CN203295457U - 常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备；所述设备包括煤气制取部分、煤气脱硫部分、煤气发电部分和煤气供热部分，所述煤气制取部分制得的初处理煤气进入煤气脱硫部分后进行脱硫得到脱硫煤气，脱硫煤气通过煤气发电部分进行发电后进入煤气供热部分进一步回收热量和提供蒸汽。本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备成本低，见效快，建设灵活性较大，污染小，并且节能环保；本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备除尘处理高效稳定，环境污染低，节省投资，降低运行能耗；烟气含尘量低，含硫量低，不需经过其他处理即可直接排入大气。

Description

常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备

技术领域

本实用新型属于热电联产领域，特别是涉及一种常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备。

背景技术

目前大、中型化工企业装置的用电负荷、用热负荷都较大，一般企业是采用中、高压蒸汽锅炉配套抽凝式发电机组来达到用汽平衡和用电要求，即采用燃煤锅炉生产蒸汽，利用蒸汽轮机发电，并抽出不同压力等级的蒸汽满足化工企业装置的用汽要求。但是这种方法存在的问题是机组规模小，效率低，另一方面由于燃煤锅炉的烟气中二氧化硫、氧化氮含量高，采用目前的脱硫、脱氮技术又无法脱至较低含量的水平，造成大气污染严重。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术存在的不合理性，提供一种新的、能够满足用电负荷和用热负荷、经济的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热方法和设备。

本实用新型的技术方案如下：

一种常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备，所述设备包括煤气制取部分、煤气脱硫部分、煤气发电部分和煤气供热部分：

所述煤气制取部分制得的初处理煤气进入煤气脱硫部分后进行脱硫得到脱硫煤气，脱硫煤气进入煤气发电部分进行发电后进入煤气供热部分进一步回收热量和提供蒸汽。

在其中一个实施例中，所述煤气制取部分包括煤气发生装置、除尘装置和热回收装置；

所述煤气发生装置包括燃料运输系统、富氧空气系统、气化炉和排渣系统；所述燃料运输系统通过设置在所述气化炉上的燃料入口与所述气化炉相通，所述富氧空气系统通过设置在气化炉上的喷嘴与所述气化炉相通，所述排渣系统设置在所述气化炉的底部；燃料、富氧空气和来自煤气供热部分的蒸汽在气化炉中产生原始粗煤气；

所述除尘装置包括旋风除尘器和第一除尘装置；所述旋风除尘器通过回流管与所述气化炉相通；

所述热回收装置包括第一热回收装置；

所述原始粗煤气通过旋风除尘器进行除尘后得到第一粗煤气，第一粗煤气进入第一热回收装置后得到第二粗煤气和中压过热蒸汽，第二粗煤气进入第一除尘装置后得到初处理煤气。

在其中一个实施例中，所述富氧空气系统包括第一富氧混合器和第二富氧混合器，所述气化炉的喷嘴包括第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一富氧混合器和所述气化炉的第一喷嘴连接，所述第二富氧混合器和所述气化炉的第二喷嘴连接，所述第一喷嘴设置在所述气化炉的椎体部；所述第二喷嘴设置在所述气化炉的上部。

在其中一个实施例中，所述第一喷嘴设置在所述燃料入口的下方，所述第一喷嘴与所述燃料入口的距离为1.0至2.0米，所述第一喷嘴的中心轴线与所述气化炉的中心轴线之间的角度为10至25度。

在其中一个实施例中，所述第二喷嘴的中心轴线与所述气化炉的中心轴线垂直。

在其中一个实施例中，所述煤气脱硫部分包括水解装置、第一冷却装置、第二除尘装置、升压装置、第二冷却装置、脱硫塔、净化装置、干法脱硫装置和循环水装置；

水解装置、第一冷却装置、第二除尘装置、升压装置、第二冷却装置、脱硫塔、净化装置、干法脱硫装置依次连接；其中干法脱硫装置中设置有脱硫剂和吸附剂；

所述初处理煤气通过水解装置进行水解处理得到第三煤气，所述第三煤气通过第一冷却装置进行除尘冷却和气水分离处理得到第四煤气，所述第四煤气进入第二除尘装置进行除尘处理后得到第五煤气，所述第五煤气进入升压装置后得到第六煤气，所述第六煤气进入第二冷却装置后得到第七煤气，所述第七煤气进入脱硫塔后得到第八煤气，所述第八煤气进入净化装置进行净化后得到一次脱硫煤气，所述一次脱硫煤气进入干法脱硫装置后得到二次脱硫煤气；

所述循环水装置分别与所述第一冷却装置和第二冷却装置连接，所述循环水从循环水装置分别进入第一冷却装置和第二冷却装置后回流至循环水装置。

在其中一个实施例中，所述煤气发电部分包括煤气压缩机、空气过滤器、空气压缩机、燃烧器和燃气轮机；

所述空气过滤器与所述空气压缩机连通，所述煤气压缩机和所述空气压缩机均与所述燃烧器连通，所述燃烧器的烟气出口通过高温烟气通道与所述燃气轮机连通，所述空气压缩机与所述高温烟气通道连通；

