CN1978591A - 循环流化床热电气焦油多联产装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环流化床热电气焦油多联产装置及其方法。循环流化床热电气焦油多联产装置将循环流化床燃烧炉和干馏炉紧密结合，实现在一套系统中热、电、气、焦油的联合生产。整个装置由流化床干馏炉、循环流化床燃烧炉和连接两炉的高温分离器和返料器及相应的附属设备组成。本发明将循环流化床燃烧炉和干馏炉紧密结合，实现在一套系统中热、电、气、焦油的联合生产，实现了煤的各种成分的合理有效利用；采用循环流化床固体热载体和中温干馏技术，装置产生的焦油产率高，煤气热值较高，CO含量低，满足国家有关民用煤气规定，不需特殊的制氧设备和CO转换工艺，和同类民用煤气化炉和干馏炉相比，工艺简单，投资省，运行成本低。

Description

循环流化床热电气焦油多联产装置及其方法

技术领域

本发明涉及燃烧装置，尤其涉及一种循环流化床热电气焦油多联产装置及其方法。

背景技术

我国长期以来以煤炭为主要能源资源，但我国煤炭利用一直处于一种单一发展煤炭生产、不注重煤炭综合利用的不合理产业布局，电力、化工和其他行业在技术工艺、设备设施上的不足以及产品结构上的不合理，致使我国的单位产值能耗是发达国家的3-4倍，煤炭的开发和加工利用成为我国环境污染物排放的主要来源，使得我国环境成为典型的煤烟型污染。

煤炭的多联产系统从煤碳同时是电力、化工、冶金等行业的资源这一角度出发，针对煤的特性，实现分级利用，在同一系统中生产热和电力以及多种具有高附加值的化工产品、液体燃料等产品。这样，多联产系统可以从系统的高度出发，结合各种生产技术路线的优越性，使生产过程耦合在一起，达到能源利用效率最高、能耗最低、污染最小，投资和运行成本最节约，用最经济的方法解决煤利用过程中污染物的控制问题。因此，通过多联产技术，可以真正实现煤炭的高效洁净利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种循环流化床热电气焦油多联产装置及其方法。

循环流化床热电气焦油多联产装置具有流化床干馏炉和循环流化床燃烧炉；流化床干馏炉下部经返料器与循环流化床燃烧炉下部相接，流化床干馏炉下部经双向控料器分别与循环流化床锅炉高温分离器、循环流化床燃烧炉中部相接，流化床干馏炉上部与煤气净化装置相接，循环流化床燃烧炉上部依次与循环流化床锅炉高温分离器、循环流化床锅炉尾部受热面相接；第一给煤经给料机与流化床干馏炉相接，循环流化床燃烧炉的蒸气出口与循环流化床锅炉尾部受热面的过热蒸气进口相接，循环流化床锅炉尾部受热面的过热蒸气出口与汽轮发电机组相接；流化床干馏炉用水蒸汽或再循环煤气鼓风，流化床干馏炉吸热由循环流化床燃烧炉出口的高温分离器分离的高温循环物料经双向控料器送到流化床干馏炉来提供，干馏后半焦和循环物料经返料器送入循环流化床燃烧炉燃烬，循环流化床燃烧炉采用空气鼓风，燃用流化床干馏炉来的半焦，产生热量加热水变为蒸汽和加热从流化床干馏炉来的循环物料变成高温物料再送至流化床干馏炉提供干馏吸热，从干馏炉出来的中温煤气经煤气净化系统除尘、冷却、回收焦油后，净化后的煤气输出，从循环流化床燃烧炉出来的烟气经高温分离器分离物料后，进入循环流化床锅炉的尾部受热面冷却后经除尘后排入大气，尾部受热面中产生的过热蒸汽供汽轮发电机组发电和供热。

