CN113025389A - 原煤处理设备及使用其处理原煤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种原煤处理设备及使用其处理原煤的方法。原煤处理设备，包括供热系统、粉碎干燥系统和配煤系统；供热系统的热气体出口与粉碎干燥系统的热气体进口连通，粉碎干燥系统的产品出口与配煤系统的煤粉入口连通，配煤系统的原料煤出口与供热系统的燃料煤粉进口连通。使用原煤处理设备处理原煤的方法，包括：将原煤加入粉碎干燥系统，通过供热系统供给的热风干燥并在粉碎干燥系统作用下得到煤粉，然后将煤粉送入所述配煤系统，配煤系统将煤粉分配得到煤粉产品和燃料煤粉，并将燃料煤粉送入供热系统。本申请提供的原煤处理设备，使用处理后的煤粉作为热源，生产成本低。

Description

原煤处理设备及使用其处理原煤的方法
技术领域
本发明涉及煤化工领域，尤其涉及一种原煤处理设备及使用其处理原煤的方法。
背景技术
气流床煤气化技术是现代煤化工的基础，是通过煤在高温下与纯氧反应气化制得合成气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、氨、天然气等一级产品及深加工制得醋酸、尿素、烯烃等二级化工产品的核心技术。
作为气流床煤化工产业链中的“龙头”装置，煤气化技术根据进料形式的不同分为粉煤气化和水煤浆气化两种。为了给粉煤气化炉提供合格的气化原料，在粉煤气化装置前需要对原煤进行处理。其主要目的是：1.将原煤磨制成满足气化炉进料所需的粒径要求的煤粉；2.为了提高粉煤气化炉的冷煤气效率，同时降低单位有效合成气的比煤耗、比氧耗，在研磨的同时，通过热风的加入对原煤进行干燥。
现有技术中的热风炉的燃料分为液体燃料和气体燃料，液体燃料为柴油、甲醇等，气体燃料为天然气、LPG、洁净合成气和部分工厂尾气(甲醇合成装置驰放气、氨合成装置驰放气等)。其中除工厂尾气外，其他燃料均为高附加值化工原料，均为煤化工工厂最终或中间产品，直接用于燃烧非常浪费。且工厂尾气中可用于燃烧供能的气体提供的热量有限，绝大部分工厂均需要补充额外的燃料(柴油、甲醇或天然气、LPG、洁净合成气等)才能满足干燥热量需求，导致成本居高不下。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原煤处理设备及使用其处理原煤的方法，以解决上述问题。
为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：
一种原煤处理设备，包括供热系统、粉碎干燥系统和配煤系统；
所述供热系统用于向所述粉碎干燥系统提供热气体，所述粉碎干燥系统用于将原煤粉碎和干燥，所述配煤系统用于输出成品煤粉并向所述供热系统提供原料煤；
所述供热系统的热气体出口与所述粉碎干燥系统的热气体进口连通，所述粉碎干燥系统的产品出口与所述配煤系统的煤粉入口连通，所述配煤系统的原料煤出口与所述供热系统的加热原料进口连通。
优选地，所述供热系统包括多相燃料热风炉，所述多相燃料热风炉包括彼此连通的燃烧室和热风炉筒体，所述燃烧室设置有用于输入煤粉的煤粉烧嘴和用于输入助燃空气的助燃空气入口，所述热风炉筒体设置有用于输入稀释空气的稀释空气入口、用于输出热风的热风出口和用于输出灰渣的灰渣排出口；
优选地，所述燃烧室还设置有用于输入液体燃料的液体燃料烧嘴和用于输入气体燃料的气体燃料烧嘴；
优选地，与所述助燃空气入口连通的管路上设置有助燃风机。
优选地，所述粉碎干燥系统包括用于粉碎和干燥原煤的磨煤机，所述磨煤机设置有用于输入原煤的原煤入口、用于输入热风的热风入口和用于输出煤粉的磨煤机煤粉出口；所述热风入口与所述热风出口连通，所述磨煤机煤粉出口与所述配煤系统连通。
优选地，所述粉碎干燥系统还包括原煤仓和煤称重给料机，所述原煤仓通过所述煤称重给料机和所述原煤入口向所述磨煤机供给原煤。
