循环流化床煤热解拔头工艺循环颗粒流分配

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1、第10卷第2期过程工程学报Vol.10No.22010年4月TheChineseJournalofProcessEngineeringApr.2010循环流化床煤热解拔头工艺循环颗粒流分配1,21111纪文峰，董利，汪印，聂伟，许光文(1.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100190；2.中国科学院研究生院，北京100049)摘要：利用直径0.09m、高12m的冷态循环流化床装置，研究了循环流化床煤热解拔头工艺中分别与提升管燃烧器和热解器连接的2个颗粒循环回路间存在的压差对循环颗粒在两回路间分配的影响，设计了可补偿压差的颗粒分配阀.结果表明，增加分

2、配阀一侧的流动阻力可阻碍该侧的颗粒流率，调节分配阀阻力可补偿两颗粒循环回路间的压差，2有效调控颗粒流的分配.提出了优化颗粒分配阀结构的方案，在总颗粒循环量126.9kg/(m⋅s)的条件下对分配阀低压侧的颗粒分配比例达到了0∼52.4%.关键词：颗粒流分配；压力补偿；煤拔头；循环流化床中图分类号：TQ021文献标识码：A文章编号：1009−606X(2010)02−0215−061前言灰换热器也存在结构复杂、控制气路多、实际应用时控[6]制繁琐的问题；中国科学院工程热物理研究所和煤炭循环流化床煤拔头燃烧/气化技术通过解耦热解与化学研究所建立的2个并列U阀结构的气动分配阀和

3、分燃烧及气化反应，在生产热电、合成气/燃气的同时，利[7−9]灰器均未考虑分配阀两侧存在压差的影响及补偿问题.用煤中的挥发分生产富含芳香烃的化学品及热解液体，且已有的分配阀研究报道大多是在一个循环流化床系[1]实现煤炭的高价值综合利用.煤热解拔头燃烧/气化技统中安装分配阀，研究分配阀所能实现的颗粒流分配功术利用循环的高温热载体颗粒提供热解反应的反应热，[10]能，很少模拟适用于同时存在2个循环回路的工艺过控制反应温度.经过旋风分离器捕集的高温热载体和循程中分配阀的颗粒分配功能，因此，掩盖了分配阀2个环灰通过颗粒流分配器分配后分别进入热解反应器和颗粒出口存在的压差及其对颗粒

4、分配的影响.提升管中，一方面要确保提升管燃烧器/气化器内颗粒的本工作针对煤拔头燃烧/气化工艺建立了具有2个稳定循环，另一方面实现煤在热解器内的热解.为防止循环回路的循环流化床冷态实验系统，考察了在分配阀热解器与提升管燃烧/气化器间的气体相互混合，在热解两颗粒出口端存在的压差及其对分配阀颗粒分配能力器与提升管燃烧器之间安装返料阀.因此，从分配阀2的作用，进而研究了联合U型阀与L型阀的新型颗粒个颗粒出口形成的颗粒流经过完全不同的流路.由于提分配阀补偿分配阀两侧压差的功能及方法，并提出了优升管底部的压力较高，而热解器与返料器形成的颗粒流化具有压力补偿能力的分配阀结构参数的原则，

5、为工业阻力导致与热解器相连的分配阀一侧出口的压力低于分配阀设计及控制提供理论支撑.与提升管直接相连的另一侧出口的压力，造成颗粒分配2实验阀两出口间存在明显压差，在一定程度上会影响分配阀[2]的颗粒流分配功能.2.1实验装置由1个旋风带动2个外置换热器的大型循环流化床实验装置如图1所示，整个装置为有机玻璃制成，锅炉采用造价昂贵的机械式锥形阀在2个外置换热器间由提升管AB段(内径0.09m，高12m)、旋风分离器C分配颗粒，因此不存在分配阀两侧压力差的影响，但机段、颗粒流分配阀DEF段(立管高4.4m，内径0.1m；械阀结构复杂，高温环境下易被磨损，维护工作量大，U阀长0.1

6、6m，宽0.15m，出口高0.4m，出口内径0.12[3]且价格昂贵.国内浙江大学开发的风控式物料循环装m；L阀长0.3m，宽0.15m，出口高0.4m，出口内径置，通过控制返料器和外置换热器运行时的流化风和松0.08m)、热解器EG段(长0.35m，宽0.2m，高0.6m)、动风来分配进入外置换热器的高温循环物料量，但由于下行床FI段(内径0.12m，高6m)、返料阀GH段(长立管中要维持很高料位，造成了调节时延迟性较严重，0.2m，宽0.1m，高0.4m)、下行床回料IA段组成.颗[4,5]且结构较复杂；西安热工研究院提出的紧凑式分流回粒流分配阀DEF顶部与旋风分离器

7、C相连，其左出口收稿日期：2009−12−21，修回日期：2010−03−15基金项目：中国科学院知识创新工程资助项目(编号：KGCX2-YW-321;KGCX2-YW-313)作者简介：纪文峰(1983−)，男，河南省驻马店市人，硕士研究生，化学工艺专业，E-mail:wfji@home.ipe.ac.cn；通讯联系人，汪印，Tel:010-62621607,E-mail:wangyin@home.ipe.ac.cn，许光文，Tel:010-62550075,E-mail:gwxu@home.ipe.ac.cn.216过程工