CN114854441B - 一种以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，包括沉降器、烧炭器和提升管反应器；烧炭器的出口端与提升管反应器的入口端连接；沉降器的一端伸入烧炭器内，沉降器的另一端内设置有沉降器旋风分离器；提升管反应器的出口端伸入沉降器，且与沉降器旋风分离器连接；提升管反应器的入口端分别连接二氧化碳输送管线和原料粉煤管线；二氧化碳输送管线与二氧化碳补集装置连接；沉降器的出口端通过油气管线与油气分离装置连接；烧炭器的出口端通过循环烟气管线与焚烧装置连接；二氧化碳补集装置的入口端通过补集管线分别与油气分离装置、焚烧装置连接。该结构可有效防止沉降器油气出口管线容易结焦的问题。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统。
背景技术
能源不仅是全球经济和可持续发展的基础，而且对人类的持续生存也至关重要。这种复杂性在很大程度上决定了煤炭的可接受性和使用便利性，并产生了对高质量应用研究的需求。
煤炭分级分质利用，通常以煤炭热解工艺为基础，能够充分发挥煤炭资源特点与优势，以煤的组成和结构特点为基础，将煤转化为煤气、煤焦油、半焦等，并根据产物的特点进行深加工利用，对所产生的环境污染物质集中脱除，实现煤炭资源的高利用率与清洁化使用。
在现有煤化工技术中，利用粉煤热解装置对煤炭进行分质，充分利用其轻质组分，生产油品和天然气，提高油气自给能力。但是，当油气从沉降器顶部输出时，会造成沉降器油气出口管线、汽提段以及集气室下方等各个管线温度降低，进而使得油气出口管线结焦。也就是，粉煤干馏在沉降分离汽提器中汽提温度低导致煤粉干馏油品产率低，这极大影响了煤粉原料在装置中的二次干馏效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，该结构可有效防止沉降器油气出口管线容易结焦的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，包括沉降器、烧炭器和提升管反应器；所述烧炭器的出口端与所述提升管反应器的入口端连接；所述沉降器的一端伸入所述烧炭器内，所述沉降器的另一端内设置有沉降器旋风分离器；所述提升管反应器的出口端伸入所述沉降器，且与所述沉降器旋风分离器连接；
所述提升管反应器的入口端分别连接二氧化碳输送管线和原料粉煤管线；所述二氧化碳输送管线与二氧化碳补集装置连接；
所述沉降器的出口端通过油气管线与油气分离装置连接；所述烧炭器的出口端通过循环烟气管线与焚烧装置连接；所述二氧化碳补集装置的入口端通过补集管线分别与所述油气分离装置、所述焚烧装置连接。
进一步，所述二氧化碳补集装置包括二氧化碳补集装置A和二氧化碳补集装置B；
所述二氧化碳补集装置A的入口端通过补集管线与循环煤气压缩机连接，所述二氧化碳补集装置A的出口端与补集风机A连接；所述循环煤气压缩机的入口端通过补集管线与所述油气分离装置连接；所述油气分离装置的底部设置有产品油排出口；
所述二氧化碳补集装置B的入口端通过补集管线与所述焚烧装置连接；所述二氧化碳补集装置B的出口端与补集风机B连接；所述二氧化碳补集装置B的底部设置有废气排出口。
进一步，所述焚烧装置的一侧入口通过供氧管线与供氧风机连接。
进一步，所述沉降器包括沉降器密相段和沉降器稀相段；所述沉降器密相段设置于所述烧炭器内，所述沉降器密相段内设置有沉降分离汽提器；所述烧炭器内设置有烧炭器内取热器，所述烧炭器内取热器的一端连接蒸汽管线，所述烧炭器内取热器的另一端与所述沉降分离汽提器连接。
更进一步，所述沉降器稀相段设置于所述烧炭器的外部；所述沉降器稀相段的顶部设置有沉降器集气室，所述沉降器集气室的出气口与所述油气管线连接；所述沉降器稀相段内设置有多个沉降器旋风分离器，每个所述沉降器旋风分离器的一端均与所述沉降器集气室连接。
