CN1142382C - 一种以煤代油的燃烧工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以煤代油的燃烧方法和设备，其中：在煤气发生炉(2)内加入型煤或块煤后，空气与集于汽包(3)内的蒸汽混合，该混合气体为气化剂，该气化剂由鼓风机(4)从煤气发生炉(2)炉底鼓入煤气发生炉(2)内，将型煤气化生成400-550℃的低热值热煤气，低热值热煤气从煤气发生炉(2)顶部导出，经净化装置(6)净化后，送入燃烧器(8)，而燃烧器(8)所需空气由燃用空气鼓风机(7)送入烟气热交换器(10)、并经烟气热交换器(10)预热至150-300℃后，与低热值热煤气并流进入燃烧器(8)，上述两种气体在锅炉(9)内燃烧加热，其烟气余热经烟气热交换器(10)回收，其余热用于预热送入燃烧器(8)的空气后，再由排烟风机(11)排出。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧加热的方法和设备，特别适用于油田热采锅炉或加热炉以煤代油的燃烧方法和设备。
背景技术
我国可燃矿产储量中，煤炭占95.5％，石油、天然气等占4.5％，所以建国五十年来，在我国的能源消费构成中，煤炭所占的比例一直都在70-76％。由于石油天然气资源不够丰富，从1993年起我国已从石油出口国变为石油进口国，而且进口量逐年增加，2000年我国石油进口量超过7000万吨。
目前，我国油田、玻璃、陶瓷等行业普遍采用石油做锅炉和窑炉的燃料，全国这三个行业每年的燃油量近6000万吨，烧掉石油进口量的85％左右。如全部用燃煤代替这部分燃油，经估计每年可获得600多亿人民币的效益，还可节约进口6000万吨石油的200亿美元外汇。
以燃煤代替燃油是资源特征的要求，是经济效益的需要。但由于燃油改燃煤后，锅炉、炉窑无法排出燃煤的炉渣，原煤燃烧时会造成严重的煤烟污染，且原煤的燃烧性能也远低于石油的燃烧性能，所以采用原煤代替燃油是很困难的。因此在不更换新锅炉的前提下以煤代油的可行途径是用型煤代替燃油。
用型煤代替燃油的方法之一是用型煤制成煤气代替燃油，经专利文献检索，有中国专利ZL89103246、ZL94225393、ZL99248296等仅公开了有关煤气发生炉的结构或煤气生成技术，而对以型煤制气替代燃油加热锅炉和窑炉的方法和设备未曾见到。
发明内容
本发明的目的是提供了用型煤制成低热值热煤气代替燃油来加热的方法和设备，实现以煤代油的目的。
本发明的目的通过以下方式实施：
本发明涉及一种以煤代油的燃烧方法，其中：向煤气发生炉内加入煤后，集于汽包内的蒸汽与空气混合，该混合气体为气化剂，该气化剂由煤气炉鼓风机从煤气发生炉炉底鼓入煤气发生炉内，将煤气化生成400-550℃的低热值热煤气，低热值热煤气从煤气发生炉顶部导出，经净化装置净化后，送入燃烧器，而燃烧器所需空气由燃用空气鼓风机送入烟气热交换器、并经烟气热交换器预热至150-300℃后，与低热值热煤气并流进入燃烧器，上述两种气体在锅炉内燃烧加热，其烟气经烟气热交换器回收余热，其余热用于预热送入燃烧器的空气后，再由排烟风机排出。
本发明涉及一种以煤代油的燃烧方法，其中：所述的气化剂是由煤气发生炉产生的、集于汽包内的蒸汽与空气混合形成的。
本发明涉及一种以煤代油的燃烧方法，其中：所述的煤为型煤或块煤。
本发明涉及一种以煤代油的燃烧方法，其中：进入燃烧器的所述煤气为低热值热煤气或低热值冷煤气，所述燃用空气是用烟气余热预热的热空气。
本发明涉及一种以煤代油的燃烧方法，其中：所述的烟气经烟气热交换器回收余热后，再由排烟风机排出，以使煤气在炉膛内处于微负压燃烧。
本发明涉及一种以煤代油的燃烧设备，含有煤气发生炉、汽包、煤气炉鼓风机、钟罩阀、净化装置、燃用空气鼓风机、燃烧器、锅炉、烟气热交换器和排烟风机，其中：煤气发生炉装有一水套，水套的蒸汽出口通过管道与汽包的蒸汽进口相连，汽包的蒸汽出口通过管道与煤气发生炉底部进风道相连，煤气发生炉的底部通过管道与煤气炉鼓风机相连，煤气发生炉顶部的煤气出口通过管道与净化装置的煤气进口相连，净化装置的煤气出口通过管道与燃烧器的煤气进口相连，燃烧器与锅炉相连，锅炉尾部与烟气热交换器的烟气进口相连，烟气热交换器的烟气出口通过管道与排烟风机相连，燃用空气鼓风机通过管道与烟气热交换器的空气进口相连，烟气热交换器的空气出口通过管道与燃烧器的空气进口相连。
