CN101429459A - 一种用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，涉及煤热解技术，其在煤粉锅炉前设置固体热载体热解气化装置，将部分或全部的煤粉锅炉给煤先送入该装置，进行煤拔头，产生半焦和含焦油的热解气；在固体热载体热解气化装置中加入粒径在0.2～1mm之间的颗粒作为固体热载体；热解气从热解室上部排出，半焦从热解室底部排出，经下返料器送入煤拔头燃烧室燃烧；煤拔头燃烧室产生的烟气分离出固体热载体后，通入煤粉锅炉炉膛；分离出的固体热载体送入热解室为热解反应提供热量。本发明方法从入炉煤中提取了高值的成分外供，其余成分入炉燃烧利用，不影响煤粉锅炉的运行，又可充分利用煤中高值的成分，充分利用能源。

Description

一种用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法
技术领域
本发明涉及煤热解技术领域，是一种用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法。
背景技术
我国煤炭资源丰富，是产煤和用煤大国，但同时也是世界主要石油进口国。利用循环流化床燃烧室产生的固体热载体作为煤热解的热源，可将煤中的挥发分转化为焦油和煤气，是一种适用程度很好的煤提值利用方法。
现有的固体热载体煤热解方法中主要分为两类，一类是在循环流化床锅炉的循环回路中，增加热解室，利用循环流化床锅炉炉膛的循环灰作为热解室的固体热载体，热解室只是作为循环流化床锅炉的附属，如中国专利申请ZL200410070766.3公开的煤气—蒸汽联产方法及带热解气化室的循环流化床锅炉和中国专利申请ZL200410081018.5公开的双循环流化床煤气—蒸汽联产方法及装置；另一类则是以热解室为主，配备流化床式燃烧室仅为提供固体热载体，燃烧室内的燃烧产生的热量基本都用于热解室的热解反应，如中国专利申请200710120053.7公开的一种低速床热解方法及装置和中国专利申请200810222959.4公开的一种输送床热解制油方法，这两种方法在生产热解气和焦油的同时，还会产生半焦和夹带未燃成分的烟气，半焦通常排出作为附产品，烟气则通常通入补燃式余热锅炉，产生热水或蒸汽。但是，对于不需要热水、蒸汽和半焦的场合，上述两种方法并不十分适用，而造成了能源的浪费。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种煤粉锅炉炉前煤拔头方法，对入炉煤进行提值应用，实现电、气、油联产。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，
a)在煤粉锅炉前设置固体热载体热解气化装置，将部分或全部的煤粉锅炉给煤先送入该装置，进行煤拔头，在煤拔头热解室中进行热解反应后，产生半焦和含焦油的热解气；
b)在固体热载体热解气化装置中加入粒径在0.2～1mm之间的颗粒作为固体热载体；
c)热解气从热解室上部排出，将细粉分离器从热解气中分离出的细粉送入煤粉锅炉炉膛；半焦从热解室底部排出，经下返料器送入绝热的煤拔头燃烧室燃烧；
d)煤拔头燃烧室为流化床式，其底部通入空气或空气与经过除尘的煤粉锅炉烟气的混合气；
e)煤拔头燃烧室产生的烟气经旋风分离器分离出固体热载体后，通入煤粉锅炉炉膛；分离出的固体热载体经热解室上方的上返料器送入热解室，为热解反应提供热量。
所述的用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，其所述固体热载体为煤粒或为Al2O3小球。
所述的用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，其所述下返料器的流化气体通入量可调节；通过调节流化气体的通入量，调节热解室内的物料停留时间。
所述的用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，其所述下返料器流化气体为经过除尘的煤粉锅炉烟气。
所述的用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，其所述d)中，通过调节通入煤拔头燃烧室的空气量，调节热解室的温度，以调节产油率或产热解气率。
所述的用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，其所述流化床式煤拔头燃烧室为输送床。
本发明方法从入炉煤中提取了高值的成分外供，其余成分入炉燃烧利用，不影响煤粉锅炉的运行，又可充分利用煤中高值的成分，充分利用能源。
附图说明
图1为本发明一种用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明一种用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，是在“低速床热解方法及装置”(中国专利申请号：200710120053.7)和“一种输送床热解制油方法”(中国专利申请号：200810222959.4)的基础上做出的。
本发明的原理是：
在煤粉锅炉前设置固体热载体热解气化装置，将部分或全部的煤粉锅炉给煤先送入该装置，进行煤拔头，产生热解气和焦油外供，拔头后的产物再送入煤粉炉中进行燃烧。由于煤粉粒径很小，基本不会被旋风分离器收集，因此煤粉经拔头所形成的粉状半焦会随煤拔头燃烧室烟气直接经旋风分离器气体出口进入煤粉锅炉炉膛，成为锅炉燃料。
煤粉在热解室中热解，产生的半焦在燃烧室中燃烧，加热固体热载体，固体热载体在燃烧室与热解室之间流动，不断将半焦燃烧产生的热量从燃烧室带入热解室，加热加入到热解室的煤粉，使之发生热解反应，产生含焦油的热解气。随热解气排出的细粉通过细粉分离器分离，送入煤粉锅炉燃烧。
热解室的温度决定了热解产物中焦油和热解气的比例，典型的，当热解室温度在500～650℃时，焦油产率较高；当热解室温度很高，特别是低于煤种的软化温度100～150℃时，是适宜的产气温度。调解通入燃烧室的空气量，可以调节热解室温度。当通入燃烧室的空气量少于理论燃烧空气量时，燃烧室内半焦的燃尽程度会随着空气量的增减而增减：通入的空气量越少，燃烧室过量空气系数越低，则发生燃烧反应的半焦量就越少，固体热载体的温度也越低，热解室的温度也就随之降低；反之，增加通入燃烧室的空气量，热解室的温度随之升高；这样可将热解室温度调节至适合产焦油的低温区域。当通入燃烧室的空气量达到或略多于理论燃烧空气量时，则半焦完全燃烧，且循环量随空气量的增加而增加，热解室温度随之提高；由此可将热解室温度调节至适合产气的高温区域。因此，通过调节通入燃烧室的空气量，可调节热解室的温度，从而使热解室温度在有利于产油的低温区和有利于产气的高温区切换，并根据不同的煤种进行调整。
通过调节下返料器的流化气体通入量，调节热解室内的物料停留时间，从而可调节煤粉在热解室中的热解程度。
煤拔头燃烧室既可设计为常规的循环流化床，也可设计为高速流化的输送床，以便减小燃烧室截面积。
利用旋风分离器的分离特性：粒径在0.2～1mm之间的固体热载体可以被旋风分离器分离下来，而烟气中携带的大量煤粉和煤粉形成的半焦则基本不会被旋风分离器从烟气中分离出来，从而煤粉、半焦和烟气中的CO都会直接进入煤粉锅炉炉膛，作为煤粉炉的燃料燃烧；固体热载体则会在炉前固体热载体热解气化装置中循环。固体热载体可以采用未经制粉的煤粒，也可以采用Al2O3小球，区别在于煤粒会参与燃烧室的燃烧，并会破碎、磨损，因此需要连续添加，而Al2O3小球损耗较小，定期补充即可。固体热载体可以从煤拔头燃烧室加入，也可以从下返料器加入。
这样，从入炉煤中提取了高值的成分外供，其余成分入炉燃烧利用，既不影响煤粉锅炉的运行，又可充分利用煤中高值的成分。
下面结合图1和实施例对本发明作进一步的描述：
实施例
在煤粉锅炉炉前设置固体热载体热解气化装置，全部锅炉给煤A先加入煤拔头热解室1中进行热解反应后，再送入煤粉锅炉炉膛7燃烧。
煤粉A从煤拔头热解室1上部加入，进行热解反应，产生半焦和含焦油的热解气，热解气B从热解室1上部排出，细粉分离器6从热解气B中分离出的细粉F送入煤粉锅炉炉膛7；半焦从热解室1底部排出，经下返料器2送入绝热的煤拔头燃烧室3。
定期添加直径为0.2mm的Al2O3小球到煤拔头燃烧室3中，作为固体热载体。煤拔头燃烧室3产生的含有大量煤粉、半焦及CO的烟气E，经旋风分离器4分离出Al2O3小球后，通入煤粉锅炉炉膛，作为锅炉给煤；Al2O3小球经热解室1上方的上返料器5送入热解室3，为热解反应提供热量。
煤拔头燃烧室3底部通入空气和经过除尘的煤粉锅炉烟气的混合气C；燃烧室3的流化速度为4m/s。通过调节通入燃烧室3的空气量，调节热解室1的温度：利用本方法提油时，通入的空气量少于理论燃烧空气量，将热解室1温度控制在500～650℃；利用本方法制热解气时，通入的空气量略多于理论燃烧空气量，将热解室1温度控制在低于煤种的软化温度100～150℃。
下返料器2底部通入经过除尘的煤粉锅炉烟气D；通过调节下返料器2的烟气通入量，来调节热解室3内的物料停留时间。增加烟气通入量，物料停留时间缩短；减少烟气通入量，则物料停留时间延长。

