CN103234214B - 高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统，包括蒸汽间接换热干燥机、吸收塔、闪蒸塔、真空泵和原煤仓。蒸汽间接换热干燥机与原煤仓相接，并连有布袋除尘器Ⅰ、缓冲仓；缓冲仓连有磨煤机；磨煤机连有热风炉，其顶部分别设有布袋除尘器Ⅱ、输送管道Ⅱ；布袋除尘器Ⅱ与热风炉相连；布袋除尘器Ⅰ分别与吸收塔、缓冲仓相连；吸收塔顶部连有载气初热器，底部设有循环泵，侧部与闪蒸塔相连；循环泵连有暖风器，并与载气初热器相连；暖风器分别与闪蒸塔、热风炉相连；闪蒸塔连有凝汽器，该凝汽器与真空泵相连；闪蒸塔与载气初热器相连。本发明还公开了该系统应用方法。本发明投资小，可有效降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及气化用煤预干燥及制粉系统中尾气的热量回收利用、含尘尾气中水回收等技术领域，尤其涉及高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统及其方法。
背景技术
粉煤煤气化装置对煤的水分及粒径有严格要求，进入煤粉气化装置之前需对原煤进行制粉。目前，制粉系统通常采用通入热烟气的磨煤机进行制粉，热烟气由燃气燃烧产生，制粉后的细粉由布袋除尘器收集后送入后续气化系统，为降低高水分煤制粉装置的燃气消耗量，高水分煤制粉装置一般设有蒸汽预干燥单元。现有技术中预干燥系统与制粉系统为两个独立的单元，干燥后的煤通过刮板机、皮带机、斗提机等输送设备输送至制粉系统煤仓，该方法存在的问题是：
⑴干燥后的煤粉温度达60~80℃，在输送过程中产生大量粉尘和蒸汽，而其中由于细粉较多，且水分较低，采用皮带或埋刮板输送均容易产生大量粉尘，不仅污染环境，操作环境差，而且细煤粉极易自然着火，甚至会发生闪爆等严重事故，影响输送设备的稳定使用。
⑵干燥后温度达60~80℃的热煤通过输送环节，煤温降低至30~60℃后才进入磨煤机进行磨煤制粉，干燥后热煤携带的热量被浪费，根据计算该部分浪费的热量占制粉系统所需能量的5~20%。
⑶采用蒸汽预干燥过程产生的干燥尾气经除尘（常用方法有布袋除尘、电除尘和湿法除尘）后直接排放进入大气，干燥尾气中含有的大量水蒸气和热量均未得到回收利用。
⑷干燥尾气中含有大量不凝性气体，如将其用于直接加热助燃空气，是气-气换热，由于换热设备的加热侧是气相，换热系数很小，要求较大的换热面积，因此造成设备投资巨大，不仅经济上不可行，而且存在干燥尾气中的煤尘堵塞换热设备及结露的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种投资小、易于实施的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种有效降低能耗的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统的应用方法。
为解决上述问题，本发明所述的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统，包括蒸汽间接换热干燥机、吸收塔、闪蒸塔、真空泵和原煤仓，其特征在于：所述蒸汽间接换热干燥机的输入端与所述原煤仓相接，其另一端上部连有布袋除尘器Ⅰ，其另一端下部设有缓冲仓；所述缓冲仓通过输送管道Ⅰ连有磨煤机；所述磨煤机的一侧连有热风炉，其顶部分别设有布袋除尘器Ⅱ、输送管道Ⅱ，该输送管道Ⅱ与所述布袋除尘器Ⅰ相连；所述布袋除尘器Ⅱ通过引风机与所述热风炉相连；所述布袋除尘器Ⅰ分别与所述吸收塔、所述缓冲仓相连；所述吸收塔的顶部通过循环风机连有载气初热器，其底部设有循环泵，其侧部与所述闪蒸塔相连；所述循环泵连有暖风器，并与所述载气初热器相连；所述暖风器分别与所述闪蒸塔、所述热风炉相连；所述闪蒸塔通过输送管道Ⅲ连有凝汽器，该凝汽器与所述真空泵相连；所述闪蒸塔通过输送管道Ⅳ与所述载气初热器相连，该载气初热器通过输送管道Ⅴ与所述蒸汽间接换热干燥机的输入端相连。
所述输送管道Ⅰ、所述输送管道Ⅱ及所述布袋除尘器Ⅱ的排放管上均设有旋转计量阀。
