CN101362955B - 低速床热解方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种低速床热解方法及装置，燃料从热解室加入，产生热解气和半焦；半焦送入燃烧室中燃烧，产生的高温物料经返料器由顶部再进入热解室，为热解反应提供热量；燃烧室为循环流化床式，其出口烟气含氧量为0；半焦及低温物料从热解室排出，经气动控制阀进入燃烧室；热解室内为低速床；调节返料器和气动控制阀的流化风量，以调节热解室内的料位高度和物料停留时间；调节通入燃烧室的空气量，以调节燃料的燃烧放热量，从而调节热解室的温度。热解室以低速床和移动床结合的运行，物料在热解室内停留时间长，热解反应完全；对热解室温度的控制手段多样，能很好控制热解室温度。本发明用于煤、生物质及其它含碳废弃物和替代燃料，生产热解气以及煤焦油。
Description
技术领域
本发明涉及热解技术领域，是一种热解方法和热解装置。
背景技术
在煤的热解工艺中，控制热解室的温度是关键。现有的将热解室与循环流化床燃烧室相结合的热解工艺，利用燃料在燃烧室中的燃烧产生的高温循环灰为热解反应提供热量，燃烧放热与热解吸热的匹配与平衡一般通过循环灰分流和燃烧室布置受热面来实现。对高温循环灰进行分流，是采用机械或气动的方法，将一部分送入热解室，作为热解热源，进入热解室的灰量越多，热解室的温度就越高，但是热灰的分配具有一定的难度。在燃烧室内布置受热面是在热解产气的同时，还产生蒸汽，实现蒸汽-热解气联产；但是对于仅需要热解气以及热解制油工艺而言，多余的热量难以处置。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种低速床热解方法，该方法用于热解及热解制油，可以控制热解室的温度和物料在热解室中的停留时间。
本发明的目的还在于提供一种低速床热解装置，该装置系统简单，可以控制热解室温度和物料在热解室中的停留时间，用于煤、生物质及其它含碳废弃物的热解或气化，生产热解气。
为达到上述目的，本发明的低速床热解方法技术方案是：
一种低速床热解方法，燃料在热解室中进行热解反应，产生热解气和半焦；半焦送入绝热燃烧室中燃烧，燃烧产生的高温物料送入热解室，为热解反应提供热量；燃烧室为循环流化床式；
a)燃料从热解室加入；燃烧室出口烟气含氧量为0；
b)高温物料经返料器从热解室顶部或上部进入热解室；半焦及低温物料从热解室底部排出，经气动控制阀进入燃烧室；
c)热解室内为低速床，下部的物料在气动控制阀的下降段流化风的作用下呈向下的移动床流动，中上部的物料在热解产生的热解气及气动控制阀的下降段流化风的共同作用下呈低速流化床流动；
d)调节气动控制阀的流化风量，以调节热解室内的料位高度和物料停留时间；
e)调节通入燃烧室的空气量，以调节燃料的燃烧放热量，从而调节热解室的温度。
所述的低速床热解方法，其所述燃料为煤、生物质或其它含碳废弃物。
所述的低速床热解方法，其所述燃烧室的烟气从分离器排出后进行再燃，热量回收。
所述的低速床热解方法，其从气动控制阀排放掉部分半焦。
所述的低速床热解方法，其从燃烧室底部排放掉部分半焦。
一种所述的低速床热解方法使用的低速床热解装置，包括由管道依次连通的热解室1、气动控制阀2、燃烧室3、分离器4、返料器5；
其中，热解室1为下部收缩的筒体，设有热解气出口12，经管道与返料器5相通连，其下端出口连通气动控制阀2；气动控制阀2的出口与燃烧室3的下部相通连；燃烧室3为循环流化床式，其内不设受热面，上部与分离器4相通连；分离器4顶端设有烟气出口，分离器4固体出口与返料器5相通连；
返料器5包括下降段51、上升段52和出口管53，下降段51和上升段52底部分别与流化气体输送管道相通，流化气体的输入流量可调，其下降段51上端与分离器4固体出口相通，下端经上升段52与出口管53相通连，出口管53下端与热解室1顶部或上部相通，出口管53上设有燃料加入口11；
