基于氣體熱載體法固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦的裝置的制作方法
1.本實用新型涉及一種基于氣體熱載體法固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦的裝置，屬于煤/生物質化工領域。
背景技術：
2.我國煤和生物質等固體燃料資源豐富，而石油、天然氣資源相對短缺，2019年我國石油的對外依存度已高達70.8%，天然氣的對外依存度高達43%。另外，我國每年消費的石油里面大約有20%是用作化工原料來生產化工產品。因此，利用儲量相對豐富的煤和生物質等固體燃料資源生產替代油品、化工產品和氣品，緩解我國石油和天然氣進口壓力，具有十分重要的意義。
3.目前煤和生物質等固體燃料資源往往被作為單一用途來利用，大部分以直接燃燒為主，其它利用方式如氣化、液化等也大多是以單一過程為主。而煤/生物質均包括高活性組分和低活性組分，揮發分是煤/生物質組成中最活躍的組分，通常在較低的溫度下就會析出，同時揮發分也是煤/生物質中比較容易利用的組分，而固定碳在轉化過程中反應速度則隨轉化程度增加而減慢。煤/生物質直接燃燒是將揮發分這部分高活性組分進行了低品位利用，而煤/生物質完全氣化或液化，由于固定碳這部分低活性組分的存在，則需要采用高溫、高壓、長停留時間這些嚴苛的條件才能在單一轉化過程中獲得很高的轉化率，導致成本過高。
4.結合煤/生物質中不同組分在化學反應性上差別巨大的特點，采用熱解工藝，先將煤/生物質中容易熱解的高活性部分在熱解爐中轉化為煤氣和焦油，然后將熱解過程所產生的活性較低的半焦一部分用于燃燒產生高溫煙氣，為固體燃料熱解提供氣體熱載體，另一部分半焦則作為產品輸出。通過固體燃料熱解及后續半焦利用過程在系統中的有機耦合集成，可以簡化工藝流程，減少基礎投資和運行費用。通過該工藝獲得的焦油可以加工提取高附加值的精細化學品，還可以通過進一步加氫聯產替代液體燃料，而固體燃料熱解得到的熱解煤氣，既可以作為生產高附加值化工產品的原料，也可以作為民用或者工業用的優質清潔燃料，對外輸出的那部分半焦產品可用作冶金原料和燃料或氣化原料或發電燃料。
5.固體燃料熱解工藝，按加熱方式可分為外熱式和內熱式兩類。外熱式固體燃料熱解工藝熱效率低，固體燃料加熱不均，揮發產物的二次分解嚴重；內熱式固體燃料熱解工藝克服了外熱式工藝的缺點，借助熱載體把熱量直接傳遞給固體燃料，受熱后的固體燃料則發生熱解反應，產生煤氣、焦油和半焦。
6.與現有的固體燃料熱解裝置相比，本基于氣體熱載體法的新型固體燃料熱解多聯產裝置具有熱解效率高，單元裝置小，設備投資費用低，反應條件溫和，反應時間短，對固體燃料無特殊要求等優點。另外，溫室效應是目前全世界都高度關注的重大問題。co2作為主要的溫室氣體，其減排對解決全球溫室效應問題起著決定性作用。本基于氣體熱載體法的新型固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦裝置中，采用半焦富氧燃燒產生的富含co2的高溫煙氣作為氣體熱載體，因此在熱解過程中產生的粗熱解煤氣中co2濃度很高。將這部分粗熱解
煤氣進行co2捕獲分離，既能顯著提高熱解煤氣的有效組分和熱值，又能有效實現co2的減排控制，這是本基于氣體熱載體法的新型固體燃料熱解多聯產裝置在co2減排控制方面所具有的巨大優勢。
技術實現要素：
7.本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種結構設計合理的基于氣體熱載體法固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦的裝置。
8.本實用新型解決上述問題所采用的技術方案是：該基于氣體熱載體法固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦的裝置，其結構特點在于：包括流化床熱解爐、冷卻設備、co2捕獲裝置、循環流化床富氧燃燒爐、固體燃料給料口、分離器和返料器，所述固體燃料給料口設置在流化床熱解爐上，所述流化床熱解爐與分離器和返料器連接，所述分離器與冷卻設備和返料器連接，所述冷卻設備與co2捕獲裝置連接，所述返料器與流化床熱解爐和循環流化床富氧燃燒爐連接，所述循環流化床富氧燃燒爐與分離器連接，所述分離器與固體燃料給料口連接。
9.進一步地，所述分離器的數量為兩個，兩個分離器分別為一號分離器和二號分離器，所述流化床熱解爐與一號分離器連接，所述一號分離器與冷卻設備和返料器連接，所述二號分離器與循環流化床富氧燃燒爐、固體燃料給料口和返料器連接。
10.進一步地，所述返料器的數量為三個，三個返料器分別為一號返料器、二號返料器和三號返料器，所述一號分離器與一號返料器連接，所述二號分離器與二號返料器連接，所述流化床熱解爐與三號返料器連接，所述一號返料器、二號返料器和三號返料器均與循環流化床富氧燃燒爐連接。
11.相比現有技術，本實用新型具有以下優點：
12.（1）該裝置采用高溫煙氣作為氣體熱載體，固體燃料與熱載體接觸面積大，熱解效率高；
13.（2）該裝置能獲得較高產率的焦油和富含h2和ch4的高熱值熱解煤氣以及優質半焦產品，為替代液體燃料和高附加值化工產品的生產以及半焦的后續高效利用打下了良好的基礎；
14.（3）該裝置對粗熱解煤氣進行了co2捕獲分離，顯著提高了熱解煤氣的有效成分和熱值，同時有效地實現了co2的減排控制；
15.（4）該裝置具有較好的污染物排放控制特性，后續的半焦利用過程中硫、氮都能得到有效控制。
附圖說明
16.圖1是本實用新型實施例的基于氣體熱載體法固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦的裝置的結構示意圖。
17.圖中：流化床熱解爐1、冷卻設備2、co2捕獲裝置3、循環流化床富氧燃燒爐4、固體燃料給料口5、分離器6、返料器7。
具體實施方式
18.下面結合附圖并通過實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，以下實施例是對本實用新型的解釋而本實用新型并不局限于以下實施例。
19.實施例。
20.參見圖1所示，須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。
21.本實施例中的基于氣體熱載體法固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦的裝置，包括流化床熱解爐1、冷卻設備2、co2捕獲裝置3、循環流化床富氧燃燒爐4、固體燃料給料口5、分離器6和返料器7，固體燃料給料口5設置在流化床熱解爐1上，流化床熱解爐1與分離器6和返料器7連接，分離器6與冷卻設備2和返料器7連接，冷卻設備2與co2捕獲裝置3連接，返料器7與流化床熱解爐1和循環流化床富氧燃燒爐4連接，循環流化床富氧燃燒爐4與分離器6連接，分離器6與固體燃料給料口5連接。
22.本實施例中的分離器6的數量為兩個，兩個分離器6分別為一號分離器和二號分離器，返料器7的數量為三個，三個返料器7分別為一號返料器、二號返料器和三號返料器，流化床熱解爐1與一號分離器連接，一號分離器與冷卻設備2和返料器7連接，二號分離器與循環流化床富氧燃燒爐4、固體燃料給料口5和返料器7連接，一號分離器與一號返料器連接，二號分離器與二號返料器連接，流化床熱解爐1與三號返料器連接，一號返料器、二號返料器和三號返料器均與循環流化床富氧燃燒爐4連接。
23.在基于氣體熱載體法固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦的裝置中，固體燃料（煤、生物質等）在流化床熱解爐1中以高溫煙氣作為熱載體進行熱解，析出揮發分，并產生半焦。揮發分經冷卻設備2冷卻分離得到粗熱解煤氣和焦油，粗熱解煤氣進一步經co2捕獲裝置3處理后成為富含h2和ch4的熱解煤氣；固體燃料熱解得到的半焦一部分輸出作冶金原料和燃料或作氣化原料或發電燃料，另一部分則送到循環流化床富氧燃燒爐4進行燃燒，產生富含co2的高溫煙氣，高溫煙氣送至流化床熱解爐1中作為固體燃料熱解的氣體熱載體和流化氣體，為流化床熱解爐1中固體燃料熱解提供所需的熱量；固體燃料熱解得到的焦油用來加工提取高附加值的精細化學品或通過加氫聯產替代液體燃料，得到的熱解煤氣用來作化工合成的原料，或作民用和工業用的清潔燃料。
