CN104962302B - 基于循环流化床锅炉燃烧室高温混合料的热解工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解工艺及装置，包括循环流化床锅炉燃烧室和设有热解煤坡管接口的流化床热解反应器，循环流化床锅炉燃烧室内的风室上端倾斜设置有循环流化床分布板，循环流化床锅炉燃烧室的流化床分布板上方的锥段区的炉墙侧面上设置高温混合料出口，高温混合料出口通过高温混合料坡管连接到流化床热解反应器反应室底部侧面上，流化床热解反应器的环型热解半焦仓通过热解半焦坡管连接到循环流化床锅炉燃烧室内。通过对现有循环流化床分布板进行重新设计，其他设施不变，使传统的除尘技术能够与之配套使用，并且能够与工业化应用的循环流化床锅炉耦合放大，降低了回收的产品焦油的固含量，使其可以利用。

Description

基于循环流化床锅炉燃烧室高温混合料的热解工艺及装置

技术领域

本发明属于煤化工(及油页岩)热解领域，具体涉及一种基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解工艺及装置。

背景技术

我国“富煤、少气、缺油”的资源禀赋条件，致使长期已来只能以煤炭为主要资源，使得我国煤炭在火力发电行业消费比例较大，同时在煤炭利用过程中由于对污染物排放控制措施不得当，使传统的煤炭开发和加工利用成为了我国环境污染的主要来源，进而我国成为了典型的煤烟污染型国家。煤热解是实现煤炭综合利用和洁净煤技术的重要手段，是发展现代煤化工实现多联产的关键技术之一。在煤热解工艺中，固体热载体热解是其中重要的方法之一。

在专利CN104263419A中提供了一种基于循环流化床的煤热解气化多联产工艺及系统。该装置是利用循环流化床锅炉的高温循环灰作为热载体对高挥发分煤在移动床热解反应器中进行热解。专利CN101220298B中，提供了一种循环流化床热解气化方法及装置，该专利燃料在热解气化室中进行热解或气化反应，产生煤气和半焦，半焦在燃烧室中燃烧产生的高温循环热灰送入热解气化室，为热解气化反应提供热量。

在专利CN102191088B中，提供了固体燃料双流化床热解气化分级转化装置及方法。该发明利用了流化床热解炉密相区通过返料器与流化床气化炉相连，流化床气化炉稀相区经气化炉分离器和双向返料器与流化床热解炉密相区和流化床气化炉密相区相接，流化床热解炉稀相区依次与分离器和煤气净化系统相接，其中是将流化床气化炉顶部(稀相区)经分离器分离的高温物料作为流化床热解炉的热载体。

上述专利均利用了固体热载体为热源，但所使用的固体热载体(高温灰)均由流化床(上述专利CN104263419A中的循环流化床锅炉、CN101220298B中的循环流化床燃烧室、CN102191088B中的流化床气化炉)的顶部旋风分离器得到，分别应用了的固体热载体移动床热解或固体热载体流化床热解技术，都存在工艺复杂，热解产生的高温热油气含尘量高，传统除尘工艺技术无法与之配套使用，致使回收的产品焦油因固含量较高而使其难以利用。其次由于利用了流化床顶部的高温灰作为热载体，当原煤煤质发生变化、粉煤颗粒变化、装置负荷调整等均会出现旋风分离器分离出来的高温灰量少，直接影响了热解工艺装置的安全稳定运行。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题和不足，使传统的除尘技术能够与之配套使用，并且能够与工业化应用的循环流化床锅炉(例如电厂循环流化床锅炉)耦合放大，本发明提供了一种基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解工艺及装置。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解装置，包括循环流化床锅炉燃烧室和设有热解煤坡管接口的流化床热解反应器，循环流化床锅炉燃烧室内的风室上端倾斜设置有循环流化床分布板，循环流化床锅炉燃烧室的流化床分布板上方的锥段区的炉墙侧面上设置高温混合料出口，高温混合料出口通过高温混合料坡管连接到流化床热解反应器反应室底部侧面上，流化床热解反应器的环型热解半焦仓通过热解半焦坡管连接到循环流化床锅炉燃烧室内。

