CN113416562B - 一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统及使用方法，通过锅炉烟气引出系统、富氧气体输送系统、混合器、回炉煤气输送系统和炭化室实现回收了锅炉烟气余热、降低了炭化炉能耗，又实现了碳减排，同时提高炭化炉出力及热解煤气利用价值，混合器将锅炉烟气引出系统和富氧气体输送系统所引出的气体进行混合，混合后的气体与回炉煤气通过烧嘴进入兰炭室直接燃烧供热，充分利用锅炉烟气余热，降低炭化炉能耗，提高炭化炉出力。

Description

一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统及使用方法
技术领域
本发明涉及煤化工中低温热解技术领域，具体为一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统及使用方法。
背景技术
以侏罗纪不粘结煤和弱粘结煤为原料生产高质量的兰炭，同时得到较多的煤焦油、煤气为目标产品，其基本工艺为：中低温-内热式-气体热载体-隔绝空气的热解工艺，热解温度控制在650～750℃。常规内燃直立炉采用炭化炉自产热解煤气回炉与空气混合直燃提供热解热源，所产煤气质量较差，发热量仅有1700-1800kcal/Nm3，助燃空气中大量氮气进入炭化炉不参与反应，不仅导致炭化炉能源利用效率降低，而且氮气直接进入热解煤气中降低了煤气品质和精细化工利用价值。
发明内容
针对现有技术中常规内燃直立炉采用炭化炉自产热解煤气回炉与空气混合直燃提供热解热源存在所产煤气质量较差、发热量较低、炭化炉能源利用效率降低的问题，本发明提供一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统及使用方法，该系统结构简单，操作方便，解决现有技术中存在的热解煤气品质差、炭化炉能耗高及火电机组降低二氧化碳排放等问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统，包括锅炉烟气引出系统、富氧气体输送系统、混合器、回炉煤气输送系统和炭化室；
锅炉烟气引出系统的输出端与富氧气体输送系统的输出端分别连接混合器的输入端；炭化室内嵌有若干烧嘴和温度表；混合器的输出端与若干烧嘴连接设置，回炉煤气输送系统的输出端连接至若干烧嘴上设置；
锅炉烟气引出系统包括锅炉脱硫塔、第一调节阀、第一切断阀和混合前烟气管道，锅炉脱硫塔通过混合前烟气管道对混合器引出锅炉烟气；第一调节阀和第一切断阀分别装配在混合前烟气管道上；
富氧气体输送系统包括空分岛、第二调节阀、第二切断阀和混合前富氧管道，空分岛通过混合前富氧管道对混合器引出富氧气体；第二调节阀和第二切断阀分别装配在混合前富氧管道上；
回炉煤气输送系统包括煤气风机和外送煤气管道；外送煤气管道的输出端通过煤气风机对烧嘴引出回炉煤气，回炉煤气与混合器引出的烟气-富氧助燃气体混合后通过烧嘴的火道进入炭化室直燃供热。
优选的，锅炉脱硫塔与第一调节阀之间设有第一阀门和风机。
优选的，第一调节阀和第一切断阀之间设置有若干压力表、温度表和流量表。
优选的，混合前烟气管道上还设有第一安全放散阀，第一安全放散阀靠近第一切断阀设置。
优选的，外送煤气管道上还依次设有第三阀门、炉前放散阀和若干压力表、温度表和流量表。
优选的，空分岛与第二调节阀之间设有第二阀门和调压装置。
优选的，第二调节阀和第二切断阀之间设有若干压力表、温度表和流量表和第二氧含量检测仪。
进一步的，混合前富氧管道上还设有第二安全放散阀，第二安全放散阀靠近第二切断阀设置，第二安全放散阀与第二氧含量检测仪通过信号线连接设置。
更进一步的，混合器与炭化室的烧嘴的管道之间设有第一氧含量检测仪，第一氧含量检测仪分别与第一调节阀、第二调节阀、第二安全放散阀、第二氧含量检测仪以及炭化室内若干热电阻通过电信号相连。
