基于气体热载体法固体燃料热解联产煤气焦油半焦的装置的制作方法
1.本实用新型涉及一种基于气体热载体法固体燃料热解联产煤气焦油半焦的装置，属于煤/生物质化工领域。
背景技术：
2.我国煤和生物质等固体燃料资源丰富，而石油、天然气资源相对短缺，2019年我国石油的对外依存度已高达70.8%，天然气的对外依存度高达43%。另外，我国每年消费的石油里面大约有20%是用作化工原料来生产化工产品。因此，利用储量相对丰富的煤和生物质等固体燃料资源生产替代油品、化工产品和气品，缓解我国石油和天然气进口压力，具有十分重要的意义。
3.目前煤和生物质等固体燃料资源往往被作为单一用途来利用，大部分以直接燃烧为主，其它利用方式如气化、液化等也大多是以单一过程为主。而煤/生物质均包括高活性组分和低活性组分，挥发分是煤/生物质组成中最活跃的组分，通常在较低的温度下就会析出，同时挥发分也是煤/生物质中比较容易利用的组分，而固定碳在转化过程中反应速度则随转化程度增加而减慢。煤/生物质直接燃烧是将挥发分这部分高活性组分进行了低品位利用，而煤/生物质完全气化或液化，由于固定碳这部分低活性组分的存在，则需要采用高温、高压、长停留时间这些严苛的条件才能在单一转化过程中获得很高的转化率，导致成本过高。
4.结合煤/生物质中不同组分在化学反应性上差别巨大的特点，采用热解工艺，先将煤/生物质中容易热解的高活性部分在热解炉中转化为煤气和焦油，然后将热解过程所产生的活性较低的半焦一部分用于燃烧产生高温烟气，为固体燃料热解提供气体热载体，另一部分半焦则作为产品输出。通过固体燃料热解及后续半焦利用过程在系统中的有机耦合集成，可以简化工艺流程，减少基础投资和运行费用。通过该工艺获得的焦油可以加工提取高附加值的精细化学品，还可以通过进一步加氢联产替代液体燃料，而固体燃料热解得到的热解煤气，既可以作为生产高附加值化工产品的原料，也可以作为民用或者工业用的优质清洁燃料，对外输出的那部分半焦产品可用作冶金原料和燃料或气化原料或发电燃料。
5.固体燃料热解工艺，按加热方式可分为外热式和内热式两类。外热式固体燃料热解工艺热效率低，固体燃料加热不均，挥发产物的二次分解严重；内热式固体燃料热解工艺克服了外热式工艺的缺点，借助热载体把热量直接传递给固体燃料，受热后的固体燃料则发生热解反应，产生煤气、焦油和半焦。
6.与现有的固体燃料热解装置相比，本基于气体热载体法的新型固体燃料热解多联产装置具有热解效率高，单元装置小，设备投资费用低，反应条件温和，反应时间短，对固体燃料无特殊要求等优点。另外，温室效应是目前全世界都高度关注的重大问题。co2作为主要的温室气体，其减排对解决全球温室效应问题起着决定性作用。本基于气体热载体法的新型固体燃料热解联产煤气焦油半焦装置中，采用半焦富氧燃烧产生的富含co2的高温烟气作为气体热载体，因此在热解过程中产生的粗热解煤气中co2浓度很高。将这部分粗热解
煤气进行co2捕获分离，既能显著提高热解煤气的有效组分和热值，又能有效实现co2的减排控制，这是本基于气体热载体法的新型固体燃料热解多联产装置在co2减排控制方面所具有的巨大优势。
技术实现要素：
7.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的基于气体热载体法固体燃料热解联产煤气焦油半焦的装置。
8.本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该基于气体热载体法固体燃料热解联产煤气焦油半焦的装置，其结构特点在于：包括流化床热解炉、冷却设备、co2捕获装置、循环流化床富氧燃烧炉、固体燃料给料口、分离器和返料器，所述固体燃料给料口设置在流化床热解炉上，所述流化床热解炉与分离器和返料器连接，所述分离器与冷却设备和返料器连接，所述冷却设备与co2捕获装置连接，所述返料器与流化床热解炉和循环流化床富氧燃烧炉连接，所述循环流化床富氧燃烧炉与分离器连接，所述分离器与固体燃料给料口连接。
9.进一步地，所述分离器的数量为两个，两个分离器分别为一号分离器和二号分离器，所述流化床热解炉与一号分离器连接，所述一号分离器与冷却设备和返料器连接，所述二号分离器与循环流化床富氧燃烧炉、固体燃料给料口和返料器连接。
10.进一步地，所述返料器的数量为三个，三个返料器分别为一号返料器、二号返料器和三号返料器，所述一号分离器与一号返料器连接，所述二号分离器与二号返料器连接，所述流化床热解炉与三号返料器连接，所述一号返料器、二号返料器和三号返料器均与循环流化床富氧燃烧炉连接。
11.相比现有技术，本实用新型具有以下优点：
12.（1）该装置采用高温烟气作为气体热载体，固体燃料与热载体接触面积大，热解效率高；
13.（2）该装置能获得较高产率的焦油和富含h2和ch4的高热值热解煤气以及优质半焦产品，为替代液体燃料和高附加值化工产品的生产以及半焦的后续高效利用打下了良好的基础；
14.（3）该装置对粗热解煤气进行了co2捕获分离，显著提高了热解煤气的有效成分和热值，同时有效地实现了co2的减排控制；
15.（4）该装置具有较好的污染物排放控制特性，后续的半焦利用过程中硫、氮都能得到有效控制。
附图说明
16.图1是本实用新型实施例的基于气体热载体法固体燃料热解联产煤气焦油半焦的装置的结构示意图。
