CN107965747A - 一种半焦预热利用系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半焦预热利用系统，其具体包括：物料仓、干燥机、输送装置、热解炉、高温半焦仓、磨煤机、给焦机、给煤机、锅炉，高温半焦仓内还设置有换热器，并且本发明还公开了一种采用该系统的半焦预热利用工艺，褐煤通过干燥机干燥后进入热解炉生成高温半焦，高温半焦在高温半焦仓经换热器冷却后和原煤按照比例进入磨煤机磨成煤焦粉后进入锅炉燃烧产生蒸汽以驱动汽轮机发电，同时换热器再次加热冷凝水产生高温水蒸汽送入干燥机用于干燥褐煤，如此充分利用了高温半焦的物理显热，从而利用高温蒸汽干燥褐煤，在保证安全的前提下取消了原来对锅炉蒸汽的消耗，提高了锅炉效率，减小了能源浪费。
Description
技术领域
本发明涉及煤热解以及煤粉燃烧发电技术领域，具体地涉及一种半焦预热利用系统及工艺。
背景技术
我国煤炭资源丰富，原煤除了部分用于炼焦、转化加工外，绝大部分用于直接燃烧。煤直接燃烧，导致煤炭中富含的油气资源还没有得到充分的提炼利用，而且直接燃烧热效率低，对环境破坏严重。煤的热解是将煤在惰性气氛下加热，制取半焦、煤气和焦油等产品，得到的这些产品，又可以梯级利用，对油气资源充分提取的同时，又提高了煤炭尤其是褐煤和长焰煤的综合利用效率，以下以褐煤为例说明。
褐煤的干燥和热解是褐煤有效利用的重要手段，褐煤的干燥需要消耗大量的蒸汽，同时褐煤热解后的高温半焦又需要冷却到常温后再输送到中速磨磨制，冷焦过程中又要消耗量大量冷却水，高温半焦相关表热没有能充分利用。在磨机磨制过程中，如果配加原煤，又需要二次加热烘干，也需要消耗部分热量。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于开发一种半焦预热利用新系统及工艺，主要目的是解决褐煤热解前后能源有效利用的问题。即利用热解后半焦的高温表热(物理显热)，作为热解前原煤干燥的热源，同时也作为磨煤机中原煤干燥的热源，通过以上工艺，有效利用了高温半焦的能量，减少了后道工序锅炉蒸汽和系统冷却水的消耗。
为此本发明提供了一种半焦预热利用系统，包括：
物料仓，物料仓包括承接褐煤的褐煤仓和承接原煤的原煤仓；
干燥机，干燥机包括干燥室和蒸汽室，干燥室包括干燥物料入口和干燥物料出口，干燥物料入口连接褐煤仓，蒸汽室包括蒸汽进口和蒸汽出口；
输送装置，输送装置包括进料端口和出料端口，进料端口连接干燥物料出口；
热解炉，热解炉包括热解入口和热解出口，热解入口连接出料端口；
高温半焦仓，高温半焦仓内设置有换热器，高温半焦仓的半焦入口连接热解出口，换热器包括上端的出汽口和下端进口，出汽口通过蒸汽管道连接蒸汽进口，下端进口连接蒸汽出口。
更进一步地，半焦预热利用系统还包括：
磨煤机，磨煤机包括半焦进料口、原煤进料口、空气入口和煤焦粉出口；
给焦机和给煤机，高温半焦仓和原煤仓分别通过给焦机和给煤机与半焦进料口和原煤进料口相连；
锅炉，锅炉连接煤焦粉出口，用于燃烧煤焦粉并产生蒸汽以驱动汽轮机发电。
更进一步地，蒸汽出口和下端进口之间还依次设置有蒸汽凝液罐和水泵，蒸汽凝液罐用于将凝结水和低温水蒸汽进一步汽液分离，凝结水通过水泵进入换热器被加热成高温水蒸汽。
更进一步地，热解炉和高温半焦仓之间设置进料阀门，进料阀门控制从热解出口流出的高温半焦的流速。
更进一步地，水泵控制流入换热器中冷凝水的流量从而控制换热器产生的高温水蒸汽的温度。
一种采用上述系统的半焦预热利用的工艺，包括以下步骤：
S1、褐煤仓的褐煤经干燥机干燥得到干燥褐煤，干燥机中流经的高温水蒸汽凝结为凝结水和低温水蒸汽；
S2、干燥褐煤经输送装置运送至热解炉热解为高温半焦；
S3、高温半焦进入高温半焦仓中与换热器进行换热冷却得到低温半焦，换热器将高温半焦的热量传递给流经换热器的冷凝水和低温水蒸汽得到高温水蒸汽，高温水蒸汽经蒸汽管道流回干燥机中用于干燥褐煤。
更进一步地，上述工艺还包括：
S4、低温半焦和原煤分别经给焦机和给煤机按比例运至磨煤机中并通入常温空气进行烘干和磨制得到煤焦粉；
S5、煤焦粉送至锅炉燃烧并产生蒸汽，蒸汽驱动汽轮机发电。
更进一步地，干燥褐煤中以质量计的水分含量Mt≤15％。
更进一步地，高温半焦温度为750～850℃，低温半焦温度为300～350℃。
更进一步地，高温水蒸汽温度≥180℃，换热器产生的高温水蒸汽流速为65-85t/h。
更进一步地，步骤S4中低温半焦和原煤的质量比例为1:1～1:2。
本发明的有益效果在于：
(1)充分利用了高温半焦的表热，减少了能源浪费；
(2)工艺更加简化，取消了冷焦机；
(3)利用高温半焦产生的高温蒸汽干燥褐煤，在保证安全的前提下取消了原来锅炉蒸汽的消耗，提高了锅炉效率；
(4)利用常温空气替代了高温空气作为给煤风，进一步减少了空气与预热器换热的能源消耗。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得显而易见和容易理解，其中：
图1是本发明中半焦预热利用系统的结构示意图。
附图标记：
1、褐煤仓，2、干燥机，3、输送装置，4、蒸汽管道，5、蒸汽凝液罐，6、水泵，7、换热器，8、热解炉，9、高温半焦仓，10、给焦机，11、原煤仓，12、给煤机，13、常温空气，14、磨煤机，15、锅炉，16、进料阀门，17、给料机。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的其中一实施例和附图1，公开了一种半焦预热利用系统，其具体包括：
物料仓，物料仓包括承接褐煤的褐煤仓1和承接原煤的原煤仓11；
干燥机2，干燥机包括干燥室和蒸汽室，干燥室包括干燥物料入口和干燥物料出口，干燥物料入口连接褐煤仓1，蒸汽室包括蒸汽进口和蒸汽出口；
输送装置3，输送装置3为提升机，包括进料端口和出料端口，进料端口连接干燥物料出口；
热解炉8，热解炉包括热解入口和热解出口，热解入口连接出料端口；
高温半焦仓9，高温半焦仓9内设置有换热器7，高温半焦仓9的半焦入口连接热解出口，换热器7包括上端的出汽口和下端进口，出汽口通过蒸汽管道4连接蒸汽进口，下端进口连接蒸汽出口。
更具体地，半焦预热利用系统还包括：
磨煤机14，磨煤机14包括半焦进料口、原煤进料口、空气入口和煤焦粉出口；
给焦机10和给煤机12，高温半焦仓9和原煤仓11分别通过给焦机10和给煤机12与半焦进料口和原煤进料口相连；
锅炉15，锅炉15连接煤焦粉出口，用于燃烧煤焦粉并产生蒸汽以驱动汽轮机发电。
更具体地，蒸汽出口和下端进口之间还依次设置有蒸汽凝液罐5和水泵6，蒸汽凝液罐5用于将凝结水和低温水蒸汽进一步汽液分离，凝结水通过水泵6进入换热器被加热成高温水蒸汽。
更具体地，热解炉8和高温半焦仓9之间设置进料阀门16，进料阀门16控制从热解出口流出的高温半焦的流速。
更具体地，水泵6控制流入换热器7中冷凝水的流量从而控制换热器7产生的高温水蒸汽的温度。
一种采用上述系统的半焦预热利用的工艺，包括以下步骤：
S1、褐煤仓1的褐煤经干燥机2干燥得到干燥褐煤，干燥机2中流经的高温水蒸汽凝结为凝结水和低温水蒸汽；
S2、干燥褐煤经输送装置3运送至热解炉8热解为高温半焦；
S3、高温半焦进入高温半焦仓9中与换热器7进行换热冷却得到低温半焦，换热器7将高温半焦的热量传递给流经换热器7的冷凝水和低温水蒸汽得到高温水蒸汽，高温水蒸汽经蒸汽管道4流回干燥机2中用于干燥褐煤。
更具体地，上述工艺还包括：
S4、低温半焦和原煤分别经给焦机10和给煤机12按比例运至磨煤机14中并通入常温空气13进行烘干和磨制得到煤焦粉；
S5、煤焦粉送至锅炉15燃烧并产生蒸汽，蒸汽驱动汽轮机发电。
更具体地，干燥褐煤中以质量计的水分含量Mt≤15％。
更具体地，高温半焦温度为750～850℃，低温半焦温度为300～350℃。
更具体地，高温水蒸汽温度≥180℃，换热器7产生的高温水蒸汽流速为65-85t/h。
更具体地，步骤S4中低温半焦和原煤的质量比例为1:1～1:2。
下面参见本发明的具体实施例
如表1所示的褐煤通过干燥机2干燥后进入热解炉8生成高温半焦，高温半焦在高温半焦仓9中通过换热器7冷却得到低温半焦和原煤按照一定比例进入磨煤机14磨制干燥，磨成煤焦粉后进入锅炉15燃烧产生蒸汽以驱动汽轮机发电，同时换热器7再次加热冷凝水产生高温水蒸汽用于在干燥机2中干燥褐煤，如此循环反复。
表1：褐煤的技术数据
具体地，褐煤仓1的褐煤下煤量设计为120t/h，通过给料机17进入干燥机2干燥，干燥得到的干燥褐煤中以质量计的水分Mt≤15％，然后进入热解炉8热解产生高温半焦，高温半焦产量为65t/h，热解出口的高温半焦温度750～850℃，高温半焦参数如下：
表2：高温半焦参数
半焦的热容为210J/(kg·K)，高温半焦通过换热器7后温度由750～850℃降到300～350℃左右，换热器7产生0.6Mpa、190℃高温水蒸汽65～85t/h，高温水蒸汽通过蒸汽管道4送入干燥机2干燥褐煤，高温水蒸汽经过干燥机2将热量传递给褐煤后凝结为凝结水和低温水蒸汽，凝结水和低温水蒸汽经蒸汽冷凝罐5冷凝后再经过水泵6送至换热器7中，通过调节水泵6的流量控制换热器7出汽口处高温水蒸汽的温度。由此褐煤干燥需要的水蒸气通过换热器7产生的高温水蒸汽即可满足，不再需要额外的蒸汽。以上蒸汽完全可以替代现有技术中从锅炉引过来的蒸汽。
高温半焦仓9内的高温半焦经过换热器7调温后得到300～350℃的低温半焦，和原煤仓11内的原煤按照1:1～1:2的比例进入磨煤机14混合磨制，设定各自给料量均为60t/h左右，合计120t/h，同时通过风机把常温空气13鼓入磨煤机14，设计风量250000Nm3/h，两种物料再和助燃风(即常温空气13)混合，混合后温度为80℃左右，磨制完的混合煤焦粉在常温空气13的带动下进入锅炉15燃烧发电，其中原煤仓11内的原煤参数如下：
表3：原煤仓原煤煤基础数据
其中磨煤机14得到的煤焦粉参数如下：
表4：磨煤机出口混合煤焦粉参数
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种半焦预热利用系统，其特征在于，包括：
物料仓，所述物料仓包括承接褐煤的褐煤仓和承接原煤的原煤仓；
干燥机，所述干燥机包括干燥室和蒸汽室，所述干燥室包括干燥物料入口和干燥物料出口，所述干燥物料入口连接所述褐煤仓，所述蒸汽室包括蒸汽进口和蒸汽出口；
输送装置，所述输送装置包括进料端口和出料端口，所述进料端口连接所述干燥物料出口；
热解炉，所述热解炉包括热解入口和热解出口，所述热解入口连接所述出料端口；
高温半焦仓，所述高温半焦仓内设置有换热器，所述高温半焦仓的半焦入口连接所述热解出口，所述换热器包括上端的出汽口和下端进口，所述出汽口通过蒸汽管道连接所述蒸汽进口，所述下端进口连接所述蒸汽出口。
2.如权利要求1所述的半焦预热利用系统，其特征在于，还包括：
磨煤机，所述磨煤机包括半焦进料口、原煤进料口、空气入口和煤焦粉出口；
给焦机和给煤机，所述高温半焦仓和所述原煤仓分别通过所述给焦机和所述给煤机与所述半焦进料口和所述原煤进料口相连；
锅炉，所述锅炉连接所述煤焦粉出口。
3.如权利要求2所述的半焦预热利用系统，其特征在于，所述蒸汽出口和所述下端进口之间还依次设置有蒸汽凝液罐和水泵。
4.如权利要求1所述的半焦预热利用系统，其特征在于，所述热解炉和所述高温半焦仓之间设置进料阀门，所述进料阀门控制从所述热解出口流出的高温半焦的流速。
5.一种采用权利要求2-4中任一所述系统的半焦预热利用的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、所述褐煤仓的褐煤经干燥机干燥得到干燥褐煤，所述干燥机中流经的高温水蒸汽凝结为凝结水和低温水蒸汽；
S2、所述干燥褐煤经所述输送装置运送至所述热解炉热解为高温半焦；
S3、所述高温半焦进入所述高温半焦仓中与所述换热器进行换热冷却得到低温半焦，所述换热器将所述高温半焦的热量传递给流经所述换热器的冷凝水和低温水蒸汽得到高温水蒸汽，所述高温水蒸汽经所述蒸汽管道流回所述干燥机中用于干燥褐煤。
6.如权利要求5所述的半焦预热利用的工艺，其特征在于，还包括：
S4、所述低温半焦和原煤分别经所述给焦机和所述给煤机按比例运至所述磨煤机中并通入常温空气进行烘干和磨制得到煤焦粉；
S5、所述煤焦粉送至所述锅炉燃烧并产生蒸汽，所述蒸汽驱动汽轮机发电。
7.如权利要求5所述的半焦预热利用的工艺，其特征在于，所述干燥褐煤中以质量计的水分含量Mt≤15％。
8.如权利要求5所述的半焦预热利用的工艺，其特征在于，所述高温半焦温度为750～850℃，所述低温半焦温度为300～350℃。
9.如权利要求5所述的半焦预热利用的工艺，其特征在于，所述高温水蒸汽温度为≥180℃，所述换热器产生的高温水蒸汽流速为65-85t/h。
10.如权利要求5所述的半焦预热利用的工艺，其特征在于，步骤S4中所述低温半焦和所述原煤的质量比例为1:1～1:2。
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