CN107189819A - 一种粉煤制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于煤气化的煤粉制备方法，包括以下步骤：1)将原煤送入磨煤机进行研磨，同时将锅炉烟道的热烟气送入磨煤机对原煤进行干燥，产出合格粒度和湿度的煤粉；2)将煤粉进行风粉分离，产生粉料和尾气；3)通过气力输送将粉料送至气化装置进行气化。本发明将锅炉产出热烟气中的低位热能作为粉煤干燥的热量来源，本发明在节能、安全、降低投资和运行成本都有明显优势。
Description
技术领域
本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及粉煤气化工艺中的粉煤制备方法。
背景技术
粉煤气化工艺中，要求粉煤粒径为5～90μm，含水量在2～5％，因此需要对原煤进行研磨和干燥。现有粉煤气化技术中，磨煤和干燥单元设置在气化装置内，采用中速磨煤机磨煤，同时由惰性气体发生器提供干燥剂对煤粉进行干燥，惰性气体发生器一般采用燃料气或柴油作为燃料。惰性气体在系统内循环，同时排出一部分循环气带走水分。
该技术方案运行费用高，柴油和燃料气均属于较为清洁能源，用其作为燃料成本很高。系统安全性较难保证，需要补充大量N2来保证系统氧含量处于较低水平，以免发生煤粉爆炸事故。系统和运行维护较为复杂，需要专门的惰性气体发生器来产生热烟气。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种粉煤气化工艺中的粉煤制备方法，本发明首次将煤气化装置与现有的锅炉装置相结合，通过调整现有锅炉设备的热量平衡，将锅炉产出热烟气中的低位热能作为粉煤干燥的的热量来源，达到节能、安全、降低投资和运行成本的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种用于煤气化的粉煤制备方法，包括以下步骤：
1)将原煤送入磨煤机进行研磨，同时将锅炉烟道的热烟气送入磨煤机对原煤进行干燥，产出合格粒度和湿度的煤粉；
2)将所述煤粉进行风粉分离，产生粉料和尾气；
3)通过气力密相输送将粉料送至气化装置进行气化。
进一步地，所述热烟气的温度为大约250℃～大约350℃，优选为大约300℃～大约320℃。
进一步地，热烟气的流量为50000Nm3-160000Nm3。
进一步地，步骤2)中所产生的粉料的粒径为5-90μm，含水量为1.5～5％。
进一步地，所述气力密相输送的输送密度为300～500kg/m3；输送介质为0.4～0.8MPa的低压氮气；
进一步地，所述粉煤制备方法还包括对步骤2)产生的尾气进行脱硫脱硝处理；
进一步地，所述粉煤制备方法还包括在步骤1)之前将锅炉的热烟气进行脱硫脱硝处理后加热，然后送入磨煤机。
同时，本发明还提供了一种用于煤气化的粉煤制备系统，所述系统与锅炉(3)装置一体化布置；所述粉煤制备系统包括锅炉烟道出口、给煤机(1)、磨煤机(2)、袋式过滤器(4)、气力输送设备(5)；其中锅炉(3)通过其烟道向磨煤机内输送热烟气，以便对原煤进行干燥；
所述气力输送设备采用气力密相输送，输送介质为0.4～0.8MPa的低压氮气；
优选地，所述系统还包括脱硫脱硝装置(7)。
本发明使用锅炉产出的热烟气对原煤进行干燥，热烟气的含氧量很低，可避免发生燃烧爆炸事故，具有明显的安全优势；并且，本发明使用热烟气作为干燥热源，实现热量梯级利用，节约了能耗。
下面将进一步详述本发明的方法。
本发明的热烟气是未进行脱硫脱硝处理的热烟气，或者是已经过锅炉脱硫脱硝的的热烟气。
当使用未脱硫脱硝处理的热烟气进行原煤干燥时，将风粉分离后的尾气送回锅炉进行脱硫脱硝处理后排放；或者也可使用由锅炉脱硫脱硝处理后烟道抽出的烟气进行原煤干燥，然后将风粉分离后的尾气直接排放。
上述两种干燥方式的具体实施方案如下：
1)使用未进行脱硫脱硝处理的热烟气作为干燥介质：
如图1所示，原料煤由称重给煤机(1)定量送入磨煤机(2)，热烟气由锅炉(3)脱硫脱硝前烟道抽出也送入磨煤机(2)，原煤在磨煤机内完成研磨和干燥，产出合格粒度和湿度的煤粉送至袋式过滤器(4)内进行风粉分离，粉料经气力输送设备(5)送出界区至气化装置，废气由引风机(6)送回锅炉进行脱硫脱硝(7)处理后排放。
本方案所涉及的由锅炉抽出的热烟气温度为250～350℃，压力为微正压，经磨煤机(2)与原煤混合加热后，温度降至80～110℃，压力为微负压，原煤由常温加热至80～110℃，原煤水分由5％～35％降至1.5％～5％，原煤由30mm研磨为5～90μm的粉煤。气力输送设备为气力密相输送，采用0.4～0.8MPa的低压氮气输送。
2)使用已经脱硫脱硝处理的热烟气作为干燥介质
如附图2所示，原料煤由称重给煤机(1)定量送入磨煤机(2)，热烟气由锅炉(3)脱硫脱硝后烟道抽出经烟气加热器(8)加热后也送入磨煤机(2)，原煤在磨煤机内完成研磨和干燥，产出合格粒度和湿度的煤粉送至袋式过滤器(4)内进行风粉分离，粉料经气力输送设备(5)送出界区至气化装置，尾气经引风机(6)直接排放。
本方案所涉及的由锅炉抽出的热烟气温度为60℃，压力为微正压，经烟气加热器加热(8)至250～350℃经磨煤机(2)与原煤混合加热后，温度降至80～110℃，压力为微负压，原煤由常温加热至80～110℃，原煤水分由5％～35％降至1.5％～5％，原煤由30mm研磨为5～90μm的粉煤。气力输送设备采用0.4～0.8MPa的低压氮气输送。烟气加热器(8)置于锅炉烟道内，和热烟气间接换热。
现代煤化工尤其是粉煤气化兴起较晚，粉煤制备工艺发展时间不长，未能从能耗和成本上得到优化。并且，由于煤气化装置和锅炉装置分属不同的装置，一般由不同设计院负责，把二者结合起来需要在装置布置和工艺系统上进行总体设计，从设计角度上来说，设计院不愿意有多个装置的交接过多，增加设计的复杂性，因而，现有技术中还未发现有将锅炉装置与煤气化装置相结合的设计。实际上，在现有技术中，为了给磨煤机提供干燥烟气，德国采用单独配套粉煤炉产生烟气，烟气再进行脱硫脱硝处理，其投资和运行成本非常之高。
本发明首次将煤气化设备和现有的锅炉装置设置在一起，原煤和动力煤可通过同一输煤栈桥输送，烟气为高温和大直径管道，磨煤机靠近烟道布置可减少其长度，降低建设和运行成本。
将粉煤送至气化的传统输送方式为气力稀相输送，其能耗较高，并且采用类似埋刮板输送机不适用于较长距离300m以上的输送；而发明使用气力密相输送，降低了能耗，且可用于长距离的输送；
本发明的气力密相输送的介质可以是任何惰性气体，包括但不限于N2或CO2。
本发明所使用的原煤为原料煤。
本发明的有益效果如下：
本发明将锅炉产出热烟气中的低位热能作为粉煤干燥的的热量来源，和背景技术相比较，本发明在节能、安全、降低投资和运行成本都有明显优势。
本发明采用烟气作为热源，该热量是由锅炉煤的燃烧提供。本发明取得是烟气中的300℃左右的低位热能，高位热能用作锅炉产蒸汽用，达到了热量梯级利用的目的。背景技术中直接燃烧柴油或燃料气，柴油和燃料气产出的1000℃左右的高位能直接和循环气混合降低至300℃左右，高位能被完全浪费。本发明相对背景技术能耗优势非常明显。
本发明中采用烟气作为干燥介质，烟气本身是惰性气体，系统中不会外加入大量空气，因此系统氧含量可以控制在很低的水平，约2％左右，远低于煤粉的燃烧爆炸极限，因此系统运行非常安全。相对于背景技术中补充空气来排出水分，氧含量一般控制在8～12％，需要大量安全措施保证系统氧含量不超标，以免发生燃烧爆炸事故。尤其是对于褐煤，其挥发分很高，要求系统惰性环境非常严格，采用本发明安全优势更为明显。
本发明采用烟气作为干燥热源，烟气来自锅炉动力煤的燃烧热，其运行成本主要取决于煤的成本，而背景技术中采用柴油或天然气作为燃料。锅炉用动力煤和柴油天然气相比较，产生相同热量的价格柴油约是煤的6倍，天然气约是煤的4倍。以一套30万吨合成氨装置为例，每天制粉1500吨，每日运行费用可降低2万元左右。
本发明中如使用未脱硫脱硝的热烟气作为干燥介质，相对于背景技术，系统增加了一套气力输送装置，减少了一套惰性气体发生器和一套输煤栈桥，以一套30万吨合成氨装置为例，采用两套制粉系统，总体投资可节省约200万。
附图说明
图1为使用未脱硫脱硝的热烟气作为干燥介质制备粉煤的系统示意图；
图2为使用脱硫脱硝的热烟气作为干燥介质制备粉煤的系统示意图；
其中，1为给煤机，2为磨煤机，3为锅炉，4为袋式过滤器，5为气力输送设备，6为引风机，7为脱硫脱硝设备。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
使用未脱硫脱硝的锅炉热烟气作为干燥介质制备煤粉，其中原料煤为褐煤。磨煤系统出力为60吨煤粉，原料煤粒度为<30mm,水分为35％，经称重给煤机(1)送入磨煤机(2)，在磨煤机内进行研磨和干燥。同时，将锅炉抽出的热烟气送入磨煤机(2)作为干燥剂，其中热烟气温度为320℃，流量为160000Nm3。
经研磨和干燥后煤粉的粒度为5～90μm，水分为5％，温度为90℃；磨煤机出口的烟气温度降低为92℃。
将煤粉经袋式过滤器(4)进行风粉分离，生成粉料和尾气。其中，粉料经0.4MPa的低压氮气输送至气化装置进行粉煤气化反应，尾气由引风机(6)送回锅炉烟道，经脱硫脱硝(7)处理后达标排放。
实施例2
使用已脱硫脱硝的锅炉热烟气作为干燥介质制备煤粉，其中原料煤为褐煤。磨煤系统出力为60吨煤粉，原料煤粒度为<30mm,水分为35％，经称重给煤机(1)送入磨煤机(2)，在磨煤机内进行研磨和干燥。同时，将干燥用烟气从烟道后部抽出，经烟气加热器(8)加热至320℃，送入磨煤机(2)作为干燥剂，其中热烟气流量为160000Nm3。
经研磨和干燥后煤粉粒度为5～90μm，水分为5％，温度为90℃；磨煤机出口的烟气温度为95℃。
将煤粉经袋式过滤器(4)进行风粉分离，生成粉料和尾气。其中，粉料经0.8MPa的低压氮气输送至气化装置进行粉煤气化反应，尾气由引风机(6)排至大气。
实施例3
使用未脱硫脱硝的锅炉热烟气作为干燥介质制备煤粉，其中原料煤为无烟煤。磨煤系统出力为60吨煤粉，原料煤粒度为<30mm，水分为8％，经称重给煤机(1)送入磨煤机(2)，在磨煤机内进行研磨和干燥。同时，将锅炉抽出的热烟气送入磨煤机(2)作为干燥剂，其中热烟气的温度为300℃，流量为50000Nm3。
经研磨和干燥后煤粉粒度为5～90μm，水分为1.5％，温度为102℃；磨煤机出口的烟气温度为105℃。
将煤粉经袋式过滤器(4)进行风粉分离，生成粉料和尾气。其中，粉料经0.8MPa的低压氮气输送至气化装置进行粉煤气化反应，尾气由引风机(6)送回锅炉烟道，经脱硫脱硝(7)处理后达标排放。
实施例4
使用已脱硫脱硝的锅炉热烟气作为干燥介质制备煤粉，其中原料煤为烟煤。磨煤系统出力为60吨煤粉，原料煤粒度为<30mm,水分为15％，经称重给煤机(1)送入磨煤机(2)，在磨煤机内进行研磨和干燥。同时，将干燥用烟气从烟道后部抽出，经烟气加热器(8)加热至300℃，送入磨煤机(2)作为干燥剂，其中热烟气的流量为100000Nm3。
经研磨和干燥后煤粉粒度为5～90μm，水分为2％，温度为100℃，磨煤机出口的烟气温度为102℃。
将煤粉经袋式过滤器(4)进行风粉分离，生成粉料和尾气。其中，粉料经0.8MPa的低压氮气输送至气化装置进行粉煤气化反应，尾气由引风机(6)排至大气。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种用于煤气化的粉煤制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将原煤送入磨煤机进行研磨，同时将锅炉烟道的热烟气送入磨煤机对原煤进行干燥，产出合格粒度和湿度的煤粉；
2)将所述煤粉进行风粉分离，产生粉料和尾气；
3)通过气力密相输送将粉料送至气化装置进行气化。
2.根据权利要求1所述的粉煤制备方法，其特征在于，所述热烟气的温度为250℃-350℃。
3.根据权利要求2所述的粉煤制备方法，其特征在于，所述热烟气的温度为300℃-320℃。
4.根据权利要求1所述的粉煤制备方法，其特征在于，热烟气的流量为50000Nm3-160000Nm3。
5.根据权利要求1所述的粉煤制备方法，其特征在于，步骤2)中所产生的粉料的粒径为5-90μm，含水量为1.5～5％。
6.根据权利要求1所述的粉煤制备方法，其特征在于，所述气力密相输送的输送密度为300～500kg/m3。
7.根据权利要求1所述的粉煤制备方法，其特征在于，所述气力密相输送的介质为0.4～0.8MPa的低压氮气。
8.根据权利要求1所述的粉煤制备方法，其特征在于，还包括对步骤2)产生的尾气进行脱硫脱硝处理。
9.根据权利要求1所述的粉煤制备方法，其特征在于，还包括在步骤1)之前将锅炉的热烟气进行脱硫脱硝处理后加热，然后送入磨煤机。
10.一种用于煤气化的粉煤制备系统，其特征在于，所述系统与锅炉(3)一体布置；
所述粉煤制备系统包括锅炉烟道出口、给煤机(1)、磨煤机(2)、袋式过滤器(4)、气力输送设备(5)；
其中锅炉(3)通过其烟道向磨煤机内输送热烟气，以便对原煤进行干燥；
所述气力输送设备采用气力密相输送，输送介质为0.4～0.8MPa的低压氮气；
优选地，所述系统还包括脱硫脱硝装置(7)。
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