一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统的使用方法，包括如下步骤：
锅炉脱硫塔通过混合前烟气管道将锅炉烟气输送至混合器中，同时，空分岛通过混合前富氧管道将富氧气体输送至混合器中，锅炉烟气与富氧气体在混合器中混合生成烟气-富氧助燃气体，烟气-富氧助燃气体与外送煤气管道通过煤气风机输送来的煤气一并进入烧嘴中，最终通过烧嘴的火道进入炭化室直燃供煤热解所需热源。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供了一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统，通过锅炉烟气引出系统、富氧气体输送系统、混合器、回炉煤气输送系统和炭化室实现回收了锅炉烟气余热、降低了炭化炉能耗，又实现了碳减排，同时提高炭化炉出力及热解煤气利用价值，混合器将锅炉烟气引出系统和富氧气体输送系统所引出的气体进行混合，混合后的气体与回炉煤气通过烧嘴进入兰炭室直接燃烧供热，充分利用锅炉烟气余热，降低炭化炉能耗，提高炭化炉出力。
进一步的，锅炉脱硫塔与第一调节阀之间设有第一阀门和风机，便于锅炉脱硫塔中锅炉烟气输送与控制。
进一步的，第一调节阀和第一切断阀之间设置有若干压力表、温度表和流量表，有效的对锅炉烟气在炉前烟气管道的温度，压力以及流量进行测量。
进一步的，混合前烟气管道上还设有第一安全放散阀，第一安全放散阀靠近第一切断阀设置，便于对第一切断阀进行有效控制。
进一步的，外送煤气管道上还依次设有第三阀门、炉前放散阀和若干压力表、温度表和流量表，便于对外送煤气管道内的煤气进行有效控制和对煤气压力、温度以及流量的检测。
进一步的，空分岛与第二调节阀之间设有第二阀门和调压装置，便于空分岛内富氧气体的输送与控制。
进一步的，第二调节阀和第二切断阀之间设有若干压力表、温度表和流量表和第二氧含量检测仪，有效的对富氧气体在混合前富氧管道的温度，压力以及流量进行测量。
更进一步的，混合前富氧管道上还设有第二安全放散阀，第二安全放散阀靠近第二切断阀设置，第二安全放散阀与第二氧含量检测仪通过信号线连接设置，通过信号控制提高了混合前富氧管道的中富氧气体的引出量。
优选的进一步的，混合器与炭化室的烧嘴的管道之间设有第一氧含量检测仪，第一氧含量检测仪分别与第一调节阀、第二调节阀、第二安全放散阀、第二氧含量检测仪以及炭化室内若干热电阻通过电信号相连，大大提高了对炭化室内混合气体引出量的检测，提高了控制能力。
一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统的使用方法，锅炉烟气与富氧气体在混合器混合后通过烧嘴进入兰炭室直接燃烧供热，可合理控制炭化炉温度在650-700℃范围，充分利用锅炉烟气余热，降低炭化炉能耗，提高炭化炉出力；充分耦合火力发电与中低温热解技术，实现企业绿色低碳发展，挖掘减碳潜力，降低锅炉二氧化碳排放量；锅炉烟气中大量二氧化碳和饱和水蒸气等参与炭化反应，提高热解煤气产量及热值，为热解煤气向精细化工方向发展利用创造条件；富氧气体作为助燃气，充分降低入炉氮气等不可燃或不参与反应成分，进一步提高煤气品质；富氧气体作为助燃气，燃烧强度高，可进一步提高炭化炉出力。
附图说明
图1为本发明中利用锅炉烟气富氧低碳热解系统的结构示意图。
图中：1-锅炉脱硫塔；2-第一阀门；3-风机；4-第一调节阀；5-第一安全放散阀；6-第一切断阀；7-混合前烟气管道；8-混合器；9-空分岛；10-第二阀门；11-调压装置；12-第二调节阀；13-第二氧含量检测仪；14-第二安全放散阀；15-第二切断阀；16-混合前富氧管道；17-第一氧含量检测仪；18-煤气风机；19-外送煤气管道；20-第三阀门；21-炉前放散阀；22-烧嘴；23-炭化室。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明一个实施例中，提供了一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统，该系统结构简单，操作方便，解决现有技术中存在的热解煤气品质差、炭化炉能耗高及火电机组降低二氧化碳排放等问题。
