CN102433166A - 移动床粉煤热解与流化床粉焦气化耦合装置及耦合方法 - Google Patents
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Abstract
移动床粉煤热解与流化床粉焦气化耦合装置及方法，包括移动床粉煤热解炉以及与其相连的流化床粉焦气化炉，移动床粉煤热解炉经下端管路与流化床粉焦气化炉的入口相连通，移动床粉煤热解炉还与高温深度除尘器相连，经高温深度除尘器除尘后的粉焦由其下端排出，经除尘后的热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器内冷却，冷凝下来的焦油和水进入分离器内分离出焦油，气体冷却器出来的煤气经过静电除焦油器进一步回收焦油后进入净化系统。本发明以流化床粉焦气化炉的高温煤气作为热载体，粉煤通过移动床粉煤热解炉进行低温热解释放出挥发份生产煤气和焦油，热解后的粉焦返回流化床粉焦气化炉内气化生产煤气，从而实现煤气、半焦、焦油的多联产。
Description
技术领域
本发明涉及一种热解与气化耦合装置及方法，具体涉及一种移动床粉煤热解与流化床粉焦气化耦合的装置及方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，我国石油消费量迅速增长，而我国又是石油资源相对缺乏的国家，为了减少对进口石油的依赖，我国正在实施多元化能源战略。发展粉煤热解技术是实施国家能源多元化的战略之一。粉煤热解技术因方法相对简单、投资较少，是具有很好竞争力的洁净煤技术。
国内外典型的煤热解工艺包括：外热立式炉工艺、内热立式炉工艺、美国的Garrett工艺和TOSCOAL工艺、日本的煤快速热解工艺、德国的LR工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、前苏联3TX(ETCh)-175工艺、国内的内热式低温(块煤)干馏工艺、固体热载体法粉煤快速热解工艺以及循环流化床固体热载体炭化工艺等。其中国内采用的内热式低温(块煤)干馏工艺以空气作为助燃物，煤气中含有大量的氮气，大大地降低了煤气热值，直接影响到煤气的综合利用价值；该技术要求原料为块煤，而其筛分下来的粉煤无法合理、高效利用。另外，随着我国采煤机械化程度的提高，对粉煤的气化及热解利用将日趋重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有利于提高粉煤及煤气的综合利用价值，实现煤气、半焦和焦油多联产的移动床粉煤热解与流化床粉焦气化耦合的装置及方法。
为达到上述目的，本发明的装置包括与进煤系统相连的移动床粉煤热解炉，移动床粉煤热解炉的入口通过高温管道与流化床粉焦气化炉的气体出口相连通，移动床粉煤热解炉产生的粉焦经下端管路与流化床粉焦气化炉的入口相连通，移动床粉煤热解炉热解产生的煤气、液态产物蒸气及夹带的粉焦自移动床粉煤热解炉上部送入高温深度除尘器进行深度除尘，经高温深度除尘器除尘后的粉焦由其下端排出，经除尘后的热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器内冷却，冷凝下来的焦油和水进入分离器内分离出焦油，气体冷却器出来的煤气经过静电除焦油器进一步回收焦油后进入净化系统。
所述的进煤系统包括受煤坑以及设置在受煤坑下端的皮带输送机，皮带输送机的输出端下端设置有为移动床粉煤热解炉输送煤粉的斗提机。
所述的移动床粉煤热解炉与流化床粉焦气化炉相连通的管路上还安装有粉焦分流器，粉焦经粉焦分流器一部分返回流化床粉焦气化炉气化生产煤气，一部分作为产品外排。
所述的流化床粉焦气化炉下端还设置有与其相连通的移动床冷渣器。
