CN104673342A - 基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合*** - Google Patents

基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了属于低阶煤提质领域的一种基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***。该***主要包括太阳能集热器、热解器、煤/半焦冷却器、预干燥装置、锅炉、汽轮机以及发电机。该***中，太阳能集热器、低阶煤提质***以及小型发电***三者耦合，太阳能集热器为锅炉与热解器提供热空气，低阶煤提质***出来的可燃气体进入小型发电***的锅炉中燃烧，而小型发电***锅炉烟气和汽轮机抽汽进入热解器。本发明实现了太阳能集热器与低阶煤提质***以及小型发电***之间的耦合。充分利用了太阳能资源，达到低成本、高产出的效果；同时避免了能量的浪费，达到了余热利用、能量充分梯级利用的效果，同时也产出煤/半焦产品。

Description

基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***
技术领域
本发明属于低阶煤提质领域，特别涉及一种基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***。
背景技术
中国的能源结构一直以煤炭为主，在相当长的时期内，煤炭在我国一次能源中仍将占据主导地位。由于世界范围内烟煤和无烟煤的过度开发利用，低阶煤的开发利用越来越受到各国重视。
低阶煤在世界煤炭总储量中占了很大的比重，其利用已越来越广泛。在中国低阶煤储量超过2000亿吨，主要分布在人口稀少的新疆和内蒙古自治区。但低阶煤中水分和挥发分含量高，发热量低并容易自燃，并且不利长距离运输，直接利用会导致效率低、危害锅炉设备、破坏环境等问题，因此，对储量巨大的低阶煤资源进行提质、加工综合利用，通过一定的手段降低其灰分和含水量，从而提高发热量，或者生产高附加值的产品，对于缓解我国日益紧张的能源压力、降低能耗、保护环境等，具有十分重要的意义。
传统的低阶煤提质***仅仅着眼于煤质的提升，并未针对提质热源进行综合利用，造成了很大的能量浪费，同时也没有引入太阳能等清洁廉价的能源进行提质，提质成本较高。
本发明提出了一种基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***，解决了上述的能量浪费、成本过高的问题，该***针对太阳能集热器、低阶煤提质***以及小型发电***三者进行高效耦合，针对能量进行了合理梯级利用，实现了煤/半焦和电能的双产出，可有效降低成本，充分利用能量，是一种适用于低阶煤开发的极有前景的新技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***，其特征在于，该***主要包括太阳能集热器、热解器、煤/半焦冷却器、预干燥装置、锅炉、汽轮机以及发电机。其特征在于，热解器分别连接预干燥装置、太阳能集热器、锅炉、送风机、煤/半焦冷却器固体进口和汽轮机抽汽口；锅炉与汽轮机进气口连接，汽轮机与发电机连接。
所述煤/半焦冷却器水侧入口与凝汽器连接，水侧出口连接锅炉，其固体出口输出煤/半焦产品。
所述预干燥装置进气口连接锅炉的排烟A口，预干燥装置出气口与烟气脱硫、净化单元连接。
所述锅炉的排烟管道通过送风机与热解器进气口连接，将锅炉尾部中高温烟气送入热解器。
所述基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***的综合利用方法，其特征在于，包括：
1)原煤进入预干燥装置4，由锅炉的排烟A口排出的带余热的烟进入预干燥装置4进行干燥，除去部分水分，干燥后的原煤进入热解器2；
2)太阳能集热器通过加热冷空气与热解器和发电***耦合，环境温度空气进入太阳能集热器1被加热；加热后的热空气部分进入热解器2，余下部分热空气进入锅炉3助燃；
3)锅炉抽取的中高温烟气直接进入热解器2以及汽轮机6的部分抽汽进入热解器2；
4)上述热空气、锅炉尾部中高温烟气和汽轮机抽汽作为热解器加热源，加热步骤1)进入热解器2的干燥原煤，干燥原煤与空气、烟气和蒸汽发生热解反应；
5)热解器产生的可燃气进入锅炉3，与热空气混合燃烧，锅炉3产生的高温高压蒸汽进入汽轮机6，进而推动发电机7产生电能；其次排汽经冷凝器9冷凝成凝结水后进入煤/半焦冷却器5换热，而后进入锅炉3，达到了能量充分梯级利用；