气动控制阀2位于热解室1正下方，包括下降段21、上升段22及出口管23，下降段21和上升段22底部分别与流化气体输送管道相通，流化气体的输入流量可调，其下降段21上端与热解室1底部相通，下端经上升段22与出口管23相通连，出口管23下端与燃烧室3下部相通；气动控制阀2的下降段21与热解室1收缩段高度之和，与气动控制阀2的下降段21直径之比不小于3∶1。
所述的低速床热解装置，其所述气动控制阀2设有半焦排放口24。
所述的低速床热解装置，其所述燃烧室3底部设有半焦排放口24。
所述的低速床热解装置，其所述分离器4烟气出口与一烟气再燃装置6相连。
本发明的原理是：
本发明的低速床热解过程具有多重控制手段：气动控制阀是物料排出热解室的控制机构，用于控制热解室内的料位高度和物料停留时间；在燃烧放热与热解吸热的匹配方面，通过调节通入燃烧室的空气量，可以使燃料部分燃烧，调节燃料燃烧的放热量，从而调节热解室的温度，使之维持在600℃左右的较低的温度水平；增加通入的空气量，可增加燃料的燃烧份额，增加燃料发热量，热解室温度升高；同理，减少通入的空气量，热解室温度降低。
具体的，在热解室底部设置气动控制阀，作为物料排出热解室的控制机构，使物料排出热解室不再只能决定于燃烧室的流化状态或决定于机械阀。通过调节气动控制阀的流化风量，可以调节热解室内的物料和半焦排出的物料流率，从而调节热解室的料位高度、控制物料在热解室内的停留时间，保证热解反应时间，并调节热解室的温度。
热解室下部的物料在气动控制阀的下降段流化风的作用下呈向下的移动床流动，中上部的物料在热解产生的热解气及气动控制阀的下降段流化风的共同作用下呈低速流化床流动，整体呈低速床流动。热解室下部呈移动床流动，延长了物料的停留时间；同时，产生的热解气向上流动起到流化气体的作用，减少了流化气体的通入量，有利于提高热解气热值。中上部为低速流化床，燃料与高温物料掺混完全，产生的热解气中夹带的细颗粒较少。
热解室内的半焦从其底部通过气动控制阀排出，气动控制阀下降段与热解室收缩段高度之和，与气动控制阀下降段直径之比不小于3∶1，以保证有足够高度的移动床料柱，使气动控制阀具有良好的物料流率调节特性，可以控制半焦及循环灰流率，从而控制物料在热解室内的停留时间，进而实现对热解室温度和热解气产率的调节。
燃烧室出口烟气含氧量为0，即燃烧室通入的空气量少于理论燃烧空气量，燃烧室为还原性气氛。通入的空气量越少，燃烧室的燃烧放热量越少，带入热解室的热量也越少，有利于热解室保持较低的温度水平；烟气中未完全燃烧的固定碳可以通过烟气再燃装置燃尽，热量可进行回收。
与现有的利用循环灰作为热载体的热解工艺不同，由于通入燃烧室的空气量少于理论空气量，燃料未完全燃烧，因此从燃烧室进入热解室的固体物料含碳量远高于现有工艺中的循环灰。
为控制循环回路的物料浓度在合理范围内，可以通过气动控制阀或燃烧室底部排放部分半焦；排出的半焦可作为燃料，用于其它系统。
本发明可用于煤、生物质及其它含碳废弃物和替代燃料，如生物质、破碎的橡胶、塑料和干燥污泥等的热解，生产热解气以及煤焦油；热解室以低速鼓泡床和移动床结合的运行，物料在热解室内停留时间长，热解反应完全；对热解室温度的控制手段多样，可以很好的控制热解室温度。
附图说明
图1为本发明实施例1的示意图；
图2为本发明的返料器5的示意图；
图3为本发明的气动控制阀2的示意图；
图4为本发明实施例2的示意图；
图5为本发明实施例3的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：
实施例1
如附图1所示，煤在热解室中进行热解反应，产生热解气和半焦；半焦送入绝热燃烧室中燃烧，燃烧产生的高温物料送入热解室，为热解反应提供热量；燃烧室为循环流化床式；
煤从热解室加入；燃烧室出口烟气含氧量为0；
高温物料经返料器从热解室顶部进入热解室；半焦及低温物料从热解室底部排出，经气动控制阀进入燃烧室；