24.流化床熱解爐1中熱解過程有效組分焦油和熱解煤氣的析出率達75%以上，熱解煤氣中h2和ch4這二者的體積分數之和占總的熱解煤氣的70%以上，熱解煤氣熱值在18mj/nm3以上。
25.流化床熱解爐1中采用高溫煙氣作為氣體熱載體和流化氣，運行溫度為450～800℃，運行壓力為0.1～5mpa。
26.循環流化床富氧燃燒爐4中鼓入o2/co2對流化床熱解爐中固體燃料熱解所產生的部分半焦進行富氧燃燒，運行溫度為800～1100℃，運行壓力為0.1～5mpa。
27.基于氣體熱載體法的新型固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦裝置中，以高溫煙氣作為氣體熱載體，通過固體燃料熱解、半焦燃燒的分級轉化綜合利用方式實現了煤氣、焦油和半焦聯產以及co2的減排控制。
28.此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內容僅僅是對本實用新型結構所作的舉例說明。凡依據本實用新型專利構思所述的構造、特征及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括于本實用新型專利的保護范圍內。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本實用新型的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本實用新型的保護范圍。
技術特征：
1.一種基于氣體熱載體法固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦的裝置，其特征在于：包括流化床熱解爐（1）、冷卻設備（2）、co2捕獲裝置（3）、循環流化床富氧燃燒爐（4）、固體燃料給料口（5）、分離器（6）和返料器（7），所述固體燃料給料口（5）設置在流化床熱解爐（1）上，所述流化床熱解爐（1）與分離器（6）和返料器（7）連接，所述分離器（6）與冷卻設備（2）和返料器（7）連接，所述冷卻設備（2）與co2捕獲裝置（3）連接，所述返料器（7）與流化床熱解爐（1）和循環流化床富氧燃燒爐（4）連接，所述循環流化床富氧燃燒爐（4）與分離器（6）連接，所述分離器（6）與固體燃料給料口（5）連接。2.根據權利要求1所述的基于氣體熱載體法固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦的裝置，其特征在于：所述分離器（6）的數量為兩個，兩個分離器（6）分別為一號分離器和二號分離器，所述流化床熱解爐（1）與一號分離器連接，所述一號分離器與冷卻設備（2）和返料器（7）連接，所述二號分離器與循環流化床富氧燃燒爐（4）、固體燃料給料口（5）和返料器（7）連接。3.根據權利要求2所述的基于氣體熱載體法固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦的裝置，其特征在于：所述返料器（7）的數量為三個，三個返料器（7）分別為一號返料器、二號返料器和三號返料器，所述一號分離器與一號返料器連接，所述二號分離器與二號返料器連接，所述流化床熱解爐（1）與三號返料器連接，所述一號返料器、二號返料器和三號返料器均與循環流化床富氧燃燒爐（4）連接。
技術總結
本實用新型涉及一種基于氣體熱載體法固體燃料熱解聯產煤氣焦油半焦的裝置，屬于煤/生物質化工領域。本實用新型包括流化床熱解爐、冷卻設備、CO2捕獲裝置、循環流化床富氧燃燒爐、固體燃料給料口、分離器和返料器，所述固體燃料給料口設置在流化床熱解爐上，所述流化床熱解爐與分離器和返料器連接，所述分離器與冷卻設備和返料器連接，所述冷卻設備與CO2捕獲裝置連接，所述返料器與流化床熱解爐和循環流化床富氧燃燒爐連接，所述循環流化床富氧燃燒爐與分離器連接，所述分離器與固體燃料給料口連接。口連接。口連接。