6)高温高热值的煤/半焦产品进入煤/半焦冷却器5通过凝结水冷却后得到最终的煤/半焦产品，进入煤/半焦仺存储待用；
7)锅炉排烟先进入预干燥装置4对原煤进行预干燥，然后经烟气脱硫、净化单元后排放。
本发明的有益效果是通过太阳能集热器加热空气，为热解器和锅炉提供气化剂与热风；将低阶煤提质***出来的可燃气体进入小型发电***的锅炉中燃烧，进而产生蒸汽做功发电；小型发电***锅炉尾部烟气和汽轮机抽汽为低阶煤提质***的热解器提供气化剂，实现了太阳能集热器与低阶煤提质***以及小型发电***之间的耦合。本发明充分利用了太阳能资源，达到低成本、高产出的效果；同时避免了能量的浪费，达到了余热利用、能量充分梯级利用的效果，同时也产出煤/半焦产品。
附图说明
图1为基于太阳能与部分煤气化结合的低阶煤提质-发电综合***示意图。
具体实施方式
本发明提出一种基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***，下面结合附图和实例予以说明。
如图1所示的基于太阳能与部分煤气化结合的低阶煤提质-发电综合***示意图中，该***的热解器2分别连接预干燥装置4、太阳能集热器1、锅炉3、送风机8、煤/半焦冷却器5固体进口和汽轮机6抽汽口；锅炉3与汽轮机6进气口连接，汽轮机6与发电机7连接。其中煤/半焦冷却器5水侧入口与凝汽器9连接，水侧出口连接锅炉3。
所述预干燥装置4进气口连接锅炉的排烟口A，预干燥装置4出气口与烟气脱硫、净化单元连接。
所述锅炉的排烟管道通过风机与热解器进气口连接，将锅炉尾部中高温烟气送入热解器。
所述基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***的综合利用方法，其特征在于，包括：
1)原煤进入预干燥装置4，由锅炉的排烟口A排出的带余热的烟进入预干燥装置4进行干燥，除去部分水分，干燥后的原煤进入热解器2；
2)太阳能集热器通过加热冷空气与热解器和发电***耦合，环境温度空气进入太阳能集热器1被加热；加热后的热空气部分进入热解器2，余下部分热空气进入锅炉3助燃；
3)锅炉抽取的中高温烟气直接进入热解器2，汽轮机6的部分抽汽进入热解器2；
4)上述热空气、锅炉尾部中高温烟气和汽轮机抽汽作为热解器加热源，加热步骤1)进入热解器2的干燥原煤，干燥原煤与空气、烟气和蒸汽发生热解反应；
5)热解器产生的可燃气进入锅炉3，与热空气混合燃烧，锅炉3产生的高温高压蒸汽进入汽轮机6，进而推动发电机7产生电能；其次排汽经冷凝器9冷凝后进入煤/半焦冷却器5换热，而后进入锅炉3，达到了能量充分梯级利用；
6)高温高热值的煤/半焦产品进入煤/半焦冷却器5通过凝结水冷却后得到最终的煤/半焦产品，进入煤/半焦仺存储待用；
7)锅炉排烟先进入预干燥装置4对原煤进行预干燥，然后经烟气脱硫、净化后排放。
本发明通过太阳能集热器加热空气，为热解器和锅炉提供气化剂与热风；将低阶煤提质***出来的可燃气体进入小型发电***的锅炉中燃烧，进而产生蒸汽做功发电；小型发电***锅炉尾部烟气和汽轮机抽汽为低阶煤提质***的热解器提供气化剂。实现了太阳能集热器与低阶煤提质***以及小型发电***之间的耦合。
该***工作原理是将环境中来的20℃冷空气送入太阳能集热器1，经过太阳能加热后变为300-400℃的热空气，并进行分流，一部分热空气进入热解器2，另一部分热空气进入锅炉3助燃。
将低阶煤首先送入预干燥装置4，以120-150℃的锅炉排烟为热源进行预干燥，除去60-80％的外水分；干燥后的煤进入热解器2，热解为可燃气体和半焦，热解器的加热源包括经过太阳能加热后的300-400℃的热空气、抽取的锅炉300-400℃的中温烟气和汽轮机抽汽；加热热解器2的干燥原煤，干燥原煤与空气、烟气和蒸汽发生热解反应。
热解产生的可燃气被送入锅炉3，与热空气混合燃烧，热解分离出来的高温的半焦产品进入煤/半焦冷却器5通过凝结水冷却后得到最终的半焦产品。
小型发电***的锅炉3产生的高温蒸汽进入汽轮机6，进而推动发电机7产生电能，汽轮机6的排汽经凝结器9冷凝后凝结水进入煤/半焦冷却器5换热，而后进入锅炉3，形成循环；同时，分别从锅炉3和汽轮机6中抽取部分300-400℃的烟气与蒸汽通入热解器2，热解器2产生混合气体送入锅炉3，与热空气混合燃烧，燃烧产生的排烟，经锅炉3排烟口A进入预干燥装置5进行余热利用，将烟温降至100-110℃左右，再经过烟气脱硫等净化单元后排放。