本发明的耦合方法如下：首先将粒度小于8mm的粉煤由铲车推送至受煤坑，经过皮带输送机输送至斗提机，再由斗提机向移动床粉煤热解炉连续稳定的加煤；粉煤在移动床粉煤热解炉中经过数组相互重叠的散料锥、滑料盆，反复均匀滑落，不断同流化床粉焦气化炉产的热煤气进行反复迂回热交换，使粉煤在500-600℃发生热解反应；热解产生的煤气、液态产物蒸气及夹带的粉焦由高温深度除尘器进行深度除尘，经除尘后的热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器内冷却，冷凝下来的焦油和水进入分离器内分离出焦油，气体冷却器出来的煤气经过静电除焦油器进一步回收焦油后进入净化系统；移动床粉煤热解炉产生的粉焦经过分流器分流控制，一部分返回流化床粉焦气化炉气化生产煤气，一部分作为半焦产品排出；流化床粉焦气化炉底部排出的灰渣，经过移动床冷渣器冷却后排出。
所述的移动床冷渣器的冷却介质采用饱和蒸汽，直接与灰渣接触换热，换热后直接进入流化床粉焦气化炉作为气化剂使用充分回收灰渣的显热。
本发明以流化床粉焦气化炉的高温煤气作为热载体，粉煤通过移动床粉煤热解炉进行低温热解释放出挥发份生产煤气和焦油，热解后的粉焦返回流化床粉焦气化炉内气化生产煤气，从而实现煤气、半焦、焦油的多联产。本发明将热解和气化过程耦合，通过分级转化实现粉煤的资源化利用，实现物质转换和能量转换的集成，从而简化工艺流程、减少基本投资和运行费用。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括受煤坑1以及设置在受煤坑1下端的皮带输送机2，皮带输送机2的输出端下端设置有为移动床粉煤热解炉输送煤粉的斗提机3，移动床粉煤热解炉4的入口通过高温管道与流化床粉焦气化炉7的气体出口相连通，移动床粉煤热解炉4产生的粉焦经下端管路与流化床粉焦气化炉7的入口相连通，且在该管路上还安装有粉焦分流器5，粉焦经粉焦分流器5一部分返回流化床粉焦气化炉7气化生产煤气，一部分作为产品外排。流化床粉焦气化炉7下端还设置有与其相连通的移动床冷渣器6。移动床粉煤热解炉4热解产生的煤气、液态产物蒸气及夹带的粉焦自移动床粉煤热解炉4上部送入高温深度除尘器8进行深度除尘，经高温深度除尘器8除尘后的粉焦由其下端排出，经除尘后的热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器9内冷却，冷凝下来的焦油和水进入分离器11内分离出焦油，气体冷却器9出来的煤气经过静电除焦油器10进一步回收焦油后进入净化系统。
本发明的耦合方法如下：
首先将粒度小于8mm的粉煤由铲车推送至受煤坑1，经过皮带输送机2输送至斗提机3，再由斗提机3向移动床粉煤热解炉4连续稳定的加煤；粉煤在移动床粉煤热解炉4中经过数组相互重叠的散料锥、滑料盆，反复均匀滑落，不断同流化床粉焦气化炉7产的热煤气进行反复迂回热交换，使粉煤在500-600℃发生热解反应；热解产生的煤气、液态产物蒸气及夹带的粉焦由高温深度除尘器8进行深度除尘，经除尘后的热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器9内冷却，冷凝下来的焦油和水进入分离器11内分离出焦油，气体冷却器9出来的煤气经过静电除焦油器10进一步回收焦油后进入净化系统；移动床粉煤热解炉4产生的粉焦经过分流器5分流控制，一部分返回流化床粉焦气化炉7气化生产煤气，一部分作为半焦产品排出；流化床粉焦气化炉7底部排出的灰渣，经过移动床冷渣器6冷却后排出。移动床冷渣器的冷却介质采用饱和蒸汽，直接与灰渣接触换热，换热后直接进入流化床粉焦气化炉7作为气化剂使用充分回收灰渣的显热。
本发明中煤气和焦油蒸气在高温条件下高效除尘是关键，它关系到油品的质量。高温深度除尘器8设备壳体材质为高温合金钢(SUS3041Cr18NIOTI)，主要由净气室、烧结金属网室、灰斗组成。未净化的煤气从灰斗进入除尘器，由灰斗进入烧结金属网净化，从净气室的出口流出除尘器。烧结金属网室采用圆筒形以便气流在设备中以活塞状流动，避免造成死角，提高设备安全性，而且内表面光滑，不积灰。灰斗为圆锥形，倾角大于60°。这样设计一方面除尘器能承受较高的压力，一方面保证不积灰。