所述的双向控料器为相互连通的三室结构，中间为双向控料器进料室，两侧分别是第一双向控料器返料室和第二双向控料器返料室，采用蒸汽鼓风，将高温分离器分离的高温物料分别送到流化床干馏炉和循环流化床燃烧炉，同时阻止气体从流化床干馏炉和循环流化床燃烧炉串入高温分离器，并通过第一调节阀、第二调节阀调节进入二个炉循环物料量。

返料器为相互连通的双室结构，包括返料器返料室、返料器进料室，采用蒸汽鼓风，流化床干馏炉的半焦和高温物料送到循环流化床燃烧炉，同时阻止气体从循环流化床燃烧炉串入流化床干馏炉，并通过蒸汽调节阀开启和关断循环物料量。

循环流化床热电气焦油多联产方法包括：

1)流化床干馏炉采用蒸汽或再循环煤气作为流化气体，干馏炉运行温度为500～700℃，实现煤的中温干馏；

2)流化床干馏炉流化风速控制在2.5-3.5m/s，运行密相区采用2-3.5m深床高，给料粒径为0-8mm，控制燃料在炉内的平均停留时间为2-4分钟，从而保证流化气体量较小和给煤有足够的停留时间干馏；

3)流化床干馏炉上部截面是下部截面的1.5-3倍，以降低上部气速，减少飞灰带出量，同时控制流化床干馏炉上部空间高度为密相区高度2-4倍，以减少焦油的二次裂解、

4)连接燃烧炉高温分离器和干馏炉和燃烧炉下部的双向控料器，采用过热蒸汽鼓风，控制气速为0.5-2m/s，通过机械调节阀调节进入流化床干馏炉和循环流化床燃烧炉循环物料的量的比例，同时阻止气体从流化床干馏炉和循环流化床燃烧炉串入高温分离器；

5)连接干馏炉和燃烧炉的返料器为双室结构，采用过热蒸汽鼓风，控制气速为0.5-2m/s，实现将流化床干馏炉的半焦和高温物料送到循环流化床燃烧炉，同时阻止气体从循环流化床燃烧炉串入流化床干馏炉，并通过蒸汽调节阀开启和关断循环物料量；

6)循环流化床燃烧炉，采用空气鼓风，运行流化风速为3-5m/s，采用分级配风，一二次风比为70/30-50/50，运行温度为800～950℃，既燃烧原煤，也燃烧半焦，而且在燃烧原煤和半焦时，都维持锅炉额定参数。

本发明的有益效果：

1)本发明将循环流化床燃烧炉和干馏炉紧密结合，实现在一套系统中热、电、气、焦油的联合生产，实现了煤的各种成分的合理有效利用；

2)采用循环流化床固体热载体和中温干馏技术，装置产生的焦油产率高，提油率可达到65％以上，其中轻油产率达到30％以上，煤气热值较高，可达12～16Mj/Nm³以上，CO含量低，满足国家有关民用煤气规定，不需特殊的制氧设备和CO转换工艺，和同类民用煤气化炉和干馏炉相比，工艺简单，投资省，运行成本低；

3)采用循环流化床燃烧技术，干馏后半焦直接用作锅炉燃料，送燃烧室燃烬，产汽发电，使燃料中气体和固体成份都得到合理的充分利用。因此，装置燃料利用率较高，可达90％以上；

4)应用基挥发份在20％以上的各种煤都适用于这种工艺，该工艺对煤粒度也没有特殊的要求，只是采用普通循环床所需的煤粒度，这就避免了现有民用煤气化和干馏工艺对煤种和煤粒度有较严格的限制的缺点。因此，装置的燃料适应性广；

