CN102604657A - 一种含半焦粉的高温烟气综合利用方法 - Google Patents

一种含半焦粉的高温烟气综合利用方法 Download PDF

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胡浩权
于才渊
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Abstract

本发明属于煤化工技术领域。一种含半焦粉的高温烟气综合利用方法，净化后高温烟气经过高温换热器等回收部分能量后用于气流干燥管作为煤干燥热源，低氧含量高温烟气（氧含量小于0.5%)用于煤干燥介质保证了干燥系统的安全性；循环烟气用于调节加热提升管提升半焦用的烟气量，配合进入烟气发生器的空气调节加热提升管温度，并回收高温烟气的部分热量，烟气部分外排，部分回引做循环烟气经过换热再次使用。部分烟气回引经过高温换热器预热后作为保温设备的保温烟气后进入气流干燥管回收保温烟气能量，完成保温烟气循环。通过余热锅炉回收烟气系统剩余热量（生产蒸汽）调节整个系统的热量平衡，使系统安全可靠平稳运行。

Description

一种含半焦粉的高温烟气综合利用方法
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及到煤固体热载体法热解生产半焦、煤焦油和煤气的过程中产生的含半焦粉的高温烟气利用方法。
背景技术
在煤固体热载体法热解生产半焦、煤焦油和煤气的过程中，需将部分半焦（500～550℃）送入加热提升管中，发生部分燃烧,产生高温烟气（750～850℃）,在其作用下，将500～550℃的半焦升温到700～800℃，并提升至热半焦槽，作为固体热载体与100～130℃的干燥煤混合后，送入热解反应器中进行热解反应生产半焦、煤焦油和煤气。
在半焦的加热过程中，热半焦由热半焦入口进入加热提升管，升温后的高温半焦和高温烟气经加热提升管顶部出口进入热半焦槽，分离出高温半焦作为煤热解反应的热载体,并产生750～850℃含半焦粉的高温烟气，若将其直接排入空气中，不仅对环境造成严重污染，而且还将使大量热量损失掉，造成资源浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种含半焦粉的高温烟气综合利用方法，在煤固体热载体法热解生产半焦、煤焦油和煤气过程中实现节能降耗、优化工艺、长周期稳定生产的目标。
本发明实现上述目标所采用的技术方案是：一种含半焦粉的高温烟气综合利用方法，热半焦由热半焦入口进入加热提升管，生成的高温半焦和高温烟气经加热提升管顶部出口送出进入热半焦槽，经热半焦槽沉降分离，从热半焦槽底部出口导出热半焦（作为煤热解反应热载体），从热半焦槽侧面出口导出高温烟气，即含半焦粉的高温烟气，经管道进入高效分离器，分离后的半焦粉由高效分离器底部出口导出，净化后高温烟气由高效分离器出口经管道导出，其特征是净化后的高温烟气进行回收热量：净化后的高温烟气进入高温气体换热器回收部分能量用于预热气体（预热气体包括加热保温烟气、预热工艺用空气和加热去烟气发生器的循环烟气），换热后的烟气温度降至350～650℃，用于干燥原料煤，干燥煤与烟气经旋风分离器后分离出干燥煤，并将干燥煤提升至干煤槽，气流干燥管出口烟气经除尘净化达标后部分排放，部分经引风机引回做循环烟气，循环烟气一路经高温烟气换热器预热后做保温烟气，一路经高温烟气换热器预热后作为高温烟气进入烟气发生器做惰性提升气体使用，烟气发生器出口烟气经加热提升管后送入高效分离器，分离净化后的高温烟气再进入高温气体换热器，循环利用。换热后的烟气用于干燥原料煤是将换热后的烟气分成两路，一路直接送入气流干燥管底部进口管，一部经余热锅炉回收部分能量后进入气流干燥管底部进口管，气流干燥管底部进口管还连通由保温设备返回的保温烟气，三路气体在气流干燥管底部进口管入进行烟气混合，控制混合烟气温度与待干燥的煤相适应，控制气流干燥管出口干燥煤与烟气温度。 
