CN101324331B - 以煤代油的燃烧方法 - Google Patents

以煤代油的燃烧方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101324331B
CN101324331B CN2008101353611A CN200810135361A CN101324331B CN 101324331 B CN101324331 B CN 101324331B CN 2008101353611 A CN2008101353611 A CN 2008101353611A CN 200810135361 A CN200810135361 A CN 200810135361A CN 101324331 B CN101324331 B CN 101324331B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coal
gas
burner
described method
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008101353611A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101324331A (zh
Inventor
黄钟成
王佩兰
黄志刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN2008101353611A priority Critical patent/CN101324331B/zh
Priority to CA002639264A priority patent/CA2639264A1/en
Priority to US12/230,878 priority patent/US8250996B2/en
Publication of CN101324331A publication Critical patent/CN101324331A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101324331B publication Critical patent/CN101324331B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20Apparatus; Plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20Apparatus; Plants
    • C10J3/34Grates; Mechanical ash-removing devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/74Construction of shells or jackets
    • C10J3/76Water jackets; Steam boiler-jackets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02Dust removal
    • C10K1/024Dust removal by filtration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02Dust removal
    • C10K1/026Dust removal by centrifugal forces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/002Fluidised bed combustion apparatus for pulverulent solid fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/66Preheating the combustion air or gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/006Layout of treatment plant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093Coal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0956Air or oxygen enriched air
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0973Water
    • C10J2300/0976Water as steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00Intercepting solids