5)本工艺可实现灰渣综合利用，经循环流化床燃烧后灰渣具有很高活性，可作为水泥掺合料；

6)利用循环流化床高效脱硫、脱硝特点可实现较低的污染物排放，完全满足国家煤清洁利用要求。

附图说明

图1是循环流化床热电气焦油多联产装置和工艺示意图；

图2是循环流化床热电气焦油多联产装置示意图；

图中：净化后的煤气1、煤气净化系统2、回收的焦油3、粗煤气4、第一给煤5、再循环煤气6、水蒸汽7、返料器8、半焦和循环物料9、流化床干馏炉10、双向控料器11、循环流化床燃烧炉12、排渣13、空气14、第二给煤15、给水16、高温分离器17、高温循环物料18、高温烟气19、循环流化床锅炉的尾部受热面20、过热蒸汽21、汽轮发电机组22、供热23、发电24、蒸汽25、返料器返料室26、返料器进料室27、蒸汽28、双向控料器返料室29、双向控料器进料室30、双向控料器返料室31、第一调节阀32、第二调节阀33。

具体实施方式

如图所示，循环流化床热电气焦油多联产装置，它包括流化床干馏炉10和循环流化床燃烧炉12；流化床干馏炉下部通过高温管道与返料器8和循环流化床燃烧炉12相接，以及通过高温管道与双向控料器11和循环流化床锅炉高温分离器17相接，流化床干馏炉上部通过管道与煤气净化装置2相接。循环流化床燃烧炉下部通过高温管道与返料器8和双向控料器11连接，循环流化床燃烧炉上部依次与循环流化床锅炉高温分离器17、循环流化床锅炉尾部受热面20和汽轮发电机组22连接。流化床干馏炉用水蒸汽7或再循环煤气6鼓风，运行温度为500～700℃，第一给煤5经给料机给入流化床干馏炉10，煤首先受热裂解，析出高热值挥发份包括煤气和焦油，流化床干馏炉吸热由循环流化床燃烧炉12出口的高温分离器17分离的高温循环物料18经双向控料器11送到流化床干馏炉来提供，干馏后半焦和循环物料9经返料器8送入循环流化床燃烧炉10燃烬，循环流化床燃烧炉采用空气14鼓风，运行温度为800～950℃，燃用流化床干馏炉来的半焦9，产生热量加热水16变为蒸汽和加热从流化床干馏炉来的循环物料变成高温物料再送至流化床干馏炉提供干馏吸热，从干馏炉出来的中温煤气经煤气净化系统2除尘、冷却、回收焦油3后，净化后的煤气1输出供工业及民用，在净化过程中还可回收苯、芬等其它副产品。从循环流化床燃烧炉出来的烟气经高温分离器17分离物料后，进入循环流化床锅炉的尾部受热面20冷却后经除尘后排入大气。尾部受热面中产生的过热蒸汽21可供汽轮发电机组22发电24和供热23。

本发明的流化床干馏炉，采用蒸汽和/或再循环煤气作为流化气体，运行温度为500～700℃，从而实现煤的中温干馏，达到较高的焦油产率。流化床干馏炉结构为下小上大，保证流化气体量尽量小和给煤有足够的停留时间干馏，流化床干馏炉上部空间高度只要保证有一定灰分离高度，不能太高，减少焦油的二次裂解。

本发明的双向控料器11为三室结构，采用蒸汽鼓风，可以实现将高温分离器17分离的高温物料分别送到流化床干馏炉10和循环流化床燃烧炉12，同时阻止气体从流化床干馏炉和循环流化床燃烧炉串入高温分离器，并通过调节阀调节进入2炉循环物料的量。

本发明的返料器8为双室结构，采用蒸汽鼓风，可以实现将流化床干馏炉10的半焦和高温物料送到循环流化床燃烧炉12，同时阻止气体从循环流化床燃烧炉串入流化床干馏炉，并可以通过蒸汽调节阀开启和关断循环物料量。