所述含半焦粉的高温烟气，半焦粉含量200～1200g/Nm3,温度750～850℃，氧含量小于0.5%。
所述含半焦粉，温度750～850℃，并入热半焦，作为煤热解热载体。
所述净化后的高温烟气，半焦粉含量2～12g/Nm3,温度750～850℃，氧含量小于0.5%。
所述气流干燥管，气速为15～35m／s。
所述煤，指进入气流干燥管的原料煤，粒度为≤6mm，含水分8%～22%（质量分数）。
所述干燥煤，水分含量为1.5%～5%(质量分数)，温度100～130℃。
所述气流干燥管出口烟气温度为140～170℃。
所述加热提升管，气速为15～40m／s。
所述循环烟气，煤粉含量＜30mg/Nm3, 预热前温度为120～150℃，预热后温度为450～600℃。
所述保温烟气，煤粉含量＜30mg/Nm3, 预热前温度为120～150℃，预热后温度为450～600℃。
所述外排烟气，煤粉含量＜30mg/Nm3,温度为120～150℃。所述从除尘净化装置底部出口送出的煤粉集中收集后作为燃料。
本发明含半焦粉的高温烟气的利用系统，空气鼓风机34的出气管连通烟气发生器空气入口35，且旁引一空气支管经高温气体换热器空气进口25进入高温气体换热器，经空气管口和管道连通烟气发生器预热空气入口32，烟气发生器33上开有燃料入口36，烟气发生器顶部开有烟气发生器高温烟气出口37，烟气发生器高温烟气出口连通加热提升管高温烟气进口38，加热提升管41上开有热半焦入口40，加热提升管顶部出口管路连通热半焦槽入口60，热半焦槽62带有热半焦底部出口59，热半焦槽含半焦粉高温烟气出口58连接高效分离器入口44，高效分离器45设有底部出口46，高效分离器烟气出口47连通高温气体换热器高温烟气进口27，高温气体换热器22上分别开设有循环烟气进口23与保温烟气出口29连通、循环烟气入口53与预热后的循环烟气出口54连通，高温气体换热器底部出口28分成两路管路，一路连通气流干燥管底部进口5，一路连通余热锅炉烟气入口48，余热锅炉49上开设有连通的进水口50和蒸汽出口52，余热锅炉烟气出口51经管路连通气流干燥管底部进口5，气流干燥管4上开有进煤口2，顶部的气流干燥管出口3管路连通旋风分离器进口9，旋风分离器10底部设有干燥煤出口16，顶部旋风分离器出口12经管路连通除尘净化入口13，除尘净化装置14底部设有煤粉出口20，除尘净化装置烟气出口17连通两路管路，一路上装有引风机18并连通循环烟气进口23和循环烟气入口53，一路连通烟囱19。
本发明一种含半焦粉的高温烟气综合利用方法，体现在系统综合集成优化：（1）净化后高温烟气经过高温换热器等回收部分能量后用于气流干燥管作为煤干燥热源，低氧含量高温烟气（氧含量小于0.5%)用于煤干燥介质保证了干燥系统的安全性；
（2）循环烟气用于调节加热提升管提升半焦用的烟气量，配合进入烟气发生器的空气调节加热提升管温度，并回收高温烟气的部分热量，烟气部分外排，部分回引做循环烟气经过换热再次使用。
（3）部分烟气回引经过高温换热器预热后作为保温设备的保温烟气后进入气流干燥管回收保温烟气能量，完成保温烟气循环。
（4）通过余热锅炉回收烟气系统剩余热量（生产蒸汽）调节整个系统的热量平衡，使系统安全可靠平稳运行。
整个系统能源自给自足，充分利用，高温烟气综合利用率可达70%以上，高温烟气热量回收率达80%～85%，烟气除尘率99.9%。实现了生产过程中含半焦粉的高温烟气系统综合集成优化利用，达到节能降耗、优化工艺、长周期稳定生产的目标。