优选地，所述配煤系统包括袋式收粉器；所述袋式收粉器设置有煤粉入口、收粉器煤粉出口、燃料煤粉出口和尾气出口，所述煤粉入口与所述粉碎干燥系统连通，所述收粉器煤粉出口用于输出合格煤粉，所述燃料煤粉出口与所述供热系统连通；
优选地，所述配煤系统还包括燃料煤粉仓、石灰石粉给料仓、煤粉给料仓和煤粉定量给料器，所述燃料煤粉仓的入口与所述燃料煤粉出口连通，所述燃料煤粉仓的出口和所述石灰石粉给料仓的出口分别与所述煤粉给料仓的入口连通，所述煤粉给料仓通过所述煤粉定量给料器向所述供热系统供应燃料煤粉。
优选地，所述燃料煤粉仓的出口与所述煤粉给料仓的入口之间设置有煤粉旋转阀和煤粉加料靴，所述石灰石粉给料仓的出口与所述煤粉给料仓的入口之间设置有石灰石旋转阀和石灰石加料靴；
优选地，所述配煤系统还包括配煤气源，所述配煤气源与所述煤粉加料靴、所述石灰石加料靴和所述煤粉定量给料器连通。
优选地，所述原煤处理设备还包括用于处理所述配煤系统输出的尾气的尾气处理系统；
优选地，所述尾气处理系统包括顺次连接的脱硝管线、碱性洗涤塔和脱硝剂洗涤塔；
优选地，所述碱性洗涤塔和/或所述脱硝剂洗涤塔设置有多个；
所述碱性洗涤塔和所述脱硝剂洗涤塔均设置有喷淋分布器，所述喷淋分布器的入口与其相应的塔底通过管路连通，所述管路上设置有洗涤泵；
优选地，所述碱性洗涤塔和所述脱硝剂洗涤塔的下部设置有气体入口和物料入口，所述碱性洗涤塔和所述脱硝剂洗涤塔的顶部设置有气体出口；
优选地，所述尾气处理系统还包括用于向所述脱硝管线添加脱硝剂的加料泵；
优选地，所述配煤系统与所述尾气处理系统之间设置有循环风机和尾气增压风机。
优选地，所述原煤处理设备还包括用于向所述供热系统提供气源的热风气源供给系统；
优选地，所述热风气源供给系统包括空气供给模块和氮气供给模块，所述空气供给模块和所述氮气供给模块均通过供气管路与所述供热系统连通；
优选地，所述供热系统通过循环管路与所述配煤系统连通；
优选地，所述粉碎干燥系统的产品出口与所述配煤系统的煤粉入口之间的管路与所述氮气供给模块连通。
本申请还提供一种使用所述的原煤处理设备处理原煤的方法，包括：
将原煤加入所述粉碎干燥系统，通过供热系统供给的热风干燥并在所述粉碎干燥系统作用下得到煤粉，然后将所述煤粉送入所述配煤系统，所述配煤系统将所述煤粉分配得到成品煤粉和燃料煤粉，并将所述燃料煤粉送入所述供热系统。
优选地，所述原煤处理设备还包括尾气处理系统，所述配煤系统输出的尾气一部分送入所述尾气处理系统，另一部分送入所述供热系统；
送入所述尾气处理系统的尾气经过脱硝管线、碱性洗涤塔和脱硝剂洗涤塔的处理，达标后排向大气优选地，所述脱硝管线使用的脱硝剂包括强氧化剂，所述脱硝剂洗涤塔使用的脱硝剂包括还原剂；
优选地，所述强氧化剂包括次氯酸钠、亚氯酸钠、双氧水中的一种或多种；所述还原剂包括氨水和/或尿素。
优选地，所述热风的温度为100-450℃；
优选地，所述原煤处理设备的管路的阻力降为3-30kPa；
优选地，所述原煤处理设备的管路的氧气含量为4-16％vol。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
本申请提供的原煤处理设备和使用其处理原煤的方法，通过配煤系统，将粉碎干燥系统粉碎干燥后的煤粉分配成为成品煤粉和燃料煤粉，然后把燃料煤粉作为固体燃料送入供热系统，供热系统加热气体后供给热气体给粉碎干燥系统；在原煤处理的过程中不需要加入其它燃料，生产效率高、成本低，具有节能、环保的特点，能够显著增加煤化工工厂的经济性，经济效益好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。
图1为本申请实施例提供的原煤处理设备的整体示意图；
图2为本申请实施例提供的原煤处理设备的供热系统的示意图；