Claims (6)

1、一种用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，其特征在于，
a)在煤粉锅炉前设置固体热载体热解气化装置，将部分或全部的煤粉锅炉给煤先送入该装置进行煤拔头，给煤在煤拔头热解室中进行热解反应，产生半焦和含焦油的热解气；
b)在固体热载体热解气化装置中加入粒径在0.2～1mm之间的颗粒作为固体热载体；
c)热解气从热解室上部排出，将细粉分离器从热解气中分离出的细粉送入煤粉锅炉炉膛燃烧；半焦从热解室底部排出，经下返料器送入绝热的煤拔头燃烧室燃烧；
d)煤拔头燃烧室为流化床式，其底部通入空气或空气与经过除尘的煤粉锅炉烟气的混合气；
e)煤拔头燃烧室产生的烟气经旋风分离器分离出固体热载体后，通入煤粉锅炉炉膛；分离出的固体热载体经热解室上方的上返料器送入热解室，为热解反应提供热量。
2、按权利要求1所述的用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，其特征在于，所述固体热载体为煤粒或为Al2O3小球。
3、按权利要求1所述的用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，其特征在于，所述下返料器的流化气体通入量可调节；通过调节流化气体的通入量，调节热解室内的物料停留时间。
4、按权利要求3所述的用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，其特征在于，所述下返料器的流化气体为经过除尘的煤粉锅炉烟气。
5、按权利要求1所述的用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，其特征在于，所述d)中，通过调节通入煤拔头燃烧室的空气量，调节热解室的温度，以调节产油率或产热解气率。
6、按权利要求1所述的用于煤粉锅炉的炉前煤拔头方法，其特征在于，所述流化床式煤拔头燃烧室为输送床。
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