本发明的循环流化床燃烧炉12，采用空气鼓风，运行温度为800～950℃，既可以燃烧原煤，也可以燃烧半焦，而且在燃烧原煤和半焦时，都可以维持锅炉额定参数。

循环流化床热电气焦油多联产方法包括：

1)燃料经给料机给入流化床干馏炉，首先受热裂解，析出高热值挥发份包括煤气和焦油，干馏炉吸热由循环流化床燃烧炉的高温循环物料来提供，干馏后半焦随循环物料送入循环流化床燃烧炉燃烬。循环流化床燃烧炉采用空气鼓风，燃用气化室来的半焦，产生热量产生水蒸汽和加热从干馏炉来的低温循环物料变成高温物料再送至干馏炉提供干馏吸热，从干馏炉出来的中温煤气经煤气净化装置除尘、冷却、回收焦油后，净化后的煤气输出供工业及民用，在净化过程中还可回收苯、芬等其它副产品。从循环流化床锅炉出来的烟气经除尘器除尘后，排入大气。由循环流化床锅炉产生的蒸汽可供汽轮机发电和供热。由此实现一套装置中热、电、气、焦油的联合生产，从而实现煤碳的高效综合利用。

2)流化床干馏炉采用蒸汽或再循环煤气作为流化气体，干馏炉运行温度为500～700℃，实现煤的中温干馏；流化床干馏炉流化风速控制在2.5-3.5m/s，运行密相区采用2-3.5m深床高，给料粒径为0-8mm，控制燃料在炉内的平均停留时间为2-4分钟，从而保证流化气体量较小和给煤有足够的停留时间干馏；流化床干馏炉结构为下小上大，上部截面是下部截面的1.5-3倍，以降低上部气速，减少飞灰带出量，同时控制流化床干馏炉上部空间高度为密相区高度2-4倍，以减少焦油的二次裂解。

3)连接燃烧炉高温分离器和干馏炉和燃烧炉下部的双向控料器，采用过热蒸汽鼓风，控制气速为0.5-2m/s，通过机械调节阀调节进入流化床干馏炉和循环流化床燃烧炉循环物料的量的比例，同时阻止气体从流化床干馏炉和循环流化床燃烧炉串入高温分离器；

4)连接干馏炉和燃烧炉的返料器为双室结构，采用过热蒸汽鼓风，控制气速为0.5-2m/s，实现将流化床干馏炉的半焦和高温物料送到循环流化床燃烧炉，同时阻止气体从循环流化床燃烧炉串入流化床干馏炉，并通过蒸汽调节阀开启和关断循环物料量；

5)循环流化床燃烧炉，采用空气鼓风，运行流化风速为3-5m/s，采用分级配风，一二次风比为70/30-50/50，运行温度为800～950℃，采用高温分离，设计循环倍率为10-20，锅炉效率88％以上，既可100％燃烧原煤，也可100％燃烧半焦，而且在燃烧原煤和半焦时，都维持锅炉达到额定参数。从循环流化床锅炉出来的烟气经除尘器除尘后，排入大气。由循环流化床锅炉产生的蒸汽可供汽轮机发电和供热。

6)从裂解炉所产生的粗煤气进入煤气净化系统，首先进入二级旋风分离器分离飞灰，然后经急冷塔冷却、电捕焦油器捕集焦油后，部分煤气可通过煤气再循环风机加压后再送回气化炉底部，作为气化炉的流化介质。其余煤气则进入脱硫等设备继续净化，在净化过程中还可回收苯、芬等其它副产品。出口净煤气满足国家工业和民用煤气要求，输出供工业和民用。

Claims (4)

