双循环流化床热解装置及锅炉耦合系统

本技术涉及煤粉热解，尤其涉及一种双循环流化床热解处理装置及锅炉耦合系统。

背景技术：

1、我国富煤、贫油和少气的能源资源禀赋决定了煤炭在我国能源结构中占据重要位置。以煤为原料，将其转化为油气资源可以实现煤炭分级分质高效利用，保障国家能源安全。煤粉具有热解时间短、焦油收率高等优势，但是目前尚没有成熟的煤粉高效热解以及原位耦合焦粉大规模利用的技术。

2、在相关技术中，现有的煤热解技术主要面向块煤和粉煤，面向块煤的热解技术相对成熟，加热方式以气体热载体为主；面向粉煤的热解技术具有煤热解效率相对较低的问题，例如，采用煤粉炉燃烧产生的高温烟气作为热源，通过外热的方式加热金属盘管，促进金属盘管内气力输送的煤粉实现热解。金属盘管的换热效率较低，且额外产物较多，带走大量热能的同时还需要额外处理，成本较高。

技术实现思路

1、为了解决上述或者其它方面的至少一种技术问题，本实用新型实施例提供一种能够通过双循环充分利用热半焦的热量，提高效率，减少产物的双循环煤粉热解处理装置。

2、本实用新型的实施例提供了一种双循环流化床热解装置，包括：

3、第一循环流化床，上述第一循环流化床的第一输入口用于输入气化剂，上述第一循环流化床的第二输入口用于输入气化燃料，上述气化剂和气化燃料在上述第一循环流化床内发生低当量比气化反应，生成的煤气从上述第一循环流化床的第一输出口排出，生成的高温半焦从上述第一循环流化床的第二输出口排出；

4、第二循环流化床，上述第二循环流化床的第一输入口用于输入辅助流化风，上述第二循环流化床的第二输入口用于输入上述高温半焦和煤粉，上述高温半焦和煤粉在上述第二循环流化床内充分流化掺混，并实现上述煤粉的热解反应，生产的热解产物从上述第二循环流化床的输出口输出；

5、连通管道，上述连通管道的输入口用于输入上述煤粉，上述连通管道的两端分别与上述第一循环流化床和第二循环流化床连接，用于将上述第一循环流化床产生的上述高温半焦以及上述煤粉一并输送至上述第二循环流化床。

6、根据本实用新型的一些实施例，上述第一循环流化床包括：

7、两两相连通的第一提升管、第一分离器和第一返料器；

8、上述第一提升管设置有第一输入口和第二输入口，上述第一提升管的第一输入口和第二输入口分别用于输入气化剂和气化燃料，上述气化剂和热解燃料在上述第一提升管内发生低当量比气化反应，生成气化产物；

9、上述第一分离器用于将上述气化产物进行气固分离，将气化半焦从上述气化产物中分离下来；

10、上述第一返料器用于将上述第一分离器分离下来的上述气化半焦返回至上述第一提升管。

11、根据本实用新型的一些实施例，上述第一循环流化床还包括第二输出口，上述第一循环流化床的第二输出口设置在上述第一返料器上；

12、上述第一循环流化床的第二输出口由机械阀控制着高温半焦的输出流量；

13、上述第一循环流化床的第二输出口倾斜向下，与水平方向夹角介于30～90°。

14、根据本实用新型的一些实施例，上述第一提升管内发生的气化反应当量比介于0.1～0.3之间；

15、上述气化剂包括空气、富氧、蒸汽和co2中的一种或组合。

16、根据本实用新型的一些实施例，上述煤粉通过气力运输的方式输入上述连通管道内。

17、根据本实用新型的一些实施例，上述第二循环流化床包括：

18、两两相连通的第二提升管、第二分离器和第二返料器；

19、上述第二提升管设置有第一输入口和第二输入口，上述第二提升管的第一输入口用于输入辅助流化风，上述第二提升管的第二输入口与上述连通管道连接，用于输入上述煤粉和高温半焦，上述煤粉与高温半焦在上述第二提升管内发生热解反应，生成热解产物；

20、上述第二分离器用于将上述热解产物进行预分离，将一部分热解半焦从上述热解产物中分离下来；

21、上述第二返料器用于将上述第二分离器分离下来的上述热解半焦返回至上述第二提升管。

22、本实用新型的实施例提供了一种设置有双循环流化床热解装置的锅炉耦合系统，包括：

23、高温除尘装置，上述高温除尘装置的输入口与上述双循环流化床热解装置第二循环流化床的输出口连接，上述高温除尘装置的第一输出口和第二输出口分别用于输出热半焦和热解气；

