一种喷动流化床粉煤热解装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤热解领域，具体涉及一种喷动流化床粉煤热解装置及方法。
【背景技术】
[0002]近20年来，我国以褐煤或长焰煤为原料，经热解反应生产半焦、煤焦油和煤气的产业得到迅速发展。
[0003]目前以褐煤或长焰煤的粉煤(粒径<8mm)，为原料的热解技术，已公知的有固体热载体移动床粉煤热解和固体热载体流化床粉煤热解(流化载体为煤气)技术工艺，在其煤热解过程中，采用的固体热载体是高温热半焦或高温热灰。
[0004]由于固体热载体移动床粉煤热解技术，属固-固体导热，在实际运行中不仅传热效率低，易产生二次反应，影响热解产率的提高，同时还会出现结焦现象。而固体热载体流化床热解技术，因流化载体气泡的作用，易在床层内产生分层和节涌现象，并出现结焦现象，不仅使热解产率难以提高，严重时会影响正常操作。
[0005]为了满足固体热载体粉煤热解技术工艺发展需要，应提供一种结构简单、传热效率高、热解温度均匀、产物收率高、易操作的方法和装置。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种结构简单、传热效率高、热解温度均匀、产物收率高、易操作的喷动流化床粉煤热解装置及方法。
[0007]本发明是通过以下技术方案来实现:
[0008]—种喷动流化床粉煤热解装置，包括上部扩大段、中部床体和下部锥体；中部床体上部设置有上部扩大段，下部设置有下部锥体，上部扩大段上设有荒煤气出口管，荒煤气出口管靠上部扩大段内部的一端端口处设置有除尘罩，中部床体内部通过导流管支撑杆设有导流管，中部床体中上部设有固体热载体入口管，固体热载体入口管内设有螺旋混合器，固体热载体入口管外部设有粉煤入口管，中部床体的右下侧设有半焦出口管，下部锥体中部设有流化煤气进口管，下部锥体的底端设有喷动煤气进口管喷动煤气进口管的上端设有喷嘴，下部锥体顶部设有分布板。
[0009]所述的上部扩大段内设有除尘折流挡板。
[0010]所述的上部扩大段内设有四块除尘折流挡板。
[0011]所述的上部扩大段与中部床体用上部法兰连接，中部床体与下部锥体用下部法兰连接。
[0012]所述的中部床体内部通过三个导流管支撑杆设有导流管。
[0013]所述的中部床体的内径为D，中部床体的高度H为D的3?10倍，导流管的直径d为D的0.1?0.3倍，导流管的高度Hl为中部床体高度H的0.15?0.3倍；导流管的下端与喷嘴A的距离为30?150mm，分布板的开孔率为15%?35%。
[0014]所述的中部床体的高度H为D的3.5?8倍，导流管的直径d为D的0.15?0.25倍，导流管的高度Hl为中部床体高度H的0.2?0.25倍，导流管的下端与喷嘴A的距离为50?100mm，分布板的开孔率为20%?25%。
[0015]所述的上部扩大段内的除尘罩与荒煤气出口管用三个拉杆固定。
[0016]一种喷动流化床粉煤热解方法，包括以下步骤:
[0017]I)将经固体热载体入口管来的高温半焦与经粉煤入口管来的粒径< 8mm的粉煤，按任意质量比在螺旋混合器中充分混合后，送入喷动流化床粉煤热解装置的中部床体内；
[0018]2)将经喷动煤气进口管送入的喷动煤气送入喷嘴中，在喷嘴的喷射作用下，煤气流进入导流管中，在导流管中形成喷射区，在导流管上端形成悬浮区，在导流管周边形成环隙区，环隙区的固体物料在流化煤气进口管进入的流化荒煤气作用下，使固体物料呈现流化状态，并使其在热解温度稳定的条件下发生热分解反应，反应生成的荒煤气上升至上部扩大段，通过除尘罩经由荒煤气出口管送出装置，热解产生的半焦经半焦出口管排出装置；其中，所述的中部床体的内径为D，中部床体的高度H为D的3?10倍，导流管的直径d为D的0.1?0.3倍，导流管的高度Hl为中部床体高度H的0.15?0.3倍；导流管的下端与喷嘴A的距离为30?150mm，分布板的开孔率为15%?35%。
[0019]反应生成的荒煤气上升至上部扩大段，经过除尘折流板脱除携带的粉尘颗粒后，通过除尘罩经由荒煤气出口管送出装置，并经由公知的荒煤气冷凝回收工艺处理后得到煤焦油和煤气；热解产生的半焦经半焦出口管排出装置，经由公知的热半焦冷却方法进行冷却存储；
[0020]所述的中部床体的高度H为D的3.5?8倍，导流管的直径d为D的0.15?0.25倍，导流管的高度Hl为中部床体高度H的0.2?0.25倍，导流管的下端与喷嘴A的距离为50?100mm，分布板的开孔率为20%?25%。
[0021]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0022]本发明提供的喷动流化床粉煤热解装置及方法，是通过将粉煤与固体热载体(高温热半焦或高温热灰)送入中部床体内，在喷动煤气进口管处在经喷嘴进入的喷动煤气作用下，在导流管中形成喷射区，在导流管上端为悬浮区，在导流管周边形成环隙区，环隙区的固体物料在流化煤气进口管进入的流化煤气作用下，使固体物料呈现流化状态，由于喷动煤气与流化煤气相互作用，增强了固体热载体和粉煤的传热和传质效率，并使热解温度均匀，有效的提高了热解效果。且该方法和装置，结构简单、传热效率高、热解温度均匀、产物收率高、易操作。