所述的流化床热解反应器包括循环气室、反应室、分离室和旋风分离器；高温混合料出口通过高温混合料坡管连接到反应室底部侧面上，反应室下方设置有供循环气进入的循环气室，循环气室与反应室之间设置有循环气分布板，循环气分布板上方的反应室侧壁上设有热解煤坡管接口，热解煤坡管接口上连接有供热解煤进入的热解煤坡管，反应室上方设有分离室，反应室筒体延伸至分离室内部，与分离室筒体底部腔体间形成一个环型热解半焦仓，环型热解半焦仓通过热解半焦坡管连接到循环流化床锅炉燃烧室内，分离室中设有旋风分离器，旋风分离器顶端设有高温气出口；高温混合料坡管上设有高温混合料机械阀，热解半焦坡管上设有热解半焦机械阀。

所述的旋风分离器底端设有粉尘颗粒排出口，反应室底部侧面上还设有灰渣排出口，环型热解半焦仓上设置有剩余热半焦出口，分离室直径是反应室的1.2～1.8倍。

所述的循环流化床锅炉燃烧室是由炉墙和水冷壁围成的一定空间，其上部为方型结构，下部为方锥型结构，循环流化床锅炉燃烧室上设置有旋风分离器，旋风分离器顶部设置有热烟气出口，旋风分离器底部出口分两路，一路排出热灰，一路通过U型返料器和煤粉进料管连接到循环流化床锅炉燃烧室的循环热灰进口上，循环流化床锅炉燃烧室底部内风室上端倾斜设置有循环流化床分布板，循环流化床锅炉燃烧室的流化床分布板上方的锥段区的炉墙侧面上设置高温混合料出口，循环流化床锅炉燃烧室底部设置有供一次风进入的风室，循环流化床锅炉燃烧室锥段区的炉墙侧面上还设置有二次风进口。

所述的循环流化床分布板包括风帽、进风孔、进风管、耐磨层、冷却水管和支承板；支承板上设置有耐磨层、冷却水管和进风管，进风管上设置有风帽，风帽上设置有进风孔。

热解煤坡管、热解半焦坡管和高温混合料坡管均包括从外到内依次设置的钢管层，过渡层，刚玉层和耐磨层。

所述的流化床分布板上方0.3～7米处设有高温混合料出口，循环流化床锅炉燃烧室内的风室上端向高温混合料出口排出口倾斜9～20度设置有循环流化床分布板。

循环流化床锅炉燃烧室内的风室上端向高温混合料出口排出口倾斜13～20度设置有循环流化床分布板。

一种基于所述的热解装置的基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将0.1～8mm的热解煤经热解煤坡管送入流化床热解反应器的反应室，将循环流化床锅炉燃烧室内锥段区的高温混合料经高温混合料坡管流向反应室内，在流化床热解反应器反应室的底部内混合；

2)循环气经循环气室上的循环气分布板进行气流分布后进入反应室；在上升气流的搅动作用下，热解煤和循环气在反应室内接受来自循环流化床锅炉燃烧室内锥段区的高温混合料的快速加热，其温度升至530℃～580℃℃；受热后的热解煤发生热分解反应，热解产生的油气与循环气混合形成高温气流；热解产生的半焦和传热后温度降低的高温混合料混合形成了530℃～580℃℃的热解半焦；在上升气流的作用下将热解半焦提升至分离室，在分离室中携带的热解半焦发生沉降作用，下落至环型热解半焦仓内；环型热解半焦仓内的热半焦经热解半焦坡管流入循环流化床锅炉燃烧室内；

3)经旋风分离器除尘后的高温气送出装置后，进行冷凝冷却回收煤焦油和净化煤气；旋风分离器脱除的粉尘颗粒通过管道排出。

所述的方法还包括：

4)循环流化床锅炉燃烧室内产生的热烟气流携带着固体颗粒进入旋风分离器经旋风分离器脱除70～180微米的颗粒后的热烟气送至后系统生产蒸汽发电；经旋风分离器脱除的热灰经U型返料器与小于0.1mm的煤粉混合后进入循环流化床锅炉燃烧室内进行再循环燃烧；

5)经过风室顶部循环流化床分布板进行气流分布，布气后的一次风进入循环流化床锅炉燃烧室内；再一次风的作用下，细颗粒随气流上升，大颗粒在循环流化床锅炉燃烧室锥段区沉积，为流化床热解反应器提供810℃～880℃℃固体热载体。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解工艺及装置，通过只对现有的循环流化床锅炉燃烧室的循环流化床分布板进行重新设计，其他设施保持不变就能够满足热解装置的技术要求，使传统的除尘技术能够与之配套使用，并且能够与工业化应用的循环流化床锅炉耦合放大，降低了回收的产品焦油的固含量，使其可以利用。

同时，由于其将高温混合料出口设置在循环流化床锅炉燃烧室的流化床分布板上方的锥段区的炉墙侧面上，改变了高温混合料的出料方式，因而避免了当原煤煤质发生变化、粉煤颗粒变化、装置负荷调整等变化时，出现的旋风分离器分离出来的高温灰量少，直接影响了热解装置的安全稳定运行的问题。保证了热解装置的安全稳定运行。

本发明的坡管具有质量轻，耐温隔热效果好，内表面硬度高和光滑，适应于高温的固体物料的自由滑落；输送。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。图中的序号1为热解煤，2为热解煤坡管，3为循环气分布板，4为循环气室，5为循环气，6为反应室，7为分离室，8为环型热解半焦仓，9为旋风分离器，10为高温气，11为粉尘颗粒，12为剩余热半焦，13为热解半焦坡管，14为热解半焦机械阀，15为循环流化床锅炉燃烧室，16为热烟气，17为旋风分离器，18为热灰，19为U型返料器，20为煤粉，21为二次风，22为循环流化床分布板，23为风室，24为一次风，25为高温混合料坡管，26为高温混合料机械阀，27为灰渣。

其中Z为锥段区，CFBC为循环流化床锅炉燃烧室，FBPR为流化床热解反应器。

图2为循环流化床分布板结构示意图。图中序号22-1为风帽，22-2为进风孔，22-3为进风管，22-4为耐磨层，22-5为冷却水管，22-6为支承板，a为倾斜角。

图3为坡管。(包括热解煤坡管2、热解半焦坡管13和高温混合料坡管25)结构示意图，以高温混合料坡管25为例，图中序号25-1为钢管，25-2为过渡层，25-3为刚玉层，25-4为耐磨层。

具体实施方式

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。

本发明提供的一种基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解装置主要由两部分组成，一部分为循环流化床锅炉燃烧室CFBC，另一部分为流化床热解反应器FBPR。CFBC和FBPR通过两个坡管将其联系在一起，实现了原料煤的分级分质利用。

参见图1至图3，一种基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解装置，包括循环流化床锅炉燃烧室15和设有热解煤坡管2接口的流化床热解反应器FBPR，循环流化床锅炉燃烧室15内的风室上端倾斜设置有循环流化床分布板22，循环流化床锅炉燃烧室15的流化床分布板22上方的锥段区的炉墙侧面上设置高温混合料出口，高温混合料出口通过高温混合料坡管25连接到流化床热解反应器FBPR反应室底部侧面上，流化床热解反应器FBPR的环型热解半焦仓8通过热解半焦坡管13连接到循环流化床锅炉燃烧室15内。

具体的，所述的流化床热解反应器FBPR包括循环气室4、反应室6、分离室7和旋风分离器9；高温混合料出口通过高温混合料坡管25连接到反应室6底部侧面上，反应室6下方设置有供循环气5进入的循环气室4，循环气室4与反应室6之间设置有循环气分布板3，循环气分布板3上方的反应室6侧壁上设有热解煤坡管2接口，热解煤坡管2接口上连接有供热解煤1进入的热解煤坡管2，反应室6上方设有分离室7，反应室6筒体延伸至分离室7内部，与分离室7筒体底部腔体间形成一个环型热解半焦仓8，环型热解半焦仓8通过热解半焦坡管13连接到循环流化床锅炉燃烧室15内，分离室7中设有旋风分离器9，旋风分离器9顶端设有高温气10出口；高温混合料坡管25上设有高温混合料机械阀26，热解半焦坡管13上设有热解半焦机械阀14；所述的旋风分离器9底端设有粉尘颗粒11排出口，反应室6底部侧面上还设有灰渣27排出口，环型热解半焦仓8上设置有剩余热半焦出口12，分离室7直径是反应室6的1.2～1.8倍。

所述的循环流化床锅炉燃烧室15是由炉墙和水冷壁围成的一定空间，其上部为方型结构，下部为方锥型结构，循环流化床锅炉燃烧室15上设置有旋风分离器17，旋风分离器17顶部设置有热烟气16出口，旋风分离器17底部出口分两路，一路排出热灰18，一路通过U型返料器19和煤粉20进料管连接到循环流化床锅炉燃烧室15的循环热灰进口上，循环流化床锅炉燃烧室15底部内风室上端倾斜设置有循环流化床分布板22，循环流化床锅炉燃烧室15的流化床分布板22上方的锥段区的炉墙侧面上设置高温混合料出口，循环流化床锅炉燃烧室15底部分布板下面设置有供一次风24进入的风室23，循环流化床锅炉燃烧室15锥段区的炉墙侧面上还设置有二次风21进口。

其中，所述的循环流化床分布板22包括风帽22-1、进风孔22-2、进风管22-3、耐磨层22-4、冷却水管22-5和支承板22-6；支承板22-6上设置有耐磨层22-4、冷却水管22-5和进风管22-3，进风管22-3上设置有风帽22-1，风帽22-1上设置有进风孔22-2。热解煤坡管2、热解半焦坡管13和高温混合料坡管25均包括从外到内依次设置的钢管层25-1，过渡层25-2，刚玉层25-3和耐磨层25-4。

进一步地，所述的流化床分布板22上方0.3～7米处设有高温混合料出口，循环流化床锅炉燃烧室15内的风室上端向高温混合料出口排出口倾斜9～20度设置有循环流化床分布板22。优选的，循环流化床锅炉燃烧室15内的风室上端向高温混合料出口排出口倾斜13～20度设置有循环流化床分布板22。

需要说明的是，CFBC为循环流化床锅炉燃烧室，FBPR为流化床热解反应器。

需要说明的是，本发明使用循环流化床锅炉燃烧室CFBC内的高温混合料作为固体热载体。该高温混合料由高温热半焦、高温煤矸石、灰渣等组成，具有颗粒粒径大，机械强度高，粉尘含量小的特点。优选的本发明使用的固体热载体为循环流化床锅炉燃烧室CFBC内的高温半焦，具有颗粒粒径大，机械强度高，粉尘含量小的特点。循环流化床锅炉燃烧室CFBC是燃料(煤、油页岩等)燃烧的地方。其是由炉墙和水冷壁围成一定的空间，而燃料在该空间内呈流化态燃烧。炉墙侧面设置有循环热灰进口和二次风进口，以及各种测量仪表口。炉墙采用非金属耐火耐磨材料砌筑而成，循环流化床燃烧室四周的炉墙内埋藏着许多平行的管子即水冷壁，用于吸收热量产生蒸汽。一般进入循环流化床锅炉燃烧室的原料煤，在气流作用下固体颗粒煤在循环流化床锅炉燃烧室内进行了重新分布，颗粒较大的滞留在循环流化床锅炉燃烧室内，颗粒较小的随气流进入循环流化床锅炉燃烧室顶部旋风分离器。通常进入循环流化床锅炉顶部旋风分离器(或其他类型的分离器)被分离捕获的颗粒平均在70～180微米，一部分作为灰渣排至系统外；另一部分回至循环流化床锅炉燃烧室反复燃烧；小于70微米的细颗粒被热烟气带到了后系统脱除。而大于180微米的颗粒仍然滞留在循环流化床锅炉燃烧室内，由于磨损和破碎，颗粒的粒径在不断的变为细颗粒，而最终被排出系统，没有破碎的大颗粒由底部直接排出。一般沉积在循环流化床锅炉锥段区的高温混合料颗粒平均粒径在1～8mm，温度在850～900℃。在循环流化床锅炉燃烧室锥段区的炉墙侧面设置高温混合料出口，通过坡管将其输送至流化床热解反应器底部循环气分布板上。优选的高温半焦出口位置距离为循环流化床锅炉的气体分布板上方0.3～7米。本发明的循环流化床锅炉的循环流化床分布板需向高温热半焦排出口倾斜9～20度，优选的倾斜度数为13～20度。

本发明的流化床热解反应器FBPR，其热解煤和高温混合料经由热解煤坡管、高温混合料坡管从热解反应器反应室底部侧面进入，高温混合料的流量由高温混合料坡管上的机械阀控制其大小，原料煤由熟知的方法进行控制。循环气(煤气或CO2)经流化床热解反应器底部循环气室上的分布板进入反应室。在反应室内由高温混合料提供热量，与热解煤和循环气快速传热，使其热解煤迅速达到500～600℃，热解煤发生热分解反应，生成的高温油气和被加热的循环气混合形成了500～600℃高温气。经传热降温后的高温混合料与热解煤发生热分解反应生成的半焦混合组成500～600℃的热解半焦，并在高温气流提升作用下，上升至热解反应器分离室。分离室直径是反应室的1.2～1.8倍，反应室筒体延伸至分离室内部，与分离室筒体构成一个环型热解半焦仓，在分离室内分离的热解半焦存储在环型热解半焦仓内，一部分经由环型热解半焦仓底的热解半焦坡管进入循环流化床燃烧室，进行再循环燃烧、加热和颗粒粒径再分布。剩余部分经环型热解半焦仓底排料口排出，经由成熟的冷却工艺冷却后作为半焦产品进行储存。高温气继续上升，经过旋风分离器脱除粉尘后送出热解装置，经除尘后的高温气采用目前焦化行业已知的成熟稳定工艺进行煤焦油的回收和煤气的净化处理，旋风分离器脱除的粉尘经由管道排至装置外冷却后送入半焦仓储存。

一种基于所述的热解装置的基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将0.1～8mm的热解煤1经热解煤坡管2送入流化床热解反应器FBPR的反应室6，将循环流化床锅炉燃烧室15内锥段区的高温混合料经高温混合料坡管25流向反应室6内，在流化床热解反应器FBPR反应室6的底部内混合；

2)循环气5经循环气室4上的循环气分布板3进行气流分布后进入反应室6；在上升气流的搅动作用下，热解煤1和循环气5在反应室6内接受来自循环流化床锅炉燃烧室15内锥段区的高温混合料的快速加热，其温度升至565℃；受热后的热解煤1发生热分解反应，热解产生的油气与循环气5混合形成高温气流；热解产生的半焦和传热后温度降低的高温混合料混合形成了565℃的热解半焦；在上升气流的作用下将热解半焦提升至分离室7，在分离室7中携带的热解半焦发生沉降作用，下落至环型热解半焦仓8内；环型热解半焦仓8内的热半焦经热解半焦坡管13流入循环流化床锅炉燃烧室15内；

3)经旋风分离器9除尘后的高温气10送出装置后，进行冷凝冷却回收煤焦油和净化煤气；旋风分离器9脱除的粉尘颗粒11通过管道排出。

4)循环流化床锅炉燃烧室15内产生的热烟气流携带着固体颗粒进入旋风分离器17，经旋风分离器17脱除70～180微米的颗粒后的热烟气16送至后系统生产蒸汽发电；经旋风分离器17脱除的热灰经U型返料器19与小于0.1mm的煤粉20混合后进入循环流化床锅炉燃烧室15内进行再循环燃烧；

5)经过风室23顶部循环流化床分布板22进行气流分布，布气后的一次风24进入循环流化床锅炉燃烧室15内；再一次风24的作用下，细颗粒随气流上升，大颗粒在循环流化床锅炉燃烧室15锥段区沉积，为流化床热解反应器FBPR提供880℃固体热载体。

表1为具体实施例中采用的热解煤性质。

表1热解料煤性质表

实施例1

将0.1～8mm的神木红柳林生产的热解煤1经热解煤坡管2送入FBPR的反应室6，与来自循环流化床锅炉燃烧室15内锥段区Z的高温混合料在FBPR反应室6的底部内混合。高温混合料的出口距离循环流化床分布板221.2米，经高温混合料坡管25流向反应室6内，高温混合料的流量由高温混合料机械阀26控制。循环气(煤气)5经循环气室4上的循环气分布板3进行气流分布后进入反应室6。在上升气流的搅动作用下，热解煤1和循环气5在反应室6内接受来自循环流化床锅炉燃烧室15内锥段区Z的高温混合料的快速加热，其温度升至565℃。受热后的热解煤1发生热分解反应，热解产生的油气与循环气5混合形成高温气流；热解产生的半焦和传热后温度降低的高温混合料混合形成了565℃的热解半焦。在上升气流的作用下将热解半焦提升至热解反应器分离室7，由于分离室7直径是反应室6的1.3倍，气体流速降低，携带的热解半焦发生沉降作用，下落至环型热解半焦仓8内。环型热解半焦仓8内的热半焦一部经热解半焦坡管13流入循环流化床锅炉燃烧室15内进行再循环燃烧、加热和颗粒粒径再分布，热半焦的流量由热解半焦机械阀14来控制。另一部分作为剩余热半焦12，排出系统后经冷却作为产品半焦。经旋风分离器9除尘后的高温气10送出装置后，由熟知的工艺方法进行冷凝冷却回收煤焦油和净化煤气。旋风分离器9脱除的粉尘颗粒11通过管道排出装置。循环流化床锅炉燃烧室15内产生的热烟气流携带着固体颗粒进入旋风分离器17，经旋风分离器17脱除70～180微米的颗粒后的热烟气16送至后系统生产蒸汽发电。脱除的热灰，一部分经旋风分离器17底部将热灰18排出装置；另一部分经U型返料器19与小于0.1mm的煤粉20混合后进入循环流化床锅炉燃烧室15内进行再循环燃烧。经过风室23顶部循环流化床分布板22，布气后的一次风24进入循环流化床锅炉燃烧室15内。再一次风24的作用下，细颗粒随气流上升，大颗粒在循环流化床锅炉锥段区Z沉积，为流化床热解反应器FBPR提供880℃固体热载体。在FBPR的反应室6底部累积的大颗粒灰渣27从排渣管排至系统外处理。

实施例2

将0.1～8mm的神木张家峁生产的热解煤1经热解煤坡管2送入FBPR的反应室6，与来自循环流化床锅炉燃烧室15内锥段区Z的高温混合料在FBPR反应室6的底部内混合。高温混合料的出口距离循环流化床分布板222.5米，经高温混合料坡管25流向反应室6内，高温混合料的流量由高温混合料机械阀26控制。循环气(煤气)5经循环气室4上的循环气分布板3进行气流分布后进入流化床热解反应室6。在上升气流的搅动作用下，热解煤1和循环气5在反应室6内接受来自循环流化床锅炉燃烧室15内锥段区Z的高温混合料的快速加热，其温度升至531℃。受热后的热解煤1发生热分解反应，热解产生的油气与循环气5混合形成高温气流；热解产生的半焦和传热后温度降低的高温混合料混合形成了531℃的热解半焦。在上升气流的作用下将热解半焦提升至热解反应器分离室7，由于分离室7直径是反应室6的1.6倍，气体流速降低，携带的热解半焦发生沉降作用，下落至环型热解半焦仓8内。环型热解半焦仓8内的热半焦一部经热解半焦坡管13流入循环流化床锅炉燃烧室15内进行再循环燃烧、加热和颗粒粒径再分布，热半焦的流量由热解半焦机械阀14来控制。另一部分作为剩余热半焦12，排出系统后经冷却作为产品半焦。经旋风分离器9除尘后的高温气10送出装置后，由熟知的工艺方法进行冷凝冷却回收煤焦油和净化煤气。旋风分离器9脱除的粉尘颗粒11通过管道排出装置。循环流化床锅炉燃烧室15内产生的热烟气流携带着固体颗粒进入旋风分离器17，经旋风分离器17脱除70～180微米的颗粒后的热烟气16送至后系统生产蒸汽发电。脱除的热灰，一部分经旋风分离器17底部将热灰18排出装置；另一部分经U型返料器19与小于0.1mm的煤粉20混合后进入循环流化床锅炉燃烧室15内进行再循环燃烧。经过风室23顶部循环流化床分布板22，布气后的一次风24进入循环流化床锅炉燃烧室15内。再一次风24的作用下，细颗粒随气流上升，大颗粒在循环流化床锅炉锥段区Z沉积，为流化床热解反应器FBPR提供810℃固体热载体。在FBPR的反应室6底部累积的大颗粒灰渣27从排渣管排至系统外处理。

实施例3

将0.1～8mm的神木凉水井生产的热解煤1经热解煤坡管2送入FBPR的反应室6，与来自循环流化床锅炉燃烧室内15锥段区Z的高温混合料在FBPR反应室6的底部内混合。高温混合料的出口距离循环流化床分布板224.3米，经高温混合料坡管25流向反应室6内，高温混合料的流量由高温混合料机械阀26控制。循环气(煤气)5经循环气室4上的循环气分布板3进行气流分布后进入流化床热解反应室6。在上升气流的搅动作用下，热解煤1和循环气5在反应室6内接受来自循环流化床锅炉燃烧室15内锥段区Z的高温混合料的快速加热，其温度升至575℃。受热后的热解煤1发生热分解反应，热解产生的油气与循环气5混合形成高温气流；热解产生的半焦和传热后温度降低的高温混合料混合形成了575℃的热解半焦。在上升气流的作用下将热解半焦提升至热解反应器分离室7，由于分离室7直径是反应室6的1.5倍，气体流速降低，携带的热解半焦发生沉降作用，下落至环型热解半焦仓8内。环型热解半焦仓8内的热半焦一部经热解半焦坡管13流入循环流化床锅炉燃烧室15内进行再循环燃烧、加热和颗粒粒径再分布，热半焦的流量由热解半焦机械阀14来控制。另一部分作为剩余热半焦12，排出系统后经冷却作为产品半焦。经旋风分离器9除尘后的高温气10送出装置后，由熟知的工艺方法进行冷凝冷却回收煤焦油和净化煤气。旋风分离器9脱除的粉尘颗粒11通过管道排出装置。循环流化床锅炉燃烧室15内产生的热烟气流携带着固体颗粒进入旋风分离器17，经旋风分离器17脱除70～180微米的颗粒后的热烟气16送至后系统生产蒸汽发电。脱除的热灰，一部分经旋风分离器17底部将热灰18排出装置；另一部分经U型返料器19与小于0.1mm的煤粉20混合后进入循环流化床锅炉燃烧室15内进行再循环燃烧。经过风室23顶部循环流化床分布板22，布气后的一次风24进入循环流化床锅炉燃烧室15内。再一次风24的作用下，细颗粒随气流上升，大颗粒在循环流化床锅炉锥段区Z沉积，为流化床热解反应器FBPR提供830℃固体热载体。在FBPR的反应室6底部累积的大颗粒灰渣27从排渣管排至系统外处理。

表2产物(煤焦油、半焦和煤气)性质

本发明的基于循环流化床锅炉燃烧室内热半焦的热解工艺的产物(煤焦油、半焦和煤气)性质见表2.

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解装置，其特征在于，包括循环流化床锅炉燃烧室(15)和设有热解煤坡管(2)接口的流化床热解反应器(FBPR)，循环流化床锅炉燃烧室(15)内的风室上端倾斜设置有循环流化床分布板(22)，循环流化床锅炉燃烧室(15)的流化床分布板(22)上方的锥段区的炉墙侧面上设置高温混合料出口，高温混合料出口通过高温混合料坡管(25)连接到流化床热解反应器(FBPR)反应室底部侧面上，流化床热解反应器(FBPR)的环型热解半焦仓(8)通过热解半焦坡管(13)连接到循环流化床锅炉燃烧室(15)内。

2.根据权利要求1所述的基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解装置，其特征在于，所述的流化床热解反应器(FBPR)包括循环气室(4)、反应室(6)、分离室(7)和旋风分离器(9)；高温混合料出口通过高温混合料坡管(25)连接到反应室(6)底部侧面上，反应室(6)下方设置有供循环气(5)进入的循环气室(4)，循环气室(4)与反应室(6)之间设置有循环气分布板(3)，循环气分布板(3)上方的反应室(6)侧壁上设有热解煤坡管(2)接口，热解煤坡管(2)接口上连接有供热解煤(1)进入的热解煤坡管(2)，反应室(6)上方设有分离室(7)，反应室(6)筒体延伸至分离室(7)内部，与分离室(7)筒体底部腔体间形成一个环型热解半焦仓(8)，环型热解半焦仓(8)通过热解半焦坡管(13)连接到循环流化床锅炉燃烧室(15)内，分离室(7)中设有旋风分离器(9)，旋风分离器(9)顶端设有高温气(10)出口；高温混合料坡管(25)上设有高温混合料机械阀(26)，热解半焦坡管(13)上设有热解半焦机械阀(14)。

3.根据权利要求2所述的基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解装置，其特征在于，所述的旋风分离器(9)底端设有粉尘颗粒(11)排出口，反应室(6)底部侧面上还设有灰渣(27)排出口，环型热解半焦仓(8)上设置有剩余热半焦出口(12)，分离室(7)直径是反应室(6)的1.2～1.8倍。

4.根据权利要求1所述的基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解装置，其特征在于，所述的循环流化床锅炉燃烧室(15)是由炉墙和水冷壁围成的一定空间，其上部为方型结构，下部为方锥型结构，循环流化床锅炉燃烧室(15)上设置有旋风分离器(17)，旋风分离器(17)顶部设置有热烟气(16)出口，旋风分离器(17)底部出口分两路，一路排出热灰(18)，一路通过U型返料器(19)和煤粉(20)进料管连接到循环流化床锅炉燃烧室(15)的循环热灰进口上，循环流化床锅炉燃烧室(15)底部内风室上端倾斜设置有循环流化床分布板(22)，循环流化床锅炉燃烧室(15)的流化床分布板(22)上方的锥段区的炉墙侧面上设置高温混合料出口，循环流化床锅炉燃烧室(15)底部设置有供一次风(24)进入的风室(23)，循环流化床锅炉燃烧室(15)锥段区的炉墙侧面上还设置有二次风(21)进口。

5.根据权利要求1或2所述的基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解装置，其特征在于，所述的循环流化床分布板(22)包括风帽(22-1)、进风孔(22-2)、进风管(22-3)、耐磨层(22-4)、冷却水管(22-5)和支承板(22-6)；支承板(22-6)上设置有耐磨层(22-4)、冷却水管(22-5)和进风管(22-3)，进风管(22-3)上设置有风帽(22-1)，风帽(22-1)上设置有进风孔(22-2)。

6.根据权利要求2或4所述的基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解装置，其特征在于，热解煤坡管(2)、热解半焦坡管(13)和高温混合料坡管(25)均包括从外到内依次设置的钢管层(25-1)，过渡层(25-2)，刚玉层(25-3)和耐磨层(25-4)。

7.根据权利要求1或2所述的基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解装置，其特征在于，所述的流化床分布板(22)上方0.3～7米处设有高温混合料出口，循环流化床锅炉燃烧室(15)内的风室上端向高温混合料出口排出口倾斜9～20度设置有循环流化床分布板(22)。

8.根据权利要求7所述的基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解装置，其特征在于，循环流化床锅炉燃烧室(15)内的风室上端向高温混合料出口排出口倾斜13～20度设置有循环流化床分布板(22)。

9.一种基于权利要求1至8所述的热解装置的基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将0.1～8mm的热解煤(1)经热解煤坡管(2)送入流化床热解反应器(FBPR)的反应室(6)，将循环流化床锅炉燃烧室(15)内锥段区的高温混合料经高温混合料坡管(25)流向反应室(6)内，在流化床热解反应器(FBPR)反应室(6)的底部内混合；

2)循环气(5)经循环气室(4)上的循环气分布板(3)进行气流分布后进入反应室(6)；在上升气流的搅动作用下，热解煤(1)和循环气(5)在反应室(6)内接受来自循环流化床锅炉燃烧室(15)内锥段区的高温混合料的快速加热，其温度升至530℃～580℃；受热后的热解煤(1)发生热分解反应，热解产生的油气与循环气(5)混合形成高温气流；热解产生的半焦和传热后温度降低的高温混合料混合形成了530℃～580℃的热解半焦；在上升气流的作用下将热解半焦提升至分离室(7)，在分离室(7)中携带的热解半焦发生沉降作用，下落至环型热解半焦仓(8)内；环型热解半焦仓(8)内的热半焦经热解半焦坡管(13)流入循环流化床锅炉燃烧室(15)内；

3)经旋风分离器(9)除尘后的高温气(10)送出装置后，进行冷凝冷却回收煤焦油和净化煤气；旋风分离器(9)脱除的粉尘颗粒(11)通过管道排出。

10.根据权利要求9所述的基于循环流化床锅炉燃烧室内高温混合料的热解工艺，其特征在于，所述的方法还包括：

4)循环流化床锅炉燃烧室(15)内产生的热烟气流携带着固体颗粒进入旋风分离器(17)，经旋风分离器(17)脱除70～180微米的颗粒后的热烟气(16)送至后系统生产蒸汽发电；经旋风分离器(17)脱除的热灰经U型返料器(19)与小于0.1mm的煤粉(20)混合后进入循环流化床锅炉燃烧室(15)内进行再循环燃烧；

5)经过风室(23)顶部循环流化床分布板(22)进行气流分布，布气后的一次风(24)进入循环流化床锅炉燃烧室(15)内；再一次风(24)的作用下，细颗粒随气流上升，大颗粒在循环流化床锅炉燃烧室(15)锥段区沉积，为流化床热解反应器(FBPR)提供810℃～880℃固体热载体。