图3为本申请实施例提供的原煤处理设备的粉碎干燥系统的示意图；
图4为本申请实施例提供的原煤处理设备的配煤系统的示意图；
图5为本申请实施例提供的原煤处理设备的尾气处理系统的示意图；
图6为本申请实施例提供的原煤处理设备的完整示意图。
附图标记：
1-供热系统；10-多相燃料热风炉；100-燃烧室；1000-煤粉烧嘴；1001-助燃空气入口；1002-液体燃料烧嘴；1003-气体燃料烧嘴；101-热风炉筒体；1010-稀释空气入口；1011-热风出口；1012-灰渣排出口；11-助燃风机；
2-粉碎干燥系统；20-磨煤机；200-原煤入口；201-热风入口；202-磨煤机煤粉出口；21-原煤仓；22-煤称重给料机；
3-配煤系统；30-袋式收粉器；300-煤粉入口；301-收粉器煤粉出口；302-燃料煤粉出口；303-尾气出口；31-燃料煤粉仓；32-石灰石粉给料仓；33-煤粉给料仓；34-煤粉定量给料器；35-煤粉旋转阀；36-煤粉加料靴；37-石灰石旋转阀；38-石灰石加料靴；39-循环风机；
4-尾气处理系统；40-脱硝管线；41-碱性洗涤塔；42-脱硝剂洗涤塔；43-喷淋分布器；44-洗涤泵；45-气体入口；46-物料入口；47-气体出口；48-加料泵；49-尾气增压风机；
5-热风气源供给系统；50-空气供给模块；51-氮气供给模块。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例
如图1所示，本实施例提供一种原煤处理设备，该设备包括供热系统1、粉碎干燥系统2和配煤系统3；
供热系统1用于向粉碎干燥系统2提供热气体，粉碎干燥系统2用于将原煤粉碎干燥，配煤系统3用于输出成品煤粉并向供热系统1提供燃料煤粉。
如图2所示，在一个优选的实施例方式中，供热系统1包括多相燃料热风炉10，多相燃料热风炉10包括彼此连通的燃烧室100和热风炉筒体101，燃烧室100设置有用于输入煤粉的煤粉烧嘴1000和用于输入助燃空气的助燃空气入口1001，热风炉筒体101设置有用于输入稀释空气的稀释空气入口1010、用于输出热风的热风出口1011和用于输出灰渣的灰渣排出口1012。
需要说明的是，图中所示多相燃料热风炉10为立式，但在实际过程中，由于布置的多样性，燃煤热风炉也可使用卧式布置。当采用卧式布置时，多相燃料热风炉10的燃烧室100的位置可进行调整，可设置在顶部，也可设置在热风炉侧部(水平或斜置均可)。
为了便于点火启动以及进一步的多样化燃料来源，在一个可选的实施方式中，燃烧室100还设置有用于输入液体燃料的液体燃料烧嘴1002和用于输入气体燃料的气体燃料烧嘴1003。
需要说明的是，煤粉烧嘴1000、液体燃料烧嘴1002和气体燃料烧嘴1003可以分开设置，也可以集成为一个。
此外，多相燃料热风炉10所用的煤粉，除了来自粉碎干燥系统2之外，还可以使用购买的煤粉、石油焦粉等其他来源的可燃固体。
为了提高燃料的燃烧效率，在一个优选的实施方式中，与助燃空气入口1001连通的管路上设置有助燃风机11。
常规来讲，助燃风机11是把常压空气加压后送入燃烧室100，但是并不局限于这种选择。可以将煤化工工厂的空气或富氧空气(氧气含量大于21vol％的气体)根据实际情况作为助燃空气使用。助燃空气入口1001的位置也可以根据实际情况在燃烧室100的顶部和四周进行水平或者倾斜设置；同时，助燃空气入口1001的数量也是可调的。
多相燃料热风炉10可以单独使用煤粉作为热源，也可以使用其他液体和气体燃料，亦可三相混合进料。煤粉通过配煤系统3定量输送至煤粉烧嘴1000，其他液体或气体燃料送入液体燃料烧嘴1002和气体燃料烧嘴1003，在燃烧室100内与助燃风机11送来的助燃空气混合燃烧。燃烧后的烟气向下与来自配煤系统的循环气在热风炉筒体101内混合，再最终通过热风出口1011排出多相燃料热风炉10，送至粉碎干燥系统2。在多相燃料热风炉10底部设有灰渣排出口1012，煤中无法燃烧的灰分以灰渣的形式排出。