所述磨煤机、所述引风机、所述真空泵、所述循环风机、所述循环泵上均设有流量计。
所述凝汽器的中部设有冷却水进水口，其上部和底部分别设有冷却水回水口与冷却水进水口。
所述蒸汽间接换热干燥机是指蒸汽管回转干燥机、管式干燥机、环管式回转干燥机、间接换热干燥机中的任意一种。
所述蒸汽间接换热干燥机与所述磨煤机采用一一对应方式布置。
所述载气初热器为热水加热的液-气型翅片管加热器或列管换热器。
所述吸收塔为填料塔、板式塔或喷淋塔中的任意一种。
所述暖风器为热水加热的翅片式暖风器。
如上所述的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统的应用方法，包括以下步骤：
⑴将水分大于15%的原煤破碎至≤20mm后，送入原煤仓，并通过蒸汽间接换热干燥机的输入端送入在蒸汽间接换热干燥机中进行预干燥，在加热蒸汽的压力为0.3~2.0MPa、温度为120~360℃的条件下干燥30~50min后，分别得到干燥后的原煤和温度为90~120℃的干燥尾气A；所述干燥后的原煤送入缓冲仓；所述干燥尾气A送入布袋除尘器Ⅰ在压力-200~500Pa、温度90~120℃的条件下进行除尘，得到含有水蒸气的干燥尾气B和煤粉A，该煤粉A进入所述缓冲仓；
⑵所述缓冲仓内所述干燥后的原煤和所述煤粉A一起通过输送管道Ⅰ经旋转计量阀计量后送入磨煤机进行制粉，在热风压力为2000~6000Pa、温度为200~350℃的条件下制粉6~25s后，得到符合国标的煤粉B；所述煤粉B由来自热风炉的温度为200~350℃热风吹出，并送入布袋除尘器Ⅱ；所述布袋除尘器Ⅱ在压力为-200~500Pa、温度为90~120℃的条件下除尘后，得到符合国标的气化用煤粉和干燥尾气C；所述符合国标的气化用煤粉通过所述布袋除尘器Ⅱ上的排放管排出；所述干燥尾气C通过引风机引入所述热风炉（9），作为混和热风使用；
⑶所述干燥尾气B送入吸收塔，并与从塔顶喷淋的30~60℃的循环冷却水直接换热传质，使所述干燥尾气B中的水蒸气冷却为冷凝水，冷凝水和所述吸收塔内循环冷却水混合后到达所述吸收塔底部成为温度为80~90℃的塔底液；所述塔底液通过循环泵分别送入载气初热器和暖风器；
而除尘去湿的尾气通过循环风机输送至所述载气初热器中进行干燥，得到载气，该载气通过输送管道Ⅴ送入所述蒸汽间接换热干燥机的输入端进行循环使用；
⑷送入所述暖风器的塔底液将进入所述暖风器的空气的温度由常温加热至40~60℃，然后送入所述热风炉中，并与进入所述热风炉的燃气进行燃烧，得到200~350℃的热风，该热风送入所述磨煤机中使用；
⑸在所述暖风器中换热后温度为60~80℃的塔底液与在所述载气初热器中换热后的温度为60~80℃的塔底液一起送入闪蒸塔中，在4.2~31.2KPa的压力下按常规方法进行负压闪蒸降温，使经过两路换热后的塔底液温度调节至30~60℃后返回所述吸收塔顶部，作为所述吸收塔冷却液循环使用；同时，负压闪蒸排出的水蒸汽通过输送管道Ⅲ送入凝汽器中，并与通过冷却水进水口送入至所述凝汽器的冷却水作用，凝结为蒸馏水，成为水质良好的干燥尾气回收水，该干燥尾气回收水通过冷却水回水口排出；所述凝汽器中的不凝气通过真空泵排出。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明将干燥尾气携带的热量和水蒸汽转化为热水携带的热量和水，携带大量热量的热水用于预热进入煤干燥系统的载气、进入磨煤机所用热风炉的助燃空气，换热后的热水通过负压闪蒸技术回收洁净水，实现干燥尾气携带的热量充分利用，达到降低煤气化制粉系统热量消耗及燃气消耗的目的，在减少干燥尾气中水分直排的同时还能向外界提供洁净水。
2、本发明将煤干燥系统回收的废热用于两个方面，分别是预热进入煤干燥系统的载气、预热进入热风炉的助燃空气，使载气温度提高10~20℃，助燃风温度提高30~100℃。
3、本发明在热量回收的同时，可以将原煤中干燥尾气中的水蒸汽的97%回收为洁净水。