    • F23J2217/10Intercepting solids by filters
    • F23J2217/101Baghouse type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00Intercepting solids
    • F23J2217/10Intercepting solids by filters
    • F23J2217/102Intercepting solids by filters electrostatic
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Abstract

本发明提供一种以煤代油的燃烧方法,该方法包括煤气化、煤气燃烧以及任选的煤气净化、烟气余热利用和烟气排放阶段。本发明还提供了一种以煤代油的燃烧设备。利用本发明可使燃油设备的燃料费用降低约4/5,并节省石油、天然气资源。另外,本发明的优点在于可靠性好、热效率高、自动化水平高、投资回报率高和环境效益好。

Description

以煤代油的燃烧方法
技术领域
本发明涉及一种以煤代油的燃烧方法,特别是用于稠油热采的注汽锅炉或加热炉的以煤代油的燃烧方法,还涉及实施所述方法的以煤代油的燃烧设备。 
背景技术
在我国的化石燃料储量中,煤炭占96.7%,石油占1.6%,天然气占1.7%,所以在我国的能源消费构成中煤炭的比例一直都在70%左右。由于石油和天然气资源不够丰富,从1993年起我国已经从石油出口国变为石油进口国,且进口量逐年增加,在2007年我国石油净进口量已达到17757万吨。 
目前,我国采油、玻璃、陶瓷、机械等行业主要采用石油作为燃料,这些行业每年的燃油量近6000万吨。如果这些石油能够用煤代替,据估计每年可获得2200多亿人民币的效益,还可节约进口这些石油所需要的约430亿美元外汇。而在全世界范围内,上述几个行业的总燃油量约为我国的几十倍。 
国际能源署(International Energy Agency)于2007年7月发出警告:未来5年内全球将面临“石油供应危机”,油价将提高至创纪录水平。2008年5月,油价已经突破每桶130美元。 
解决“石油供应危机”的可行途径之一是将过去被忽略的储量丰富的“稠油”资源开采出来,但“稠油热采”需要向油井中注入高温高压蒸汽。而迄今为止世界上所有的用于“稠油热采”的注汽锅炉或加热炉都是用石油或天然气作燃料的,这些燃料将占所开采的石油产量的8-12%。 
与此相反,世界上煤的地质储量要比石油丰富得多,而价格不到石油的1/5。因此,以煤代替油,尤其是上述几个行业的燃料,无疑 将具有巨大的经济效益和社会意义。但是,与石油相比,煤的燃烧性能太差,很难达到注汽锅炉、陶瓷玻璃窑炉和机械行业金属热处理窑炉的技术要求。因此,以煤代油还需要大量的技术支持。 
据报道,世界范围内的燃气锅炉大多采用低位热值在32MJ/Nm3以上的天然气、液化气等高热值燃气来实现稳定燃烧,而很少应用低热值热煤气;另外,世界范围内的燃气锅炉大多采用高压、双常温和小容量的正压燃烧系统,如煤气压力大于2500Pa表压、炉膛为正压、每个燃烧器的燃气量小于3500m3/小时及煤气与燃烧用空气均为常温的燃烧系统,以此来保证煤气与燃烧用空气的均匀混合以实现稳定燃烧。 
以煤代油的方法之一是用煤制成煤气来代替燃油,例如中国专利ZL89103246、ZL94225393和ZL99248296等公开了有关煤气发生炉和煤气化的技术。但对用于稠油热采的以煤制成煤气来代替燃油的燃烧方法和设备却少有报道,即这类技术还处于研发阶段。 
发明内容
本发明的目的是进一步改进已有的以煤代油燃烧技术。具体地,本发明提供了用煤制成低热值热煤气来代替燃油的燃烧方法及设备。按照本发明,更有利于实现能量的综合利用,以达到节能减排降耗的目的。 
更具体地,本发明提供一种以煤代油的燃烧方法,该方法包括如下阶段: 
煤气化,其中向固定床煤气发生炉内加入煤和气化剂,将煤气化以生成低热值热煤气,其中所述热煤气的低位热值为5.02-6.66MJ/Nm3,当使用无烟煤时,所述热煤气的低位热值为5.02-5.65MJ/Nm3,和当使用烟煤时,所述热煤气的低位热值为5.65-6.66MJ/Nm3,其温度选择在其中的焦油和水蒸汽混合物的露点之上,和所述气化剂为用水蒸汽饱和的空气;和 
煤气燃烧,其中将所产生的热煤气导入用于稠油热采的注汽锅炉或加热炉的燃烧器,其中在50-150Pa、优选80-120Pa的负压下所述热煤气与燃烧用空气混合燃烧,其中所述燃烧用空气被预热至 160-250℃、优选180-230℃后导入所述燃烧器;及 
任选的如下阶段: 
煤气净化,其中将固定床煤气发生炉中产生的热煤气导入干式净化装置进行净化,然后再导入所述燃烧器进行燃烧; 
烟气余热利用,其中将燃烧器内燃烧产生的烟气导入烟气换热器,以利用烟气余热预热所述燃烧用空气;和 