热解室内为低速床，下部的物料在气动控制阀的下降段流化风的作用下呈向下的移动床流动，中上部的物料在热解产生的热解气及气动控制阀的下降段流化风的共同作用下呈低速流化床流动；
调节气动控制阀的流化风量，以调节热解室内的料位高度和物料停留时间；
调节通入燃烧室的空气量，以调节燃料的燃烧放热量，从而调节热解室的温度。
燃烧室的烟气从分离器排出后进行再燃，热量回收。
本发明的低速床热解装置包括依次连通的热解室1、气动控制阀2、燃烧室3、分离器4、返料器5，以及一烟气再燃装置6；
燃烧室3为循环流化床式，其内不设受热面；
热解室1为下部收缩的筒体，设有热解气出口12；
返料器5包括下降段51、上升段52和出口管53，下降段51和上升段52底部分别通入流量可调的流化气体，下降段51与分离器4固体出口相通，出口管53与热解室1顶部相通，出口管53上设有燃料加入口11；
气动控制阀2位于热解室1正下方，包括下降段21、上升段22及出口管23，下降段21和上升段22底部分别通入流量可调的流化气体，下降段21与热解室1底部相通，出口管23与燃烧室3下部相通；气动控制阀下降段21与热解室1收缩段高度之和，与气动控制阀下降段21直径之比不小于3∶1；
分离器4的气体出口与烟气再燃装置6相连。
该方法和装置同样可用于生物质及其它含碳废弃物的热解。
实施例2
如图4所示，生物质在热解室中进行热解反应，产生热解气和半焦；半焦送入绝热燃烧室中燃烧，燃烧产生的高温物料送入热解室，为热解反应提供热量；燃烧室为循环流化床式；
生物质从热解室加入；燃烧室出口烟气含氧量为0；
高温物料经返料器从热解室顶部进入热解室；半焦及低温物料从热解室底部排出，经气动控制阀进入燃烧室；
热解室内为低速床，下部的物料在气动控制阀的下降段流化风的作用下呈向下的移动床流动，中上部的物料在热解产生的热解气及气动控制阀的下降段流化风的共同作用下呈低速流化床流动；
调节气动控制阀的流化风量，以调节热解室内的料位高度和物料停留时间；
调节通入燃烧室的空气量，以调节燃料的燃烧放热量，从而调节热解室的温度。
从气动控制阀排放掉部分半焦。
本发明的低速床热解装置包括依次连通的热解室1、气动控制阀2、燃烧室3、分离器4、返料器5，以及一烟气再燃装置6；
燃烧室3为循环流化床式，其内不设受热面；
热解室1为下部收缩的筒体，设有热解气出口12；
返料器5包括下降段51、上升段52和出口管53，下降段51和上升段52底部分别通入流量可调的流化气体，下降段51与分离器4固体出口相通，出口管53与热解室1顶部相通，出口管53上设有燃料加入口11；
气动控制阀2位于热解室1正下方，包括下降段21、上升段22及出口管23，下降段21和上升段22底部分别通入流量可调的流化气体，下降段21与热解室1底部相通，出口管23与燃烧室3下部相通；气动控制阀下降段21与热解室1收缩段高度之和，与气动控制阀下降段21直径之比不小于3∶1；
分离器4的气体出口与烟气再燃装置6相连。气动控制阀2下降段底部设有半焦排放口24。
该方法和装置同样可用于煤及其它含碳废弃物的热解。
实施例3
如图5所示，橡胶在热解室中进行热解反应，产生热解气和半焦；半焦送入绝热燃烧室中燃烧，燃烧产生的高温物料送入热解室，为热解反应提供热量；燃烧室为循环流化床式；
橡胶从热解室加入；燃烧室出口烟气含氧量为0；
高温物料经返料器从热解室上部进入热解室；半焦及低温物料从热解室底部排出，经气动控制阀进入燃烧室；
热解室内为低速床，下部的物料在气动控制阀的下降段流化风的作用下呈向下的移动床流动，中上部的物料在热解产生的热解气及气动控制阀的下降段流化风的共同作用下呈低速流化床流动；
调节气动控制阀的流化风量，以调节热解室内的料位高度和物料停留时间；
调节通入燃烧室的空气量，以调节燃料的燃烧放热量，从而调节热解室的温度。
从燃烧室底部排放掉部分半焦。
本发明的低速床热解装置包括依次连通的热解室1、气动控制阀2、燃烧室3、分离器4、返料器5；
