固體燃料流化床熱解氣化燃燒分級轉化裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種固體燃料流化床熱解氣化燃燒分級轉化裝置及方法。該裝置和方法可對煤、生物質、固體廢棄物等進行熱解氣化燃燒分級轉化以制取熱解氣、焦油、合成氣和熱量。該裝置主要由流化床熱解爐和多層流化床氣化燃燒爐組成。該方法將固體燃料在流化床熱解爐中熱解，以焦油和熱解氣的形式提取揮發分，熱解剩余的半焦送入多層流化床氣化燃燒爐，在氣化層中與氧氣和水蒸汽發生部分氣化反應，生成合成氣并輸出，部分氣化后半焦再送入燃燒層與空氣燃燒并釋放熱量，燃燒后的熱灰作為熱載體送回熱解爐，提供固體燃料熱解所需的熱量。本發明專利技術對固體燃料進行分級轉化利用，尤其是對半焦進一步實施了氣化燃燒分級轉化。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種固體燃料熱解氣化燃燒制取油、氣、熱領域，特別涉及一種固體燃料流化床熱解氣化燃燒分級轉化裝置及方法。
技術介紹
我國的煤和生物質資源儲量豐富，煤和生物質在我國能源消費中占有重要地位，且將在較長一段時間內仍保持主導地位。而我國的廢舊塑料、廢舊輪胎和廢舊紡織物等固體廢棄物每年的產量也十分巨大，且急需得到有效利用。若從煤、生物質、固體廢棄物等固體燃料中通過熱解提取焦油，同時采用氣化和燃燒的方法生產熱解氣、合成氣和熱量等產品，不但可以有效利用各種固體燃料，還可以提高產品價值。焦油可通過加氫改性生產燃料油，或提取酚類等多種高價值化合物，熱解氣和合成氣可用于化工合成或燃氣，熱量可用于生產蒸汽以供熱或發電。國家專利技術專利CN201110090600.8公開了一種固體燃料雙流化床熱解氣化分級轉化裝置及方法，該裝置主要由一個鼓泡流化床熱解爐和一個循環流化床氣化爐構成。固體燃料在流化床熱解爐內進行熱解，析出揮發分，揮發分經凈化、冷卻后分離出焦油和熱解氣，熱解剩余的半焦送入流化床氣化爐內在氧氣和水蒸汽氣氛下完全氣化，生產合成氣。該裝置和方法對熱解半焦采用的是完全氣化的轉化工藝，只能同時生產焦油、熱解氣和合成氣，且半焦完全氣化的轉化難度較大，價格昂貴的氧化劑的消耗量也較大，合成氣的有效成分也較低。國家專利技術專利CN201210181304.3公開了一種低階粉煤分級轉化與熱電聯產項目結合的方法。該方法將低階煤通過熱解提取液體燃料和有機化工原料，剩余的半焦分成兩部分，一部分送至燃煤發電鍋爐燃燒發電，另一部分送至半焦氣化爐進行氣化。在該方法中，半焦是分別進行完全燃燒和完全氣化，而非先部分氣化再燃燒，因此并未對半焦進行分級利用，且半焦完全氣化的轉化難度也較大。此外，采用的爐型也非流化床，固體燃料適應性較差。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術的不足，提供一種采用流化床進行固體燃料熱解氣化燃燒分級轉化制取熱解氣、焦油、合成氣和熱量的裝置及方法。為解決上述問題，本專利技術固體燃料熱解氣化分級轉化裝置包括：流化床熱解爐、多層流化床、熱解爐旋風分離器、飛灰返料器、半焦返料器、多層流化床旋風分離器、熱灰返料器，其中，流化床熱解爐上部為稀相區，下部為密相區，密相區頂部設有半焦溢流口，所述的半焦溢流口與半焦返料器的入料室相連；流化床熱解爐底部布置有熱解爐風室，該熱解爐風室連接循環熱解氣進口，熱解爐風室頂部安裝有熱解爐風帽，熱解爐風室底部設有熱解爐放灰口；流化床熱解爐上部出口與熱解爐旋風分離器進口相連接，熱解爐旋風分離器上部設有揮發分出口，下部出口與飛灰返料器進料室相連接，多層流化床旋風分離器上部設有煙氣出口，下部出口與熱灰返料器相連接，熱灰返料器的返料室出口與流化床熱解爐的密相區相連接。多層流化床上部為稀相區，下部為密相區，所述的多層流化床被隔為外層的氣化層及內層的燃燒層；在氣化層與燃燒層之間設有料腿層，所述的料腿層聯通氣化層與燃燒層，料腿層上端設置在稀相區并連接氣化層，料腿層下端延伸至密相區并連接燃燒層；所述的半焦返料器的出料室與飛灰返料器出料室通過共同的出口通道連接多層流化床的密相區；多層流化床燃燒層頂部的出口與多層流化床旋風分離器相連。進一步的，多層流化床的燃燒層設置以下結構，其底部開有燃燒層放灰口，底部還設有燃燒層風室，燃燒層風室設有空氣入口，在燃燒層風室外側為松動風風室，該松動風風室的下端設有松動風入口，在松動風風室上端設有松動風噴口，所述的松動風噴口對應料腿的半焦出口處。燃燒層風室上安裝有燃燒層風帽。