烟气排放,其中预热燃烧用空气后的烟气通过排烟风机排入烟囱,其排烟量使得注汽锅炉或加热炉的炉膛压力维持在所述负压下。 
另外,本发明还提供一种以煤代油的燃烧设备,该设备包括: 
固定床煤气发生炉,其中在气化剂存在下使煤气化以产生低热值热煤气,其中所述固定床煤气发生炉具有固定炉身、干式炉顶、塔式旋转炉栅、无级调速的连续出灰渣机构和位于整个外壁上的全水夹套,所述气化剂在炉底经止逆阀鼓入,所述气化用原料煤通过微机控制加入,其中自动调节所述气化剂的饱和温度,和所产生的热煤气在炉顶导出; 
用于稠油热采的注汽锅炉或加热炉的燃烧器,该燃烧器为套筒平流式柱状长火焰燃烧器或热煤气为旋流燃烧用空气为平流的套筒旋流平流混合式柱状长火焰燃烧器,和在负压下与预热后的燃烧用空气混合燃烧所述热煤气;及 
任选地,其中所述固定床煤气发生炉的煤气出口与干式净化装置相连,以净化所产生的热煤气;所述注汽锅炉或加热炉的烟气出口与烟气换热器相连,以利用烟气余热预热所述燃烧用空气;和所述烟气换热器的烟气出口与排烟风机相连,以将预热燃烧用空气后的烟气排入烟囱,其排烟量使得注汽锅炉或加热炉的炉膛压力维持在所述负压下。 
附图说明
下面参照附图进一步描述本发明,其中: 
图1为用于本发明的固定床煤气发生炉的操作示意图;和 
图2为用于稠油热采的注汽锅炉或加热炉的以煤代油燃烧方法的 工艺流程的示意图。 
具体实施方式
本发明提供一种以煤代油的燃烧方法,该方法特别适用于稠油热采的注汽锅炉或加热炉,也适用于陶瓷玻璃窑炉和机械行业金属热处理窑炉,本发明还提供了实施所述方法的以煤代油的燃烧设备。 
按照本发明,在煤气化阶段,所述用于产生煤气的固定床煤气发生炉由本领域公知的固定床煤气发生炉改造得到。 
具体地,所述固定床煤气发生炉具有固定炉身、干式炉顶、塔式旋转炉栅、无级调速的连续出灰渣机构和位于整个外壁上的全水夹套,所述气化剂在炉底经止逆阀鼓入,所述气化用原料煤通过微机控制加入,其中自动调节所述气化剂的饱和温度,和所产生的热煤气在炉顶导出。 
按照本发明,将传统的固定床煤气发生炉的位于部分外壁上的半水夹套改为位于整个外壁上的全水夹套,从而可以产生更多水蒸汽用于气化剂,不再需要附加锅炉提供所述水蒸汽。 
在所述固定床煤气发生炉的稳态操作过程中,具体参照图1,原料煤C由炉顶加入,气化剂GA由炉底鼓入,煤气G亦由炉顶导出,整个床层包括五层,即从下到上依次的灰渣层AZ、氧化层OZ、气化层GZ、干馏层CZ和干燥层DZ,以及在灰渣层AZ的下方的水封WS和灰盘AP,其中灰渣层AZ为灰渣排放区,排出炉内产生的灰渣,以保持炉内的物料平衡;氧化层OZ为炉内温度最高区域,其中主要进行煤的氧化燃烧,以维持煤气化的必要温度,按照本发明,该区域温度可以为1000-1250℃;气化层GZ则为煤气的主要产生区域,该区域的温度略低于氧化层,按照本发明,一般为800-1200℃;在干馏层CZ中,煤经热分解产生挥发性组分,按照本发明,该区域温度一般为350-800℃;和干燥层DZ主要起干燥作用,以除去煤中的水分,按照本发明,该区域温度一般低于350℃。 
按照本发明,在煤气化阶段,所述气化用原料煤可以为由粉煤制成的型煤,也可以为块煤。 
对于型煤而言,可以通过灰渣凝聚技术调整其灰融熔性。而对于煤的灰融熔性来说,其可以通过如下四种不同的温度来表征,即变形温度DT、软化温度ST、半球温度HT和流动温度FT。 
按照本发明,优选通过所述灰渣凝聚技术调整所述型煤的灰融熔性,使其变形温度DT与软化温度ST之间的差值达到150-300℃,优选为200-250℃,和优选通过例如改变气化剂饱和温度控制所述固定床煤气发生炉的氧化层温度,使其低于所述型煤的软化温度ST,以降低所述煤气的含尘量。在此,通过改变气化剂饱和温度来控制所述固定床煤气发生炉的氧化层温度是本领域技术人员公知的。 
按照本发明,所述型煤优选通过如下过程来制备:其中用粉煤作为原料,先将其粉碎至一定的粒度,例如3mm以下的粒度,然后加入本领域已知的煤灰融熔性调整剂,其用量根据所述粉煤的灰分含量和灰熔融性进行选择使所制备的型煤的变形温度DT和软化温度ST的差值为150-300℃,优选为200-250℃;再加入4-8wt%的粘结剂;然后将所得到的混合物混合均匀,并搅拌调整其成型特性;最后经成型和干燥得到型煤,该型煤的最终水分含量<2.5wt%和抗压强度>30kg/个。 
按照本发明,在煤气化阶段,所述气化剂为用水蒸汽饱和的空气,其饱和温度根据煤的灰融熔性进行选择,优选为45-65℃,更优选为50-58℃,所述气化剂在炉底经止逆阀鼓入,和所述气化剂用水蒸汽可以由所述固定床煤气发生炉整个外壁上的全水夹套产生,在此产生的水蒸汽的压力可以为196-294KPa表压,该水蒸汽也可以用于所述固定床煤气发生炉的探火孔汽封,从而进一步实现能量综合利用。 
按照本发明,在煤气化阶段,所产生的热煤气的低位热值为5.02-6.66MJ/Nm3,具体地,当使用无烟煤时,所述热煤气的低位热值为5.02-5.65MJ/Nm3,和当使用烟煤时,所述热煤气的低位热值为5.65-6.66MJ/Nm3,所述热煤气的温度选择在其中的焦油和水蒸汽混合物的露点之上,优选为450-650℃,更优选为500-580℃,以防止煤气管道堵塞和燃烧器结焦。 