需要说明的是，灰渣排出口1012也可以取消，灰渣会随着循环热风进入粉碎干燥系统2。当原煤灰含量和含水率(或需要干燥掉的水分)较低时一般可以采用这种方式。
如图3所示，在一个优选的实施方式中，粉碎干燥系统2包括用于粉碎和干燥原煤的磨煤机20，磨煤机20设置有用于输入原煤的原煤入口200、用于输入热风的热风入口201和用于输出煤粉的磨煤机煤粉出口202；热风入口201与热风出口1011连通，磨煤机煤粉出口202与配煤系统3连通。
为了保证生产的连续性和准确计量，在一个优选的实施方式中，粉碎干燥系统2还包括原煤仓21和煤称重给料机22，原煤仓21通过煤称重给料机22和原煤入口200向磨煤机20供给原煤。
如图4所示，在一个优选的实施方式中，配煤系统3包括袋式收粉器30；袋式收粉器30设置有煤粉入口300、收粉器煤粉出口301、燃料煤粉出口302和尾气出口303，煤粉入口300与磨煤机煤粉出口202连通，收粉器煤粉出口301用于输出合格煤粉，燃料煤粉出口302与供热系统1的连通煤粉烧嘴1000。
为了减少供热系统工作过程中二氧化硫的排放和配煤系统3工作的连续性、稳定性和精准度，在一个优选的实施方式中，配煤系统3还包括燃料煤粉仓31、石灰石粉给料仓32、煤粉给料仓33和煤粉定量给料器34，燃料煤粉仓31的入口与燃料煤粉出口302连通，燃料煤粉仓31的出口和石灰石粉给料仓32的出口分别与煤粉给料仓33的入口连通，煤粉给料仓33通过煤粉定量给料器34向供热系统1的煤粉烧嘴1000供应燃料煤粉。
需要说明的是，石灰石粉给料仓32的位置和数量可以根据需要进行调整。例如，可以设置2个或3个；其位置可以在图4所示位置，也可以与原煤仓21连通。
在煤粉中加入石灰石的作用是为了脱除燃烧后烟气中的SO2，石灰石在高温下可以进行热解，石灰石热解后会生成CaO和CO2，CaO可与SO2反应生成CaSO3，从而达到脱除SO2的作用。生成的CaSO3部分会与多相燃料热风炉10燃烧得到的灰渣通过灰渣排出口1012排出，部分会随着烟气经磨煤机20循环至袋式收粉器30，并在袋式收粉器30中同煤粉一同分离出。石灰石与煤粉的掺混比例与煤粉硫含量有关，也与环保排放要求有关，一般来说，当煤中硫含量(干基)为1％，混合比例为石灰石/煤＝2％时，烟气排放中的SOx含量约为＜30mg/m3。
为了更好的控制燃料煤粉的进料，在一个可选的实施方式中，燃料煤粉仓31的出口煤粉给料仓33的入口之间设置有煤粉旋转阀35和煤粉加料靴36，石灰石粉给料仓32的出口与煤粉给料仓33的入口之间设置有石灰石旋转阀37和石灰石加料靴38。
为了更好地输送煤粉和石灰石粉，在一个优选的实施方式中，配煤系统3还包括配煤气源，配煤气源与煤粉加料靴36、石灰石加料靴38和煤粉定量给料器34连通。一般情况下，配煤气源选择工厂空气(＞1barA的加压空气)或者低压氮气(＞1barA的氮气)。配煤气源的主要作用是作为输送介质输送煤粉。其他气体，如空分装置排放的污氮气(纯度＞78vol％的氮气)、CO2气体等也可以作为配煤气源。
需要说明的是，煤粉和石灰石粉的输送方式除了气体输送外，还可以使用称重给料机/螺旋输送机/埋刮板输送机等方式输送。
配煤系统3的主要作用是取出部分磨制好的煤粉，与石灰石粉成比例混合后，定量输送至多相燃料热风炉10中。袋式收粉器30中存有大量磨制好的煤粉，通过煤粉下料管，煤粉自流到燃料煤粉仓31进行储存和缓冲。再经过煤粉旋转阀35和煤粉加料靴36，被工厂空气或低压氮气输送至煤粉给料仓33。粉状的石灰石储存在石灰石粉给料仓32中，通过石灰石旋转阀37和石灰石加料靴38，被工厂空气或低压氮气输送至煤粉给料仓33中，与煤粉混合。混合石灰石后的煤粉再通过煤粉定量给料器34，被工厂空气输送至多相燃料热风炉10中。
需要说明的是，配煤系统3可以包括一级或多级，可以根据输送距离和输送位置的需要进行设定。
如图5所示，为了更好的保护环境，在一个优选的实施方式中，该原煤处理设备还包括用于处理配煤系统3输出的尾气的尾气处理系统4。
在一个优选的实施方式中，尾气处理系统4包括顺次连接的脱硝管线40、碱性洗涤塔41和脱硝剂洗涤塔42；碱性洗涤塔41和脱硝剂洗涤塔42可以根据需要设置一组或者多组，也可以设置1个脱硝剂洗涤塔42、多个碱性洗涤塔41。
为了提升尾气处理效率和处理效果，碱性洗涤塔41和脱硝剂洗涤塔42均设置有喷淋分布器43，喷淋分布器43的入口与其相应的塔底通过管路连通，管路上设置有洗涤泵44；碱性洗涤塔41和脱硝剂洗涤塔42的下部设置有气体入口45和物料入口46，碱性洗涤塔41和脱硝剂洗涤塔42的顶部设置有气体出口47。
为了提升设备整体的自动化程度，在一个优选的实施方式中，尾气处理系统4还包括用于向脱硝管线40添加脱硝剂的加料泵48。
为了保证设备整体管路的通畅，在一个优选的实施方式中，配煤系统3与尾气处理系统4之间设置有循环风机39和尾气增压风机49。
当使用煤粉替代液体和气体燃料作为热风炉燃料时，由于煤中含有N元素，所以不可避免的将会使得烟气中NOx含量显著高于使用其他燃料作为热风炉燃料。一般情况下，当煤中氮含量(干基)为0.9％时，在不经过尾气处理系统4处理时，外排烟气中NOx含量约为250～300mg/m3，高于环保规范要求。使用尾气处理系统4处理后，外排烟气中的NOx含量可降低至0～50mg/m3。
尾气增压风机49可以根据需要进行设置，当排放尾气压力满足下游洗涤系统要求时可以取消。
本申请提供的尾气处理系统4，脱硝采用氧化+还原两步法，首先通过脱硝管线40中加入的第一脱硝剂，将烟气中的低价态氮氧化物(如N2O/NO/N2O3等)氧化为高价态氮氧化物(NO2和N2O5)。再通过片碱或碱液(有效成分NaOH或其他溶于水后可以产生OH-离子的碱液和片碱)和脱硝剂洗涤塔42中的第二脱硝剂将高价态氮氧化物(NO2和N2O5)还原为N2和水。此过程受温度限制低，脱硝效率高，且无二次污染。
需要说明的是，第一脱硝剂可以选择次氯酸钠、亚氯酸钠或双氧水，第二脱硝剂可以选择氨水或者尿素。
可以理解的是，脱硝管线40可以替换成为洗涤塔，即第一脱硝剂采用与第二脱硝剂相同的方式进行使用。
具体流程为：循环气经过循环风机39后，有一股排放尾气被尾气增压风机49加压。第一脱硝剂经加料泵48加压后经喷嘴送入脱硝管线40与尾气混合。混合后的尾气在管道内发生氧化反应，低价态氮氧化物(如N2O/NO/N2O3等)被氧化为高价态氮氧化物(NO2和N2O5)，再送入碱性洗涤塔41中进行喷淋洗涤。洗涤水由洗涤泵44泵送至塔顶进行喷淋，塔顶设置有喷淋分布器43。洗涤水中主要成分为碱性液体，经物料入口46加入。洗涤后的尾气经气体出口47排出，再进入脱硝剂洗涤塔42中进行喷淋洗涤。洗涤水由洗涤泵44泵送至塔顶进行喷淋，塔顶设置有喷淋分布器43。洗涤水中主要成分为第二脱硝剂，经物料入口46加入。洗涤后的尾气经气体出口47排出，并最终引入框架顶部高空排放。
如果排放要求更高，则可在此基础上再增加一级碱性洗涤塔41。
如图6所示，原煤处理设备还包括用于向供热系统提供气源的热风气源供给系统5；热风气源供给系统5包括空气供给模块50和氮气供给模块51，空气供给模块50和氮气供给模块51均通过供气管路与供热系统1连通。
氮气供给模块51的主要作用是向装置管线内提供稀释过的氮气，以保证装置运转的安全性。因此，氮气供给模块51的位置和管路连接关系并不局限于图1所示位置，可以根据实际需要进行调整。
空气供给模块50一般采用常压空气作为气源，其使用需要根据系统运转情况进行调整；例如，助燃空气过量比例较高时，可以取消常压空气加入。
为了提高热能利用率，进一步降低生产成本，节能减排，供热系统1通过循环管路与配煤系统3连通。具体的，在循环风机39和尾气增压风机49之间的管路上设置支路开口与循环管路连通。
为了进一步的提升系统的安全性，在一个优选的实施方式中，粉碎干燥系统2的产品出口(磨煤机煤粉出口202)与配煤系统3的煤粉入口之间的管路与氮气供给模块51连通。
本实施例还提供一种使用上述原煤处理设备处理原煤的方法，具体包括：
采用配煤系统3暂存的煤粉或者外来的燃料点燃多相燃料热风炉10，在空气供给模块50和氮气供给模块51的输入下，加热气体得到热风(100-450℃)，通过热风出口1011和热风入口201进入磨煤机20，对来自原煤仓21的原煤进行粉碎和干燥得到煤粉。煤粉经过磨煤机煤粉出口202和煤粉入口300进入袋式收粉器30，袋式收粉器30进行收集和分配，大部分煤粉经过收粉器煤粉出口301输出作为产品煤粉，剩余部分通过燃料煤粉出口302进入燃料煤粉仓31，然后经过煤粉旋转阀35和煤粉加料靴36，在配煤气源的作用下进入煤粉给料仓33与来自石灰石粉给料仓32的石灰石粉混合，通过煤粉定量给料器34，在配煤气源的作用下通过煤粉烧嘴1000进入燃烧室100燃烧加热气体。
配煤系统3中的尾气通过袋式收粉器30的尾气出口303，在循环风机39的作用下，一部分通过管线回到燃烧室100，另一部分通过尾气增压风机49进入尾气处理系统4，经过脱硝管线40、碱性洗涤塔41、脱硝剂洗涤塔42的处理，达标后排放至大气。
原煤处理设备的管路的阻力降根据实际生产需要控制在为3-30kPa之间；原煤处理设备的管路的氧气含量需要控制在4-6％vol之间。
对比例1
与实施例不同的是，采用柴油作为热风炉的燃料，不设置配煤系统3和尾气处理系统4。
对比例2
与实施例不同的是，采用氢气和一氧化碳作为热风炉的燃料，不设置配煤系统3和尾气处理系统4。
对实施例和对比例的经济性进行测试。其中，5580kcal/kg的原煤(含水率16.6％)为基准进行核算，原煤单价设定为500元/吨，干基煤粉定价为500/(1-16.6％)＝599元/吨；以1000Nm3/h有效合成气(CO和H2)为合成气计算基准，对于煤化工工厂来说，制取1Nm3有效合成气的成本约为1元，故而取1元/Nm3作为合成气单价。
实施例采用图6所示设备进行性能测试，实施例与对比例1、对比例2的测试结果如下表1所示：
表1测试结果
Figure BDA0002963976660000141
Figure BDA0002963976660000151
从上表可以看出，在使用煤粉作为热风炉热源后，每替代1000Nm3/h合成气，在正常操作时运行成本可节省664.2元/小时。折合全年运行成本约为531.4万元(以8000小时计)。
在未使用本申请提供的技术的工厂中，在工厂开车阶段时，因煤化工工厂燃料气是气化装置下游装置产品或中间产品，故而在此阶段燃料气无法供应，一般需要使用柴油作为热风炉热源直至燃料气返回，一般时间周期约为10-30小时。在使用本申请提供的技术的工厂开车阶段，可以使用配煤系统3储存的煤粉用于热风炉热源，运行成本差异更为明显，运行成本可节省787.7元/小时。
对于使用煤粉替代燃料气作为热风炉热源后造成的烟气中SO2和NOx超标问题，通过粉料石灰石的加入可降低SO2的含量，通过尾气脱硝系统可定向脱除外排烟气中的NOx，使烟气排放满足相关标准。
本申请提供的技术方案的另外一个优势在于，既可用于新建煤化工项目的磨煤装置，也可对已投产煤化工项目进行有针对性的改造实现。改造过程中原磨煤装置的绝大部分设备、管道、仪表均可复用，从而改造费用低。新增设备占地小，改造可行性极高。改造过程分为三部分：
1.拆除原磨煤装置的热风炉，并替换为多相燃料热风炉10，多相燃料热风炉10设备尺寸和重量与原热风炉相似，可直接将替换后的多相燃料热风炉10设置在原热风炉位置。如吊装时位置受限，可考虑将热风炉分片吊装，再在装置上焊接组装。