進一步的，多層流化床的氣化層設置以下結構，其底部設有多個放灰口，底部還設有氣化層風室，在所述的氣化層風室設置了氣化劑入口；在氣化層的頂部設有合成氣出口，所述的合成氣出口連接氣固分離裝置，氣固分離裝置設置在料腿的合成氣入口處。氣化層風室上安裝有氣化層風帽。進一步的，多層流化床外殼設置為圓柱形，則氣化層和燃燒層為同心圓柱結構。進一步的，在流化床熱解爐的側壁上連接固體燃料給料機。為解決上述問題，本專利技術新型固體燃料熱解氣化分級轉化方法為：固體燃料通過給料機加至流化床熱解爐密相區，與從多層流化床旋風分離器分離下來的熱灰相混合，被加熱后發生熱解，析出揮發分，揮發分經熱解爐旋風分離器與飛灰分離后進入凈化冷卻裝置，分離出液態的焦油和氣態的熱解氣，焦油可用于生產燃料油或提取高價值化工產品，熱解氣一部分循環回流化床熱解爐作為流化氣，另一部分輸出作為化工合成原料氣或燃氣，熱解爐旋風分離器分離下來的飛灰進入飛灰返料器，然后輸送至多層流化床氣化層，熱解剩下的半焦從密相區頂部的溢流口流出，經半焦返料器輸送至多層流化床的氣化層，并在該層內與水蒸氣和氧氣進行部分氣化反應，生成合成氣，合成氣夾帶部分氣化后半焦顆粒進入氣固分離裝置，與顆粒分離后輸出作為化工合成原料氣或燃氣，部分氣化后的半焦顆粒分離后進入料腿，在料腿底部被松動風吹入燃燒層，在燃燒層內與空氣發生燃燒反應，燃燒生成的煙氣和熱灰進入多層流化床旋風分離器，煙氣由旋風分離器上部出口排出，熱灰由分離器下部出口進入熱灰返料器，然后輸送回流化床熱解爐，以提供固體燃料熱解所需要的熱量；流化床熱解爐的運行溫度為450-750℃，多層流化床氣化層的運行溫度為850-1000℃，燃燒層的運行溫度為900-1200℃，整套裝置可在常用或加壓條件下運行，運行時壓力范圍為0.1-5.0MPa。本專利技術相比與現有技術相比具有如下顯著優點：1、本專利技術提供的裝置可實現煤、生物質、固體廢棄物等固體燃料的熱解氣化燃燒分級轉化，同時生產出熱解氣、焦油、合成氣和熱量，其中焦油可用于生產燃料油或提取高價值化工產品，熱解氣和合成氣可用于化工合成或燃氣，熱量可用于生產蒸汽以供熱或發電，可實現固體燃料多重利用，具有極高的經濟價值；2、該裝置采用多層流化床內層燃燒，外層氣化的結構，通過管壁傳遞熱量，由于燃燒層溫度較高，氣化層溫度較低，多層流化床的各層布置符合熱量的傳遞方向，故熱量利用效果優良；3、本專利技術采用多層流化床對熱解半焦進一步實施氣化燃燒分級轉化，相較傳統的分級轉化技術中半焦完全氣化方案，價格昂貴的氧化劑消耗量較少，且合成氣有效成分也較高。附圖說明圖1是固體燃料熱解氣化燃燒分級轉化裝置的結構示意圖；圖2是本專利技術中采用圓形外殼截面的多層流化床截面示意圖；圖3是本專利技術中采用管式料腿層的多層流化床截面示意圖；其中：1-流化床熱解爐、2-多層流化床氣化燃燒爐、3-氣化層、4-燃燒層、5-熱解爐本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種固體燃料流化床熱解氣化燃燒分級轉化裝置，包括流化床熱解爐(1)、熱解爐旋風分離器(5)、飛灰返料器(7)、半焦返料器(8)、多層流化床旋風分離器(6)、熱灰返料器(9)，其中，流化床熱解爐(1)上部為稀相區，下部為密相區，密相區頂部設有半焦溢流口(20)，所述的半焦溢流口(20)與半焦返料器(8)的入料室相連；流化床熱解爐(1)底部布置有熱解爐風室(14)，該熱解爐風室(14)連接循環熱解氣進口(23)，熱解爐風室(14)頂部安裝有熱解爐風帽(13)，熱解爐風室(14)底部設有熱解爐放灰口(24)；流化床熱解爐(1)上部出口與熱解爐旋風分離器(5)進口相連接，熱解爐旋風分離器(5)上部設有揮發分出口(25)，下部出口與飛灰返料器(7)進料室相連接，多層流化床旋風分離器(6)上部設有煙氣出口(32)，下部出口與熱灰返料器(9)相連接，熱灰返料器(9)的返料室出口與流化床熱解爐(1)的密相區相連接，其特征在于，該裝置還包括多層流化床(2)；多層流化床(2)上部為稀相區，下部為密相區，所述的多層流化床(2)被隔為外層的氣化層(3)及內層的燃燒層(4)；在氣化層(3)與燃燒層(4)之間設有料腿層(11)，所述的料腿層(11)聯通氣化層(3)與燃燒層(4)，料腿層(11)上端設置在稀相區并連通氣化層(3)，料腿層(11)下端延伸至密相區并連通燃燒層(4)；所述的半焦返料器(8)的出料室與飛灰返料器(7)出料室通過共同的出口通道連接多層流化床(2)的密相區；多層流化床(2)燃燒層(4)頂部的出口與多層流化床旋風分離器(6)相連。...

