CN105087025A - 一种移动床煤热解多联产装置及方法 - Google Patents

一种移动床煤热解多联产装置及方法 Download PDF

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肖平
赵鹏勃
高洪培
王鹏利
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Abstract

一种移动床煤热解多联产装置及方法，该装置包括循环流化床锅炉炉膛，其顶部连通有锅炉分离器，锅炉分离器底部连通有立管，立管底部通过锅炉返料器与循环流化床锅炉炉膛底部相连通，立管中部设置有热灰分流装置，热灰分流装置通过移动床热灰分流管道与移动床热解反应器顶部相连通，移动床热解反应器顶部还连通有移动床反应器给料装置旋风除尘器，旋风除尘器还依次与煤气冷却器和煤气布袋除尘器连通，煤气布袋除尘器的出口连接烟囱；移动床热解反应器底部设有移动床返料装置，移动床返料装置通过返料管道与循环流化床锅炉炉膛的底部相连通，在返料管路上设有返料闸阀；本发明还公开了煤热解多联产方法；本发明实现一套系统内热电气的多联产工艺。

Description

一种移动床煤热解多联产装置及方法
技术领域
本发明涉及热能工程领域和化工领域，具体涉及一种移动床煤热解多联产装置及方法。
背景技术
我国是一个富煤、贫油、少气的国家，煤炭在我国国民经济和社会发展中占有重要的地位。目前，煤资源往往作为单一用途来利用，大部分是利用效率相对较低的直接燃烧，经济性也相对较差。煤炭燃烧是把煤中所有组分作为燃料来使用，没能合理利用煤中具有更高利用价值的组分(如挥发份等)，即将煤中高品位化学能全部直接转化为低品位热能利用，导致能源综合利用效率降低。
而煤基多联产技术不仅可以实现煤炭资源的梯级利用，而且可以实现煤炭资源价值的提升、利用效率和经济效益的最大化，同时还可以做到煤炭利用过程对环境友好，是一种较为适合我国国情的洁净煤利用技术。煤的多联产技术是一个复杂的系统工程，该技术按照煤的转化程度可以分为以下几类：
(1)以煤完全气化为基础的多联产技术；
(2)以煤部分气化为基础的多联产技术；
(3)以热载体煤热解为基础的多联产技术。
其中，技术(1)主要特点是以煤炭完全气化技术为核心，多种技术有机组合；在系统中，污染物可以得到有效控制，可实现产生的废气为高纯度的CO2，直接进行利用或处理；采用先进的生物和化学工艺处理等方法可以实现污染物的近零排放，但是该系统复杂，投资成本高；技术(2)是将煤在反应器内进行部分气化产生煤气，没有被气化的半焦送入燃烧炉燃烧利用以产生蒸汽供热、发电，不再采取通入水蒸气等手段对固定碳进行强制转化。相对技术(1)该技术比较简化，但仍存在工艺过程复杂，设备投资运营成本高等缺点。技术(3)以固体热载体煤热解为基础的热电气多联产技术可以在热电联产的基础上以较少的投资获得高品质、低成本煤气，生产工艺相对简单。依托国内成熟的循环流化床(CirculatingFluidizedBed，CFB)锅炉技术，利用锅炉在运行过程中产生的大量高温循环灰(温度约900℃)，作为煤热解气化的热载体，提供煤热解气化所需热量，从而在一个系统中同时产生电能、热能和煤气三种产品，是一种实用性较强的技术。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种移动床煤热解多联产装置及方法，以CFB锅炉的循环灰为固体热载体对煤进行直接加热，使煤热解产生煤气，并将煤热解产生的半焦全部返回CFB锅炉炉膛燃烧利用，从而实现一套系统内热电气的多联产工艺。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种移动床煤热解多联产装置，包括循环流化床锅炉炉膛1，所述循环流化床锅炉炉膛1顶部连通有锅炉分离器2，锅炉分离器2底部连通有立管3，所述立管3底部通过锅炉返料器14与循环流化床锅炉炉膛1的底部相连通，所述立管3中部设置有热灰分流装置4，所述热灰分流装置4通过移动床热灰分流管道5与移动床热解反应器7的顶部相连通，移动床热解反应器7的顶部还连通有移动床反应器给料装置6和旋风除尘器10，所述旋风除尘器10还依次与煤气冷却器11和煤气布袋除尘器12连通，所述煤气布袋除尘器12的出口连接烟囱13；所述移动床热解反应器7底部设置有移动床返料装置8，移动床返料装置8通过返料管道与循环流化床锅炉炉膛1的底部相连通，在移动床返料装置8与循环流化床锅炉炉膛1的底部连通的返料管路上设置有返料闸阀9。
上述所述移动床煤热解多联产装置实现煤热解多联产的方法，燃料在循环流化床锅炉炉膛1中燃烧，燃烧产生的热烟气和烟尘经过锅炉分离器2分离，高温循环灰被分离下来通过立管3和锅炉返料器14返回炉膛再次燃烧；其中一部分循环灰通过热灰分流装置4和移动床热灰分流管道5，引入移动床热解反应器7作为固体热载体，对移动床反应器给料装置6给入的煤进行热解，热解产生的煤气经过旋风除尘器10一次除尘，再经过煤气冷却器11冷却和焦油分离，通过煤气布袋除尘器12进一步除尘后排入烟囱13，最后排入大气中；移动床热解反应器7内反应完的灰和煤热解产生的半焦通过返料管道和返料闸阀9后给入循环流化床锅炉炉膛1燃烧。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
本发明专利可以实现一套系统内热、电、气的多联产，实现煤炭的分级转化和利用，提高煤炭利用效率，同时系统运行灵活，稳定可靠，操作简单方便。
由于煤热解反应器采用移动床结构，与原CFB锅炉循环灰回路并列运行，可以根据煤种、负荷等参数通过调整进入反应器的循环灰份额便利实现反应器内温度的调节，具有系统运行灵活、操作简便的特点。同时由于反应器采用了移动床结构，热灰和煤混合后在反应器内缓慢移动，有效隔离了反应器和流化床燃烧炉，避免烟气反窜。热解后形成的热灰和半焦混合物通过移动床返料装置返回炉膛燃烧。热解所得煤气比较洁净、煤气热值高、，满足民用煤气标准。该系统比较灵活，既可以进行多联产系统运行，也可以在关闭热灰分流装置后保持原循环灰回路独立运行，保证锅炉的独立运行状态。
在中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司1MWCFB试验台上利用该发明专利进行了试验。结果表明，热解煤气热值可达到3698kCal/Nm3，满足城市煤气热值的标准；并且煤气热效率达到23.4％和碳转化率为23.45％，产气率为0.518Nm3/kg，效果良好。
附图说明
图1为本发明移动床煤热解多联产装置整体示意图。
图2为图1部分结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明一种移动床煤热解多联产装置，包括循环流化床锅炉炉膛1，所述循环流化床锅炉炉膛1顶部连通有锅炉分离器2，锅炉分离器2底部连通有立管3，所述立管3底部通过锅炉返料器14与循环流化床锅炉炉膛1的底部相连通，所述立管3中部设置有热灰分流装置4，所述热灰分流装置4通过移动床热灰分流管道5与移动床热解反应器7的顶部相连通，移动床热解反应器7的顶部还连通有移动床反应器给料装置6和旋风除尘器10，所述旋风除尘器10还依次与煤气冷却器11和煤气布袋除尘器12连通，所述煤气布袋除尘器12的出口连接烟囱13；所述移动床热解反应器7底部设置有移动床返料装置8，移动床返料装置8通过返料管道与循环流化床锅炉炉膛1的底部相连通，在移动床返料装置8与循环流化床锅炉炉膛1的底部连通的返料管路上设置有返料闸阀9。
如图1所示，本发明移动床煤热解多联产装置实现煤热解多联产的方法，燃料在循环流化床锅炉炉膛1中燃烧，产生热能，可以用来发电、供热等；燃烧产生的热烟气和烟尘经过锅炉分离器2分离，高温循环灰被分离下来通过立管3和锅炉返料器14返回炉膛再次燃烧；其中一部分循环灰通过热灰分流装置4和移动床热灰分流管道5，引入移动床热解反应器7作为固体热载体，对移动床反应器给料装置6给入的煤进行热解，热解产生的煤气经过旋风除尘器10一次除尘，再经过煤气冷却器11冷却和焦油分离，通过煤气布袋除尘器12进一步除尘后排入烟囱13，最后排入大气中；移动床热解反应器7内反应完的灰和煤热解产生的半焦通过返料管道和返料闸阀9后给入循环流化床锅炉炉膛1燃烧。
下面结合图2对本发明方法做进一步详细说明：热解用煤通过移动床反应器给料装置6中的螺旋给煤机给入移动床热解反应器7；流化床锅炉燃烧产生的高温循环灰从热灰分流装置4引入移动床热解反应器7作为热载体，二者在移动床热解反应器7本体内均匀混合；受热后的煤发生热解，析出水分、煤气等挥发性物质，并产生半焦。煤热解所得煤气由设在反应器上部的管道引出，经煤气除尘器10除尘后排出进行采样收集，并进一步后续处理；热解反应后循环灰和半焦混合物经移动床返料装置8和返料闸阀9返回循环流化床锅炉炉膛1燃烧利用，从而实现一套系统内热能、电能、煤气的多联产。

Claims (2)

1.一种移动床煤热解多联产装置，包括循环流化床锅炉炉膛(1)，其特征在于：所述循环流化床锅炉炉膛(1)顶部连通有锅炉分离器(2)，锅炉分离器(2)底部连通有立管(3)，所述立管(3)底部通过锅炉返料器(14)与循环流化床锅炉炉膛(1)的底部相连通，所述立管(3)中部设置有热灰分流装置(4)，所述热灰分流装置(4)通过移动床热灰分流管道(5)与移动床热解反应器(7)的顶部相连通，移动床热解反应器(7)的顶部还连通有移动床反应器给料装置(6)和旋风除尘器(10)，所述旋风除尘器(10)还依次与煤气冷却器(11)和煤气布袋除尘器(12)连通，所述煤气布袋除尘器(12)的出口连接烟囱(13)；所述移动床热解反应器(7)底部设置有移动床返料装置(8)，移动床返料装置(8)通过返料管道与循环流化床锅炉炉膛(1)的底部相连通，在移动床返料装置(8)与循环流化床锅炉炉膛(1)的底部连通的返料管路上设置有返料闸阀(9)。
2.权利要求1所述移动床煤热解多联产装置实现煤热解多联产的方法，其特征在于：燃料在循环流化床锅炉炉膛(1)中燃烧，燃烧产生的热烟气和烟尘经过锅炉分离器(2)分离，高温循环灰被分离下来通过立管(3)和锅炉返料器(14)返回炉膛再次燃烧；其中一部分循环灰通过热灰分流装置(4)和移动床热灰分流管道(5)，引入移动床热解反应器(7)作为固体热载体，对移动床反应器给料装置(6)给入的煤进行热解，热解产生的煤气经过旋风除尘器(10)一次除尘，再经过煤气冷却器(11)冷却和焦油分离，通过煤气布袋除尘器(12)进一步除尘后排入烟囱(13)，最后排入大气中；移动床热解反应器(7)内反应完的灰和煤热解产生的半焦通过返料管道和返料闸阀(9)后给入循环流化床锅炉炉膛(1)燃烧。
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