雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化裝置及方法
【專利摘要】雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化裝置及方法，它涉及一種燃燒裝置及方法，裝置：旋風(fēng)熱解爐通過反料裝置、熱解半焦通道與旋風(fēng)氣化爐連通，旋風(fēng)氣化爐通過高溫粗煤氣通道與旋風(fēng)熱解爐連通，旋風(fēng)熱解爐通過熱解混氣通道與冷卻裝置連通，旋風(fēng)氣化爐外壁安裝有氧化劑噴嘴和水蒸氣噴嘴。方法：一、煤粉在高溫粗煤氣的吹送下進(jìn)入旋風(fēng)熱解爐；二、煤粉在旋風(fēng)熱解爐內(nèi)發(fā)生熱解，熱解出的混合氣排至冷卻裝置中冷卻，熱解出的半焦被輸送回旋風(fēng)氣化爐；三、氧化劑噴嘴和水蒸氣噴嘴同時(shí)向旋風(fēng)氣化爐內(nèi)噴射氧化劑和水蒸氣，產(chǎn)生的高溫粗煤氣作為煤熱解的氣體熱載體再次送入旋風(fēng)熱解爐中，旋風(fēng)氣化爐中的煤渣以固態(tài)或液態(tài)形式經(jīng)灰渣排出口排出。本發(fā)明用于潔凈煤氣化。
【專利說明】雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃燒裝置及方法，具體涉及一種雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣流床氣化技術(shù)因具有處理量大、碳轉(zhuǎn)化率高、冷煤氣效率高等優(yōu)點(diǎn)已成為現(xiàn)代煤氣化技術(shù)的主要發(fā)展方向。爐內(nèi)的高溫、高壓、混合好的特點(diǎn)決定了它有在單位時(shí)間、單位體積內(nèi)提高生產(chǎn)能力的最大潛能，符合化工裝置大型化的發(fā)展趨勢。然而該技術(shù)也面臨一些重要問題:
[0003](I)、大型化是煤氣化技術(shù)發(fā)展的首要問題。由于受制造、運(yùn)輸、安裝等客觀因素的限制，必須在有限的設(shè)備尺寸上，通過提高單位時(shí)間、單位體積的處理能力和處理效率實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高效產(chǎn)業(yè)化，其途徑一般為提高氣化溫度、增加壓力、強(qiáng)化混合。然而氣化爐由于高壓又會帶來的昂貴的設(shè)備費(fèi)用以及操作、安全等問題。
[0004](2)、實(shí)現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)化與合理回收是煤氣化過程需要解決的迫切問題，即合理回收煤氣高溫顯熱?，F(xiàn)今回收煤氣顯熱的技術(shù)有兩種，即激冷工藝和廢熱鍋爐工藝，激冷工藝設(shè)備簡單，投資省，但能量回收效率低。廢熱鍋爐回收熱量效率高，但設(shè)備龐大，投資巨大，工作可靠性不穩(wěn)定，因此開發(fā)新的熱量回收技術(shù)勢在必行。
[0005](3)、由于不同的氣流床氣化技術(shù)擁有各自的結(jié)構(gòu)及工藝特點(diǎn)，煤粉旋風(fēng)氣化技術(shù)利用旋風(fēng)流場旋流強(qiáng)度高，湍流混合強(qiáng)烈的特點(diǎn)，強(qiáng)化了爐內(nèi)傳熱傳質(zhì)過程，延長了煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間，提高了爐內(nèi)的熱強(qiáng)度，從而優(yōu)化了氣化性能。2004年呂清剛、那永潔等人公布了一種固體燃料氣化反應(yīng)裝置。該裝置旨在利用旋風(fēng)爐內(nèi)的強(qiáng)烈的氣固摻混條件，強(qiáng)化氣化反應(yīng)，提高氣化效率。2013年哈爾濱工業(yè)大學(xué)邱朋華等人公布了一種煤粉旋風(fēng)氣流床氣化裝置，旨在解決傳統(tǒng)氣化爐噴嘴容易過燒，干煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間短，煤粉顆粒氣化的碳轉(zhuǎn)化率低等問題。
[0006](4)、根據(jù)煤中不同組分在不同轉(zhuǎn)化階段的反應(yīng)性差異的特點(diǎn)，進(jìn)行煤熱解、氣化的分級轉(zhuǎn)化，即先采用煤熱解工藝，先將煤中容易熱解的高活性部分在熱解爐中轉(zhuǎn)化為焦油和煤氣，然后將熱解過程所產(chǎn)生的活性較低的半焦用于氣化，可以在煤氣化過程中減少投資，降低成本，也有可能實(shí)現(xiàn)更高效的利用能源利用。中國科學(xué)院工程熱物理研究公開了一種熱解氣化聯(lián)合方法，使燃料在低速床熱解爐中熱解，產(chǎn)生的半焦送入循環(huán)流化床氣化爐中氣化，并用固體熱載體為燃料熱解提供熱量。浙江大學(xué)公開了一種循環(huán)流化床煤分級轉(zhuǎn)化煤氣焦油半焦多聯(lián)產(chǎn)裝置及方法，該方法用雙循環(huán)流化床作為煤分級轉(zhuǎn)化裝置，分別為循環(huán)流化床氣化爐和流化床干餾爐，干餾爐吸熱由循環(huán)流化床氣化爐的高溫?zé)嵫h(huán)物料來提供。以上方法均采用固體循環(huán)物料提供熱解所需熱量。
