★煤炭科技・加工转化——兖矿集团煤化公司协办★双流化床低温煤热解工艺探索*吕清刚1刘琦h2那永洁1赵科1贺军1(1.中国科学院工程热物理研究所,北京市海淀区,100190;2.中国科学院研究生院,北京市海淀区,100190摘要设计了基于双流化床理论的煤热解工艺。煤在热解炉内热解,热解产生的半焦进入提升管燃烧或气化。在一套3m高的热态试验装置上采用神木烟煤进行了热解试验,对典型工艺试验过程进行了分析。考察了温度对热解产物的影响。试验表明,在该系统中,神木煤经历快速热解过程,热解产生的半焦在提升管中高效燃烧;液态产品收率达17.7%;热解气产率为10.5%,热值为19.4MI/Nm3;各主要组分体积分数关系为:H2>CH。>CO>COz。关键词循环流化床双流化床低温热解工艺焦油TQ530.2文献标识码AExperimentalresearchoncoalpyrolysisindualfluidizedbedsLuQingCgan91,LiuQil~,NaYong激el,ZhaoKel,HeJunl(1.InstituteofEngineeringThermophysics,ChineseAcademyofSciences,Bei激ng100080,China;2.GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences。Bei激ng100080,ChinaAbstractAprocessforcoalpyrolysisindualcirculatingfluidizedbedswasconsidered.Coalpyrolyzesinabubblingfluidizedbedreactor,charfromcoalpyrolysiswasthenburnedinariserreactor.ExperimentsonShenmubituminouscoalwasmadeina3mhightestrig.Typicalexperimentprocesswasdiscussed.ExperimentsshowthatShenmubituminouscoalhadarapidlypyrolysisprocess,charburnedeffectivelyintheriserreactor.Liquidyieldsofthecoalreach17.7%,andpyrolysisgasyieldsreach10.5%,thefourmaincomponentsinpyrolysisgasshowedarelationofH2>CH4>C0>C02.Keywordscirculatingfluidizedbed;pyrolysis;tar1前言目前,煤炭资源主要的利用形式包括直接燃烧、气化、热解、直接液化等方式,其中煤炭直接燃烧占我国总用煤量80%左右。直接燃烧的过程中,煤中所具有的高品位化学能最终只能转化为热能,使得能源利用效率低下,而且燃烧过程中释放出大量C0:、SOx、NOx等大气污染物,造成了严重的环境问题。随着世界对环境保护意识的加强,能源梯级利用的概念逐渐深入人心,洁净煤技术逐渐成为发展趋势,如何提高煤炭资源的综合利用率,发展高效、节能、环保技术成为未来一段时*中国科学院知识创新工程重要方向项目:煤热解拔头关键技术及工艺中试研究。’双流化床低温煤热解工艺探索期的主要研究方向。流化床技术伴随化工产业的兴起出现,近几十年来已经成功应用于煤炭利用领域。该技术具有煤种适应性广、煤炭利用率高、污染排放低、经济性能佳等特点。目前,不少研究者将流化床技术应用于煤制油工艺的开发中,并取得了成功。工程热物理研究所在2004年搭建了基于双流化床的煤气化试验台,并进行了系列热态试验研究。本文在此基础上进行了双流化床热解工艺的探索,在其中同时实现煤的热解和半焦燃烧过程,并进行了相应的热态试验。2工艺原理与试验装置2.1工艺原理双流化床煤热解原理如图l所示。煤加入热解71万方数据炉,在其中与来自于提升管的高温循环物料混合并被迅速加热,煤在此过程中发生热解,热解气在辅助气的助推下迅速离开底部高温物料层,并经过高温分离去除其中飞灰后被冷却,可凝物成为液相产品被收集,不可凝气体成为高热值煤气做其他用途。热解半焦通过热解炉与提升管连接装置进入提升管中部分燃烧,放出热量并加热循环物料,物料经提升管进入热解炉开始新一轮循环。高热值煤气和焦油辅助气气半焦空气图1双流化床煤热解原理图2.2试验装置根据双流化床煤热解原理建立了双流化床煤热解气化试验系统,其工艺流程见图2。经过破碎筛分的煤颗粒通过螺旋给料机1加入热解炉2,在此过程中与来自U型返料器6的气化半焦混合并被迅速加热。在热解炉中,煤颗粒发生热解并吸热,热解气相产物经过热解炉旋风分离器7分离后进人一级水冷器8和二级水冷器9,可凝气体在其中分步冷凝后收集得到液体产品,不可凝气体成为高热值可燃气体;热解形成的半焦与气化半焦一同进入气动返料器3中,一部分被排出,另一部分进入提升管4并与底部通入的空气发生部分气化反应使物料升温,气化半焦被提升管气体携带进入主旋风分离...