附图说明：
图1 是本发明工艺流程简图。
图中：原料煤1、进煤口2、气流干燥管出口3、气流干燥管4、气流干燥管底部进口5、换热后烟气6、循环烟气7、干燥煤与烟气混合物8、旋风分离器进口9、旋风分离器10、烟气11、旋风分离器出口12、除尘净化入口13、除尘净化装置14、干燥煤15、干燥煤出口16、除尘净化装置烟气出口17、引风机18、烟囱19、煤粉出口20、煤粉21、高温气体换热器22、保温烟气进口23、部分空气24、高温气体换热器空气进口25、净化后高温烟气26、高温烟气进口27、换热器底部出口28、保温烟气出口29、空气出口30、部分预热空气31、烟气发生器预热空气入口32、烟气发生器33、空气鼓风机34、烟气发生器空气入口35、燃料入口36、烟气发生器高温烟气出口37、加热提升管高温烟气进口38、热半焦39、热半焦入口40、加热提升管41、加热提升管顶部出口42、高温半焦和高温烟气43、高效分离器入口44、高效分离器45、高效分离器底部出口46、高效分离器烟气出口47、余热锅炉烟气入口48、余热锅炉49、进水口50、余热锅炉烟气出口51、蒸汽出口52、高温气体换热器循环烟气入口53、预热后的循环烟气出口54、预热后的循环烟气55、烟气发生器循环烟气入口56、保温烟气57、热半焦槽含半焦细粉高温烟气出口58、热半焦出口59、热半焦槽入口60、含半焦细粉高温烟气61、热半焦槽62。。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1
如图1所示的含半焦粉高温烟气的利用系统，入气流干燥管的煤水分含量8%～15%（质量分数），煤的粒度为＜6mm，经过气流干燥管高温烟气干燥后的干燥煤水分含量1.5%～3%(质量分数)，气流干燥管入口烟气温度为350～500℃，气流干燥管出口烟气温度为140～170℃。
空气鼓风机34的出气管连通烟气发生器空气入口35，且旁引一空气支管经高温气体换热器空气进口25进入高温气体换热器，经空气管口和管道连通烟气发生器预热空气入口32，换热后空气（300～400℃），烟气发生器33上开有燃料入口36，烟气发生器顶部开有烟气发生器高温烟气出口37，烟气发生器高温烟气出口连通加热提升管高温烟气进口38，加热提升管41上开有热半焦入口40，加热提升管内的气速为15～40m／s。加热提升管顶部出口管路连通热半焦槽入口60，热半焦槽62带有热半焦出口59，热半焦槽含半焦细粉高温烟气出口58连接高效分离器入口44，高效分离器45带有底部出口46，高效分离器烟气出口47连通高温烟气进口27，高温气体换热器22上分别开设有循环烟气进口23与保温烟气出口29连通、循环烟气入口53与预热后的循环烟气出口54连通，高温气体换热器底部出口28分成两路管路，一路连通气流干燥管底部进口5，一路连通余热锅炉烟气入口48，余热锅炉49上开设有连通的进水口50和蒸汽出口52，余热锅炉烟气出口51经管路连通气流干燥管底部进口5，气流干燥管4上开有进煤口2，顶部的气流干燥管出口3管路连通旋风分离器进口9，气流干燥管中的气速为15～25m／s，旋风分离器10底部设有煤出口16，顶部旋风分离器出口12经管路连通除尘净化入口13，除尘净化装置14底部设有煤粉出口20，除尘净化装置烟气出口17连通两路管路，一路上装有引风机18并连通循环烟气进口23和循环烟气入口53，一路连通烟囱19。
上述技术达到的技术指标如下表所述：
含半焦粉的高温烟气的利用技术指标
项目 烟气循环利用率/% 烟气热量回收率/% 烟气除尘率/%
指标 75 81～85 99.9