1.一种循环流化床热电气焦油多联产装置，其特征在于：它具有流化床干馏炉(10)和循环流化床燃烧炉(12)；流化床干馏炉下部经返料器(8)与循环流化床燃烧炉(12)下部相接，流化床干馏炉下部经双向控料器(11)分别与循环流化床锅炉高温分离器(17)、循环流化床燃烧炉(12)中部相接，流化床干馏炉上部与煤气净化装置(2)相接，循环流化床燃烧炉上部依次与循环流化床锅炉高温分离器(17)、循环流化床锅炉尾部受热面(20)相接；第一给煤(5)经给料机与流化床干馏炉(10)相接，循环流化床燃烧炉的蒸气出口与循环流化床锅炉尾部受热面(20)的过热蒸气进口相接，循环流化床锅炉尾部受热面(20)的过热蒸气出口与汽轮发电机组(22)相接；流化床干馏炉用水蒸汽(7)或再循环煤气(6)鼓风，流化床干馏炉吸热由循环流化床燃烧炉(12)出口的高温分离器(17)分离的高温循环物料(18)经双向控料器(11)送到流化床干馏炉来提供，干馏后半焦和循环物料(9)经返料器(8)送入循环流化床燃烧炉(10)燃烬，循环流化床燃烧炉采用空气(14)鼓风，燃用流化床干馏炉来的半焦(9)，产生热量加热水(16)变为蒸汽和加热从流化床干馏炉来的循环物料变成高温物料再送至流化床干馏炉提供干馏吸热，从干馏炉出来的中温煤气经煤气净化系统(2)除尘、冷却、回收焦油(3)后，净化后的煤气(1)输出，从循环流化床燃烧炉出来的烟气经高温分离器(17)分离物料后，进入循环流化床锅炉的尾部受热面(20)冷却后经除尘后排入大气，尾部受热面中产生的过热蒸汽(21)可供汽轮发电机组(22)发电(24)和供热(23)。

2.根据权利要求1所述的一种循环流化床热电气焦油多联产装置，其特征在于：所述的双向控料器(11)为相互连通的三室结构，中间为双向控料器进料室(30)，两侧分别是第一双向控料器返料室(29)和第二双向控料器返料室(31)，采用蒸汽鼓风，将高温分离器(17)分离的高温物料分别送到流化床干馏炉(10)和循环流化床燃烧炉(12)，同时阻止气体从流化床干馏炉和循环流化床燃烧炉串入高温分离器，并通过第一调节阀(32)、第二调节阀(33)调节进入二个炉循环物料量。

3.根据权利要求1所述的一种循环流化床热电气焦油多联产装置，其特征在于：所述的返料器(8)为相互连通的双室结构，包括返料器返料室(26)、返料器进料室(27)，采用蒸汽鼓风，流化床干馏炉(10)的半焦和高温物料送到循环流化床燃烧炉(12)，同时阻止气体从循环流化床燃烧炉串入流化床干馏炉，并通过蒸汽调节阀开启和关断循环物料量。

4.一种使用如权利要求1所述装置的循环流化床热电气焦油多联产方法，其特征在于：

1)流化床干馏炉采用蒸汽或再循环煤气作为流化气体，干馏炉运行温度为500～700℃，实现煤的中温干馏；

2)流化床干馏炉流化风速控制在2.5-3.5m/s，运行密相区采用2-3.5m深床高，给料粒径为0-8mm，控制燃料在炉内的平均停留时间为2-4分钟，从而保证流化气体量较小和给煤有足够的停留时间干馏；

3)流化床干馏炉上部截面是下部截面的1.5-3倍，以降低上部气速，减少飞灰带出量，同时控制流化床干馏炉上部空间高度为密相区高度2-4倍，以减少焦油的二次裂解、

4)连接燃烧炉高温分离器和干馏炉和燃烧炉下部的双向控料器，采用过热蒸汽鼓风，控制气速为0.5-2m/s，通过机械调节阀调节进入流化床干馏炉和循环流化床燃烧炉循环物料的量的比例，同时阻止气体从流化床干馏炉和循环流化床燃烧炉串入高温分离器；

5)连接干馏炉和燃烧炉的返料器为双室结构，采用过热蒸汽鼓风，控制气速为0.5-2m/s，实现将流化床干馏炉的半焦和高温物料送到循环流化床燃烧炉，同时阻止气体从循环流化床燃烧炉串入流化床干馏炉，并通过蒸汽调节阀开启和关断循环物料量；

6)循环流化床燃烧炉，采用空气鼓风，运行流化风速为3-5m/s，采用分级配风，一二次风比为70/30-50/50，运行温度为800～950℃，既燃烧原煤，也燃烧半焦，而且在燃烧原煤和半焦时，都维持锅炉额定参数。

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