具体的，该系统包括锅炉烟气引出系统、富氧气体输送系统、混合器8、回炉煤气输送系统和炭化室23；
锅炉烟气引出系统的输出端与富氧气体输送系统的输出端分别连接混合器8的输入端；炭化室23内嵌有若干烧嘴22和温度表；混合器8的输出端与若干烧嘴22连接设置，回炉煤气输送系统的输出端连接至若干烧嘴22上设置；
锅炉烟气引出系统包括锅炉脱硫塔1、第一调节阀4、第一切断阀6和混合前烟气管道7，锅炉脱硫塔1通过混合前烟气管道7对混合器8引出锅炉烟气；第一调节阀4和第一切断阀6分别装配在混合前烟气管道7上；
具体的，锅炉脱硫塔1与第一调节阀4之间设有第一阀门2和风机3；第一调节阀4和第一切断阀6之间设置有若干压力表、温度表和流量表。混合前烟气管道7上还设有第一安全放散阀5，第一安全放散阀5靠近第一切断阀6设置。
富氧气体输送系统包括空分岛9、第二调节阀12、第二切断阀6和混合前富氧管道16，空分岛9通过混合前富氧管道16对混合器8引出富氧气体；第二调节阀12和第二切断阀6分别装配在混合前富氧管道16上；
具体的，空分岛9与第二调节阀12之间设有第二阀门和调压装置11。第二调节阀12和第二切断阀15之间设有若干压力表、温度表和流量表和第二氧含量检测仪13。混合前富氧管道16上还设有第二安全放散阀14，第二安全放散阀14靠近第二切断阀15设置，第二安全放散阀14与第二氧含量检测仪13通过信号线连接设置。
回炉煤气输送系统包括煤气风机18和外送煤气管道19；外送煤气管道19的输出端通过煤气风机18对烧嘴22引出回炉煤气，回炉煤气与混合器8引出的烟气-富氧助燃气体混合后通过烧嘴22的火道进入炭化室23直燃供热。
具体的，外送煤气管道19上还依次设有第三阀门20、炉前放散阀21和若干压力表、温度表和流量表。
具体的，混合器8与炭化室23的烧嘴22的管道之间设有第一氧含量检测仪17，第一氧含量检测仪17分别与第一调节阀4、第二调节阀12、第二安全放散阀14、第二氧含量检测仪13以及炭化室23内若干热电阻通过电信号相连。
本发明低变质煤在内燃直立炉内中低温热解过程中利用锅炉烟气富氧低碳热解系统及使用方法。
锅炉烟气引出系统是由锅炉脱硫塔引出烟气，由增压系统、控制系统、监测系统、输送系统组成。富氧气体输送系统是由空分岛引出富氧，由调压系统、控制系统、监测系统、输送系统组成。回炉煤气输送系统是由煤气风机出口引出煤气，由控制系统、监测系统、输送系统组成。
综上，本发明提供了一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统，通过锅炉烟气引出系统、富氧气体输送系统、混合器、回炉煤气输送系统和炭化室实现回收了锅炉烟气余热、降低了炭化炉能耗，又实现了碳减排，同时提高炭化炉出力及热解煤气利用价值，混合器将锅炉烟气引出系统和富氧气体输送系统所引出的气体进行混合，混合后的气体与回炉煤气通过烧嘴进入兰炭室直接燃烧供热，充分利用锅炉烟气余热，降低炭化炉能耗，提高炭化炉出力。
本发明中一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统的使用方法，包括如下步骤：
锅炉脱硫塔1通过混合前烟气管道7将锅炉烟气输送至混合器8中，同时，空分岛9通过混合前富氧管道16将富氧气体输送至混合器8中，锅炉烟气与富氧气体在混合器8中混合生成烟气-富氧助燃气体，烟气-富氧助燃气体与外送煤气管道19通过煤气风机18输送来的煤气一并进入烧嘴22中，最终通过烧嘴22的火道进入炭化室23直燃供煤热解所需热源。