更进一步，所述沉降器密相段的底部设置有用于输送产品粉焦的粉焦外送管线，所述粉焦外送管线的一端穿出所述烧炭器。
进一步，所述沉降器包括沉降器密相段和沉降器稀相段，所述沉降器密相段内设置有沉降分离汽提器，所述沉降器稀相段的顶部设置有沉降器集气室，所述沉降器集气室的出气口与所述油气管线连接；
所述烧炭器内设置有烧炭器内取热器，所述烧炭器内取热器的一端连接蒸汽管线，所述烧炭器内取热器的另一端分别与所述沉降分离汽提器、所述沉降器集气室、所述油气管线连接。
更进一步，所述沉降器密相段设置于所述烧炭器内，所述沉降器稀相段设置于所述烧炭器的外部；所述烧炭器稀相段内设置有多个烧炭器旋风分离器，每个所述烧炭器旋风分离器的一端均与所述烧炭器集气室连接。
更进一步，所述烧炭器密相段内设置有主风分布器，所述主风分布器设置于所述热载体立管的入口与所述沉降器的出口之间；
所述烧炭器的一侧设置有辅助燃烧室，所述辅助燃烧室的入口端分别连接燃料气输入管线、燃料油输入管线和主风机；所述辅助燃烧室的出口端与所述主风分布器连接。
更进一步，所述烧炭器密相段的内壁布设有多个燃料油喷嘴，多个所述燃料油喷嘴均设置于所述主风分布器的一侧，且与所述主风分布器的多个出口一一对应；
所述烧炭器的一侧设置有烧炭器外取热器，所述烧炭器外取热器通过两根直管分别与所述烧炭器密相段、所述烧炭器稀相段连接。
本发明的有益效果：
1、本发明的粉煤输送系统，连接关系简单，具备自动化控制功能，保证了粉煤输送的稳定性和反应炉系统压力的稳定，实现了热能的有效回收。
2、与现有的以循环煤气为输送气的粉煤输送系统相比，本发明以二氧化碳为输送气，基于二氧化碳较大的比热容和密度，可有效防止并解决沉降器油气出口管线容易结焦的问题；其次，利用该优势，通过烧炭器内取热器向油气管线、沉降分离汽提器以及沉降器集气室提供加热蒸汽，可有效防止并解决油气管线、沉降分离汽提器以及沉降器集气室等各个管线温度相对较低而导致油气容易结焦的问题，提高煤粉原料在装置中的二次干馏效果，更是在安全生产的基础上，提高了粉煤资源的利用率和生产效率，解决了现有煤化工技术中粉煤干馏在沉降分离汽提器中汽提温度低导致煤粉干馏油品产率低的问题。
附图说明
图1是本发明的一种以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统示意图。
图中，1、原料粉煤管线；2、二氧化碳输送管线；3、沉降器；4、烧炭器；5、沉降器密相段；6、沉降器稀相段；7、沉降器旋风分离器；8、沉降分离汽提器；9、烧炭器密相段；10、烧炭器稀相段；11、烧炭器旋风分离器；12、烧炭器外取热器；13、烧炭器内取热器；14、燃料油喷嘴； 15、提升管反应器；16、油气分离装置；17、循环煤气压缩机；18、二氧化碳补集装置A；19、热载体立管；20、热载体立管滑阀；21、燃料气输入管线；22、燃料油输入管线；23、主风分布器；24、辅助燃烧室；25、油气管线；26、循环烟气管线；27、沉降器集气室；28、焚烧装置；29、供氧风机；30、二氧化碳补集装置B；31、补集风机B；32、主风机；33、废气排出口；34、产品油排出口；35、粉焦外送管线；36、补集风机A； 37、烧炭器集气室；38、蒸汽管线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，包括沉降器3、烧炭器4和提升管反应器15；烧炭器4的出口端与提升管反应器15的入口端连接；沉降器3的一端伸入烧炭器4内，沉降器3的另一端内设置有沉降器旋风分离器7；提升管反应器15的出口端伸入沉降器3，且与沉降器旋风分离器7连接。
提升管反应器15的入口端分别连接二氧化碳输送管线2和原料粉煤管线1；二氧化碳输送管线2与二氧化碳补集装置连接。
沉降器3的出口端通过油气管线25与油气分离装置16连接；烧炭器 4的出口端通过循环烟气管线26与焚烧装置28连接；二氧化碳补集装置的入口端通过补集管线分别与油气分离装置16、焚烧装置28连接。焚烧装置28的一侧入口通过供氧管线与供氧风机29连接。例如，焚烧装置28 为焚烧炉。
本实施例中，粉煤经由原料粉煤管线1进入提升管反应器15，二氧化碳通过二氧化碳补集装置经二氧化碳输送管线2对进入提升管反应器15的原料粉煤进行输送。若二氧化碳流量不足，可通过外加新的二氧化碳来补充。系统二氧化碳主要来源于烧炭器4顶部出来的循环烟气和循环煤气压缩机17来的循环煤气。
原料粉煤在二氧化碳的输送作用下进入提升管反应器15；同时热载体粉焦由沉降器3落下并依次通过烧炭器密相段9、热载体立管19和热载体立管滑阀20进入提升管反应器15；原料粉煤与热载体粉焦快速混合获得热量后，在提升管反应器15中发生粉煤秒级快速热解反应，进入沉降器3，生成粉焦与高温油气，经沉降器旋风分离器7进行气固分离。
分离后沉降器3顶部的高温油气经沉降器集气室27、沉降器出口的油气管线25进入油气分离装置16，油气分离装置16用于分离产品油气中的循环煤气，循环煤气从顶部输出，产品油从底部输出。
分离产生的循环煤气经过循环煤气压缩机17后进入二氧化碳捕集装置A18，对循环煤气中的二氧化碳进行补集，二氧化碳捕集装置A18将补集到的二氧化碳通过补集风机A36输送至提升管反应器15，进行粉煤输送。
烧炭器4顶部产生的循环烟气通过烧炭器出口的循环烟气管线26后进入焚烧炉进行充分燃烧，降低循环烟气中的一氧化碳含量，去除一氧化碳后所得的循环烟气进入二氧化碳捕集装置B 30，对循环烟气中的二氧化碳进行补集，补集到的二氧化碳通过补集风机B31输送至提升管反应器15，利用二氧化碳进行粉煤输送，底部废气从二氧化碳捕集装置B30中输出，若系统二氧化碳不足，可引入新二氧化碳进行量的补充。与现有的以循环煤气为输送气的粉煤输送系统相比，本发明以二氧化碳为输送气，基于二氧化碳较大的比热容和密度，可有效防止并解决沉降器油气出口管线容易结焦的问题。
进一步优选的，二氧化碳补集装置包括二氧化碳补集装置A18和二氧化碳补集装置B 30；二氧化碳补集装置A18的入口端通过补集管线与循环煤气压缩机17连接，二氧化碳补集装置A18的出口端与补集风机A 36连接；循环煤气压缩机17的入口端通过补集管线与油气分离装置16连接；油气分离装置16的底部设置有产品油排出口34。
二氧化碳补集装置B 30的入口端通过补集管线与焚烧装置28连接；二氧化碳补集装置B 30的出口端与补集风机B 31连接；二氧化碳补集装置B 30的底部设置有废气排出口33。
进一步优选的，沉降器3包括沉降器密相段5和沉降器稀相段6，其中，沉降器密相段5设置于烧炭器4内，沉降器稀相段6设置于烧炭器4 的外部；沉降器密相段5内设置有沉降分离汽提器8，沉降器密相段5的底部设置有用于输送产品粉焦的粉焦外送管线35，粉焦外送管线35的一端穿出烧炭器4。沉降器稀相段6的顶部设置有沉降器集气室27，沉降器集气室27的出气口与油气管线25连接；沉降器稀相段6内设置有多个沉降器旋风分离器7，每个沉降器旋风分离器7的一端均与沉降器集气室27 连接。
本实施例中，沉降器稀相段6内设有至少18个依次连接的沉降器旋风分离器7，沉降器旋风分离器7用于将产品油气和粉焦有效分离。沉降器密相段5内设有沉降分离汽提器8，进一步汽提粉焦中携带的油气。沉降器3中分离下来的粉焦一部分作为热载体为粉煤提供反应热量，另一部分经由沉降器密相段5底部的粉焦外送管线35，将产品粉焦外送。
当然，为了有效防止并解决油气管线25、沉降分离汽提器8以及沉降器集气室27等各个管线温度相对较低而导致油气容易结焦的问题，烧炭器 4内设置有烧炭器内取热器13，烧炭器内取热器13的一端连接蒸汽管线 38，烧炭器内取热器13的另一端分别与沉降分离汽提器8、沉降器集气室 27、油气管线25连接。其中，烧炭器内取热器13的入口端与1.7Mpa的低压蒸汽管线相连通，用于取热；取热后得到580℃、1.7Mpa过热低压蒸汽；然后将所取得的热量送至沉降器汽提段8、沉降器集气室27、油气管线25 等，有效防止各路段和管线中的油气结焦；提高煤粉原料在装置中的二次干馏效果，更是在安全生产的基础上，提高了粉煤资源的利用率和生产效率。
进一步优选的，烧炭器4包括烧炭器密相段9和烧炭器稀相段10；烧炭器密相段9的一端设置有热载体立管19，热载体立管19的一端与提升管反应器15的入口端连接；热载体立管19上设置有热载体立管滑阀20；沉降器3的一端伸入烧炭器稀相段10，且延伸至烧炭器密相段9内。
烧炭器稀相段10的顶部设置有烧炭器集气室37，烧炭器集气室37的出气口与循环烟气管线26连接；烧炭器稀相段10内设置有多个烧炭器旋风分离器11，每个烧炭器旋风分离器11的一端均与烧炭器集气室37连接。
本实施例中，烧炭器稀相段10设有至少10个依次连接的烧炭器旋风分离器11，烧炭器旋风分离器11用于有效分离循环烟气中携带的粉焦。烧炭器密相段9设有主风分布器23，粉焦在主风分布器23内进行贫氧燃烧，空气由主风机32加压后经过辅助燃烧室24进入烧炭器密相段9和主风分布器23的入口，用于烧炭器4的主风供应。开工时在辅助燃烧室24中通入燃料气和燃料油为辅助燃烧室24提供燃料。
更进一步优选的，烧炭器密相段9内设置有主风分布器23，主风分布器23设置于热载体立管19的入口与沉降器3的出口之间；烧炭器4的一侧设置有辅助燃烧室24，辅助燃烧室24的入口端分别连接燃料气输入管线21、燃料油输入管线22和主风机32；辅助燃烧室24的出口端与主风分布器23连接。
更进一步优选的，烧炭器密相段9的内壁布设有多个燃料油喷嘴14，多个燃料油喷嘴14均设置于主风分布器23的一侧，且与主风分布器23的多个出口一一对应。烧炭器4的一侧设置有烧炭器外取热器12，烧炭器外取热器12通过两根直管分别与烧炭器密相段9、烧炭器稀相段10连接。烧炭器外取热器12与烧炭器4之间通过两根直管连通，以平衡烧炭器密相段9与烧炭器稀相段10之间的温度。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，其特征在于，包括沉降器(3)、烧炭器(4)和提升管反应器(15)；所述烧炭器(4)的出口端与所述提升管反应器(15)的入口端连接；所述沉降器(3)的一端伸入所述烧炭器(4)内，所述沉降器(3)的另一端内设置有沉降器旋风分离器(7)；所述提升管反应器(15)的出口端伸入所述沉降器(3)，且与所述沉降器旋风分离器(7)连接；
所述提升管反应器(15)的入口端分别连接二氧化碳输送管线(2)和原料粉煤管线(1)；所述二氧化碳输送管线(2)与二氧化碳补集装置连接；
所述沉降器(3)的出口端通过油气管线(25)与油气分离装置(16)连接；所述烧炭器(4)的出口端通过循环烟气管线(26)与焚烧装置(28)连接；所述二氧化碳补集装置的入口端通过补集管线分别与所述油气分离装置(16)、所述焚烧装置(28)连接。
2.根据权利要求1所述的以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，其特征在于，所述二氧化碳补集装置包括二氧化碳补集装置A(18)和二氧化碳补集装置B(30)；
所述二氧化碳补集装置A(18)的入口端通过补集管线与循环煤气压缩机(17)连接，所述二氧化碳补集装置A(18)的出口端与补集风机A(36)连接；所述循环煤气压缩机(17)的入口端通过补集管线与所述油气分离装置(16)连接；所述油气分离装置(16)的底部设置有产品油排出口(34)；
所述二氧化碳补集装置B(30)的入口端通过补集管线与所述焚烧装置(28)连接；所述二氧化碳补集装置B(30)的出口端与补集风机B(31)连接；所述二氧化碳补集装置B(30)的底部设置有废气排出口(33)。
3.根据权利要求1所述的以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，其特征在于，所述焚烧装置(28)的一侧入口通过供氧管线与供氧风机(29)连接。
4.根据权利要求1所述的以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，其特征在于，所述沉降器(3)包括沉降器密相段(5)和沉降器稀相段(6)，所述沉降器密相段(5)内设置有沉降分离汽提器(8)，所述沉降器稀相段(6)的顶部设置有沉降器集气室(27)，所述沉降器集气室(27)的出气口与所述油气管线(25)连接；
所述烧炭器(4)内设置有烧炭器内取热器(13)，所述烧炭器内取热器(13)的一端连接蒸汽管线(38)，所述烧炭器内取热器(13)的另一端分别与所述沉降分离汽提器(8)、所述沉降器集气室(27)、所述油气管线(25)连接。
5.根据权利要求4所述的以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，其特征在于，所述沉降器密相段(5)设置于所述烧炭器(4)内，所述沉降器稀相段(6)设置于所述烧炭器(4)的外部；所述沉降器稀相段(6)内设置有多个沉降器旋风分离器(7)，每个所述沉降器旋风分离器(7)的一端均与所述沉降器集气室(27)连接。
6.根据权利要求4所述的以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，其特征在于，所述沉降器密相段(5)的底部设置有用于输送产品粉焦的粉焦外送管线(35)，所述粉焦外送管线(35)的一端穿出所述烧炭器(4)。
7.根据权利要求1所述的以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，其特征在于，所述烧炭器(4)包括烧炭器密相段(9)和烧炭器稀相段(10)；
所述烧炭器密相段(9)的一端设置有热载体立管(19)，所述热载体立管(19)的一端与所述提升管反应器(15)的入口端连接；所述热载体立管(19)上设置有热载体立管滑阀(20)；
所述沉降器(3)的一端伸入所述烧炭器稀相段(10)，且延伸至所述烧炭器密相段(9)内。
8.根据权利要求7所述的以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，其特征在于，所述烧炭器稀相段(10)的顶部设置有烧炭器集气室(37)，所述烧炭器集气室(37)的出气口与所述循环烟气管线(26)连接；所述烧炭器稀相段(10)内设置有多个烧炭器旋风分离器(11)，每个所述烧炭器旋风分离器(11)的一端均与所述烧炭器集气室(37)连接。
9.根据权利要求7所述的以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，其特征在于，所述烧炭器密相段(9)内设置有主风分布器(23)，所述主风分布器(23)设置于所述热载体立管(19)的入口与所述沉降器(3)的出口之间；
所述烧炭器(4)的一侧设置有辅助燃烧室(24)，所述辅助燃烧室(24)的入口端分别连接燃料气输入管线(21)、燃料油输入管线(22)和主风机(32)；所述辅助燃烧室(24)的出口端与所述主风分布器(23)连接。
10.根据权利要求9所述的以二氧化碳为输送气的粉煤输送系统，其特征在于，所述烧炭器密相段(9)的内壁布设有多个燃料油喷嘴(14)，多个所述燃料油喷嘴(14)均设置于所述主风分布器(23)的一侧，且与所述主风分布器(23)的多个出口一一对应；
所述烧炭器(4)的一侧设置有烧炭器外取热器(12)，所述烧炭器外取热器(12)通过两根直管分别与所述烧炭器密相段(9)、所述烧炭器稀相段(10)连接。
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