燃烧室3为循环流化床式，其内不设受热面；
热解室1为下部收缩的筒体，设有热解气出口12；
返料器5包括下降段51、上升段52和出口管53，下降段51和上升段52底部分别通入流量可调的流化气体，下降段51与分离器4固体出口相通，出口管53与热解室1上部侧壁相通，出口管53上设有燃料加入口11；
气动控制阀2位于热解室1正下方，包括下降段21、上升段22及出口管23，下降段21和上升段22底部分别通入流量可调的流化气体，下降段21与热解室1底部相通，出口管23与燃烧室3下部相通；气动控制阀下降段21与热解室1收缩段高度之和，与气动控制阀下降段21直径之比不小于3∶1；
燃烧室3底部设有半焦排放24。
该方法和装置同样可用于煤、生物质及其它含碳废弃物的热解。
Claims (9)
1.一种低速床热解方法，燃料在热解室中进行热解反应，产生热解气和半焦；半焦送入绝热燃烧室中燃烧，燃烧产生的高温物料送入热解室，为热解反应提供热量；燃烧室为循环流化床式；其特征在于：
a)燃料从热解室加入；燃烧室出口烟气含氧量为0；
b)高温物料经返料器从热解室顶部或上部进入热解室；半焦及低温物料从热解室底部排出，经气动控制阀进入燃烧室；
c)热解室内为低速床，下部的物料在气动控制阀的下降段流化风的作用下呈向下的移动床流动，中上部的物料在热解产生的热解气及气动控制阀的下降段流化风的共同作用下呈低速流化床流动；
d)调节气动控制阀的流化风量，以调节热解室内的料位高度和物料停留时间；
e)调节通入燃烧室的空气量，以调节燃料的燃烧放热量，从而调节热解室的温度。
2.按权利要求1所述的低速床热解方法，其特征在于，所述燃料为煤、生物质或其它含碳废弃物。
3.按权利要求1所述的低速床热解方法，其特征在于，燃烧室的烟气从分离器排出后进行再燃，热量回收。
4.按权利要求1、2或3所述的低速床热解方法，其特征在于，从气动控制阀排放掉部分半焦。
5.按权利要求1、2或3所述的低速床热解方法，其特征在于，从燃烧室底部排放掉部分半焦。
6.一种按权利要求1所述的低速床热解方法使用的低速床热解装置，包括依次连通的热解室(1)、气动控制阀(2)、燃烧室(3)、分离器(4)、返料器(5)；其特征在于：
其中，热解室(1)为下部收缩的筒体，顶端设有热解气出口(12)，并经管道与返料器(5)相通连，其下端出口连通气动控制阀(2)；气动控制阀(2)的出口与燃烧室(3)的下部相通连；燃烧室(3)为循环流化床式，其内不设受热面，上部与分离器(4)顶端相通连；分离器(4)顶端设有烟气出口，其固体出口与返料器(5)相通连；
返料器(5)包括下降段(51)、上升段(52)和出口管(53)，下降段(51)和上升段(52)底部分别与流化气体输送管道相通，流化气体的输入流量可调，其下降段(51)上端与分离器(4)固体出口相通，下端经上升段(52)与出口管(53)相通连，出口管(53)下端与热解室(1)顶部或上部相通，出口管(53)上设有燃料加入口(11)；
气动控制阀(2)位于热解室(1)正下方，包括下降段(21)、上升段(22)及出口管(23)，下降段(21)和上升段(22)底部分别与流化气体输送管道相通，流化气体的输入流量可调，其下降段(21)上端与热解室(1)底部相通，下端经上升段(22)与出口管(23)相通连，出口管(23)下端与燃烧室(3)下部相通；气动控制阀(2)的下降段(21)与热解室(1)收缩段高度之和，与气动控制阀(2)的下降段(21)直径之比不小于3:1。
7.按权利要求6所述的低速床热解装置，其特征在于，所述气动控制阀(2)设有半焦排放口(24)。
8.按权利要求6所述的低速床热解装置，其特征在于，所述燃烧室(3)底部设有半焦排放口(24)。
9.按权利要求6所述的低速床热解装置，其特征在于，所述分离器(4)烟气出口与一烟气再燃装置(6)相连。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |