CN105387459B - 一种低阶高灰煤分级利用***及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低阶高灰煤分级利用***及工艺。所述分级利用***包括筛分装置、流化床气化炉、旋风分离器、热水换热器、除尘器、干法脱硫塔、蓄热式旋转床反应器、油气冷却装置、烟气干燥装置、冷凝净化装置。通过流化床气化炉产生的高温煤气作为低阶高灰块煤在蓄热式旋转床反应器中热解的热源，解决了低阶高灰煤利用过程中效率低、经济效益差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种低阶高灰煤分级利用***及工艺，属于能源技术领域。
背景技术
我国低阶煤储量丰富，总量约占全国煤炭总储量的17％左右。这种煤的特点是水分高、挥发分高、化学反应活性强、发热量低、易风化和自燃。低阶煤的自身特点决定了其适合通过热解方式提取焦油和煤气。
目前，在低阶粉煤的利用方面通常采用成型方式，但型煤生产运营成本较高。而一些研究报道所述的汽化-热解技术，由于设备及工艺所限，均无法实现大规模化生产。因此，开发一种针对低阶粉煤分级利用的***及方法，提高低阶粉煤的利用率、提高热解产品的品质显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种低阶高灰煤分级利用***及工艺。通过将气化产生的煤气作为低阶高灰煤热解的热源，解决了低阶高灰煤利用过程中效率低、经济效益差的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低阶高灰煤分级利用***，包括筛分装置、流化床气化炉、旋风分离器、热水换热器、除尘器、干法脱硫塔、蓄热式旋转床反应器、油气冷却装置、烟气干燥装置、冷凝净化装置；
其中，所述筛分装置粉煤出口与流化床原料进口连接，所述流化床顶部煤气出口与旋风分离器进口连接，所述旋风分离器顶部排气口与热水换热器煤气进口连接，所述热水换热器煤气出口与除尘器进口相连，所述除尘器的出口与脱硫塔煤气进口连接，所述脱硫塔煤气出口与蓄热式旋转床反应器煤气进口连接，所述筛分装置块煤出口与烟气干燥装置煤料进口连接；所述蓄热式旋转床反应器块煤进口与所述烟气干燥装置煤料出口连接。
本发明所述的低阶高灰煤分级利用***中，所述热水换热器蒸汽出口与流化床气化炉风室进口连接；所述蓄热式旋转床反应器的油气出口与油气冷却装置进口连接；所述蓄热式旋转床反应器烟气出口与烟气干燥装置烟气进口连接，所述烟气干燥装置水蒸气出口与冷凝净化装置进口连接，所述冷凝净化装置水出口与热水换热器水进口连接；所述烟气干燥装置煤料进口与所述筛分装置块煤出口连接；所述旋风分离器排灰口与流化气化炉未燃煤进口连接；
本发明所述的低阶高灰煤分级利用***中，所述蓄热式旋转床反应器的主体设备为蓄热式旋转床热解炉，它包括旋转床热解炉，蓄热式燃气辐射管燃烧器，以及布料、出料等辅助机构。其炉底为可转动的环形炉底，蓄热式燃气辐射管燃烧器布置于环形炉壁，通过燃烧可燃气以热辐射的方式提供垃圾热解所需热量，辐射管内的烟气与旋转床内的气氛隔绝。
本发明还提供利用上述***对低阶高灰煤分级利用的方法，包括如下步骤：
(1)低阶高灰煤通过筛分装置进行筛分，筛分后的粉煤送至流化床气化炉中进行气化，分离出的块煤则经烟气干燥装置进入蓄热式旋转床反应器进行热解；
(2)气化产生的高温煤气进入旋风分离器中进行初步除尘，未燃碳返回到流化床气化炉中；
(3)从旋风分离器出来的高温煤气进入热水换热器进行换热，冷却的煤气除尘器中再次除尘后进入脱硫塔脱硫；而换热所得副产物饱和蒸汽则返回流化床气化炉中与空气/氧气混合作为气化剂；气化产生的灰渣从流化床气化炉的底部排除；
(4)脱硫后的煤气进入蓄热式旋转床反应器的辐射管燃烧器中进行蓄热式燃烧，为块煤热解提供热源；
(5)蓄热式旋转床反应器产生的油气经冷却分离，得到热解煤气和焦油；热解产生的半焦则由蓄热式旋转床反应器的半焦出料口排除；
(6)蓄热式旋转床反应器排出的烟气经干燥处理，产生的水蒸气净化后作为产蒸汽给水返回至热水换热器中，烟气则从烟气干燥装置排放口排出。
本发明所述的分级利用方法中，步骤(1)中，所述筛分后的粉煤粒径≤6mm。
本发明所述的分级利用方法中，步骤(1)中，所述气化温度为900℃-1000℃；所述热解温度为550-650℃。
本发明所述的分级利用方法中，步骤(2)中，所述高温煤气温度为900℃-950℃。