24、储焦罐，上述储焦罐的输入口与上述高温除尘装置的第一输出口连接，上述储焦罐用于存储上述高温除尘装置分离下来的上述热半焦，上述热半焦通过上述储焦罐的输出口输出；

25、物料分配阀，上述物料分配阀的输入口与上述储焦罐的输出口连接，上述物料分配阀设置第一输出口和第二输出口，用于将从上述储焦罐接收的上述热半焦进行定量分配；

26、锅炉，上述锅炉的输入口与上述物料分配阀的第二输出口连接，用于接收来自上述物料分配阀输送的热半焦，上述热半焦在上述锅炉内燃烧利用；

27、其中，上述双循环流化床热解装置第一循环流化床的第二输入口与上述物料分配阀的第一输出口连接，用于接收上述物料分配阀输送的热半焦，上述热半焦在上述第一循环流化床内发生气化反应，为后续煤粉热解反应提供固体热载体。

28、根据本实用新型的一些实施例，上述物料分配阀的第一输出口和第二输出口分别设置机械阀，用于对热半焦进行定量分配。

29、根据本实用新型的一些实施例，上述物料分配阀的第一输出口和第二输出口均倾斜向下，且与上述物料分配阀的输入口竖直方向的夹角介于10～60°之间，上述第一输出口和第二输出口内径均小于上述输入口内径。

30、根据本实用新型的一些实施例，上述高温除尘装置应为旋风分离器、陶瓷过滤器、金属过滤器中的一种或组合。

31、根据本实用新型的一些实施例，上述物料分配阀分配的上述热半焦通过气力运输的方式分别输入上述第一循环流化床和锅炉内。

32、根据本实用新型实施例的双循环流化床热解装置及设置有双循环流化床热解装置的锅炉耦合系统，将双循环流化床热解装置第一循环流化床生成的高温半焦通入热解装置第二循环流化床内，以此作为热源，用来加热煤粉并促使煤粉发生热解反应。热解产物中的热半焦依次经过高温除尘装置、储焦罐和物料分配阀，一部分输入双循环流化床热解装置第一循环流化床，用于生产热解所需的固体热载体；另一部分输入锅炉，用于燃烧利用。双循环流化床热解装置及其与锅炉耦合系统不仅实现煤粉高效热解，还解决半焦大规模处置消纳，同时大幅度降低热半焦显热浪费，提高系统能量利用率，实现煤炭的热解-燃烧梯级利用。

技术特征：

1.一种双循环流化床热解装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的双循环流化床热解装置，其特征在于，所述第一循环流化床包括：

3.根据权利要求2所述的双循环流化床热解装置，其特征在于，所述第一循环流化床还包括第二输出口，所述第一循环流化床的第二输出口设置在所述第一返料器上；

4.根据权利要求1所述的双循环流化床热解装置，其特征在于，所述煤粉通过气力运输的方式输入所述连通管道内。

5.根据权利要求1所述的双循环流化床热解装置，其特征在于，所述第二循环流化床包括：

6.一种锅炉耦合系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的锅炉耦合系统，其特征在于，所述物料分配阀的第一输出口和第二输出口分别设置机械阀，用于对热半焦进行定量分配。

8.根据权利要求6所述的锅炉耦合系统，其特征在于，所述物料分配阀的第一输出口和第二输出口均倾斜向下，且与所述输入口竖直方向的夹角介于10～60°之间，所述第一输出口和第二输出口内径均小于所述输入口内径。

9.根据权利要求6所述的锅炉耦合系统，其特征在于，所述高温除尘装置应为旋风分离器、陶瓷过滤器、金属过滤器中的一种或组合。

10.根据权利要求6所述的锅炉耦合系统，其特征在于，所述物料分配阀分配的所述热半焦通过气力运输的方式分别输入所述第一循环流化床和锅炉内。

技术总结
本技术公开了一种双循环流化床热解装置及锅炉耦合系统，其中，热解装置包括：第一循环流化床，用于提供高温半焦，作为煤粉热解所需的固体热载体；第二循环流化床，用于实现煤粉与高温半焦的流化掺混并发生热解反应；连通管道，用于输入煤粉，并将第一循环流化床产生的固体热载体输送至第二循环流化床。锅炉耦合系统，包括：上述热解装置，用于实现煤粉热解；高温除尘装置，与热解装置连接，用于对热解产物进行气固分离；储焦罐，与高温除尘装置连接，用于存放热半焦；物料分配器，输入口与储焦罐连接，输出口分别与热解装置和锅炉连接，实现热半焦定量分配，用于生产固体热载体和燃烧利用。

技术研发人员：吕清刚,齐晓宾,朱治平,王小芳,李百航,湛月平,张海霞,王东宇
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：20221123
技术公布日：2024/1/11