[0007](5)、在各種煤熱解工藝中，氣體熱載體煤熱解工藝因其熱解效率高，單元裝置小，設(shè)備投資費(fèi)用低，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)時(shí)間短，對煤種無特殊要求特點(diǎn)而得到越來越多的重視。浙江大學(xué)公開了一種氣體熱載體煤熱解制取焦油煤氣半焦的方法，該方法以高溫?zé)煔鉃闊彷d體，在流化床熱解爐中對煤進(jìn)行熱解，析出揮發(fā)分，揮發(fā)分經(jīng)冷凝分離得到焦油和粗熱解煤氣，而熱解得到的半焦，一部分送到循環(huán)流化床進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔庾鳛闊彷d體提聞了煤的熱解效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明為解決現(xiàn)有氣化爐不能合理回收利用氣流床氣化爐所產(chǎn)生煤氣的高溫顯熱的問題，而提出了一種雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化裝置及方法。
[0009]本發(fā)明的雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化裝置包括旋風(fēng)熱解爐、反料裝置、熱解半焦通道、旋風(fēng)氣化爐、高溫粗煤氣通道、旋風(fēng)熱解爐排氣管、熱解混氣通道、冷卻裝置、粗合成氣接管、進(jìn)煤接管、料腿、數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴和數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴，進(jìn)煤接管安裝在旋風(fēng)熱解爐的上端，旋風(fēng)熱解爐排氣管安裝在旋風(fēng)熱解爐的頂部，進(jìn)煤接管上設(shè)有給煤入口，旋風(fēng)熱解爐的下端通過料腿與反料裝置連通，熱解半焦通道的一端與反料裝置連通，熱解半焦通道的另一端與旋風(fēng)氣化爐的下部連通，高溫粗煤氣通道的一端與進(jìn)煤接管連通，高溫粗煤氣通道的另一端與旋風(fēng)氣化 爐的上端連通，熱解混氣通道的一端與旋風(fēng)熱解爐排氣管的上端連通，熱解混氣通道的另一端與冷卻裝置連通，粗合成氣接管安裝在冷卻裝置上，冷卻裝置的底端設(shè)有焦油出口，旋風(fēng)氣化爐的底部設(shè)有灰渣排出口，數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴沿旋風(fēng)氣化爐的外壁均布設(shè)置，數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴設(shè)置在同一高度上，每個(gè)氧化劑噴嘴的軸線與旋風(fēng)氣化爐的直徑之間的銳角為25°~50°，數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴的射流延長線均與內(nèi)接圓相切，數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴沿旋風(fēng)氣化爐的外壁均布設(shè)置，數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴設(shè)置在同一高度上，每個(gè)水蒸氣噴嘴的軸線與旋風(fēng)氣化爐的直徑之間的銳角為25°~50°，數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴的射流延長線均與內(nèi)接圓相切。
[0010]方法:雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化的方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0011]步驟一、煤粉由給煤入口進(jìn)入進(jìn)煤接管中，煤粉在高溫粗煤氣的吹送下進(jìn)入旋風(fēng)熱解爐，旋風(fēng)熱解爐內(nèi)的壓力為0.1Mpa~4Mpa，旋風(fēng)熱解爐的運(yùn)行溫度為600°C~900°C ；
[0012]步驟二、煤粉在旋風(fēng)熱解爐內(nèi)發(fā)生熱解，熱解出的混合氣由旋風(fēng)熱解爐排氣管排至冷卻裝置中冷卻，冷卻后分離其中焦油成為中高熱值的粗合成氣并由粗合成氣接管排出；熱解出的半焦通過反料裝置被輸送回旋風(fēng)氣化爐，旋風(fēng)氣化爐內(nèi)的壓力為0.1Mpa~4Mpa，旋風(fēng)氣化爐的運(yùn)行溫度為1000°C~1500°C ；
[0013]步驟三、氧化劑噴嘴和水蒸氣噴嘴同時(shí)向旋風(fēng)氣化爐內(nèi)噴射氧化劑和水蒸氣，水蒸氣溫度為100°C~250°C，半焦在氧化劑噴嘴和水蒸氣噴嘴共同作用下發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的高溫粗煤氣作為煤熱解的氣體熱載體再次送入旋風(fēng)熱解爐中，旋風(fēng)氣化爐中的煤渣以固態(tài)或液態(tài)形式經(jīng)灰渣排出口排出。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有方法相比具有以下有益效果:
[0015]一、熱解爐和氣化爐均采用了旋風(fēng)爐的形式，在熱解爐內(nèi)強(qiáng)化了氣固摻混，保證熱解的充分，析出更多揮發(fā)分和焦油，在氣化爐內(nèi)強(qiáng)化了氣化反應(yīng)，提高了碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率，提高了能源的利用率。
[0016]二、本發(fā)明通過高溫粗煤氣對煤的加熱、干燥、熱解，降低了粗煤氣的溫度，合理回收利用了旋風(fēng)氣化爐所產(chǎn)生煤氣的高溫顯熱，以高溫粗煤氣為氣體熱載體提供煤熱解所需熱量，有效降低粗煤氣溫度400°C -70(TC。同時(shí)用雙旋風(fēng)爐加強(qiáng)了氣化和熱解反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了高效的煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化。
[0017]三、根據(jù)煤中不同組分反應(yīng)性差異，利用氣體熱載體熱解效率高，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)時(shí)間短，對煤種適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)煤的熱解、氣化分級轉(zhuǎn)化，在較低溫度下析出活性較好的揮發(fā)分，在較高溫度下氣化反應(yīng)性差的熱解半焦。提高了能量轉(zhuǎn)換效率，也降低了投資成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖(其中旋風(fēng)氣化爐為立式旋風(fēng)氣化爐)；
[0019]圖2是本發(fā)明的雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖(其中旋風(fēng)氣化爐為臥式旋風(fēng)氣化爐)；
[0020]圖3是圖1或圖2的A-A剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括旋風(fēng)熱解爐
2、反料裝置3、熱解半焦通道4、旋風(fēng)氣化爐5、高溫粗煤氣通道10、旋風(fēng)熱解爐排氣管11、熱解混氣通道12、冷卻裝置13、粗合成氣接管15、進(jìn)煤接管16、料腿17、數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴7和數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴8，進(jìn)煤接管16安裝在旋風(fēng)熱解爐2的上端，旋風(fēng)熱解爐排氣管11安裝在旋風(fēng)熱解爐2的頂部，進(jìn)煤接管16上設(shè)有給煤入口 1，旋風(fēng)熱解爐2的下端通過料腿17與反料裝置3連通，熱解半焦通道4的一端與反料裝置3連通，熱解半焦通道4的另一端與旋風(fēng)氣化爐5的下部連通，高溫粗煤氣通道10的一端與進(jìn)煤接管16連通，高溫粗煤氣通道10的另一端與旋風(fēng)氣化爐5的上端連通，熱解混氣通道12的一端與旋風(fēng)熱解爐排氣管11的上端連通，熱解混氣通道12的另一端與冷卻裝置13連通，粗合成氣接管15安裝在冷卻裝置13上，冷卻裝置13的底端設(shè)有焦油出口 14，旋風(fēng)氣化爐5的底部設(shè)有灰渣排出口 9，數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴7沿旋風(fēng)氣化爐5的外壁均布設(shè)置，數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴7設(shè)置在同一高度上，每個(gè)氧化劑噴嘴7的軸線與旋風(fēng)氣化爐5的直徑之間的銳角(α)為25°~50°，數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴7的射流延長線均與內(nèi)接圓K相切，數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴8沿旋風(fēng)氣化爐5的外壁均布設(shè)置，數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴8設(shè)置在同一高度上，每個(gè)水蒸氣噴嘴8的軸線與旋風(fēng)氣化爐5的直徑之間的銳角(α)為25°~50°，數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴8的射流延長線均與內(nèi)接圓K相切。旋風(fēng)氣化爐5為圓柱形，旋風(fēng)熱解爐2為高分離效率的旋風(fēng)分離器。冷卻裝置13可以用低溫水作為冷卻劑，吸熱后用來產(chǎn)生氣化爐所需水蒸氣。