【附图说明】
[0023]图1为喷动流化床粉煤热解装置示意图。
[0024]图2为图1的A — A附视图。
[0025]图3为图1的B— B附视图。
[0026]图4为喷嘴A的结构示意图。
[0027]图中的序号I为荒煤气出口管，2为除尘罩，3为除尘折流板，4为上部扩大段，5为上部法兰，6为中部床体，7为导流管，8为导流管支撑杆，9为半焦出口管，10为分布板，11为下部法兰，12为流化煤气进口管，13为喷动煤气进口管，14为下部锥体，15固体热载体入口管，16为螺旋混合器，17为粉煤入口管。
[0028]图中的A为喷嘴。
【具体实施方式】
[0029]下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0030]结合附图1、图2、图3、图4和实施例对本发明做进一步详细说明:
[0031]参见图1至图4，一种喷动流化床粉煤热解装置，包括上部扩大段4、中部床体6和下部锥体14 ;中部床体6上部用上部法兰5连接有上部扩大段4，下部用下部法兰11连接有下部锥体14，上部扩大段4的右侧上设有荒煤气出口管1，荒煤气出口管I靠上部扩大段4内部的一端端口处用三个拉杆固定设置有除尘罩2，所述的上部扩大段4内设有四块除尘折流挡板3，所述中部床体内设有导流管7，导流管7用三个导流管支撑杆8与中部床体连接，中部床体6左侧中上部设有固体热载体入口管15，固体热载体入口管15内设有螺旋混合器16，固体热载体入口管15外部设有粉煤入口管17，中部床体6的右下侧设有半焦出口管9，下部锥体14右侧中部设有流化煤气进口管12，下部锥体14的底端设有喷动煤气进口管13，喷动煤气进口管13的上端设有喷嘴A，下部锥体14顶部设有分布板10。
[0032]所述中部床体6的内径为D，中部床体6的高度H为D的3?1倍，优化的为3.5?8倍。导流管7的直径d为D的0.1?0.3倍，优化的为0.15?0.25倍。导流管7的高度Hl为中部床体6高度H的0.15?0.3倍，优化的为0.2?0.25倍。导流管7的下端与喷嘴A的距离为30?150mm，优化的50?100mm。分布板10的开孔率15%?35%，优化的为 20%?25%。
[0033]喷动流化床粉煤热解装置的原理是:粉煤与固体热载体(高温热半焦或高温热灰)按一定比例进入中部床体内，在喷动煤气进口管处在经喷嘴进入的喷动煤气作用下，在导流管中形成喷射区，在导流管上端为悬浮区，在导流管周边形成环隙区，环隙区的固体物料在流化煤气进口管进入的流化煤气作用下，使固体物料呈现流化状态，由于喷动煤气与流化煤气相互作用，增强了固体热载体和粉煤的传热和传质效率，并使热解温度均匀，有效的提高了热解效果。
[0034]—种喷动流化床粉煤热解方法，包括以下步骤:
[0035]I)将经固体热载体入口管15来的高温半焦与经粉煤入口管17来的粒径彡8mm的粉煤，按任意质量比在螺旋混合器16中充分混合后，送入喷动流化床粉煤热解装置的中部床体6内；
[0036]2)将经喷动煤气进口管13送入的喷动煤气送入喷嘴A中，在喷嘴A的喷射作用下，煤气流进入导流管7中，在导流管7中形成喷射区，在导流管7上端形成悬浮区，在导流管7周边形成环隙区，环隙区的固体物料在流化煤气进口管12进入的流化荒煤气作用下，使固体物料呈现流化状态，并使其在热解温度稳定的条件下发生热分解反应，反应生成的荒煤气上升至上部扩大段4，通过除尘罩2经由荒煤气出口管I送出装置，热解产生的半焦经半焦出口管9排出装置；其中，所述的中部床体6的内径为D，中部床体6的高度H为D的3?10倍，导流管7的直径d为D的0.1?0.3倍，导流管7的高度Hl为中部床体6高度H的0.15?0.3倍；导流管7的下端与喷嘴A的距离为30?150mm，分布板10的开孔率为15%?35%。优选的，所述的中部床体6的高度H为D的3.5?8倍，导流管7的直径d为D的0.15?0.25倍，导流管7的高度Hl为中部床体6高度H的0.2?0.25倍，导流管7的下端与喷嘴A的距离为50?100mm，分布板10的开孔率为20%?25%。
[0037]具体的，反应生成的荒煤气上升至上部扩大段4，经过除尘折流板3脱除携带的粉尘颗粒后，通过除尘罩2经由荒煤气出口管I送出装置，并经由公知的荒煤气冷凝回收工艺处理后得到煤焦油和煤气；热解产生的半焦经半焦出口管9排出装置，经由公知的热半焦冷却方法进行冷却存储。
[0038]所述荒煤气经公知的净化方法脱水脱渣后，所得到的为煤气。粉煤热解后所得产物为半焦。以半焦为燃料经常规流化床锅炉燃烧后得到的为高温热灰。半焦经常规的加热炉升温后为高温半焦。
[0039]实施例1
[0040]以内蒙古赤峰市平庄褐煤粉煤(< 8_)为原料，粉煤经粉煤入口 17与固体热载体入口管15来的高温半焦，按任意质量比在螺旋混合器16中充分混合后，进入喷动流