低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解裝置及方法

低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解裝置及方法。該裝置包括流化床熱解反應器（3）、兩級高效旋風分離器及其一級旋風分離器（4），一級下降管（6），二級旋風分離器（5），二級下降管（7）、雙通入兩向氣動返料閥（8）、第一旋風燃燒器（12）、第二旋風燃燒器（11）。該方法包括如下步驟，固體燃料在流化床熱解反應器（3）內熱解，產生的低溫熱解煙氣（b）在串聯的一級旋風分離器4和二級旋風分離器（5）進行凈化，分離出的固體殘炭落入下降管進入同一氣動返料閥（8）。本發明采系統簡單，且對流化床熱解反應器內熱解溫度可控。
【專利說明】低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明具體涉及一種低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解方法及裝置。屬于能源制備的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著世界經濟的快速發展，化石燃料日益短缺，能源危機和環境污染問題日益嚴峻，發展對于現有低品質燃料和新能源燃料的高效利用方法變得十分迫切。實現低熱值、一定粘性的低品質固體燃料如劣質煤、煤矸石、煤泥、油頁巖、污水污泥等的高效、環保、低成本的利用，對于緩解嚴峻的能源危機和環境問題具有重要意義。
[0003]由于具有低熱值、一定粘性等特性，這些固體燃料直接用做燃煤的煤質利用率低，且燃燒過程容易帶來廢氣、煤粉灰等嚴重的環境污染，因此，通過熱解法對具有低熱值、一定粘性的固體燃料進行處理，利用其中有機物的熱穩定性差的特性，在無氧或缺氧的條件下對其加熱干餾，使有機物產生裂解，經過冷凝后產生利用價值較高的燃氣、燃油及固體半焦等，這些熱解產物都具有易儲存、易運輸及方便使用等特點，可實現低值固體燃料的合理應用，減少環境問題。
[0004]長期以來，國內外科研機構開展了大量不同固體燃料熱解的研發工作，典型的工藝技術包括回轉爐、移動床、氣流床和流化床等。回轉爐熱解工藝主要有美國Toscoal (多思科煤)工藝，主要用于低階煤提質；加拿大的ATP (阿爾伯塔塔修克)工藝主要用于熱解油頁巖。移動床熱解工藝主要有前蘇聯的3TX(ETCh)-175 (煤熱解多聯產工藝)工藝，德國的LR (褐煤熱解提質工藝)工藝等工藝。采用氣流床的有美國的Garrett (西方研究公司熱解法)工藝。采用流化床工藝的有美國的COED (低壓、多段、流化床煤干餾工藝)技術，澳大利亞的流化床快速熱解工藝等。
`[0005]國內典型熱解工藝技術包括，大連理工大學開發的DG工藝(固體熱載體褐煤低溫干餾技術)，煤炭科學研究總院北京煤化工研究分院開發的多段回轉爐(MRF)溫和氣化工藝，浙江大學循環流化床煤分級轉化多聯產技術，開發了固體燃料雙流化床熱解氣化分級轉化裝置及方法(CN102191088A)。中國科學院過程所發明了一種固體燃料的多段分級熱解氣化裝置及方法(CN102465043A)，采用多層流化床，將上床層熱解產物通過溢流管和分布板進入下層進行熱交換，從而發生熱解反應，該工藝的熱解產物中的熱解半焦，在下行過程中容易產生粘結，從而堵塞下行通道，阻止反應進行。陜西華祥能源科技集團游俠公司(CN101921627A)發明了流化床粉煤氣化與固體熱載體熱解耦合氣油聯產裝置及方法，采用高溫半焦作為熱載體，對于系統磨損嚴重，對于流化床內粉煤的能量直接進行高溫氣化，未進行能量的分級利用，以新鮮煤與燃燒過的半焦進行混合，產生的焦油重質焦油較多，對于熱載體與新煤的攪拌也耗費了較多的能量。
[0006]煤熱解工藝起步較早，但至今多處于中試或工業示范階段，未能實現商業化應用，其主要原因在于:(1)需要通過額外的燃料燃燒進行供熱，整個系統過程熱效率低；(2)系統復雜，難以實現裝置方法和長時間穩定運行；(3)旋風分離器對于熱解副產物，如循環灰、殘炭等脫除效率較低，難以得到清潔的熱解燃氣或燃油產物；(4)焦油中的重質焦油含量高，易在旋風分離器等處粘結使系統難以穩定運行。因此，開發具有自主產權的固體燃料的熱解技術，實現固體燃料熱解工業化應用具有重要意義。

【發明內容】

[0007]技術問題:本發明針對現有技術的不足，本發明提出一種低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解裝置及方法。該方法和裝置將固體燃料進行分級差溫熱解，使固體燃料在流化床熱解反應器中進行兩級差溫低溫熱解，產生低溫煙氣進行兩級旋風除塵，保證了熱解油的品質和產率，同時，將固體殘炭在旋風燃燒器中進行高溫熱解，產生的不同溫度的高溫煙氣作為向流化床熱解反應器的熱解供熱的熱載體和流化風。該方法和裝置提高了輕質焦油的產量，實現較為簡單，系統運行穩定，具有較高的過程系統熱效率。
[0008]技術方案:為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:
[0009]本發明提供了低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解裝置，該裝置包括流化床熱解反應器、兩級高效旋風分離器及其一級旋風分離器，一級下降管，二級旋風分離器，二級下降管、雙通入兩向氣動返料閥、第一旋風燃燒器、第二旋風燃燒器；
[0010]流化床熱解反應器出口與一級旋風分離器串連，流化床熱解反應器自下而上分別為一級低溫熱解段、二級低溫熱解段，其中，在二級低溫熱解段底部設有二級高溫熱解煙氣入口，在流化床熱解反應器底部設有一級高溫煙氣入口，惰性流化風入口 ；二級低溫熱解段的出口串聯一級旋風分離器，一級旋風分離器的上部出口連接二級旋風分離器，一級旋風分離器的底部接有一級下降管，二級旋風分離器的底部接有二級下降管，一級下降管和二級下降管共同接入氣動返料閥，氣動返料閥的右側連接第一返料閥斜管左側連接第二返料閥斜管，第一返料閥斜管連接第一級旋風燃燒器，第二返料閥斜管連接第二級旋風燃燒器，第一級旋風燃燒器的氣體出口與一級高溫煙氣入口相連，第二級旋風燃燒器的氣體出口與二級高溫煙氣入口相連。
[0011]優選的，該裝置中流化床熱解反應器的高度為H，床徑為D ;來自第一級旋風燃燒器的一級高溫煙氣與惰性流化風共同通入流化床反應器的風室，來自第二級旋風燃燒器的二級高溫煙氣由二級高溫煙氣入口處通入，二級高溫煙氣入口位于流化床熱解反應器2/5H處；
[0012]該裝置中兩級旋風分離器均采用高效旋風分離器，下降管分別通入同一氣動返料閥中，一級旋風分離器與二級旋風分離器的筒體直徑比DcilZDtl2=L 06，二級旋風分離器的入口與一級旋風分離器氣體出口的高度差為Hd，Hd/D01=l.9 ;二級下降管接入氣動返料閥的角度為β為40°，一級下降管、二級下降管直徑分別為屯、d2，(^=4=(1=6/100,床徑為D ;—級下降管、二級下降管共同接入返料閥進料室，一級下降管接入口外邊與返料閥進料室邊壁距離Ldl=VSd1，二級下降管接入口外邊與返料閥進料室邊壁的距離Ld2=4/3d2。
[0013]優選的，一級下降管直徑dfd，氣動返料閥為長寬0產1^=3(1，高4=2.5(1的兩室返料閥，由返料閥隔板分為返料閥進料室和返料閥返料室，返料閥隔板高度為hg=l/2Hf，；返料閥返料室底部設有返料閥返料風一入口，返料閥返料風二入口，返料閥返料風三入口，返料閥進料室底部設有返料閥流化風入口；
[0014]氣動返料閥下方布置帶有風帽的布風板，返料閥進料室和返料閥返料室的布風板的風帽為均列兩排，開孔率為15% ;返料閥返料室下方一字排列的三個風室，即使第一風室、第二風室、第三風室，三個風室大小相等，寬度為分別為dfl=df2=df3=l/3Df，每個風室底部設有一個風口，分別為返料閥返料風一入口，返料閥返料風二入口，返料閥返料風三入口 ；返料閥進料室為單一風室，風室底部設有返料閥流化風入口 ；一級下降管二級下降管通入氣動返料閥的深度為ds=l/2hg ;氣動返料閥左右兩側分別通過第一返料斜管、第二返料斜管連接第一級旋風燃燒器、第二級旋風燃燒器，第一返料斜管、第二返料斜管與氣動返料閥的夾角Ci1=Ci 2=35° ;進入第一級旋風燃燒器和第二級旋風燃燒器的返料管直徑分別為d01d02,且 d01=2/3d02=2/3d。
[0015]本發明還提供了一種低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解方法，該方法包括如下步驟，
[0016]固體燃料在流化床熱解反應器內熱解，產生的低溫熱解煙氣在串聯的一級旋風分離器和二級旋風分離器進行凈化，分離出的固體殘炭落入下降管進入同一氣動返料閥；通過調節返料閥流化風和返料閥第一返料風、返料閥第二返料風和返料閥第三返料風，將一級殘炭、二級殘炭分別送入第一旋風燃燒器、第二旋風燃燒器進行不同溫度的高溫熱解，生成800-900°C的一級高溫煙氣和900-1100°C的二級高溫煙氣，分別通過流化床熱解反應器底部風室和二級高溫煙氣入口通入，分別對流化床熱解反應器內一級低溫熱解段、二級低溫熱解段的固體燃料進行差溫熱解，一級高溫煙氣與惰性流化風在流化床熱解反應器的風室內進行混合后進入流化床熱解反應器內，使固體燃料在流化床熱解反應器下部即一級低溫熱解段進行溫度為400-550°C的低溫熱解；固體燃料在一級低溫熱解段熱解并流化上升，進入二級低溫熱解段；在二級低溫熱解段的二級高溫煙氣入口通入二級高溫煙氣，二級高溫煙氣由第二級旋風燃燒器進行高溫熱解產生，繼續向固體燃料熱解提供熱量，使得流化床熱解反應器內二級低溫熱解段內的固體燃料在550-650°C的溫度范圍內進行二級低溫熱解。
[0017]優選的，一級低溫熱解段的流化風量65%由一級高溫煙氣提供，35%由惰性流化風提供；通過調節氣動返料閥返料閥第一返料風、返料閥第二返料風和返料閥第三返料風的風量，對氣動返料閥通過第一返料閥斜管進入第一級旋風燃燒器的一級返炭的量進行控制；調節第一級旋風燃燒器內`的二級旋風熱解風、火焰強度和固體殘炭量，控制一級高溫煙氣η的溫度為800-900°C。
[0018]優選的，通過調節氣動返料閥返料閥第一返料風、返料閥第二返料風和返料閥第三返料風的風量，對進入第二級旋風燃燒器內燃燒的二級返炭的量進行控制，調節二級旋風熱解風和火焰強度，控制第二級旋風燃燒器熱解生成的二級高溫煙氣的溫度在900-1IOO0C ; 二級高溫煙氣的煙氣量為一級高溫煙氣量的50%。
[0019]優選的，流化床熱解反應器內固體通量為20_60m3/h，加料速率為10_50kg/h，固體燃料的篩選粒度為IOmm以下，水分含量為5-25%。
[0020]優選的，流化床熱解反應器3的高度為H，一級低溫熱解段為風室至2/5H處，二級低溫熱解段為2/5H處至流化床熱解反應器頂部。
[0021]有益效果:
[0022]與傳統固體燃料流化床熱解裝置相比，本發明具有以下的特色及優點:
[0023](I)本發明采用分級差溫熱解，在流化床熱解反應器內實現低溫差溫熱解。將一級低溫熱解段的溫度控制在400-550°C，二級低溫熱解段溫度控制在550-650°C，保證了固體顆粒在中低溫區的停留時間，有效降低了高溫下的二次裂解反應，產生的熱解油中輕質油的比例提聞了 20%,提聞了熱解廣物的品質。
[0024](2)本發明采用分級差溫熱解，在旋風燃燒器內實現固體殘炭高溫熱解。采用兩級旋風燃燒器分別對固體殘炭進行高溫熱解，生成兩路分別為的800-900°C、900-110(rC的熱解氣分別通入流化床熱解反應器風室和二級高溫煙氣入口，分別為對一級低溫熱解段、二級低溫熱解段的固體燃料反應溫度進行控制，一般操作條件下無需外加熱系統，系統設計較普通流化床熱解系統簡單。本發明采用分級差溫熱解，分別進行對固體燃料進行了低溫和高溫熱解，保證了固體燃料充分熱解，同時降低了固體排渣中碳的含量，提高了系統的熱效率。
[0025](3)本發明采用兩級可控旋風分離系統，高溫熱解氣體進入旋風系統后，可以充分脫除熱解氣中的固體殘炭部分，脫除效率較傳統旋風分離系統有了大幅提高，降低了進入冷凝系統的氣體溫度，降低了進入冷凝氣體的炭含量，提高了進入冷凝系統氣體的純度，可以最大限度的提高分離效率，對于直徑0.1mm以上的顆粒，分離效率可大于99.5%，適應不同工況下的分離需求。
[0026](4)本發明采用具有兩個獨立布風系統的兩室氣動返料閥，通過調節流化風和返料風的大小，控制進入第一、第二級旋風燃燒室的固體殘炭量。通過調節兩級旋風燃燒器內的風量和火焰強度，對輸出的兩級熱解氣的溫度和風量進行調節，進而實現對流化床熱解反應器內兩個差溫熱解階段的溫度控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發明提出的高灰粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解方法及裝置示意圖。
[0028]圖2為流化床熱解尺寸結構示意圖。
[0029]圖3為兩級旋風分離器尺寸結構示意圖。
[0030]圖4為本發明提出的氣動返料器的主視圖。
[0031]圖5為本發明提出的氣動返料器的右視圖。
[0032]圖6為本發明提出的氣動返料器的俯視圖。
[0033]圖7為本發明實施例流化床分級差溫熱解污泥制油的系統流程圖。
[0034]其中有:固體燃料料倉I，螺旋給料機2，流化床熱解反應器3，一級低溫熱解段301，二級低溫熱解段302，二級高溫煙氣入口 31，一級高溫煙氣入口 32，惰性流化風入口33，一級旋風分離器4，一級下降管6，二級旋風分離器5，二級下降管7，氣動返料閥8，返料閥進料室8a，返料閥返料室8b，返料閥隔板81，返料閥返料風一入口 801，返料閥返料風二入口 802，返料閥返料風三入口 803，返料閥流化風入口 804，第一風室811，第二風室812，第三風室813，布風板82，第二返料閥斜管9，第一返料閥斜管10，第二級旋風燃燒器11，第一級旋風燃燒器12，第一級空氣換熱器13，第二級噴淋冷卻塔14，第二級熱解油回收閥141，第二級熱解油回收罐142，第二級冷卻循環泵143，第三級間接冷凝器15，第三級熱解油回收閥151，第三級熱解油回收罐152，第三級冷凝循環泵153，活性炭吸附床16，惰性流化風
a,低溫熱解煙氣b，一級除塵熱解氣C，二級除塵熱解氣d，一級固體殘炭e，二級固體殘炭f，二級返炭g，一級返炭h,返料閥流化風i，返料閥第一返料風i，返料閥第二返料風j2，返料閥第三返料風j3，一級高溫煙氣n，二級高溫煙氣m，一級旋風熱解風％，二級旋風熱解風mQ，換熱空氣P，熱空氣ο。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細的說明。
[0036]參見圖1-5，本發明提供的低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解裝置，該裝置包括流化床熱解反應器3、兩級高效旋風分離器及其一級旋風分離器4，一級下降管6，二級旋風分離器5，二級下降管7、雙通入兩向氣動返料閥8、第一旋風燃燒器12、第二旋風燃燒器11。
[0037]流化床熱解反應器3出口與一級旋風分離器4串連，流化床熱解反應器3自下而上分別為一級低溫熱解段301、二級低溫熱解段302，其中，在二級低溫熱解段底部設有二級高溫熱解煙氣入口 31，在流化床熱解反應器3底部設有一級高溫煙氣入口 32，惰性流化風入口 33 ;二級低溫熱解段302的出口串聯一級旋風分離器4，一級旋風分離器4的上部出口連接二級旋風分離器5，一級旋風分離器4的底部接有一級下降管6，二級旋風分離器5的底部接有二級下降管7，一級下降管6和二級下降管7共同接入氣動返料閥8，氣動返料閥8的右側連接第一返料閥斜管10左側連接第二返料閥斜管9，第一返料閥斜管10連接第一級旋風燃燒器12，第二返料閥斜管9連接第二級旋風燃燒器11，第一級旋風燃燒器12的氣體出口與一級高溫煙氣入口 32相連，第二級旋風燃燒器11的氣體出口與二級高溫煙氣入口 31相連。
[0038]該裝置中流化床熱解反應器3的高度為H，床徑為D ;來自第一級旋風燃燒器12的一級高溫煙氣η與惰性流化風a共同通入流化床反應器3的風室，來自第二級旋風燃燒器11的二級高溫煙氣m由二級高溫煙氣入口 31處通入，二級高溫煙氣入口 31位于流化床熱解反應器32/5H處。
[0039]該裝置中兩級旋風 分離器均采用高效旋風分離器，下降管分別通入同一氣動返料閥8中，一級旋風分離器6與二級旋風分離器7的筒體直徑比DcilZDtl2=L 06，二級旋風分離器7的入口與一級旋風分離器8氣體出口的高度差為Hd，Hd/D01=l.9 ;二級下降管7接入氣動返料閥8的角度為β為40。，一級下降管6、二級下降管7直徑分別為Clpd2, (^=4=(1=6/100,床徑為D ;—級下降管6、二級下降管7共同接入返料閥進料室8a，一級下降管6接入口外邊與返料閥進料室8a邊壁距離Ldl=VSd1, 二級下降管7接入口外邊與返料閥進料室8a邊壁的距尚Ld2=4/3d2。
[0040]一級下降管6直徑ded，氣動返料閥8為長寬Df=Lf=3d，高Hf=2.5d的兩室返料閥，由返料閥隔板81分為返料閥進料室8a和返料閥返料室8b，返料閥隔板81高度為hg=l/2Hf,;返料閥返料室8b底部設有返料閥返料風一入口 801，返料閥返料風二入口 802，返料閥返料風三入口 803，返料閥進料室8a底部設有返料閥流化風入口 804 ;氣動返料閥8下方布置帶有風帽的布風板82，返料閥進料室8a和返料閥返料室8b的布風板82的風帽為均列兩排，開孔率為15%;返料閥返料室Sb下方一字排列的三個風室，即使第一風室811、第二風室812、第三風室813，三個風室大小相等，寬度為分別為dfl=df2=df3=l/3Df，每個風室底部設有一個風口，分別為返料閥返料風一入口 801，返料閥返料風二入口 802，返料閥返料風三入口 803 ;返料閥進料室8a為單一風室，風室底部設有返料閥流化風入口 804 ;—級下降管6，二級下降管7通入氣動返料閥8的深度為ds=l/2hg ;氣動返料閥8左右兩側分別通過第一返料斜管10、第二返料斜管9連接第一級旋風燃燒器11、第二級旋風燃燒器12，第一返料斜管10、第二返料斜管9與氣動返料閥8的夾角αι=α2=35° ;進入第一級旋風燃燒器11和第二級旋風燃燒器12的返料管直徑分別為“，且‘=2/34=2/3(1。
[0041]本發明還提供了一種低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解方法，該方法包括如下步驟，
[0042]固體燃料在流化床熱解反應器3內熱解，產生的低溫熱解煙氣b在串聯的一級旋風分離器4和二級旋風分離器5進行凈化，分離出的固體殘炭落入下降管進入同一氣動返料閥8 ;通過調節返料閥流化風i和返料閥第一返料風J1、返料閥第二返料風j2和返料閥第三返料風j3，將一級殘炭h、二級殘炭g分別送入第一旋風燃燒器11、第二旋風燃燒器12進行不同溫度的高溫熱解，生成800-900°C的一級高溫煙氣和900-1100°C的二級高溫煙氣，分別通過流化床熱解反應器3底部風室和二級高溫煙氣入口 31通入，分別對流化床熱解反應器3內一級低溫熱解段301、二級低溫熱解段302的固體燃料進行差溫熱解，一級高溫煙氣η與惰性流化風a在流化床熱解反應器3的風室內進行混合后進入流化床熱解反應器3內，使固體燃料在流化床熱解反應器3下部即一級低溫熱解段301進行溫度為400-550°C的低溫熱解；固體燃料在一級低溫熱解段301熱解并流化上升，進入二級低溫熱解段302;在二級低溫熱解段302的二級高溫煙氣入口 31通入二級高溫煙氣m，二級高溫煙氣m由第二級旋風燃燒器11進行高溫熱解產生，繼續向固體燃料熱解提供熱量，使得流化床熱解反應器3內二級低溫熱解段302內的固體燃料在550-650°C的溫度范圍內進行二級低溫熱解。
[0043]一級低溫熱解段301的流化風量65%由一級高溫煙氣η提供，35%由惰性流化風提供；通過調節氣動返料 閥8返料閥第一返料風J1、返料閥第二返料風j2和返料閥第三返料風j3的風量，對氣動返料閥8通過第一返料閥斜管10進入第一級旋風燃燒器12的一級返炭h的量進行控制；調節第一級旋風燃燒器12內的二級旋風熱解風IV火焰強度和固體殘炭量，控制一級高溫煙氣η的溫度為800-900°C。
[0044]通過調節氣動返料閥8返料閥第一返料風J1、返料閥第二返料風j2和返料閥第三返料風j3的風量，對進入第二級旋風燃燒器11內燃燒的二級返炭g的量進行控制，調節二級旋風熱解風Hitl和火焰強度，控制第二級旋風燃燒器11熱解生成的二級高溫煙氣m的溫度在900-1100°C ; 二級高溫煙氣m的煙氣量為一級高溫煙氣量的50%。
[0045]流化床熱解反應器3內固體通量為20-60m3/h，加料速率為10_50kg/h，固體燃料的篩選粒度為IOmm以下，水分含量為5-25%。
[0046]流化床熱解反應器3的高度為H，一級低溫熱解段301為風室至2/5H處，二級低溫熱解段302為2/5H處至流化床熱解反應器3頂部。
[0047]圖5所示的流化床分級差溫熱解污泥制油的系統流程圖是本發明的實施例。其中，A部分為固體燃料的流化床分級差溫熱解裝置，B為多級冷凝系統。
[0048]熱解反應在高6m，內徑IOOmm的流化床熱解反應器3中進行。首次加入料倉I的污泥，在熱解前先在干燥裝置干燥至含水率約10%左右的顆粒，通過螺旋給料器2進入流化床熱解反應器3，加料速度為10kg/h。向流化床熱解反應器3風室通入預熱惰性流化風a，流化風量為20m3/h，將污泥進行低溫熱解。[0049]生成的低溫熱解煙氣b通過一級旋風分離器4進行一次除塵，一次分離的固體殘炭脫除效率可達99%以上，分離出的污泥熱解殘炭通過一級下降管6進入氣動返料閥進料室8a內。一級除塵熱解氣c進入二級旋風分離器5內進行二次除塵，二次除塵熱解氣d進入多級冷凝系統，污泥熱解殘炭通過二級下降管7進入返料閥進料室8a。
[0050]向返料閥進料室8內通入返料閥流化風i，使進入返料閥進料室8a內的污泥殘炭流化，通過調節返料閥流化風i的量，調節進入返料閥返料室8b內污泥殘炭量。向第一風室812、第二風室813、第三風室814分別通入返料閥第一返料風J1、返料閥第二返料風」2和返料閥第三返料風j3，調節返料閥第一返料風J1、返料閥第二返料風jfn返料閥第三返料風J3的風量大小關系，調節進入第一旋風燃燒器12和第二旋風燃燒器11內污泥殘炭量。
[0051]進入第一旋風燃燒器12的一級返炭h進行高溫熱解，反應生成一級高溫煙氣n，通過調節一級旋風熱解氣Iitl的風量和火焰強度，一級返炭h的量，使生成的一級高溫煙氣η的溫度在800-900°C。一級高溫煙氣η和惰性流化風a共同進入流化床反應器3的風室，一級低溫熱解段的流化風量65%由一級高溫煙氣提供，35%由惰性流化風提供，對污泥進行一級低溫熱解，保證流化床熱解反應器3內一級低溫熱解段的熱解溫度為400-550°C。污泥在一級低溫熱解段進行一級低溫熱解，并繼續流化上升至二級低溫熱解段301，二級低溫熱解段302的側面設有二級高溫煙氣入口 31，第二旋風燃燒器11反應生成二級高溫煙氣m進入二級高溫煙氣入口 31，對二級低溫熱解段內的污泥進行二級低溫熱解。通過調節二級旋風熱解氣Hi0的風量和火焰強度，二級返炭g的量，使生成的二級高溫煙氣m的溫度在900-1IOO0C，二級高溫煙氣m的煙氣量為一級高溫煙氣量的50%。保證流化床熱解反應器3內一級低溫熱解段的溫度為550-650°C。第一、第二旋風燃燒器的反應殘洛k, I排出收集可用其他用途。
[0052]二級除塵熱解氣d經旋風除塵后進入冷凝系統，冷凝系統采用三級冷凝，實現了能量的分級利用，降低了系統的耗能。熱解氣通過第一級冷凝通過管道經過空氣換熱器13，對二級除塵熱解氣d進行初步降溫。從空氣換熱器13降溫的熱解氣進入冷凝塔14進行直接冷凝，確保冷凝器出口的溫`度達到工藝需要(20-30°C )，將熱解油收入第二級熱解油回收罐142。第三級冷凝器15采用冷卻水間接冷凝，通過控制冷卻水循環泵153的循環水量和水溫，達到冷凝效果10°C，將熱解油收入第三級熱解油回收罐15。不可凝結氣體通過活性炭吸附床16后排空。
【權利要求】
1.一種低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解裝置，其特征在于:該裝置包括流化床熱解反應器(3)、兩級高效旋風分離器及其一級旋風分離器(4)，一級下降管(6)，二級旋風分離器(5)，二級下降管(7)、雙通入兩向氣動返料閥(8)、第一旋風燃燒器(12)、第二旋風燃燒器(11); 流化床熱解反應器(3 )出口與一級旋風分離器(4 )串連，流化床熱解反應器(3 )自下而上分別為一級低溫熱解段(301)、二級低溫熱解段(302 )，其中，在二級低溫熱解段(302 )底部設有二級高溫熱解煙氣入口(31)，在流化床熱解反應器(3)底部設有一級高溫煙氣入口(32)，惰性流化風入口(33) ;二級低溫熱解段(302)的出口串聯一級旋風分離器(4)，一級旋風分離器(4)的上部出口連接二級旋風分離器(5)，一級旋風分離器(4)的底部接有一級下降管(6)，二級旋風分離器(5)的底部接有二級下降管(7)，一級下降管(6)和二級下降管(7)共同接入氣動返料閥(8)，氣動返料閥(8)的右側連接第一返料閥斜管(10)左側連接第二返料閥斜管(9)，第一返料閥斜管(10)連接第一級旋風燃燒器(12)，第二返料閥斜管(9)連接第二級旋風燃燒器(11)，第一級旋風燃燒器(12)的氣體出口與一級高溫煙氣入口(32)相連，第二級旋風燃燒器(11)的氣體出口與二級高溫煙氣入口(31)相連。
2.根據權利要求1所述的低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解裝置，其特征在于:該裝置中流化床熱解反應器(3)的高度為H，床徑為D ;來自第一級旋風燃燒器(12)的一級高溫煙氣(η )與惰性流化風(a)共同通入流化床反應器(3 )的風室，來自第二級旋風燃燒器(11)的二級高溫煙氣(m)由二級高溫煙氣入口(31)處通入，二級高溫煙氣入口(31)位于流化床熱解反應器(3) 2/5H處； 該裝置中兩級旋風分離器均采用高效旋風分離器，下降管分別通入同一氣動返料閥(8)中，一級旋風分離器(6)與二級旋風分離器(7)的筒體直徑比DcilZDtl2=L06，二級旋風分離器(7)的入口與一級旋風分離器(8)氣體出口的高度差為HtpHdZDcil=L 9 ;二級下降管(7)接入氣動返料閥(8)的角度為β為40°，一級下降管(6)、二級下降管(7)直徑分別為屯、d2，di=d2=d=6/10D，床徑為D ;—級下降管(6)、二級下降管(7)共同接入返料閥進料室(8a)，一級下降管(6)接入口外邊與返料閥進料室(8a)邊壁距離Ldl=VSd1，二級下降管(7)接入口外邊與返料閥進料室(8a)邊壁的距離Ld2=4/3d2。
3.根據權利要求1所述的低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解裝置，其特征在于:一級下降管(6)直徑dfd，氣動返料閥(8)為長寬0產1^=3(1，高4=2.5d的兩室返料閥，由返料閥隔板(81)分為返料閥進料室(8a)和返料閥返料室(Sb)，返料閥隔板(81)高度為hg=l/2Hf,;返料閥返料室(8b)底部設有返料閥返料風一入口(801)，返料閥返料風二入口(802)，返料閥返料風三入口(803)，返料閥進料室(8a)底部設有返料閥流化風入口(804)； 氣動返料閥(8)下方布置帶有風帽的布風板(82)，返料閥進料室(8a)和返料閥返料室(Sb)的布風板(82)的風帽為均列兩排，開孔率為15%;返料閥返料室(Sb)下方一字排列的三個風室，即使第一風室(811)、第二風室(812)、第三風室(813)，三個風室大小相等，寬度為分別為dfl=df2=df3=l/3Df，每個風室底部設有一個風口，分別為返料閥返料風一入口(801)，返料閥返料風二入口(802)，返料閥返料風三入口(803);返料閥進料室(8a)為單一風室，風室底部設有返料閥流化風入口(804);—級下降管(6) 二級下降管(7)通入氣動返料閥(8)的深度為d s=l/2hg ;氣動返料閥(8)左右兩側分別通過第一返料斜管(10)、第二返料斜管(9)連接第一級旋風燃燒器(11)、第二級旋風燃燒器(12)，第一返料斜管(10)、第二返料斜管(9)與氣動返料閥(8)的夾角αι=α2=35° ;進入第一級旋風燃燒器(11)和第二級旋風燃燒器(12)的返料管直徑分別為“，且‘=2/34=2/3(1。
4.一種低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解方法，其特征在于:該方法包括如下步驟，固體燃料在流化床熱解反應器(3)內熱解，產生的低溫熱解煙氣(b)在串聯的一級旋風分離器4和二級旋風分離器(5)進行凈化，分離出的固體殘炭落入下降管進入同一氣動返料閥(8);通過調節返料閥流化風(i)和返料閥第一返料風(jj、返料閥第二返料風(j2)和返料閥第三返料風(j3)，將一級殘炭(h)、二級殘炭(g)分別送入第一旋風燃燒器(11)、第二旋風燃燒器(12)進行不同溫度的高溫熱解，生成800-900°C的一級高溫煙氣和900-1100°C的二級高溫煙氣，分別通過流化床熱解反應器(3)底部風室和二級高溫煙氣入口(31)通入，分別對流化床熱解反應器(3)內一級低溫熱解段(301)、二級低溫熱解段(302)的固體燃料進行差溫熱解，一級高溫煙氣(η)與惰性流化風(a)在流化床熱解反應器(3)的風室內進行混合后進入流化床熱解反應器(3)內，使固體燃料在流化床熱解反應器(3)下部即一級低溫熱解段(301)進行溫度為400-550°C的低溫熱解；固體燃料在一級低溫熱解段(301)熱解并流化上升，進入二級低溫熱解段(302);在二級低溫熱解段(302)的二級高溫煙氣入口(31)通入二級高溫煙氣(m)，二級高溫煙氣(m)由第二級旋風燃燒器(11)進行高溫熱解產生，繼續向固體燃料熱解提供熱量，使得流化床熱解反應器(3)內二級低溫熱解段(302)內的固體燃料在550-650°C的溫度范圍內進行二級低溫熱解。
5.根據權利要求4所述的低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解方法，其特征在于:一級低溫熱解段(301)的流化風量65%由一級高溫煙氣(η)提供，35%由惰性流化風提供；通過調節氣動返料閥(8)返料閥第一返料風(jj、返料閥第二返料風(j2)和返料閥第三返料風(j3)的風量，對氣動返料閥(8)通過第一返料閥斜管(10)進入第一級旋風燃燒器(12)的一級返炭(h)的量`進行控制；調節第一級旋風燃燒器(12)內的二級旋風熱解風(?)、火焰強度和固體殘炭量，控制一級高溫煙氣(η)的溫度為800-900°C。
6.根據權利要求4所述的低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解方法，其特征在于:通過調節氣動返料閥(8)返料閥第一返料風(jj、返料閥第二返料風(j2)和返料閥第三返料風(j3)的風量，對進入第二級旋風燃燒器(11)內燃燒的二級返炭(g)的量進行控制，調節二級旋風熱解風(Hltl)和火焰強度，控制第二級旋風燃燒器(11)熱解生成的二級高溫煙氣(m)的溫度在900-1100°C ; 二級高溫煙氣(m)的煙氣量為一級高溫煙氣量的50%。
7.根據權利要求4所述的低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解方法，其特征在于:流化床熱解反應器(3)內固體通量為20-60m3/h，加料速率為10-50kg/h，固體燃料的篩選粒度為IOmm以下，水分含量為5-25%。
8.根據權利要求4所述的低熱值粘性固體燃料的流化床分級差溫熱解方法，其特征在于:流化床熱解反應器(3)的高度為H，一級低溫熱解段(301)為風室至2/5H處，二級低溫熱解段(302 )為2/5H處至流化床熱解反應器(3 )頂部。
【文檔編號】C10B57/02GK103773403SQ201410017752
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2014年1月15日
【發明者】鐘文琪, 陳岱琳, 金保昇, 耿察民 申請人:東南大學