通过炭化室23若干温度计或第一氧含量检测仪17反馈信号与第一调节阀4、第二调节阀12联锁控制炭化室23温度为650-700℃，通过第一氧含量检测仪17和第二氧含量检测仪13与第二安全放散阀14等联锁控制助燃混合气的氧含量，保障安全稳定运行。最终将兰炭产量提高10-20％，煤气中氮气含量控制低于3％，煤气热值提高至3000kcal/Nm3。
本发明既回收了烟气余热、降低了炭化炉能耗，又实现了碳减排，同时提高炭化炉出力及热解煤气利用价值。
本发明低碳热解系统不仅可通入锅炉烟气、富氧，而且可通入二氧化碳、纯氧等。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统，其特征在于，包括锅炉烟气引出系统、富氧气体输送系统、混合器(8)、回炉煤气输送系统和炭化室(23)；
锅炉烟气引出系统的输出端与富氧气体输送系统的输出端分别连接混合器(8)的输入端；炭化室(23)内嵌有若干烧嘴(22)和温度表；混合器(8)的输出端与若干烧嘴(22)连接设置，回炉煤气输送系统的输出端连接至若干烧嘴(22)上设置；
锅炉烟气引出系统包括锅炉脱硫塔(1)、第一调节阀(4)、第一切断阀(6)和混合前烟气管道(7)，锅炉脱硫塔(1)通过混合前烟气管道(7)对混合器(8)引出锅炉烟气；第一调节阀(4)和第一切断阀(6)分别装配在混合前烟气管道(7)上；
富氧气体输送系统包括空分岛(9)、第二调节阀(12)、第二切断阀(15)和混合前富氧管道(16)，空分岛(9)通过混合前富氧管道(16)对混合器(8)引出富氧气体；第二调节阀(12)和第二切断阀(15)分别装配在混合前富氧管道(16)上；
回炉煤气输送系统包括煤气风机(18)和外送煤气管道(19)；外送煤气管道(19)的输出端通过煤气风机(18)对烧嘴(22)引出回炉煤气，回炉煤气与混合器(8)引出的烟气-富氧助燃气体混合后通过烧嘴(22)的火道进入炭化室(23)直燃供热；
混合前烟气管道(7)上还设有第一安全放散阀(5)，第一安全放散阀(5)靠近第一切断阀(6)设置；
外送煤气管道(19)上还依次设有第三阀门(20)、炉前放散阀(21)和若干压力表、温度表和流量表；
空分岛(9)与第二调节阀(12)之间设有第二阀门和调压装置(11)；
第二调节阀(12)和第二切断阀(15)之间设有若干压力表、温度表和流量表和第二氧含量检测仪(13)；
混合前富氧管道(16)上还设有第二安全放散阀(14)，第二安全放散阀(14)靠近第二切断阀(15)设置，第二安全放散阀(14)与第二氧含量检测仪(13)通过信号线连接设置；
混合器(8)与炭化室(23)的烧嘴(22)的管道之间设有第一氧含量检测仪(17)，第一氧含量检测仪(17)分别与第一调节阀(4)、第二调节阀(12)、第二安全放散阀(14)、第二氧含量检测仪(13)以及炭化室(23)内若干热电阻通过电信号相连。
2.根据权利要求1所述的一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统，其特征在于，锅炉脱硫塔(1)与第一调节阀(4)之间设有第一阀门(2)和风机(3)。
3.根据权利要求1所述的一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统，其特征在于，第一调节阀(4)和第一切断阀(6)之间设置有若干压力表、温度表和流量表。
4.一种利用锅炉烟气富氧低碳热解系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
锅炉脱硫塔(1)通过混合前烟气管道(7)将锅炉烟气输送至混合器(8)中，同时，空分岛(9)通过混合前富氧管道(16)将富氧气体输送至混合器(8)中，锅炉烟气与富氧气体在混合器(8)中混合生成烟气-富氧助燃气体，烟气-富氧助燃气体与外送煤气管道(19)通过煤气风机(18)输送来的煤气一并进入烧嘴(22)中，最终通过烧嘴(22)的火道进入炭化室(23)直燃供煤热解所需热源。
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