17.图中：流化床热解炉1、冷却设备2、co2捕获装置3、循环流化床富氧燃烧炉4、固体燃料给料口5、分离器6、返料器7。
具体实施方式
18.下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
19.实施例。
20.参见图1所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
21.本实施例中的基于气体热载体法固体燃料热解联产煤气焦油半焦的装置，包括流化床热解炉1、冷却设备2、co2捕获装置3、循环流化床富氧燃烧炉4、固体燃料给料口5、分离器6和返料器7，固体燃料给料口5设置在流化床热解炉1上，流化床热解炉1与分离器6和返料器7连接，分离器6与冷却设备2和返料器7连接，冷却设备2与co2捕获装置3连接，返料器7与流化床热解炉1和循环流化床富氧燃烧炉4连接，循环流化床富氧燃烧炉4与分离器6连接，分离器6与固体燃料给料口5连接。
22.本实施例中的分离器6的数量为两个，两个分离器6分别为一号分离器和二号分离器，返料器7的数量为三个，三个返料器7分别为一号返料器、二号返料器和三号返料器，流化床热解炉1与一号分离器连接，一号分离器与冷却设备2和返料器7连接，二号分离器与循环流化床富氧燃烧炉4、固体燃料给料口5和返料器7连接，一号分离器与一号返料器连接，二号分离器与二号返料器连接，流化床热解炉1与三号返料器连接，一号返料器、二号返料器和三号返料器均与循环流化床富氧燃烧炉4连接。
23.在基于气体热载体法固体燃料热解联产煤气焦油半焦的装置中，固体燃料（煤、生物质等）在流化床热解炉1中以高温烟气作为热载体进行热解，析出挥发分，并产生半焦。挥发分经冷却设备2冷却分离得到粗热解煤气和焦油，粗热解煤气进一步经co2捕获装置3处理后成为富含h2和ch4的热解煤气；固体燃料热解得到的半焦一部分输出作冶金原料和燃料或作气化原料或发电燃料，另一部分则送到循环流化床富氧燃烧炉4进行燃烧，产生富含co2的高温烟气，高温烟气送至流化床热解炉1中作为固体燃料热解的气体热载体和流化气体，为流化床热解炉1中固体燃料热解提供所需的热量；固体燃料热解得到的焦油用来加工提取高附加值的精细化学品或通过加氢联产替代液体燃料，得到的热解煤气用来作化工合成的原料，或作民用和工业用的清洁燃料。
24.流化床热解炉1中热解过程有效组分焦油和热解煤气的析出率达75%以上，热解煤气中h2和ch4这二者的体积分数之和占总的热解煤气的70%以上，热解煤气热值在18mj/nm3以上。
25.流化床热解炉1中采用高温烟气作为气体热载体和流化气，运行温度为450～800℃，运行压力为0.1～5mpa。
26.循环流化床富氧燃烧炉4中鼓入o2/co2对流化床热解炉中固体燃料热解所产生的部分半焦进行富氧燃烧，运行温度为800～1100℃，运行压力为0.1～5mpa。
27.基于气体热载体法的新型固体燃料热解联产煤气焦油半焦装置中，以高温烟气作为气体热载体，通过固体燃料热解、半焦燃烧的分级转化综合利用方式实现了煤气、焦油和半焦联产以及co2的减排控制。
28.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
技术特征：
1.一种基于气体热载体法固体燃料热解联产煤气焦油半焦的装置，其特征在于：包括流化床热解炉（1）、冷却设备（2）、co2捕获装置（3）、循环流化床富氧燃烧炉（4）、固体燃料给料口（5）、分离器（6）和返料器（7），所述固体燃料给料口（5）设置在流化床热解炉（1）上，所述流化床热解炉（1）与分离器（6）和返料器（7）连接，所述分离器（6）与冷却设备（2）和返料器（7）连接，所述冷却设备（2）与co2捕获装置（3）连接，所述返料器（7）与流化床热解炉（1）和循环流化床富氧燃烧炉（4）连接，所述循环流化床富氧燃烧炉（4）与分离器（6）连接，所述分离器（6）与固体燃料给料口（5）连接。2.根据权利要求1所述的基于气体热载体法固体燃料热解联产煤气焦油半焦的装置，其特征在于：所述分离器（6）的数量为两个，两个分离器（6）分别为一号分离器和二号分离器，所述流化床热解炉（1）与一号分离器连接，所述一号分离器与冷却设备（2）和返料器（7）连接，所述二号分离器与循环流化床富氧燃烧炉（4）、固体燃料给料口（5）和返料器（7）连接。3.根据权利要求2所述的基于气体热载体法固体燃料热解联产煤气焦油半焦的装置，其特征在于：所述返料器（7）的数量为三个，三个返料器（7）分别为一号返料器、二号返料器和三号返料器，所述一号分离器与一号返料器连接，所述二号分离器与二号返料器连接，所述流化床热解炉（1）与三号返料器连接，所述一号返料器、二号返料器和三号返料器均与循环流化床富氧燃烧炉（4）连接。
技术总结
本实用新型涉及一种基于气体热载体法固体燃料热解联产煤气焦油半焦的装置，属于煤/生物质化工领域。本实用新型包括流化床热解炉、冷却设备、CO2捕获装置、循环流化床富氧燃烧炉、固体燃料给料口、分离器和返料器，所述固体燃料给料口设置在流化床热解炉上，所述流化床热解炉与分离器和返料器连接，所述分离器与冷却设备和返料器连接，所述冷却设备与CO2捕获装置连接，所述返料器与流化床热解炉和循环流化床富氧燃烧炉连接，所述循环流化床富氧燃烧炉与分离器连接，所述分离器与固体燃料给料口连接。口连接。口连接。