本发明所述的分级利用方法中，步骤(3)中，冷却后煤气的温度为300℃-400℃。
本发明所述的分级利用方法中，步骤(3)中，经除尘器除尘后，所述煤气中尘含量降低到20mg/Nm3以下；脱硫后煤气中硫含量低于50mg/Nm3。
本发明所述的分级利用方法中，步骤(6)中，排出烟气的温度为150℃-250℃。
本发明所述方案结合了流化床气化的技术优势和蓄热式旋转床热解技术的优势，将低阶粉煤在流化床气化炉中气化产生的高温煤气，经余热回收后作为蓄热式旋转床的燃料使用，通过蓄热式燃烧为块煤提供热量进行热解反应，得到高品质煤热解附加产品热解半焦以及油气，所得油气可经冷却进一步得到焦油、煤气。本发明所述分级利用***设备简单，易于操作，其工艺解决了低阶粉煤利用技术中利用率低、经济效益差的问题。
附图说明
图1为本发明所述低阶高灰煤分级利用***的结构示意图。
图中：1、筛分装置；2、流化床气化炉；3、旋风分离器；4、热水换热器；5、除尘器；6、脱硫塔；7、蓄热式旋转床反应器；8、油气冷却装置；9、烟气干燥装置；10、冷凝净化装置。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1 一种低阶高灰煤分级利用***
本实施例提供一种低阶高灰煤分级利用***，包括筛分装置1、流化床气化炉2、旋风分离器3、热水换热器4、除尘器5、干法脱硫塔6、蓄热式旋转床反应器7、油气冷却装置8、烟气干燥装置9、冷凝净化装置10；
其中，所述筛分装置粉煤出口与流化床原料进口连接，所述流化床顶部煤气出口与旋风分离器进口连接，所述旋风分离器顶部排气口与热水换热器煤气进口连接，所述热水换热器煤气出口与除尘器进口相连，所述除尘器的出口与脱硫塔煤气进口连接，所述脱硫塔煤气出口与蓄热式旋转床反应器煤气进口连接，所述筛分装置块煤出口与烟气干燥装置煤料进口连接；所述蓄热式旋转床反应器块煤进口与所述烟气干燥装置煤料出口连接。
其中，所述热水换热器蒸汽出口与流化床气化炉风室进口连接；所述蓄热式旋转床反应器的油气出口与油气冷却装置进口连接；所述蓄热式旋转床反应器烟气出口与烟气干燥装置烟气进口连接，所述烟气干燥装置水蒸气出口与冷凝净化装置进口连接，所述冷凝净化装置水出口与热水换热器水进口连接；所述烟气干燥装置煤料进口与所述筛分装置块煤出口连接；所述旋风分离器排灰口与流化气化炉未燃煤进口连接；
其中，所述蓄热式旋转床反应器的主体设备为蓄热式旋转床热解炉，它包括旋转床热解炉，蓄热式燃气辐射管燃烧器，以及布料、出料等辅助机构。其炉底为可转动的环形炉底，蓄热式燃气辐射管燃烧器布置于环形炉壁，通过燃烧可燃气以热辐射的方式提供垃圾热解所需热量，辐射管内的烟气与旋转床内的气氛隔绝。
实施例2 一种低阶高灰煤分级利用的方法
本实施例提供一种利用实施例1所述***对低阶高灰煤分级利用的方法，包括如下步骤：
1)褐煤进行筛分，筛分出的粉煤粒径≤6mm。将筛分出的粉煤送入流化床气化炉中进行气化，分离出的块煤则经烟气干燥装置进入蓄热式旋转床反应器进行热解。
2)流化床顶部产生煤气进入旋风分离除尘。
3)旋风分离器煤气出口温度为950℃，进入热水换热器煤气温度降低到350℃，同时产生饱和蒸汽作为流化床气化气化剂送入流化床气化炉风室。空气作为另一气化剂送入流化床气化炉的风室中。气化产生的灰渣从流化床气化炉的底部排除；煤气进一步经过除尘器除尘煤气尘含量为45mg/Nm3。除尘后煤气经过干法脱硫塔进行脱硫，使煤气中硫含量为15mg/Nm3。气化产生的灰渣从流化床气化炉的底部排除。
4)净煤气送入蓄热式辐射管加热装置，进行蓄热式燃烧。旋转床反应器内高温反应器区温度为550℃。
5)蓄热式旋转床反应器产生的油气进入油气冷却装置进行冷却分离，得到热解煤气和焦油；热解产生的半焦则由蓄热式旋转床反应器的半焦出料口排除；
6)由蓄热式辐射管加热装置排出的烟气温度为180℃，经烟气干燥装置干燥，排出的水蒸气进入冷凝净化装置，冷凝下来的水作为热水换热器给水送入热水换热器中，烟气则从烟气干燥装置排放口排出。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种低阶高灰煤分级利用***，其特征在于，包括筛分装置、流化床气化炉、旋风分离器、热水换热器、除尘器、干法脱硫塔、蓄热式旋转床反应器、油气冷却装置、烟气干燥装置、冷凝净化装置；
其中，所述筛分装置粉煤出口与流化床原料进口连接，所述流化床顶部煤气出口与旋风分离器进口连接，所述旋风分离器顶部排气口与热水换热器煤气进口连接，所述热水换热器煤气出口与除尘器进口相连，所述除尘器的出口与脱硫塔煤气进口连接，所述脱硫塔煤气出口与蓄热式旋转床反应器煤气进口连接，所述筛分装置块煤出口与烟气干燥装置煤料进口连接；所述蓄热式旋转床反应器块煤进口与所述烟气干燥装置煤料出口连接；
所述蓄热式旋转床反应器烟气出口与烟气干燥装置烟气进口连接，所述烟气干燥装置水蒸气出口与冷凝净化装置进口连接，所述冷凝净化装置水出口与热水换热器水进口连接。
2.根据权利要求1所述的低阶高灰煤分级利用***，其特征在于，所述热水换热器蒸汽出口与流化床气化炉风室进口连接。
3.根据权利要求1所述的低阶高灰煤分级利用***，其特征在于，所述蓄热式旋转床反应器的油气出口与油气冷却装置进口连接。
4.利用权利要求1-3任一所述***对低阶高灰煤分级利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)低阶高灰煤通过筛分装置进行筛分，筛分后的粉煤送至流化床气化炉中进行气化，分离出的块煤则经烟气干燥装置进入蓄热式旋转床反应器进行热解；
(2)气化产生的高温煤气进入旋风分离器中进行初步除尘；
(3)从旋风分离器出来的高温煤气进入热水换热器进行换热，冷却的煤气除尘器中再次除尘后进入脱硫塔脱硫；而换热所得副产物饱和蒸汽则返回流化床气化炉中与空气/氧气混合作为气化剂；气化产生的灰渣从流化床气化炉的底部排除；
(4)脱硫后的煤气进入蓄热式旋转床反应器的辐射管燃烧器中进行蓄热式燃烧，为块煤热解提供热源；
(5)蓄热式旋转床反应器产生的油气经冷却分离，得到热解煤气和焦油；热解产生的半焦则由蓄热式旋转床反应器的半焦出料口排除；
(6)蓄热式旋转床反应器排出的烟气经干燥处理，产生的水蒸气净化后作为产蒸汽给水返回至热水换热器中，烟气则从烟气干燥装置排放口排出。
5.根据权利要求4所述对低阶高灰煤分级利用的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述筛分后的粉煤粒径≤6mm。
6.根据权利要求4所述对低阶高灰煤分级利用的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述气化温度为900℃-1000℃；所述热解温度为550-650℃。
7.根据权利要求4所述对低阶高灰煤分级利用的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述高温煤气温度为900℃-950℃；步骤(3)中，冷却后煤气的温度为300℃-400℃。
8.根据权利要求4所述对低阶高灰煤分级利用的方法，其特征在于，步骤(6)中，排出烟气的温度为150℃-250℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Address after: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant after: Shenwu Technology Group Co.,Ltd. Address before: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant before: BEIJING SHENWU ENVIRONMENT AND ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20190121 Granted publication date: 20180420 |
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
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Date of cancellation: 20220921 Granted publication date: 20180420 |
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Effective date of registration: 20220921 Granted publication date: 20180420 |
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| PP01 | Preservation of patent right |