按照本发明,在煤气燃烧阶段,所述用于稠油热采的注汽锅炉或 加热炉的燃烧器可以为套筒平流式柱状长火焰燃烧器或热煤气为旋流燃烧用空气为平流的套筒旋流平流混合式柱状长火焰燃烧器,这种燃烧器的中心小通道和外环通道可以用于预热的燃烧用空气,和内环通道可以用于热煤气,由此可以实现稳定的燃烧;具体地,该燃烧器的柱状火焰的最大直径小于2.6m,和长度可以达到5m以上;当所述注汽锅炉或加热炉的出力相当于产汽量为23吨/小时时,燃烧器燃烧的热煤气量可以达到最大27km3/h,这远高于现有技术中的相应值。 
按照本发明,在煤气燃烧阶段,所产生的热煤气导入所述燃烧器时的入口压力为500-1100Pa表压,优选700-900Pa表压,燃烧用空气经预热至160-250℃、优选180-230℃后导入所述燃烧器时的入口压力为1500-3000Pa表压,优选2000-2500Pa表压。 
按照本发明,在煤气燃烧阶段,由于所产生的热煤气在导入所述燃烧器之前省去了煤气冷却和加压工序,从而不产生大量含酚和焦油的冷却污水,减少了环境污染,并综合利用了煤气的显热,提高热效率约11%;另外,由于其中热煤气与预热的燃烧用空气混合燃烧,从而可以提高火焰温度,提高辐射传热强度,和增加低热值热煤气燃烧的稳定性。 
按照本发明,在煤气净化阶段,将固定床煤气发生炉中产生的热煤气导入干式净化装置进行净化,其中所述干式净化装置可以为旋风除尘器或布袋式除尘器或高压静电除尘器。 
按照本发明,在烟气余热利用阶段,其中通过与所述注汽锅炉或加热炉的烟气出口相连的烟气换热器来利用所述烟气余热,在此,所述烟气换热器可以为热管式换热器或列管式换热器,和其中对于注汽锅炉而言,所述烟气出口可以位于其对流段。 
按照本发明,在烟气排放阶段,其中预热燃烧用空气后的烟气通过排烟风机排入烟囱,在此,可以调节排烟量使得注汽锅炉或加热炉的炉膛压力维持在负压下,例如维持在50-150Pa、优选80-120Pa的负压下。 
对于本发明的以煤代油燃烧方法的整个操作流程,现参照附图2 具体描述如下。 
具体地,参照图2,按照本发明的以煤代油燃烧方法的优选实施方式,预先制备好的型煤先经提升装置1(例如电葫芦)输送至位于固定床煤气发生炉4上方的储煤仓2,然后由此经加煤机3加入炉内;固定床煤气发生炉4整个外壁上带有全水夹套,该水夹套与汽包6相连,用于储存所产生的蒸汽,和该汽包6与软化水泵18相连以补充由于蒸发成蒸汽而消耗的水;来自发生炉鼓风机5的空气利用来自汽包6的水蒸汽饱合形成气化剂,该气化剂从固定床煤气发生炉4的底部经止逆阀7鼓入炉内;在固定床煤气发生炉4内,所述型煤被气化生成低热值热煤气,该热煤气从炉顶导出,经净化装置9净化后,经水封阀10导入内保温热煤气管线11,最后送入用于稠油热采的注汽锅炉或加热炉16的燃烧器15;燃烧用空气由燃烧用空气鼓风机12送入烟气换热器13的空气入口进行预热,之后经外保温空气管线14导入燃烧器15,在其中通过与热煤气混合而燃烧热煤气;燃烧产生的烟气被导入烟气换热器13的烟气入口以预热所述燃烧用空气,最后,烟气从烟气换热器13的烟气出口排出,经排烟风机17排入烟囱;当煤气发生炉起动和注汽锅炉或加热炉停炉时,少量热煤气可经钟罩阀8排入大气。 
下面通过非限定性实施例进一步描述本发明的优选实施方式。 
实施例 
在该实施例中,将两台美国产型号为SG50-NDS-26的燃油注汽锅炉改造为燃烧低热值热煤气,以实施本发明的以煤代油燃烧方法。 
具体地,按照优选的实施方式,本发明的以煤代油燃烧方法通过如下阶段实施: 
型煤制备 
用来自中国大同煤矿的灰分含量为16wt%的粉煤作为原料,首先利用PX-64型反击式粉碎机将其粉碎至3mm以下的粒度;然后向其中加入3wt%的煤灰融熔性调整剂,以使所述型煤的变形温度DT和软化温度ST的差值为约250℃;再向其中加入6wt%的粘结剂,所得混合物 经SH-10型双轴混合机混合均匀,并经ST-10型立式搅拌机搅拌调整其成型特性,最后用CX-10型对辊式成型机在450kg/cm2的压力下压成型煤,该型煤经XM-GZ-3200-65M型隧道式干燥机干燥后可用于在固定床煤气发生炉中生产热煤气,该型煤的最终水分含量为1.5wt%,和抗压强度为40kg/个; 
煤气化 
利用提升装置1(MD1-3-18D型提升量3MT的电葫芦),将型煤提升至容量为30m3的方锥台形的储煤仓,再通过微机控制的液压双钟罩式加煤机或旋转式星形加煤机3由顶部加入Φ3m的BZ3.0-3Q型固定床煤气发生炉4内,该固定床煤气发生炉共有四台(三台开动和一台备用),每台煤气发生炉各配一个储煤仓2和一台加煤机3;固定床煤气发生炉4的水夹套产生水蒸汽,该水蒸汽压力可以为196-297kPa表压,和被储存在与水夹套相连的Φ1000mm的汽包6内,每台固定床煤气发生炉均配一个汽包6,汽包6与软化水泵18相连,以补充由于蒸发成蒸汽而消耗的水,补水量为约600kg/小时;来自9-19NO11.2D型发生炉鼓风机5的空气被来自汽包6的水蒸汽饱和,形成饱和温度为50-55℃的气化剂,所述发生炉鼓风机共有两台(一台开动和一台备用);所述气化剂通过DN500X止逆阀7由固定床煤气发生炉4的底部鼓入,在固定床煤气发生炉4中,向下流动的型煤与向上流动的气化剂逆流接触并被气化生成热煤气,该热煤气从炉项导出;型煤气化生成的灰渣从炉底经包括水封、灰盘和灰渣犁的出灰渣机构排出;其中可通过改变发生炉鼓风机5的鼓风量来调节煤气产量,以满足注汽锅炉的燃气量,和当煤气发生炉起动和注汽锅炉停炉时,少量热煤气可以从钟罩阀8排入大气; 
煤气净化 
从所述煤气发生炉项部导出后,所述热煤气进入净化装置9进行净化,所述净化装置为Φ2400mm的旋风除尘器,除去的煤尘在旋风除尘器的底部经水封槽排出,和净化后的热煤气从所述旋风除尘器的顶部经Φ960mm的水封阀10排出,然后经Φ1600mm的内保温热煤气管线 11导入注汽锅炉16的燃烧器15; 
煤气燃烧 
在产汽量为18.6MT/H时,净化后的热煤气的温度为500-550℃,和压力为700-900Pa表压,和以21-22.5km3/时导入套筒旋流平流混合式柱状长火焰燃烧器15的煤气入口,即所述燃烧器的内环通道;燃烧用空气由注汽锅炉原配6131-G-Cr-62.5燃烧器的燃烧用空气鼓风机12鼓入烟气换热器13并被预热至180-230℃,然后通过外保温空气管线14导入所述燃烧器15的空气入口,即所述燃烧器的中心小通道和外环通道,此时,所述预热的燃烧用空气的压力为2200-2500Pa表压;其中在注气锅炉的炉膛内,在80-120Pa的负压下,所述热煤气通过与预热后的燃烧用空气混合进行燃烧,产生的火焰的长度约5m,在此,燃烧产生的热量经注汽锅炉的辐射段和对流段传递用于产生高温高压蒸汽; 
烟气余热利用及烟气排放 
在注汽锅炉16的对流段烟气出口处设有烟气换热器13,其为热管式换热器,燃烧所述热煤气产生的烟气导入烟气换热器13,然后经下游的Y4-73-11#D型排烟风机17排入烟囱,此处,排烟风机可以适应加大的烟气量以及增加的阻力;而燃烧用空气经燃烧用空气鼓风机12鼓入烟气换热器13,在其中通过与烟气换热而被预热至180-230℃,然后预热后的燃烧用空气经外保温空气管线14导入所述燃烧器15;该余热利用使热效率提高了4-5%,使注汽锅炉的热效率可以达到约85.5%,这比其改造前原始的燃油热效率提高约2%。 
更具体地,与现有技术相比,本发明具有如下优点: 
1.可靠性好,对于现有技术的用于稠油热采的注汽锅炉或加热炉,其主体设备和相应配套设施均可以保持不变,只须将其燃油或燃天然气的燃烧器更换为本发明的燃烧器,就可以实施本发明的方法;另外,不存在灰渣排放问题,从而确保可靠性和安全性。 
2.燃料成本低且来源广,按照本发明,采用型煤产生煤气,其价格比石油和天然气低约4/5,和比常用的块煤低20-30%;而可以采用 许多来源的粉煤来生产本发明的型煤。 
3.热效率高,本发明的热煤气不经冷却而直接燃烧,因此其显热被充分利用;另外,其中热煤气和预热的燃烧用空气均处于热态,增加了煤气发生炉水夹套收集的热,用以产生气化剂用水蒸汽,不再需要附加锅炉;“改性型煤”又提高了“气化效率”,还增加了烟气换热器来利用烟气余热;因此在确保注汽锅炉或加热炉出力不降的前提下,与现有的燃油技术相比,本发明的热效率提高2-4%,与现有的燃烧低热值煤气的技术相比,本发明的热效率提高约17%,因此,本发明的以煤代油燃烧方法的热效率有较大提高。 
4.工艺简单和投资少,对于现有技术的注汽锅炉或加热炉系统,只更换其燃烧器就可以应用本发明,且所增加的用于产生热煤气的工艺流程部分与常用的燃烧冷煤气的工艺流程相比缩短一半以上,因此,投资和煤气成本都大幅度降低。 
5.利于环境保护,本发明的低热值热煤气的温度高于其中焦油和水蒸汽混合物的露点且不经冷却,因此,不会产生含酚和焦油的污水;而利用灰渣凝聚技术制备型煤降低了烟气的颗粒污染物,提高了系统热效率,同时减少了燃煤量和CO2排放量;因此利于环境保护。 

Claims (13)

1.一种以煤代油的燃烧方法,其特征在于该方法包括如下阶段:
煤气化,其中向固定床煤气发生炉内加入煤和气化剂,将煤气化以生成低热值热煤气,其中所述热煤气的低位热值为5.02-6.66MJ/Nm3,当使用无烟煤时,所述热煤气的低位热值为5.02-5.65MJ/Nm3,和当使用烟煤时,所述热煤气的低位热值为5.65-6.66MJ/Nm3,其温度选择在其中的焦油和水蒸汽混合物的露点之上,所述煤为由粉煤制成的型煤,其中采用灰渣凝聚技术调整所述型煤的灰融熔性,使其变形温度DT与软化温度ST之间的差值达到150-300℃,和所述气化剂为用水蒸汽饱和的空气;和
煤气燃烧,其中将所产生的热煤气导入用于稠油热采的注汽锅炉或加热炉的燃烧器,其中在50-150Pa的负压下所述热煤气与燃烧用空气混合燃烧,其中所述燃烧用空气被预热至160-250℃后导入所述燃烧器。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于在煤气燃烧阶段,所述负压为80-120Pa,和所述燃烧用空气被预热至180-230℃。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于还包括如下阶段:
煤气净化,其中将固定床煤气发生炉中产生的热煤气导入干式净化装置进行净化,然后再导入所述燃烧器进行燃烧;
烟气余热利用,其中将燃烧器内燃烧产生的烟气导入烟气换热器,以利用烟气余热预热所述燃烧用空气;和
烟气排放,其中预热燃烧用空气后的烟气通过排烟风机排入烟囱,其排烟量使得注汽锅炉或加热炉的炉膛压力维持在所述负压下。
4.按照权利要求3所述的方法,其特征在于所述干式净化装置为旋风除尘器或布袋式除尘器或高压静电除尘器,和所述烟气换热器为热管式换热器或列管式换热器。
5.按照权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于使所述型煤的变形温度DT与软化温度ST之间的差值达到200-250℃,和其中通过改变气化剂饱和温度以控制所述固定床煤气发生炉的氧化层温度,使其低于所述型煤的软化温度ST,以降低所述煤气的含尘量。
6.按照权利要求5所述的方法,其特征在于所述气化剂的饱和温度根据煤的灰融熔性选择为45-65℃。
7.按照权利要求6所述的方法,其特征在于所述气化剂的饱和温度根据煤的灰融熔性选择为50-58℃。
8.按照权利要求5所述的方法,其特征在于所述固定床煤气发生炉在其整个外壁上带有全水夹套,其中产生的水蒸汽用于所述气化剂。
9.按照权利要求5所述的方法,其特征在于所述气化用原料煤由提升装置输送至位于固定床煤气发生炉上方的储煤仓,然后由此经加煤机加入炉内,和所述气化剂在炉底经止逆阀鼓入。
10.按照权利要求5所述的方法,其特征在于所述热煤气的温度选择为450-650℃,所述热煤气导入燃烧器的入口压力为500-1100Pa表压,和所述预热后的燃烧用空气导入燃烧器的入口压力为1500-3000Pa表压。
11.按照权利要求10所述的方法,其特征在于所述热煤气的温度选择为500-580℃,所述热煤气导入燃烧器的入口压力为700-900Pa表压,和所述预热后的燃烧用空气导入燃烧器的入口压力为2000-2500Pa表压。
12.按照权利要求5所述的方法,其特征在于所述燃烧器为套筒平流式柱状长火焰燃烧器或热煤气为旋流、燃烧用空气为平流的套筒旋流平流混合式柱状长火焰燃烧器。
13.按照权利要求12所述的方法,其特征在于所述预热的燃烧用空气送到所述燃烧器的中心小通道和外环通道,和所述热煤气送到所述燃烧器的内环通道。
CN2008101353611A 2008-08-01 2008-08-01 以煤代油的燃烧方法 Expired - Fee Related CN101324331B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101353611A CN101324331B (zh) 2008-08-01 2008-08-01 以煤代油的燃烧方法
CA002639264A CA2639264A1 (en) 2008-08-01 2008-09-03 Process and apparatus for burning coal instead of oil
US12/230,878 US8250996B2 (en) 2008-08-01 2008-09-05 Process and apparatus for burning coal instead of oil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101353611A CN101324331B (zh) 2008-08-01 2008-08-01 以煤代油的燃烧方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101324331A CN101324331A (zh) 2008-12-17
CN101324331B true CN101324331B (zh) 2012-07-18

Family

ID=40187970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101353611A Expired - Fee Related CN101324331B (zh) 2008-08-01 2008-08-01 以煤代油的燃烧方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8250996B2 (zh)
CN (1) CN101324331B (zh)
CA (1) CA2639264A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120061618A1 (en) 2010-09-11 2012-03-15 James Santoianni Plasma gasification reactors with modified carbon beds and reduced coke requirements
KR101078329B1 (ko) * 2010-11-02 2011-10-31 김재순 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치
CN102650429B (zh) * 2011-02-23 2014-12-03 中国科学院工程热物理研究所 富含co2的甲烷气在有限空间涡旋燃烧减排co的方法
EP2583754B1 (en) * 2011-10-21 2015-05-13 Enefit Outotec Technology Oü Process and apparatus for winning oil from a vapor gas mixture
CN102492490A (zh) * 2011-11-30 2012-06-13 中国五环工程有限公司 煤气净化工艺及系统
CN103868092A (zh) * 2014-03-31 2014-06-18 张志斌 一种以粉煤为燃料的高效节能环保热能利用方法及其系统
CN104593078A (zh) * 2014-11-14 2015-05-06 王万利 一种调节和确定饱和温度的方法
CN105485911B (zh) * 2015-12-29 2019-03-08 董龙标 Voc气体助燃的燃煤导热油炉
CN107288600B (zh) * 2017-08-07 2023-03-24 南充西南石油大学设计研究院有限责任公司 尾气回注和余热利用复合驱动油田增产的装置及工艺
CN107312570A (zh) * 2017-08-08 2017-11-03 龙志威 生物质气化炉
CN107388578A (zh) * 2017-08-31 2017-11-24 北京环清环境科技有限公司 一种热风炉
CN107674707B (zh) * 2017-10-09 2020-12-25 太重(天津)滨海重型机械有限公司 气化炉和气化系统
CN109373313B (zh) * 2018-12-03 2024-03-22 北京京诚泽宇能源环保工程技术有限公司 一种净化回收一体化加热炉系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2360756A1 (de) * 1973-12-06 1975-06-12 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum betreiben eines reaktors fuer die thermische vergasung von kohlenwasserstoffen
DE2736687A1 (de) * 1977-08-16 1979-03-01 Metallgesellschaft Ag Verfahren und vorrichtung zur vergasung koerniger kohle unter erhoehtem druck
US4162655A (en) * 1978-03-13 1979-07-31 Dekalb Agresearch, Inc. Heat producing device
US4430094A (en) * 1981-12-21 1984-02-07 Foster Wheeler Energy Corporation Vapor generating system having a plurality of integrally formed gasifiers extending to one side of an upright wall of the generator
US4498909A (en) * 1982-11-02 1985-02-12 Dm International, Inc. Process for the gasification of fuels
US5192338A (en) * 1987-09-03 1993-03-09 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Coal ash modification and reduction
DE3734352A1 (de) * 1987-11-18 1989-04-20 Nat Council Cement & Building Verfahren zum regeln der feuerung eines brennofens mit einem brenner fuer pulverisierte kohle unterschiedlicher qualitaet und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens
US5069685A (en) * 1990-08-03 1991-12-03 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Two-stage coal gasification and desulfurization apparatus
US5139535A (en) * 1991-05-08 1992-08-18 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Two-stage fixed-bed gasifier with selectable middle gas off-take point
US5666890A (en) * 1994-06-22 1997-09-16 Craig; Joe D. Biomass gasification system and method
DE10225082B4 (de) * 2002-06-05 2007-04-26 Hitachi Power Europe Gmbh Absperreinrichtung an Kohlenstaubbrennern einer Kohlenstaubfeuerung
US7856829B2 (en) * 2006-12-15 2010-12-28 Praxair Technology, Inc. Electrical power generation method
US7775791B2 (en) * 2008-02-25 2010-08-17 General Electric Company Method and apparatus for staged combustion of air and fuel

Also Published As

Publication number Publication date
US20100028818A1 (en) 2010-02-04
US8250996B2 (en) 2012-08-28
CN101324331A (zh) 2008-12-17
CA2639264A1 (en) 2010-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101324331B (zh) 以煤代油的燃烧方法
CN102517089B (zh) 一种生物质气化熔融制取高热值可燃气的装置及方法
CN104776426B (zh) 一种煤气与粉煤协同发电、多联产装置及方法
CN102942943B (zh) 油页岩气固热载体干馏及半焦燃烧发电一体化工艺
CN106753489A (zh) 一种基于煤粉炉的煤热解蒸汽、焦油和煤气联产系统及工艺
CN108949209B (zh) 一种粉状活性焦、热、电联产的系统及工艺
CN202203950U (zh) 一种有机固体废物热解气化装置
CN107269335B (zh) 一种采用燃气干燥垃圾的垃圾及燃气-蒸汽联合循环发电系统
CN105509059A (zh) 发电系统和发电方法
CN102146301A (zh) 一种复合外热固定床两段式煤气化的方法及煤气炉
CN103740409A (zh) 一种多级配气高温煤气化装置及方法
CN206279150U (zh) 一种基于煤粉炉的煤热解蒸汽、焦油和煤气联产系统
CN104832226B (zh) 一种煤制油及煤气发电联产装置及方法
CN105776208A (zh) 一种活性焦的生产方法
CN205560763U (zh) 机械炉排式垃圾单炉气化焚烧锅炉系统
CN101413674A (zh) 富氧空气混吹助燃剂锅炉节能方法及其所使用的设备
CN206843067U (zh) 一种高效节能的硫回收装置
CN105509060A (zh) 机械炉排式垃圾气化焚烧炉及其锅炉发电系统
CN1142382C (zh) 一种以煤代油的燃烧工艺及设备
CN205560759U (zh) 机械炉排式垃圾气化焚烧双锅炉发电系统
CN105464727B (zh) 利用垃圾气化焚烧合成气的锅炉发电系统
CN211921416U (zh) 一种火电厂制取活性焦粉的系统
CN204388041U (zh) 一种清洁高效的生物质微米燃料高温工业锅炉
CN203928764U (zh) 一种电炉烟气余热回收装置
CN202390394U (zh) 一种生物质气化熔融制取高热值可燃气的装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120718

Termination date: 20140801

EXPY Termination of patent right or utility model