本发明涉及一种以煤代油的燃烧设备，其中：以煤代油的燃烧设备还包括提升装置，它将煤送入煤气发生炉顶部气储煤斗中。
本发明涉及一种以煤代油的燃烧设备，其中：所述的燃烧器为套筒平流式或旋流平流混合式柱状长火焰燃烧器。
本发明涉及一种以煤代油的燃烧设备，其中：所述的净化装置包括干式旋流净化装置或湿式洗涤塔和电捕焦油器组成。
本发明涉及一种以煤代油的燃烧设备，其中：所述的锅炉是油田热采注汽锅炉或用于加热石油和热水的加热炉。
本发明的优点在于：
1.可靠性高：本发明对燃油锅炉主体不作改动，锅炉自动控制系统采用原燃油锅炉的控制程序及设备，只将锅炉的油料(或天然气)燃烧器改造为低热值热煤气燃烧器或油气双燃料系统。并且，不存在水煤浆等燃料的煤灰排放难题，确保生产的可靠性，安全性。
2.燃料成本低，来源广：本发明采用型煤(也可以用块煤)做生产煤气的原料，型煤价格比煤气用块煤价格低1/4-1/3；用型煤改性技术生产本发明用型煤，可用当地生产的任何廉价粉煤做原料，来源广。但生产煤气用的天然块煤要求高，来源困难，价格也昂贵。
3.热效率高，出力不降：本发明采用热煤气工艺，煤气和空气双预热方案，并增加了烟气热交换器，因此在确保煤代油后锅炉出力不降的前提下，比其它技术的热效率提高17％，使改造后的锅炉效率高于改造前。
4.工艺简单，投资小：本方案采用低热值热煤气工艺，工艺流程短，投资和煤气成本都大幅度降低，煤气成本只有约0.13元/NM3。
附图说明
图1为以煤代油的燃烧方法的工艺流程和设备的示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种以煤代油的燃烧方法，向煤气发生炉2内加入煤(煤为型煤或块煤)后，集于汽包3内的蒸汽与空气混合，该混合气体为气化剂(即：煤气发生炉2装有水套，水套产生的蒸汽送入汽包3与空气混合形成气化剂)，该气化剂由煤气炉鼓风机4从炉底鼓入煤气发生炉2内，将型煤或块煤气化生成400-550℃的低热值热煤气，低热值热煤气从煤气发生炉2顶部导出，经净化装置净化后，送入燃烧器8，而燃烧器8所需空气由燃用空气鼓风机7送入烟气热交换器10、并经烟气热交换器10预热至150-300℃后，与低热值热煤气并流进入燃烧器8，上述两种气体在锅炉9内燃烧加热，其烟气经烟气热交换器10回收，其余热用于预热送入燃烧器8的空气后，再由排烟风机11排出，净化装置为干式旋风净化装置6或湿式洗涤塔和电捕焦油器，煤气经净化装置6净化后通过管道送入燃烧器8，煤气进入燃烧器8的进口压力约为1000Pa。停炉时少量煤气经钟罩阀5排入大气。
本发明涉及一种以煤代油的燃烧设备，它含有煤气发生炉2、汽包3、煤气炉鼓风机4、钟罩阀5、净化装置6、燃用空气鼓风机7、燃烧器8、锅炉9、烟气热交换器10和排烟风机11，煤气发生炉2装有一水套，水套的蒸汽出口通过管道与汽包3的蒸汽进口相连，汽包3的蒸汽出口通过管道与煤气发生炉2相连，煤气发生炉2的底部通过管道与煤气炉鼓风机4相连，煤气发生炉2的煤气出口通过管道与净化装置的煤气进口相连，管道中间设有停炉时将少量煤气排入大气的钟罩阀，净化装置的煤气出口通过管道与燃烧器8的煤气进口相连，燃烧器8与锅炉9相连，锅炉9尾部与烟气热交换器10的烟气进口相连，烟气热交换器10的烟气出口通过管道与排烟风机11相连，燃用空气鼓风机7通过管道与烟气热交换器10的空气进口相连，烟气热交换器10的空气出口通过管道与燃烧器8的空气进口相连。以煤代油的燃烧设备还包括提升装置1，它将型煤或块煤送入煤气发生炉2顶部储煤斗再加入炉内，燃烧器8为套筒平流式或旋流平流混合式柱状长火焰燃烧器，净化装置为干式旋风净化装置6或湿式洗涤塔和电捕焦油器，锅炉9是油田热采注汽锅炉或用于加热石油和热水的加热炉。
煤气发生部分：型煤用电葫芦1送至煤气发生炉顶部的储煤斗，经钟罩加煤机加入煤气发生炉2内，用空气、蒸汽“混合气化剂”气化，蒸汽由煤气发生炉自产集于汽包3，与由煤气炉鼓风机4鼓出的空气混合后，从炉底鼓入煤气发生炉2内，在约1200℃下将型煤气化成低热值(约1200-1450Kcal/NM3或5020-6060KJ/NM3)的混合发生炉煤气，炉渣由煤气炉下方灰盆(斗)排出。