[0022]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的旋風(fēng)氣化爐5采用立式旋風(fēng)氣化爐或臥式旋 風(fēng)氣化爐。立式風(fēng)氣化爐適用于氣化粒徑較小煤粉，臥式旋風(fēng)氣化爐適用于氣化粒徑較大煤粒。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的料腿17為圓錐形，圓錐形的上端直徑大于下端直徑，料腿17的高度為Im~2m。較長的料腿17可以起到密封作用，保證旋風(fēng)熱解爐2與旋風(fēng)氣化爐5之間壓差。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0025]步驟一、煤粉由給煤入口 I進(jìn)入進(jìn)煤接管16中，煤粉在高溫粗煤氣(系統(tǒng)啟動階段使用液體或氣體燃料，由布置在熱解半焦入口附近的點(diǎn)火油槍噴入燃料，與氣化劑作用產(chǎn)生高溫氣體)的吹送下進(jìn)入旋風(fēng)熱解爐2，旋風(fēng)熱解爐2內(nèi)的壓力為0.1Mpa~4Mpa，旋風(fēng)熱解爐2的運(yùn)行溫度為600°C~900°C ；
[0026]步驟二、煤粉在旋風(fēng)熱解爐2內(nèi)發(fā)生熱解，以高溫粗煤氣為氣體熱載體提供熱解所需熱量在旋風(fēng)熱解爐2內(nèi)發(fā)生煤的干燥及熱解，析出揮發(fā)分，并產(chǎn)生半焦，熱解出的混合氣由旋風(fēng)熱解爐排氣管11排至冷卻裝置13中冷卻，冷卻后分離其中焦油成為中高熱值的粗合成氣并由粗合 成氣接管15排出；熱解出的半焦通過反料裝置3被輸送回旋風(fēng)氣化爐5，旋風(fēng)氣化爐5內(nèi)的壓力為0.1Mpa~4Mpa，旋風(fēng)氣化爐5的運(yùn)行溫度為1000°C~1500°C;
[0027]步驟三、氧化劑噴嘴7和水蒸氣噴嘴8同時(shí)向旋風(fēng)氣化爐5內(nèi)噴射氧化劑和水蒸氣，水蒸氣溫度為100°C~250°C，半焦在氧化劑噴嘴7和水蒸氣噴嘴8共同作用下發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的高溫粗煤氣作為煤熱解的氣體熱載體再次送入旋風(fēng)熱解爐2中，旋風(fēng)氣化爐5中的煤渣以固態(tài)或液態(tài)形式經(jīng)灰渣排出口 9排出。
[0028]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟一中的煤粉的粒徑為0.01mm~1mm。其它步驟與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟一中旋風(fēng)熱解爐2內(nèi)的壓力為IMpa，旋風(fēng)熱解爐2的運(yùn)行溫度700°C。其它步驟與【具體實(shí)施方式】四或五相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟二中旋風(fēng)氣化爐5內(nèi)的壓力為IMpa，旋風(fēng)氣化爐5的運(yùn)行溫度為1200°C。其它步驟與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0031]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟二中冷卻裝置13可以用低溫水作為冷卻劑，吸熱后用來產(chǎn)生氣化爐所需水蒸氣。其它步驟與【具體實(shí)施方式】四或七相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟二中反料裝置3使用氮?dú)?、二氧化碳或水蒸氣作為流化風(fēng)。其它步驟與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】十:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟三中氧化劑為空氣、富氧空氣或氧氣體積濃度70%~100%的純氧。其它步驟與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0034]本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例:
[0035]⑴、如圖1所示，旋風(fēng)氣化爐5采用立式旋風(fēng)氣化爐，25°C~100°C的煤粉或煤粒在10000C -1500°C的高溫粗煤氣的吹送下進(jìn)入旋風(fēng)熱解爐2，熱解爐的溫度為600°C~900°C，壓力為0.1Mpa~4Mpa，以高溫粗煤氣為氣體熱載體提供熱解所需熱量，在爐內(nèi)發(fā)生煤的干燥及熱解，析出揮發(fā)分，并產(chǎn)生半焦，此時(shí)旋風(fēng)熱解爐排氣口的混合氣溫度較入口降低了400°C~700°C。煤粉在熱解爐前與高溫粗煤氣充分混合后沿?zé)峤獾那邢蛉肟谶M(jìn)入，之后再旋風(fēng)流場作用下被甩向壁面，到達(dá)熱解爐下部縮口段后與混合氣分離，進(jìn)入料腿17。
[0036]由于氣體熱載體來熱解煤時(shí)有熱解效率高，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)時(shí)間短，對煤種適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，加上旋風(fēng)爐中旋流流場強(qiáng)化了氣固摻混，保證熱解的充分，析出更多揮發(fā)分和焦油。旋風(fēng)熱解爐采用高分離效率的旋風(fēng)分離器，使熱解半焦能被分離下來進(jìn)入料腿17。[0037]被分離下來的固體半焦落入料腿17，料腿17和反料裝置3用于密封熱解半焦，實(shí)現(xiàn)熱解爐和氣化爐之間的壓力平衡。熱解半焦通過流化風(fēng)的松動和輸送作用進(jìn)入旋風(fēng)氣化爐5，流化風(fēng)可以采用氮?dú)?、二氧化碳或水蒸氣?br> [0038]熱解半焦被送入旋風(fēng)氣化爐5，在氧氣和水蒸氣的作用下充分氣化。氣化爐運(yùn)行溫度為1000°C~1500°C，運(yùn)行壓力為0.1Mpa~4Mpa，在較低溫度時(shí)可實(shí)現(xiàn)固態(tài)排渣，在較高溫度時(shí)采用液態(tài)排渣。數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴7和數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴8產(chǎn)生強(qiáng)勁旋轉(zhuǎn)氣流，實(shí)現(xiàn)熱解半焦和氣化氣的充分混合，進(jìn)行充分燃燒和氣化。其中氧化劑為空氣或氧氣為體積濃度70%~100%的純氧或富氧空氣，水蒸氣溫度為100~250°C，采用兩者不同比例用以調(diào)節(jié)氣化溫度。產(chǎn)生的高溫粗合成氣從頂部離開氣化爐。
[0039]攜帶揮發(fā)分的熱解混合氣從旋風(fēng)熱解爐上排氣口離開，經(jīng)冷卻設(shè)備冷卻，分離其中焦油成為中高熱值的粗合成氣。冷卻裝置可以用低溫水作為冷卻劑，吸熱后用來產(chǎn)生氣化爐所需部分水蒸氣。
[0040] (2)、如圖2所示，旋風(fēng)氣化爐5采用臥式旋風(fēng)氣化爐，由于臥式氣化爐氣體動力場復(fù)雜，紊流擾動強(qiáng)度高，所以臥式旋風(fēng)氣化爐適用于氣化粒徑較大的煤粒。臥式氣化爐在筒體出口端部布置了一個(gè)錐臺形縮口，使得旋轉(zhuǎn)氣流進(jìn)入到筒體環(huán)形空間后，又受阻而重新折回筒體前部，從而形成復(fù)雜流場，強(qiáng)化了氣固反應(yīng)。其它工作過程與⑴相同。
【權(quán)利要求】
1.一種雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化裝置，所述裝置包括旋風(fēng)熱解爐(2)、旋風(fēng)熱解爐排氣管(11)和進(jìn)煤接管(16)，進(jìn)煤接管(16)安裝在旋風(fēng)熱解爐(2)的上端，旋風(fēng)熱解爐排氣管(11)安裝在旋風(fēng)熱解爐(2)的頂部，進(jìn)煤接管(16)上設(shè)有給煤入口(I)，其特征在于:所述裝置還包括反料裝置(3)、熱解半焦通道(4)、旋風(fēng)氣化爐(5)、高溫粗煤氣通道(10)、熱解混氣通道(12)、冷卻裝置(13)、粗合成氣接管(15)、料腿(17)、數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴(7)和數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴(8)，旋風(fēng)熱解爐(2)的下端通過料腿(17)與反料裝置(3)連通，熱解半焦通道(4)的一端與反料裝置(3)連通，熱解半焦通道(4)的另一端與旋風(fēng)氣化爐(5)的下部連通，高溫粗煤氣通道(10)的一端與進(jìn)煤接管(16)連通，高溫粗煤氣通道(10)的另一端與旋風(fēng)氣化爐(5)的上端連通，熱解混氣通道(12)的一端與旋風(fēng)熱解爐排氣管(11)的上端連通，熱解混氣通道(12)的另一端與冷卻裝置(13)連通，粗合成氣接管(15)安裝在冷卻裝置(13)上，冷卻裝置(13)的底端設(shè)有焦油出口(14)，旋風(fēng)氣化爐(5)的底部設(shè)有灰渣排出口(9)，數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴(7)沿旋風(fēng)氣化爐(5)的外壁均布設(shè)置，數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴(7)設(shè)置在同一高度上，每個(gè)氧化劑噴嘴(7)的軸線與旋風(fēng)氣化爐(5)的直徑之間的銳角(α)為25°~50°，數(shù)個(gè)氧化劑噴嘴(7)的射流延長線均與內(nèi)接圓(K)相切，數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴(8)沿旋風(fēng)氣化爐(5)的外壁均布設(shè)置，數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴(8)設(shè)置在同一高度上，每個(gè)水蒸氣噴嘴(8)的軸線與旋風(fēng)氣化爐(5)的直徑之間的銳角(α)為25。