè)有荒煤氣出口管1，荒煤氣出口管I靠上部擴(kuò)大段4內(nèi)部的一端端口處用三個(gè)拉桿固定設(shè)置有除塵罩2，所述的上部擴(kuò)大段4內(nèi)設(shè)有四塊除塵折流擋板3，所述中部床體內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流管7，導(dǎo)流管7用三個(gè)導(dǎo)流管支撐桿8與中部床體連接，中部床體6左側(cè)中上部設(shè)有固體熱載體入口管15，固體熱載體入口管15內(nèi)設(shè)有螺旋混合器16，固體熱載體入口管15外部設(shè)有粉煤入口管17，中部床體6的右下側(cè)設(shè)有半焦出口管9，下部錐體14右側(cè)中部設(shè)有流化煤氣進(jìn)口管12，下部錐體14的底端設(shè)有噴動(dòng)煤氣進(jìn)口管13，噴動(dòng)煤氣進(jìn)口管13的上端設(shè)有噴嘴A，下部錐體14頂部設(shè)有分布板10。
[0032]所述中部床體6的內(nèi)徑為D，中部床體6的高度H為D的3?1倍，優(yōu)化的為3.5?8倍。導(dǎo)流管7的直徑d為D的0.1?0.3倍，優(yōu)化的為0.15?0.25倍。導(dǎo)流管7的高度Hl為中部床體6高度H的0.15?0.3倍，優(yōu)化的為0.2?0.25倍。導(dǎo)流管7的下端與噴嘴A的距離為30?150mm，優(yōu)化的50?100mm。分布板10的開(kāi)孔率15%?35%，優(yōu)化的為 20%?25%。
[0033]噴動(dòng)流化床粉煤熱解裝置的原理是:粉煤與固體熱載體(高溫?zé)岚虢够蚋邷責(zé)峄?按一定比例進(jìn)入中部床體內(nèi)，在噴動(dòng)煤氣進(jìn)口管處在經(jīng)噴嘴進(jìn)入的噴動(dòng)煤氣作用下，在導(dǎo)流管中形成噴射區(qū)，在導(dǎo)流管上端為懸浮區(qū)，在導(dǎo)流管周邊形成環(huán)隙區(qū)，環(huán)隙區(qū)的固體物料在流化煤氣進(jìn)口管進(jìn)入的流化煤氣作用下，使固體物料呈現(xiàn)流化狀態(tài)，由于噴動(dòng)煤氣與流化煤氣相互作用，增強(qiáng)了固體熱載體和粉煤的傳熱和傳質(zhì)效率，并使熱解溫度均勻，有效的提高了熱解效果。
[0034]—種噴動(dòng)流化床粉煤熱解方法，包括以下步驟:
[0035]I)將經(jīng)固體熱載體入口管15來(lái)的高溫半焦與經(jīng)粉煤入口管17來(lái)的粒徑彡8mm的粉煤，按任意質(zhì)量比在螺旋混合器16中充分混合后，送入噴動(dòng)流化床粉煤熱解裝置的中部床體6內(nèi)；
[0036]2)將經(jīng)噴動(dòng)煤氣進(jìn)口管13送入的噴動(dòng)煤氣送入噴嘴A中，在噴嘴A的噴射作用下，煤氣流進(jìn)入導(dǎo)流管7中，在導(dǎo)流管7中形成噴射區(qū)，在導(dǎo)流管7上端形成懸浮區(qū)，在導(dǎo)流管7周邊形成環(huán)隙區(qū)，環(huán)隙區(qū)的固體物料在流化煤氣進(jìn)口管12進(jìn)入的流化荒煤氣作用下，使固體物料呈現(xiàn)流化狀態(tài)，并使其在熱解溫度穩(wěn)定的條件下發(fā)生熱分解反應(yīng)，反應(yīng)生成的荒煤氣上升至上部擴(kuò)大段4，通過(guò)除塵罩2經(jīng)由荒煤氣出口管I送出裝置，熱解產(chǎn)生的半焦經(jīng)半焦出口管9排出裝置；其中，所述的中部床體6的內(nèi)徑為D，中部床體6的高度H為D的3?10倍，導(dǎo)流管7的直徑d為D的0.1?0.3倍，導(dǎo)流管7的高度Hl為中部床體6高度H的0.15?0.3倍；導(dǎo)流管7的下端與噴嘴A的距離為30?150mm，分布板10的開(kāi)孔率為15%?35%。優(yōu)選的，所述的中部床體6的高度H為D的3.5?8倍，導(dǎo)流管7的直徑d為D的0.15?0.25倍，導(dǎo)流管7的高度Hl為中部床體6高度H的0.2?0.25倍，導(dǎo)流管7的下端與噴嘴A的距離為50?100mm，分布板10的開(kāi)孔率為20%?25%。
[0037]具體的，反應(yīng)生成的荒煤氣上升至上部擴(kuò)大段4，經(jīng)過(guò)除塵折流板3脫除攜帶的粉塵顆粒后，通過(guò)除塵罩2經(jīng)由荒煤氣出口管I送出裝置，并經(jīng)由公知的荒煤氣冷凝回收工藝處理后得到煤焦油和煤氣；熱解產(chǎn)生的半焦經(jīng)半焦出口管9排出裝置，經(jīng)由公知的熱半焦冷卻方法進(jìn)行冷卻存儲(chǔ)。
[0038]所述荒煤氣經(jīng)公知的凈化方法脫水脫渣后，所得到的為煤氣。粉煤熱解后所得產(chǎn)物為半焦。以半焦為燃料經(jīng)常規(guī)流化床鍋爐燃燒后得到的為高溫?zé)峄摇０虢菇?jīng)常規(guī)的加熱爐升溫后為高溫半焦。
[0039]實(shí)施例1
[0040]以?xún)?nèi)蒙古赤峰市平莊褐煤粉煤(< 8_)為原料，粉煤經(jīng)粉煤入口 17與固體熱載體入口管15來(lái)的高溫半焦，按任意質(zhì)量比在螺旋混合器16中充分混合后，進(jìn)入噴動(dòng)流