高温深度除尘器8是一种高效除尘器，除尘效率在98％以上。经过高温深度除尘器8，煤焦油的含尘量小于0.1％，煤气中的粉尘含量由原来的5g/Nm3下降为5.0mg/Nm3，然后进入冷却回收系统。
本发明的工艺方法特点及优势体现在以下方面：
1)流化床粉焦气化炉提供了大量高温煤气，移动床粉煤热解炉不需要专门的热载体加热设备就可获得稳定的高温热载体；高温热解半焦直接用于气化炉气化，充分利用了半焦的显热，实现物质转换和能量转换的集成；
2)实现煤气、焦油、半焦联供，可与多个过程实现联产，可以与煤焦油加氢配套，也可以与合成氨、甲醇等配套。
3)可有效利用机械化采煤产生的粉煤；
4)生产过程耗水量少；
5)简化工艺流程、减少基本投资和运行费用。
Claims (6)
1.移动床粉煤热解与流化床粉焦气化耦合装置，其特征在于：包括与进煤系统相连的移动床粉煤热解炉(4)，移动床粉煤热解炉(4)的入口通过高温管道与流化床粉焦气化炉(7)的气体出口相连通，移动床粉煤热解炉(4)产生的粉焦经下端管路与流化床粉焦气化炉(7)的入口相连通，移动床粉煤热解炉(4)热解产生的煤气、液态产物蒸气及夹带的粉焦自移动床粉煤热解炉(4)上部送入高温深度除尘器(8)进行深度除尘，经高温深度除尘器(8)除尘后的粉焦由其下端排出，经除尘后的热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器(9)内冷却，冷凝下来的焦油和水进入分离器(11)内分离出焦油，气体冷却器(9)出来的煤气经过静电除焦油(10)进一步回收焦油后进入净化系统。
2.根据权利要求1所述的移动床粉煤热解与流化床粉焦气化耦合装置，其特征在于：所述的进煤系统包括受煤坑(1)以及设置在受煤坑(1)下端的皮带输送机(2)，皮带输送机(2)的输出端下端设置有为移动床粉煤热解炉输送煤粉的斗提机(3)。
3.根据权利要求1所述的移动床粉煤热解与流化床粉焦气化耦合装置，其特征在于：所述的移动床粉煤热解炉(4)与流化床粉焦气化炉(7)相连通的管路上还安装有粉焦分流器(5)，粉焦经粉焦分流器(5)一部分返回流化床粉焦气化炉(7)气化生产煤气，一部分作为产品外排。
4.根据权利要求1所述的移动床粉煤热解与流化床粉焦气化耦合装置，其特征在于：所述的流化床粉焦气化炉(7)下端还设置有与其相连通的移动床冷渣器(6)。
5.一种如权利要求1所述的移动床粉煤热解与流化床粉焦气化耦合装置的耦合方法，其特征在于：首先将粒度小于8mm的粉煤由铲车推送至受煤坑(1)，经过皮带输送机(2)输送至斗提机(3)，再由斗提机(3)向移动床粉煤热解炉(4)连续稳定的加煤；粉煤在移动床粉煤热解炉(4)中经过数组相互重叠的散料锥、滑料盆，反复均匀滑落，不断同流化床粉焦气化炉(7)产的热煤气进行反复迂回热交换，使粉煤在500-600℃发生热解反应；热解产生的煤气、液态产物蒸气及夹带的粉焦由高温深度除尘器(8)进行深度除尘，经除尘后的热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器(9)内冷却，冷凝下来的焦油和水进入分离器(11)内分离出焦油，气体冷却器(9)出来的煤气经过静电除焦油器(10)进一步回收焦油后进入净化系统；移动床粉煤热解炉(4)产生的粉焦经过分流器(5)分流控制，一部分返回流化床粉焦气化炉(7)气化生产煤气，一部分作为半焦产品排出；流化床粉焦气化炉(7)底部排出的灰渣，经过移动床冷渣器(6)冷却后排出。
6.根据权利要求5所述的耦合方法，其特征在于：所述的移动床冷渣器的冷却介质采用饱和蒸汽，直接与灰渣接触换热，换热后直接进入流化床粉焦气化炉(7)作为气化剂使用充分回收灰渣的显热。
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