煤气净化部分：从煤气发生炉2顶部导出的约400-550℃的热煤气，再经净化装置6净化后通过湿式盘阀和煤气管道供锅炉燃用。锅炉9启动、停止、出力变化时，可以同步起停煤气发生炉和增减煤气发生炉的炉底鼓风量，以适应锅炉生产的需要。停炉时少量煤气从钟罩阀5排入大气。
锅炉燃烧系统：从净化装置6出来的热煤气送入锅炉9的燃烧器8，燃烧所需空气由风机7送出，经烟气热交换器10预热至150-300℃，然后与上述热煤气并流进入锅炉9改造后新更换的套筒平流式或旋流平流混合式低热值热煤气燃烧器8，混合后燃烧。
烟气部分：由于燃用低热值煤气的烟气体积较原来大，经对流段排出炉外的烟气温度增高，阻力增大。因此在锅炉对流段后，进烟囱前增设烟气热交换器10和排烟风机11，烟气经回收其余热后再排入烟囱。
烟气热交换器热量回收：燃用空气鼓风机7鼓出的常温空气，经新增的烟气热交换器10，预热至约150-300℃再送至套筒平流式柱状长火焰燃烧器8燃烧，以提高锅炉热效率。
实施本发明所用的设备如下：
煤气发生站：
采用规格和台数与锅炉燃用煤气量相匹配的煤气发生炉2，用提升装置1一电葫芦或胶带输送机提升气化原料—型煤或块煤，汽包3，两台煤气炉鼓风机4(一开一备)，每台煤气发生炉配一台钟罩阀5和一台净化装置(6)，组成本煤气发生站。
本站采用与锅炉燃料耗量相匹配的适于型煤或块煤气化的煤气发生炉2，该炉为干式炉顶，湿式出渣，液压微机控制加煤，鼓风饱和温度自动调节，炉篦出灰无极调速，炉底进风管带止逆阀，保证设备的安全生产。水套产生压力为294Kpa的蒸汽，存入配套汽包3内，可以满足气化用蒸汽和探火孔汽封需要。不需要消耗锅炉的蒸汽。
保持原锅炉9本体不动，在注汽锅炉或加热炉9的尾部布置烟气热交换器10。利用烟气余热加热锅炉燃用空气，以提高热效率，燃油改烧低热值热煤气后锅炉热效率仍能维持在85％左右。在烟气热交换器10后面增加了排烟风机11，用以克服燃用低热值煤气加大了烟气量，和新添烟气热交换器后共同增加的烟气阻力。
燃烧器8改用低热值热煤气套筒平流式或旋流平流混合式柱状长火焰燃烧器，煤气进口压力约1000Pa。如需要也可以保持原有“燃油及其雾化”系统，保持锅炉的双燃料特色。
Claims (9)
1.一种以煤代油的燃烧方法，在煤气发生炉(2)内加入煤后，空气与集于汽包(3)内的蒸汽混合，该混合气体为气化剂，该气化剂由鼓风机(4)从煤气发生炉(2)炉底鼓入煤气发生炉(2)内，其特征在于：将煤气化生成热值5020-6060KJ/NM3，温度400-550℃的低热值热煤气，低热值热煤气从煤气发生炉(2)顶部导出，经净化装置(6)净化后，送入燃烧器(8)，而燃烧器(8)所需燃用空气由燃用空气鼓风机(7)送入烟气热交换器(10)、并经烟气热交换器(10)预热至150-300℃后，与低热值热煤气并流进入燃烧器(8)，上述两种气体在锅炉(9)内燃烧加热，其烟气余热经烟气热交换器(10)回收，其余热用于预热送入燃烧器(8)的空气后，再由排烟风机(11)排出。
2.根据权利要求1所述的以煤代油的燃烧方法，其特征在于：所述的气化剂是由煤气发生炉(2)产生的并集于汽包(3)内的蒸汽与空气混合形成的。
3.根据权利要求2所述的以煤代油的燃烧方法，其特征在于：所述的煤为型煤或块煤。
4.根据权利要求3所述的以煤代油的燃烧方法，其特征在于：进入燃烧器(8)的所述煤气为低热值热煤气或低热值冷煤气，所述燃用空气是用烟气余热预热的热空气。
5.根据权利要求1所述的以煤代油的燃烧方法，其特征在于：其烟气经烟气热交换器(10)回收余热后，再由排烟风机(11)排出，煤气在炉膛内处于微负压燃烧。
6.一种以煤代油的燃烧设备，含有煤气发生炉(2)、汽包(3)、煤气炉鼓风机(4)、钟罩阀(5)、净化装置(6)、燃用空气鼓风机(7)、燃烧器(8)、锅炉(9)、烟气热交换器(10)和排烟风机(11)，煤气发生炉(2)装有一水套，水套的蒸汽出口通过管道与汽包(3)的蒸汽进口相连，汽包(3)的蒸汽出口通过管道与煤气发生炉(2)相连，煤气发生炉(2)的底部通过管道与炉鼓风机(4)出口相连，煤气发生炉(2)的煤气出口通过管道与净化装置(6)的煤气进口相连，净化装置(6)的煤气出口通过管道与燃烧器(8)的煤气进口相连，其特征在于：燃烧器(8)与锅炉(9)相连，锅炉(9)通过管道或直接与烟气热交换器(10)的烟气进口相连，烟气热交换器(10)的烟气出口通过管道与排烟风机(11)相连，燃用空气鼓风机(7)通过管道与烟气热交换器(10)的空气进口相连，烟气热交换器的空气出口通过管道与燃烧器(8)的空气进口相连。