【技術特征摘要】
1.一種固體燃料流化床熱解氣化燃燒分級轉化裝置，包括流化床熱解爐(1)、熱
解爐旋風分離器(5)、飛灰返料器(7)、半焦返料器(8)、多層流化床旋風分離器(6)、
熱灰返料器(9)，其中，流化床熱解爐(1)上部為稀相區，下部為密相區，密相區頂
部設有半焦溢流口(20)，所述的半焦溢流口(20)與半焦返料器(8)的入料室相連；
流化床熱解爐(1)底部布置有熱解爐風室(14)，該熱解爐風室(14)連接循環熱解氣
進口(23)，熱解爐風室(14)頂部安裝有熱解爐風帽(13)，熱解爐風室(14)底部設
有熱解爐放灰口(24)；流化床熱解爐(1)上部出口與熱解爐旋風分離器(5)進口相
連接，熱解爐旋風分離器(5)上部設有揮發分出口(25)，下部出口與飛灰返料器(7)
進料室相連接，多層流化床旋風分離器(6)上部設有煙氣出口(32)，下部出口與熱灰
返料器(9)相連接，熱灰返料器(9)的返料室出口與流化床熱解爐(1)的密相區相
連接，其特征在于，該裝置還包括多層流化床(2)；多層流化床(2)上部為稀相區，
下部為密相區，所述的多層流化床(2)被隔為外層的氣化層(3)及內層的燃燒層(4)；
在氣化層(3)與燃燒層(4)之間設有料腿層(11)，所述的料腿層(11)聯通氣化層
(3)與燃燒層(4)，料腿層(11)上端設置在稀相區并連通氣化層(3)，料腿層(11)
下端延伸至密相區并連通燃燒層(4)；所述的半焦返料器(8)的出料室與飛灰返料器
(7)出料室通過共同的出口通道連接多層流化床(2)的密相區；多層流化床(2)燃
燒層(4)頂部的出口與多層流化床旋風分離器(6)相連。
2.根據權利要求1所述的固體燃料流化床熱解氣化燃燒分級轉化裝置，其特征在
于，所述的燃燒層(4)底部開有燃燒層放灰口(30)，其底部還設有燃燒層風室(17)，
燃燒層風室(17)設有空氣入口(29)，在燃燒層風室(17)外側為松動風風室(15)，
該松動風風室(15)的下端設有松動風入口(28)，在松動風風室(15)上端設有松動
風噴口(12)，所述的松動風噴口(12)對應料腿層(11)的半焦出口處。
3.根據權利要求1所述的固體燃料流化床熱解氣化燃燒分級轉化裝置，其特征在
于，所述的氣化層(3)底部設有放灰口(27)，其底部還設有氣化層風室(16)，在所
述的氣化層風室(16)設置了氣化劑入口(26)；在氣化層(3)的頂部設有合成氣出口
(31)，所述的合成氣出口(31)連接氣固分離裝置(10)，所述的氣固分離裝置(10)
設置在料腿(11)的合成氣入口處。
4.根據權利要求1所述的固體燃料流化床熱解氣化燃燒分級轉化裝置，其特征在
于，所述的燃燒層風室(17)上安裝有燃燒層風帽(19)，燃燒層風帽(19)以燃燒層

\t(4)中心軸為中心呈環式布置。
5.根據權利要求1所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張睿，劉冬，鄭林，吳燁，蔣波，陳一樊，
申請(專利權)人：南京理工大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32