实施例2
如图1所示的含半焦粉高温烟气的利用系统，入气流干燥管煤水分含量15%～22%（质量分数），煤的粒度为＜6mm，经过气流干燥管高温烟气干燥后的干燥煤水分含量2%～5%(质量分数)，气流干燥管入口烟气温度为500～650℃，气流干燥管出口烟气温度为140～170℃。
新鲜空气经空气鼓风机34，部分空气（30～60℃）进入高温气体换热器22，与高温烟气换热，换热后空气（150～250℃）一部分由烟气发生器空气入口35进入烟气发生器33，燃料由燃料入口36进入烟气发生器33，生成的烟气（700～800℃）由烟气发生器高温烟气出口37送出，经管道进入加热提升管高温烟气进口38，热半焦39由热半焦入口40进入加热提升管41，加热提升管内的气速为15～40m／s，生成的高温半焦和高温烟气43（750～850℃）经加热提升管顶部出口42送出，经由热半焦槽入口60进入热半焦槽62，分离后的半焦由热半焦出口59送出，含半焦细粉高温烟气经过热半焦槽含半焦细粉高温烟气出口58和高效分离器入口44进入高效分离器45，分离后的半焦由高效分离器45底部出口46送出，净化后高温烟气26由高效分离器烟气出口47送出，由高温烟气进口27进入高温气体换热器22，与部分空气24、保温烟气57和循环烟气7换热后的烟气由换热器底部出口28送出，一部分由余热锅炉烟气入口48进入余热锅炉49中作为余热锅炉热源，水由进水口50进入余热锅炉49、蒸汽由蒸汽出口52送出，降温后的烟气（150～200℃）从余热锅炉烟气出口51送出，与另一路高温气体换热器来的换热后烟气6以及来自保温设备的保温烟气57混合作为煤干燥用烟气，一起进入气流干燥管底部进口5，原料煤1(10～25℃、粒度＜6mm)经管道由进煤口2进入气流干燥管4的内部进行干燥，气流干燥管中的气速为15～25m／s，从气流干燥管出口3出来的干燥煤与烟气混合物8经管道由旋风分离器进口9进入旋风分离器10，干燥煤与烟气混合物8经旋风分离器10分离后，烟气11从旋风分离器出口12送出，并由除尘净化入口13进入除尘净化装置14，干燥煤15由旋风分离器10的煤出口16送出，并经干煤槽最终进入热解反应器（生产半焦、煤焦油和煤气）；进入除尘净化装置的烟气8经净化后，从除尘净化装置烟气出口17送出，一部分作为循环烟气7在引风机18的作用下被送到高温气体换热器 22中，另一部分从烟囱19中作为废气排入大气中。一部分循环烟气作为保温烟气换热后（温度450～600℃）由保温烟气出口29送出（用于设备保温，设备保温后的烟气，温度500～550℃，再返回进入气流干燥管入口5，用于煤干燥），一部分循环烟气经高温烟气换热器22换热后作为预热后的循环烟气55进入烟气发生器循环烟气入口56，达到烟气循环利用的目的。从除尘净化装置14的煤粉出口20送出的煤粉21集中收集后作为燃料。
上述技术达到的技术指标如下表所述：
含半焦粉的高温烟气的利用技术指标
项目 烟气循环利用率/% 烟气热量回收率/% 烟气除尘率/%
指标 72 80～85 99.9

Claims (10)

1.一种含半焦粉的高温烟气综合利用方法，热半焦由热半焦入口进入加热提升管，生成的高温半焦和高温烟气经加热提升管顶部出口送出进入热半焦槽，经热半焦槽沉降分离，从热半焦槽底部出口导出热半焦（作为煤热解反应热载体），从热半焦槽侧面出口导出高温烟气，即含半焦粉的高温烟气，其特征是：含半焦粉的高温烟气经管道进入高效分离器，分离后的半焦粉由高效分离器底部出口导出，净化后高温烟气由高效分离器出口经管道导出，其特征是净化后的高温烟气进行回收热量：净化后的高温烟气进入高温气体换热器回收部分能量用于预热气体（预热气体包括加热保温烟气、预热工艺用空气和加热去烟气发生器的循环烟气），换热后的烟气温度降至350～650℃，用于干燥原料煤，干燥煤与烟气经旋风分离器后分离出干燥煤，并将干燥煤提升至干煤槽，气流干燥管出口烟气经除尘净化达标后部分排放，部分经引风机引回做循环烟气，循环烟气一路经高温烟气换热器预热后做保温烟气，一路经高温烟气换热器预热后作为高温烟气进入烟气发生器做惰性提升气体使用，烟气发生器出口烟气经加热提升管后送入高效分离器，分离净化后的高温烟气再进入高温气体换热器，循环利用；