4、采用该发明后，煤干燥系统可实现惰性气体循环干燥。吸收塔将干燥尾气中的热量和水蒸汽回收，排放的尾气经加热后返回煤干燥系统，成为干燥载气，使得煤干燥系统实现闭路循环，此时，干燥系统的氧含量完全可控，不再向大气排放干燥尾气，电厂煤干燥系统更安全、更环保。
5、采用该发明后，由于助燃空气的温度由常温被加热至40~70℃，在所需热风风量及温度一定的情况，减少了燃气的耗量，节能减排效果显著。
6、由于本发明将干燥系统与制粉系统融合为一体，干燥机和磨煤机一一对应配置，且直接衔接，因此，干燥后煤粉直接进入磨煤机制粉，节省了煤粉转运过程中散失的能量，从而减少了热风炉热烟气的用量，进而减少了燃气的用量。
7、本发明省去了中间复杂的输送环节，仅由缓冲仓和旋转计量阀代替，同时简化干燥前端备煤系统，节省了原磨煤系统的煤仓，大大降低了生产成本。
8、由于本发明省去了干燥系统和磨煤系统的中间输送环节，且采用密闭系统，因此，有效避免了粉尘和再燃的现象。
9、本发明将干燥尾气携带的热量和水蒸汽通过吸收塔转换为热水，再通过热水携带的热量加热干燥载气和助燃空气，是液-气换热形式，两种换热设备的换热系数显著提高，换热面积大幅度减少，不仅设备投资和管道投资显著降低，而且避免了粉尘堵塞风险。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的工艺流程图。
图中：1—蒸汽间接换热干燥机 2—布袋除尘器Ⅰ 3—吸收塔 4—载气初热器 5—闪蒸塔 6—凝汽器 7—暖风器 8—引风机 9—热风炉 10—布袋除尘器Ⅱ 11—缓冲仓 12—磨煤机 13—真空泵14—循环风机 15—循环泵 16—旋转计量阀 17—原煤仓。
具体实施方式
如图1所示，高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统，包括蒸汽间接换热干燥机1、吸收塔3、闪蒸塔5、真空泵13和原煤仓17。
蒸汽间接换热干燥机1的输入端与原煤仓17相接，其另一端上部连有布袋除尘器Ⅰ2，其另一端下部设有缓冲仓11；缓冲仓11通过输送管道Ⅰ连有磨煤机12；磨煤机12的一侧连有热风炉9，其顶部分别设有布袋除尘器Ⅱ10、输送管道Ⅱ，该输送管道Ⅱ与布袋除尘器Ⅰ2相连；布袋除尘器Ⅱ10通过引风机8与热风炉9相连；布袋除尘器Ⅰ2分别与吸收塔3、缓冲仓11相连；吸收塔3的顶部通过循环风机14连有载气初热器4，其底部设有循环泵15，其侧部与闪蒸塔5相连；循环泵15连有暖风器7，并与载气初热器4相连；暖风器7分别与闪蒸塔5、热风炉9相连；闪蒸塔5通过输送管道Ⅲ连有凝汽器6，该凝汽器6与真空泵13相连；闪蒸塔5通过输送管道Ⅳ与载气初热器4相连，该载气初热器4通过输送管道Ⅴ与蒸汽间接换热干燥机1的输入端相连。
其中：输送管道Ⅰ、输送管道Ⅱ及布袋除尘器Ⅱ10的排放管上均设有旋转计量阀16。
磨煤机12、引风机8、真空泵13、循环风机14、循环泵15上均设有流量计。
凝汽器6的中部设有冷却水进水口，其上部和底部分别设有冷却水回水口与冷却水进水口。
蒸汽间接换热干燥机1是指蒸汽管回转干燥机、管式干燥机、环管式回转干燥机、间接换热干燥机中的任意一种。
蒸汽间接换热干燥机1与磨煤机12采用一一对应方式布置。
载气初热器4为热水加热的液-气型翅片管加热器或列管换热器。
吸收塔3为填料塔、板式塔或喷淋塔中的任意一种。
暖风器7为热水加热的翅片式暖风器。
该高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统的应用方法，包括以下步骤：
⑴将水分大于15%的原煤破碎至≤20mm后，送入原煤仓17，并通过蒸汽间接换热干燥机1的输入端送入在蒸汽间接换热干燥机1中进行预干燥，在加热蒸汽的压力为0.3~2.0MPa、温度为120~360℃的条件下干燥30~50min后，分别得到干燥后的原煤和温度为90~120℃的干燥尾气A；干燥后的原煤送入缓冲仓11；干燥尾气A送入布袋除尘器Ⅰ2在压力-200~500Pa、温度90~120℃的条件下进行除尘，得到含有水蒸气的干燥尾气B和煤粉A，该煤粉A进入缓冲仓11；
⑵缓冲仓11内干燥后的原煤和煤粉A一起通过输送管道Ⅰ经旋转计量阀16计量后送入磨煤机12进行制粉，在热风压力为2000~6000Pa、温度为200~350℃的条件下制粉6~25s后，得到符合国标的煤粉B；煤粉B由来自热风炉9的温度为200~350℃热风吹出，并送入布袋除尘器Ⅱ10；布袋除尘器Ⅱ10在压力为-200~500Pa、温度为90~120℃的条件下除尘后，得到符合国标的气化用煤粉和干燥尾气C；符合国标的气化用煤粉通过布袋除尘器Ⅱ10上的排放管排出；干燥尾气C通过引风机8引入热风炉9，作为混和热风使用；
⑶干燥尾气B送入吸收塔3，并与从塔顶喷淋的30~60℃的循环冷却水直接换热传质，使干燥尾气B中的水蒸气冷却为冷凝水，冷凝水和吸收塔3内循环冷却水混合后到达吸收塔3底部成为温度为80~90℃的塔底液；塔底液通过循环泵15分别送入载气初热器4和暖风器7；
而除尘去湿的尾气通过循环风机14输送至载气初热器4中进行干燥，得到载气，该载气通过输送管道Ⅴ送入蒸汽间接换热干燥机1的输入端进行循环使用；
⑷送入暖风器7的塔底液将进入暖风器7的空气的温度由常温加热至40~60℃，然后送入热风炉9中，并与进入热风炉9的燃气进行燃烧，得到200~350℃的热风，该热风送入磨煤机12中使用；
⑸在暖风器7中换热后温度为60~80℃的塔底液与在载气初热器4中换热后的温度为60~80℃的塔底液一起送入闪蒸塔5中，在4.2~31.2KPa的压力下按常规方法进行负压闪蒸降温，使经过两路换热后的塔底液温度调节至30~60℃后返回吸收塔3顶部，作为吸收塔3冷却液循环使用；同时，负压闪蒸排出的水蒸汽通过输送管道Ⅲ送入凝汽器6中，并与通过冷却水进水口送入至凝汽器6的冷却水作用，凝结为蒸馏水，成为水质良好的干燥尾气回收水，该干燥尾气回收水通过冷却水回水口排出；凝汽器6中的不凝气通过真空泵13排出。
Claims (10)
1.高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统，包括蒸汽间接换热干燥机（1）、吸收塔（3）、闪蒸塔（5）、真空泵（13）和原煤仓（17），其特征在于：所述蒸汽间接换热干燥机（1）的输入端与所述原煤仓（17）相接，其另一端上部连有布袋除尘器Ⅰ（2），其另一端下部设有缓冲仓（11）；所述缓冲仓（11）通过输送管道Ⅰ连有磨煤机（12）；所述磨煤机（12）的一侧连有热风炉（9），其顶部分别设有布袋除尘器Ⅱ（10）、输送管道Ⅱ，该输送管道Ⅱ与所述布袋除尘器Ⅰ（2）相连；所述布袋除尘器Ⅱ（10）通过引风机（8）与所述热风炉（9）相连；所述布袋除尘器Ⅰ（2）分别与所述吸收塔（3）、所述缓冲仓（11）相连；所述吸收塔（3）的顶部通过循环风机（14）连有载气初热器（4），其底部设有循环泵（15），其侧部与所述闪蒸塔（5）相连；所述循环泵（15）连有暖风器（7），并与所述载气初热器（4）相连；所述暖风器（7）分别与所述闪蒸塔（5）、所述热风炉（9）相连；所述闪蒸塔（5）通过输送管道Ⅲ连有凝汽器（6），该凝汽器（6）与所述真空泵（13）相连；所述闪蒸塔（5）通过输送管道Ⅳ与所述载气初热器（4）相连，该载气初热器（4）通过输送管道Ⅴ与所述蒸汽间接换热干燥机（1）的输入端相连。
2.如权利要求1所述的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统，其特征在于：所述输送管道Ⅰ、所述输送管道Ⅱ及所述布袋除尘器Ⅱ（10）的排放管上均设有旋转计量阀（16）。
3.如权利要求1所述的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统，其特征在于：所述磨煤机（12）、所述引风机（8）、所述真空泵（13）、所述循环风机（14）、所述循环泵（15）上均设有流量计。
4.如权利要求1所述的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统，其特征在于：所述凝汽器（6）的中部设有冷却水进水口，其上部和底部分别设有冷却水回水口与冷却水进水口。
5.如权利要求1所述的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统，其特征在于：所述蒸汽间接换热干燥机（1）是指蒸汽管回转干燥机、管式干燥机、环管式回转干燥机、间接换热干燥机中的任意一种。
6.如权利要求1所述的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统，其特征在于：所述蒸汽间接换热干燥机（1）与所述磨煤机（12）采用一一对应方式布置。
7.如权利要求1所述的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统，其特征在于：所述载气初热器（4）为热水加热的液-气型翅片管加热器或列管换热器。
8.如权利要求1所述的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统，其特征在于：所述吸收塔（3）为填料塔、板式塔或喷淋塔中的任意一种。
9.如权利要求1所述的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统，其特征在于：所述暖风器（7）为热水加热的翅片式暖风器。
10.如权利要求1所述的高水分煤种的粉煤煤气化制粉与水回收集成系统的应用方法，包括以下步骤：
⑴将水分大于15%的原煤破碎至≤20mm后，送入原煤仓（17），并通过蒸汽间接换热干燥机（1）的输入端送入在蒸汽间接换热干燥机（1）中进行预干燥，在加热蒸汽的压力为0.3~2.0MPa、温度为120~360℃的条件下干燥30~50min后，分别得到干燥后的原煤和温度为90~120℃的干燥尾气A；所述干燥后的原煤送入缓冲仓（11）；所述干燥尾气A送入布袋除尘器Ⅰ（2）在压力-200~500Pa、温度90~120℃的条件下进行除尘，得到含有水蒸气的干燥尾气B和煤粉A，该煤粉A进入所述缓冲仓（11）；
⑵所述缓冲仓（11）内所述干燥后的原煤和所述煤粉A一起通过输送管道Ⅰ经旋转计量阀（16）计量后送入磨煤机（12）进行制粉，在热风压力为2000~6000Pa、温度为200~350℃的条件下制粉6~25s后，得到符合国标的煤粉B；所述煤粉B由来自热风炉（9）的温度为200~350℃的热风吹出，并送入布袋除尘器Ⅱ（10）；所述布袋除尘器Ⅱ（10）在压力为-200~500Pa、温度为90~120℃的条件下除尘后，得到符合国标的气化用煤粉和干燥尾气C；所述符合国标的气化用煤粉通过所述布袋除尘器Ⅱ（10）上的排放管排出；所述干燥尾气C通过引风机（8）引入所述热风炉（9），作为混和热风使用；
⑶所述干燥尾气B送入吸收塔（3），并与从塔顶喷淋的30~60℃的循环冷却水直接换热传质，使所述干燥尾气B中的水蒸气冷却为冷凝水，冷凝水和所述吸收塔（3）内循环冷却水混合后到达所述吸收塔（3）底部成为温度为80~90℃的塔底液；所述塔底液通过循环泵（15）分别送入载气初热器（4）和暖风器（7）；
而除尘去湿的尾气通过循环风机（14）输送至所述载气初热器（4）中进行干燥，得到载气，该载气通过输送管道Ⅴ送入所述蒸汽间接换热干燥机（1）的输入端进行循环使用；
⑷送入所述暖风器（7）的塔底液将进入所述暖风器（7）的空气的温度由常温加热至40~60℃，然后送入所述热风炉（9）中，并与进入所述热风炉（9）的燃气进行燃烧，得到200~350℃的热风，该热风送入所述磨煤机（12）中使用；
⑸在所述暖风器（7）中换热后温度为60~80℃的塔底液与在所述载气初热器（4）中换热后的温度为60~80℃的塔底液一起送入闪蒸塔（5）中，在4.2~31.2KPa的压力下按常规方法进行负压闪蒸降温，使经过两路换热后的塔底液温度调节至30~60℃后返回所述吸收塔（3）顶部，作为所述吸收塔（3）冷却液循环使用；同时，负压闪蒸排出的水蒸汽通过输送管道Ⅲ送入凝汽器（6）中，并与通过冷却水进水口送入至所述凝汽器（6）的冷却水作用，凝结为蒸馏水，成为水质良好的干燥尾气回收水，该干燥尾气回收水通过冷却水回水口排出；所述凝汽器（6）中的不凝气通过真空泵（13）排出。
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