~50°，數(shù)個(gè)水蒸氣噴嘴(8)的射流延長線均與內(nèi)接圓(K)相切。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化裝置，其特征在于:所述旋風(fēng)氣化爐(5)采用立式旋 風(fēng)氣化爐或臥式旋風(fēng)氣化爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化裝置，其特征在于:所述料腿(17)為圓錐形，圓錐形的上端直徑大于下端直徑，料腿(17)的高度為Im~2m。
4.一種利用權(quán)利要求1所述雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化裝置實(shí)現(xiàn)雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于:所述方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的: 步驟一、煤粉由給煤入口(I)進(jìn)入進(jìn)煤接管(16)中，煤粉在高溫粗煤氣的吹送下進(jìn)入旋風(fēng)熱解爐(2)，旋風(fēng)熱解爐(2)內(nèi)的壓力為0.1Mpa~4Mpa，旋風(fēng)熱解爐(2)的運(yùn)行溫度為 600。。~900。。； 步驟二、煤粉在旋風(fēng)熱解爐(2)內(nèi)發(fā)生熱解，熱解出的混合氣由旋風(fēng)熱解爐排氣管(11)排至冷卻裝置(13)中冷卻，冷卻后分離其中焦油成為中高熱值的粗合成氣并由粗合成氣接管(15)排出；熱解出的半焦通過反料裝置(3)被輸送回旋風(fēng)氣化爐(5)，旋風(fēng)氣化爐(5)內(nèi)的壓力為0.1Mpa~4Mpa，旋風(fēng)氣化爐(5)的運(yùn)行溫度為1000°C~1500°C ； 步驟三、氧化劑噴嘴(7)和水蒸氣噴嘴(8)同時(shí)向旋風(fēng)氣化爐(5)內(nèi)噴射氧化劑和水蒸氣，水蒸氣溫度為100°C~250°C，半焦在氧化劑噴嘴(7)和水蒸氣噴嘴(8)共同作用下發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的高溫粗煤氣作為煤熱解的氣體熱載體再次送入旋風(fēng)熱解爐(2)中，旋風(fēng)氣化爐(5)中的煤渣以固態(tài)或液態(tài)形式經(jīng)灰渣排出口(9)排出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于:所述步驟一中的煤粉的粒徑為0.01mm~1mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于:所述步驟一中旋風(fēng)熱解爐(2)內(nèi)的壓力為IMpa，旋風(fēng)熱解爐(2)的運(yùn)行溫度700°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于:所述步驟二中旋風(fēng)氣化爐(5)內(nèi)的壓力為IMpa，旋風(fēng)氣化爐(5)的運(yùn)行溫度為1200°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于:所述步驟二中冷卻裝置(13)可以用低溫水作為冷卻劑，吸熱后用來產(chǎn)生氣化爐所需水蒸氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于:所述步驟二中反料裝置(3)使用氮?dú)?、二氧化碳或水蒸氣作為流化風(fēng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述雙旋風(fēng)煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于:所述步驟三中氧化劑為空氣 、富氧空氣或氧氣體積濃度70%~100%的純氧。
【文檔編號】C10J3/66GK103992824SQ201410230857
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】邱朋華, 徐健健, 劉栗, 李丹丹, 劉歡鵬, 吳少華 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)