换热后的烟气用于干燥原料煤是将换热后的烟气分成两路，一路直接送入气流干燥管底部进口管，一部经余热锅炉回收部分能量后进入气流干燥管底部进口管，气流干燥管底部进口管还连通由保温设备返回的保温烟气，三路气体在气流干燥管底部进口管入进行烟气混合，控制混合烟气温度与待干燥的煤相适应，控制气流干燥管出口干燥煤与烟气温度。
2.根据权利要求1所述的一种高温废烟气的利用方法，其特征是：所述含半焦粉的高温烟气，半焦粉含量200～1200g/Nm3,温度750～850℃，氧含量小于0.5%。
3.根据权利要求1所述的一种高温废烟气的利用方法，其特征是：所述含半焦粉，温度750～850℃，并入热半焦，作为煤热解热载体。
4.根据权利要求1所述的一种高温废烟气的利用方法，其特征是：所述净化后的高温烟气，半焦粉含量2～12g/Nm3,温度750～850℃，氧含量小于0.5%。
5.根据权利要求1所述的一种高温废烟气的利用方法，其特征是：所述煤，指进入气流干燥管的原料煤，粒度为≤6mm，含水分8%～22%（质量分数）。
6.根据权利要求1所述的一种高温废烟气的利用方法，其特征是：所述干燥煤，水分含量为1.5%～5%(质量分数)，温度100～130℃。
7.根据权利要求1所述的一种高温废烟气的利用方法，其特征是：所述循环烟气，煤粉含量＜30mg/Nm3, 预热前温度为120～150℃，预热后温度为450～600℃。
8.根据权利要求1所述的一种高温废烟气的利用方法，其特征是：所述保温烟气，煤粉含量＜30mg/Nm3, 预热前温度为120～150℃，预热后温度为450～600℃。
9.、根据权利要求1所述的一种高温废烟气的利用方法，其特征是：所述外排烟气，煤粉含量＜30mg/Nm3,温度为120～150℃。
10.含半焦粉的高温烟气的利用系统，空气鼓风机的出气管连通烟气发生器空气入口，且旁引一空气支管经高温气体换热器空气进口进入高温气体换热器，经空气管口和管道连通烟气发生器预热空气入口，烟气发生器上开有燃料入口，烟气发生器顶部开有烟气发生器高温烟气出口，烟气发生器高温烟气出口连通加热提升管高温烟气进口，加热提升管上开有热半焦入口，其特征是：加热提升管顶部出口管路连通热半焦槽入口，热半焦槽带有热半焦底部出口，热半焦槽含半焦粉高温烟气出口连接高效分离器入口，高效分离器设有底部出口，高效分离器烟气出口连通高温气体换热器高温烟气进口，高温气体换热器上分别开设有循环烟气进口与保温烟气出口连通、循环烟气入口与预热后的循环烟气出口连通，高温气体换热器底部出口分成两路管路，一路连通气流干燥管底部进口，一路连通余热锅炉烟气入口，余热锅炉上开设有连通的进水口和蒸汽出口，余热锅炉烟气出口经管路连通气流干燥管底部进口，气流干燥管上开有进煤口，顶部的气流干燥管出口管路连通旋风分离器进口，旋风分离器底部设有干燥煤出口，顶部旋风分离器出口经管路连通除尘净化入口，除尘净化装置底部设有煤粉出口，除尘净化装置烟气出口连通两路管路，一路上装有引风机并连通循环烟气进口和循环烟气入口，一路连通烟囱。
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