Claims (5)

1.一种基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***，其特征在于，该***主要包括太阳能集热器、热解器、煤/半焦冷却器、预干燥装置、锅炉、汽轮机以及发电机；其特征在于，热解器分别连接预干燥装置、太阳能集热器、锅炉、送风机、煤/半焦冷却器固体进口和汽轮机抽汽口；锅炉与汽轮机进气口连接，汽轮机与发电机连接，组成太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***。
2.根据权利要求1所述一种基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***，其特征在于，所述煤/半焦冷却器水侧入口与凝汽器连接，水侧出口连接锅炉，其固体出口输出煤/半焦产品。
3.根据权利要求1所述一种基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***，其特征在于，所述预干燥装置进气口连接锅炉的排烟口A，预干燥装置出气口与烟气脱硫、净化单元连接。
4.根据权利要求1所述一种基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***，其特征在于，所述锅炉的排烟管道通过风机与热解器进气口连接，将锅炉尾部中高温烟气送入热解器。
5.一种基于太阳能、煤气化结合的低阶煤提质与发电综合***的综合利用方法，其特征在于，包括：
1)原煤进入预干燥装置(4)，由锅炉的排烟A口排出的带余热的烟进入预干燥装置(4)进行干燥，除去部分水分，干燥后的原煤进入热解器(2)；
2)太阳能集热器通过加热冷空气与热解器和发电***耦合，环境温度空气进入太阳能集热器(1)被加热；加热后的热空气部分进入热解器(2)，余下部分热空气进入锅炉(3)助燃；
3)锅炉抽取的中高温烟气直接进入热解器(2)，汽轮机(6)的部分抽汽进入热解器(2)；
4)上述热空气、锅炉尾部中高温烟气和汽轮机抽汽作为热解器加热源，加热步骤1)进入热解器(2)的干燥原煤，干燥原煤与空气、烟气和蒸汽发生热解反应；
5)热解器产生的可燃气进入锅炉(3)，与热空气混合燃烧，锅炉(3)产生的高温高压蒸汽进入汽轮机(6)，进而推动发电机(7)产生电能；其次排汽经冷凝器冷凝成凝结水后进入煤/半焦冷却器(5)换热，而后进入锅炉(3)，达到了能量充分梯级利用；
6)高温高热值的煤/半焦产品进入煤/半焦冷却器(5)经过凝结水冷却后得到最终的煤/半焦产品，进入煤/半焦仺存储待用；
7)锅炉排烟先进入预干燥装置(4)对原煤进行预干燥，然后经烟气脱硫、净化单元后排放。
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