7.如权利要求6所述的以煤代油的燃烧设备，其特征在于：所述的燃烧器(8)为套筒平流式或旋流平流混合式柱状长火焰燃烧器。
8.如权利要求7所述的以煤代油的燃烧设备，其特征在于：所述的净化装置为干式旋风净化装置(6)或湿式洗涤塔和电捕焦油器组成。
9.如权利要求8所述的以煤代油的燃烧设备，其特征在于：所述的锅炉(9)是油田热采注汽锅炉或用于加热石油和热水的加热炉。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING MINE UNIVERSITY NEW ENERGY TECHNOLOGY CO. Free format text: FORMER OWNER: HUANG ZHONGCHENG; WANG PEILAN; HUANG ZHIGANG Effective date: 20060901 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20060901 Address after: 100083 Beijing City, Haidian District Institute of Rutosids No. 11 unit 3 Building No. 502 West Fourth Patentee after: Beijing mine new energy science and Technology Co Ltd Address before: 100083 Beijing City College of Haidian District No. 11 Mine West 4-3-502 China ritin Co-patentee before: Wang Peilan Patentee before: Huang Zhongcheng Co-patentee before: Huang Zhigang |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20090220 Address after: Beijing City, Haidian District Institute of Road D No. 11 unit 3 Building No. 502 West Fourth Patentee after: Beijing Wo Sheng Sheng Energy Technology Development Co., Ltd. Address before: Beijing City, Haidian District Institute of Road D No. 11 unit 3 Building No. 502 West Fourth Patentee before: Beijing mine new energy science and Technology Co Ltd |
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING HETIAN SHENGNENG TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO Free format text: FORMER OWNER: BEIJING MINE UNIVERSITY NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20090220 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20040317 Termination date: 20140730 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |