CN1028651C - 循环床煤气—蒸汽联产工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
流化床煤气-蒸汽联产工艺及装置，它采用两个常压流化床，使物料在两床之间循环，流化床锅炉产生蒸汽，流化床煤裂解炉用来热解粉煤，产生中热值煤气；热灰作为热载体提供煤热解所需的热量。其装置包括流化床锅炉(1)，煤裂解炉(5)，三旋涡分离器(2)，热载体储存室(3)，料腿及L型阀和砂阀等。该发明不需外加热源，产生的煤气不需特殊处理即可民用。因此不仅具有工艺简单，结构紧凑，制气效率高的特点，且有投资少，运行成本低，能源综合利用等优点，可解决中小城市的电、热、煤气的联供。
Description
本发明涉及一种用煤制气的工艺方法及其装置，特别是涉及一种循环流化床煤气-蒸汽联产的一体化工艺方法及装置。该装置可产生中热值煤气供居民生活使用，同时可产生蒸汽供热或发电。
为了合理利用能源和改善环境，对城市居民来说，一般在要求实现煤气化的地方，往往同时要求实现集中供热或供电。而在目前现有技术中，制气和供热大都分别进行，且煤的气化工艺大都采用固定床床或移动床煤气化工艺。例如炼焦炉煤气化工艺就是其中的一种，因它可以生产中热值煤气，是目前城市煤气的主要生产方式。但由于它必须使用粘结性强的焦煤作原料，因此它的发展将受到焦煤来源和焦炭销路的限制。
鲁奇固定床煤气化工艺，是一种加压气化工艺，工艺复杂，技术难度大，且生产的煤气中CO的含量高，后处理系统复杂，因此投资很大，一般中小城市很难推广应用。其它尚有发生炉煤气，两段炉煤气等，它们的煤气热值低，焦油和CO含量高，制气效率也很低，不适于作为城市煤气，且对煤种都有一定要求。
为解决上述问题，中国实用新型专利89213611采用循环流化床粉煤气化装置，即先将煤在循环流化床裂解炉中进行裂解，取得中热值煤气，由裂解炉底部排出的半焦再进入气化器进行完全气化，产生低热值煤气。该装置工艺相对简单，气化强度大，产生的煤气品质好，特别是有以各种高挥发份弱粘结性的烟煤和褐煤作制气原料的优点。但这种制气工艺需要外供蒸汽和外加热源，因而造成结构不够紧凑，能源不能充分利用的缺陷。
为了克服现有技术中存在的不足和缺陷，本发明的目的和任务是为了充分利用能源，为中小城市提供一种工艺简单，结构紧凑，制气成本低廉的煤气-蒸汽联产工艺及其装置，从而实现在需要煤气化的地方，同时实现集中供热或供电。
本发明的目的和任务是这样实现的：它是利用三旋涡内分离循环流化床锅炉产生蒸汽，采用流化床煤裂解炉热解粉煤，产生中热值煤气。经分离器分离下来的高温热灰作热载体提供粉煤热解所需的热量;热载体与粉煤在裂解炉内的停留时间为12～20分钟，粉煤热解后生成的半焦和部分原煤作为锅炉的燃料，热物料在锅炉和裂解炉之间自动循环，循环量应为锅炉进燃料量的10～15倍，锅炉产生的蒸汽供作煤裂解时的流化介质和用于供热或发电，这样即可达到联合生产蒸汽和中热值煤气的目的。
上述煤气-蒸汽联产工艺的装置是这样实现的：它是在带有三旋涡内分离循环流化床锅炉的基础上，与流化床锅炉紧邻布置一个流化床煤裂解炉，该炉与热载体储存室之间设有L形阀，其底部设有布风板，裂解炉与锅炉燃烧室之间用带有砂阀控制的料腿相连。整个装置主要包括主床-流化床锅炉，副床-流化床煤裂解炉，三旋涡分离器，热载体储存室、L形阀、砂阀以及裂解炉布风板等。燃料在流化床锅炉内燃烧后，带有热灰的烟的气进入三旋涡分离器，经分离后的热灰落入热载体储存室，经L形阀送入流化床煤裂解炉，作为热载体提供煤热解所需要的热量。热载体与煤热解后产生的半焦一起经料腿由砂阀控制送入流化床锅炉
燃烧室，进行流化燃烧。
附图：为本发明的结构、流程示意图。
下面结合附图详细描述本发明的工作原理，具体结构及实施例。
原煤先经干燥、破碎、分筛后分别送入两个煤仓，一个是储存0～1mm煤粒的细煤仓（11），另一个是储存1～5mm煤粒的粗煤仓（12）。进入流化床锅炉（1）燃烧室的粗粒煤和半焦流化燃烧后，床温可达900℃～950℃，此时高温固体颗粒被烟气扬析，携带进入三旋涡分离器（2），经分离后落入热载体储存室（3），该储存室兼起料腿的作用，由设置在储存室下部的数个L形阀（4）送入流化床煤裂解炉（5），作为煤裂解气化的热载体。为了保证粉煤在裂解炉中所需要的热量，必须提供足够的热载体循环量，其循环量应为主床进燃料量的10～15倍，以保证充足的热灰从三旋涡分离器分离下来，进入热截体储存室（3）。储存室（3）的料位要保持一定高度，一般应在4米以上，以保证锅炉与裂解炉之间的密封。循环床锅炉产生的过热蒸汽大部分用于发电或供热，小部分经减压后加热分空气通过布风板（8）进入裂解炉，使床内物料流化，由储存室（3）送入的高温热灰和由给煤口（9）送入的细粒煤在流化状态下迅速掺混，进行热交换，使煤在700℃～750℃条件下进行快速热裂解，煤中80%以上的挥发份释放出来。同时炉内蒸汽和高温煤粒还会发生一定程度的水煤气反应;空气中的氧和高温炭也会发生一定程度的氧化还原反应，这样可增加煤气产量，所产生的煤气热值不低于12558KJ/Nm3，经常规后处理即可供民用。
煤裂解后生成的半焦和热载体一起经数根料腿（6）由砂阀（7）控制返回锅炉燃烧室流化燃烧。在煤裂解炉（5）中，应保证热灰与粉煤有一定的停留时间，一般为12～20分钟，以便达到粉煤充分裂解的目的。煤热解后产生的中热值煤气，经裂解炉上部的煤气出口（10）送入净化系统处理;由三旋涡分离器（2）分离出来的热烟气进入锅炉尾部受热面，进行烟气热量回收。流化床锅炉（1）的流化介质为空气，由锅炉底部送入床内。
本发明与现有技术相比，具有以下实质性特点和显著进步：（1）本发明是由两个相邻的常压流化床组成，热物料在两炉之间完全靠其自重及床间压差驱动而自动循环，不需要外加动力;煤裂解所需要的热量由热灰提供，不需要外部热源和外供蒸汽，煤裂解后的半焦可在锅炉燃烧室内充分燃烧，因此，本发明不仅具有工艺简单，结构紧凑，且燃烧热损失小，因而有效地提高了燃烧效率和热解制气的效率。（2）本发明对原料煤的适应性广，我国目前大多数动力用煤都可以用本工艺部分气化。所产生的煤气中焦油含量及CO含量较少，热值高，不需要复杂的后处理系统，在现有供热或发电投资基础上，仅增加少量的投资，即可解决中小城市电、热、煤气的联供，因此具有投资少，运行成本低，能源充分综合利用的优点。
Claims (4)
1、一种循环流化床煤气-蒸汽联产工艺方法，利用三旋涡内分离循环流化床锅炉产生蒸汽，采用流化床煤裂解炉热解粉煤，产生中热值煤气，其特征是经分离器分离下来的高温热灰作热载体提供粉煤热解所需的热量，热载体与粉煤在裂解炉内的停留时间为12～20分钟，粉煤热解后生成的半焦和部分原煤作为锅炉的燃料，热物料在锅炉和裂解炉之间自动循环，其循环量应为锅炉(1)进燃料量的10～15倍，锅炉产生的蒸汽供作煤裂解时的流化介质和用于供热或发电。
2、一种循环床煤气-蒸汽联产装置，包括流化床锅炉（1），三旋涡分离器（2），热载体储存室（3），其特征是与流化床锅炉（1）紧邻布置一个流化床煤裂解炉（5），该炉与热载体储存室（3）之间设有L形阀（4），其底部设有布风板（8），裂解炉（5）与锅炉燃烧室之间用带有砂阀（7）控制的料腿（6）相连。
3、按照权利要求1所述的工艺方法，其特征是流化床锅炉（1）与流化床煤裂解炉之间的热载体储存室（3）的料位高度应大于4米。
4、按照权利要求1或3所述的工艺方法，其特征是所述的煤裂解炉的炉温应为700℃～750℃。
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