2.新增配煤系统3，根据项目布置的不同，配煤系统3可设置在粉碎干燥系统2的框架空地处。
3.拆除原磨煤装置的部分尾气排放管道，新增尾气处理系统4。尾气处理系统4可设置在粉碎干燥系统2的框架空地处，也可靠近布置在粉碎干燥系统2的框架附近。尾气经尾气处理系统4处理之后，可再接入原尾气排放管道，高点排放。
本申请的第三个优势在于，配煤系统3和多相燃料热风炉10负荷调节性能好。粉碎干燥系统2的负荷会随下游气化装置的调整而调整，且由于原煤含水率的不同，对多相燃料热风炉10热风量和热风温度要求差异较大。好的负荷调节性能对煤粉质量和能量优化利用有着非常大的作用。
本申请的第四个优势在于，可拓宽所应用项目或工厂的原煤煤质选取范围。对于未使用本申请提供的技术方案的工厂，仍然使用燃料气或其他高附加值燃料作为热风炉热源，热风炉燃料成本高，当使用含水率较高的原煤作为原料煤时，磨煤装置需要干燥出的总水量也较高，故而热风炉出口热风量和热风温度要求高，热风炉燃料消耗量和燃料运行成本也相应增加。因此工厂只能选取含水率较低的原煤作为原料煤。当使用本申请提供的技术后，使用煤粉替代燃料气和高附加值燃料作为热风炉热源后，原煤干燥成本降低为原成本的1/3，此时工厂可以选择含水率较高的原煤作为气化用煤。
本申请的第五个优势在于，在维持原工厂产品规模条件下，可降低整体工厂的大气污染物排放总量，而且还能降低单位产品能耗。本申请提供的技术方案可以节约燃料气；燃料气来源大多为经气化装置产出并经酸性气脱除装置的净化合成气，节约的燃料气可直接送至下游甲醇合成/氨合成/其他装置使用。故而在维持原工厂产品规模条件下，可以相应降低气化装置和酸性气脱除装置的净化合成气量。则气化装置和酸性气脱除装置的相应电耗/公用工程消耗相应降低，单位产品能耗降低。
此外，粉煤气化需要使用纯氧作为气化助燃剂，空气分离装置为气化装置提供高压氧气，在维持原工厂产品规模条件下，当使用本发明所述的原煤干燥工艺后，空气分离装置的负荷随气化装置的负荷降低而降低，空分装置压缩机使用的高压蒸汽用量随之降低。为空分装置提供高压蒸汽的锅炉也随之降低。最终锅炉燃煤量降低，大气污染物排放总量降低。
本申请提供的原煤处理设备及使用其处理原煤的方法，采用其自产的煤粉作为多相燃料热风炉10的供能来源，也可以采用混合进料的方式，使用部分工厂尾气与煤粉同时燃烧为热风炉供能。当采用煤粉作为热风炉燃料时，经济性非常显著。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种原煤处理设备，其特征在于，包括供热系统、粉碎干燥系统和配煤系统；
所述供热系统用于向所述粉碎干燥系统提供热气体，所述粉碎干燥系统用于将原煤粉碎和干燥，所述配煤系统用于输出成品煤粉并向所述供热系统提供燃料煤粉；
所述供热系统的热气体出口与所述粉碎干燥系统的热气体进口连通，所述粉碎干燥系统的产品出口与所述配煤系统的煤粉入口连通，所述配煤系统的燃料煤粉出口与所述供热系统的加热原料进口连通。
2.根据权利要求1所述的原煤处理设备，其特征在于，所述供热系统包括多相燃料热风炉，所述多相燃料热风炉包括彼此连通的燃烧室和热风炉筒体，所述燃烧室设置有用于输入煤粉的煤粉烧嘴和用于输入助燃空气的助燃空气入口，所述热风炉筒体设置有用于输入稀释空气的稀释空气入口、用于输出热风的热风出口和用于输出灰渣的灰渣排出口；
优选地，所述燃烧室还设置有用于输入液体燃料的液体燃料烧嘴和用于输入气体燃料的气体燃料烧嘴；
优选地，与所述助燃空气入口连通的管路上设置有助燃风机。
3.根据权利要求2所述的原煤处理设备，其特征在于，所述粉碎干燥系统包括用于粉碎和干燥原煤的磨煤机，所述磨煤机设置有用于输入原煤的原煤入口、用于输入热风的热风入口和用于输出煤粉的磨煤机煤粉出口；所述热风入口与所述热风出口连通，所述磨煤机煤粉出口与所述配煤系统连通；
优选地，所述粉碎干燥系统还包括原煤仓和煤称重给料机，所述原煤仓通过所述煤称重给料机和所述原煤入口向所述磨煤机供给原煤。
4.根据权利要求1所述的原煤处理设备，其特征在于，所述配煤系统包括袋式收粉器；所述袋式收粉器设置有煤粉入口、收粉器煤粉出口、燃料煤粉出口和尾气出口，所述煤粉入口与所述粉碎干燥系统连通，所述收粉器煤粉出口用于输出合格煤粉，所述燃料煤粉出口与所述供热系统连通；
优选地，所述配煤系统还包括燃料煤粉仓、石灰石粉给料仓、煤粉给料仓和煤粉定量给料器，所述燃料煤粉仓的入口与所述燃料煤粉出口连通，所述燃料煤粉仓的出口和所述石灰石粉给料仓的出口分别与所述煤粉给料仓的入口连通，所述煤粉给料仓通过所述煤粉定量给料器向所述供热系统供应燃料煤粉。
5.根据权利要求4所述的原煤处理设备，其特征在于，所述燃料煤粉仓的出口与所述煤粉给料仓的入口之间设置有煤粉旋转阀和煤粉加料靴，所述石灰石粉给料仓的出口与所述煤粉给料仓的入口之间设置有石灰石旋转阀和石灰石加料靴；
优选地，所述配煤系统还包括配煤气源，所述配煤气源与所述煤粉加料靴、所述石灰石加料靴和所述煤粉定量给料器连通。
6.根据权利要求1所述的原煤处理设备，其特征在于，还包括用于处理所述配煤系统输出的尾气的尾气处理系统；
优选地，所述尾气处理系统包括顺次连接的脱硝管线、碱性洗涤塔和脱硝剂洗涤塔；
优选地，所述碱性洗涤塔和/或所述脱硝剂洗涤塔设置有多个；
所述碱性洗涤塔和所述脱硝剂洗涤塔均设置有喷淋分布器，所述喷淋分布器的入口与其相应的塔底通过管路连通，所述管路上设置有洗涤泵；
优选地，所述碱性洗涤塔和所述脱硝剂洗涤塔的下部设置有气体入口和物料入口，所述碱性洗涤塔和所述脱硝剂洗涤塔的顶部设置有气体出口；
优选地，所述尾气处理系统还包括用于向所述脱硝管线添加脱硝剂的加料泵；
优选地，所述配煤系统与所述尾气处理系统之间设置有循环风机和尾气增压风机。
7.根据权利要求1-6任一项所述的原煤处理设备，其特征在于，还包括用于向所述供热系统提供气源的热风气源供给系统；
优选地，所述热风气源供给系统包括空气供给模块和氮气供给模块，所述空气供给模块和所述氮气供给模块均通过供气管路与所述供热系统连通；
优选地，所述供热系统通过循环管路与所述配煤系统连通；
优选地，所述粉碎干燥系统的产品出口与所述配煤系统的煤粉入口之间的管路与所述氮气供给模块连通。
8.一种使用权利要求1-7任一项所述的原煤处理设备处理原煤的方法，其特征在于，包括：
将原煤加入所述粉碎干燥系统，通过供热系统供给的热风干燥并在所述粉碎干燥系统作用下得到煤粉，然后将所述煤粉送入所述配煤系统，所述配煤系统将所述煤粉分配得到成品煤粉和燃料煤粉，并将所述燃料煤粉送入所述供热系统。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述原煤处理设备还包括尾气处理系统，所述配煤系统输出的尾气一部分送入所述尾气处理系统，另一部分送入所述供热系统；
送入所述尾气处理系统的尾气经过脱硝管线、碱性洗涤塔和脱硝剂洗涤塔的处理，达标后排向大气；
优选地，所述脱硝管线使用的脱硝剂包括强氧化剂，所述脱硝剂洗涤塔使用的脱硝剂包括还原剂；
优选地，所述强氧化剂包括次氯酸钠、亚氯酸钠、双氧水中的一种或多种；所述还原剂包括氨水和/或尿素。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述热风的温度为100-450℃；
优选地，所述原煤处理设备的管路的阻力降为3-30kPa；
优选地，所述原煤处理设备的管路的氧气含量为4-16％vol。
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