二次脱硫煤气经过煤气压缩机后得到第九煤气，进入燃烧器，空气经过空气过滤器进行除尘处理后进入空气压缩机进行压缩处理后得到压缩空气，第九煤气和部分压缩空气通入燃烧器并在燃烧器中燃烧产生高温烟气，所述高温烟气在高温烟气通道中与部分压缩空气混合后得到第二烟气，所述第二烟气进入燃气轮机启动涡轮机做功并带动发电机发电。

在其中一个实施例中，所述煤气供热部分包括第一余热锅炉、第二余热锅炉、蒸汽轮机和排风系统；

其中第一余热锅炉与蒸汽轮机连通，第二余热锅炉与除氧器连通，第一余热锅炉与第二余热锅炉连通，第二余热锅炉与排风系统连通；所述蒸汽轮机与所述气化炉连接；

发电后的从燃气轮机排出的第三烟气依次进入第一余热锅炉和第二余热锅炉后通过排风系统排出，其中第一余热锅炉产生中压过热蒸汽，第二余热锅炉产生低压蒸汽，所产生的中压过热蒸汽进入蒸汽轮机，所产生的低压饱和蒸汽进入除氧器。

在其中一个实施例中，所述第一热回收装置也与所述蒸汽轮机连通。

在其中一个实施例中，所述煤气脱硫部分还包括脱硫液配制系统，所述脱硫液配制系统与所述脱硫塔连通；

所述脱硫液配制系统包括脱硫液配制装置、脱硫液再生装置和硫回收装置，其中所述脱硫液配制装置包括溶液配制槽、脱硫液配制泵、贫液槽和脱硫泵，所述脱硫液再生装置包括再生泵、再生槽和喷射器；所述硫回收装置包括硫泡沫槽、硫泡沫泵、过滤机和熔硫釜；所述溶液配制泵设置在溶液配制槽外，所述溶液配制槽中的脱硫液通过脱硫泵进入所述脱硫塔；所述再生槽的上部与所述贫液槽和硫泡沫槽连通；所述硫回收装置与所述贫液槽连通；

根据脱硫液的配方将脱硫液的原料加入脱硫液配制泵配制出合适的脱硫液，通过脱硫液配制泵配制出合适的脱硫液，脱硫液补入贫液槽后通过脱硫泵将脱硫液送至脱硫塔的顶部和中部，脱硫液由上向下喷淋，与气体逆流接触，吸收气体中的硫化氢得到脱硫液富液，然后所述脱硫液富液由脱硫塔的塔底流出后进入再生泵，所述再生泵将脱硫液富液送至设置在再生槽上方的喷射器的液体入口，所述脱硫液富液与自吸的空气通过喷射器喷射后一起进入再生槽底部，在喷射器和再生槽中空气中的氧与脱硫液反应，生成的硫泡沫由再生槽的上部溢流至硫泡沫槽，再生后的脱硫液贫液进入贫液槽循环使用；所述的硫泡沫由硫泡沫泵加压，经过滤机过滤分离出硫泡沫和清液，硫泡沫进入熔硫釜得到硫磺块，所述清液流入贫液槽。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备成本低，见效快，建设灵活性较大，污染小，并且节能环保；

（2）本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备中的除尘设备具有高效而稳定的净化功能，经过除尘处理后的煤气含尘量低于1mg/m³；并且从根本上革除了瓦斯泥以及污水处理的庞大设施及对环境的污染；

（3）本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备中的除尘设备节地30～60%，节水70～93%，节省投资25～45%，降低运行能耗55～75%；

（4）本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备的煤气发电效率高，目前最高可达58％以上。

（5）本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备得到的烟气含尘量低，含硫量低，不需经过其他处理即可直接排入大气。

附图说明

以下结合具体附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

图1是本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备的煤气制取部分的示意图。

图2是本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备的煤气脱硫部分的示意图。

图3是本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备的煤气发电部分和煤气供热部分的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备提供一种常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热方法，所述方法包括如下步骤：

S100：制取煤气；将燃料、富氧空气和蒸汽分别加入气化炉产生原始粗煤气，然后对粗煤气进行除尘和降温处理得到初处理煤气；其中燃料、富氧空气和蒸汽的重量份数比为100:89:54；本步骤采用煤气制取部分得到初处理煤气；

S200：煤气脱硫：对初处理煤气进行脱硫处理得到脱硫煤气；本步骤采用煤气脱硫部分对初处理煤气进行脱硫处理得到脱硫煤气；

S300：发电供热：将脱硫煤气和空气通入燃烧器燃烧后得到高温烟气，然后将高温烟气经过混合降温处理后通入燃气轮机启动涡轮机做功以带动发电机发电，做完功后的高温烟气进入中压余热锅炉产生中压过热蒸汽，所述中压过热蒸汽进入蒸汽轮机用于发电后回流至气化炉，从中压余热锅炉出来的高温烟气进入低压余热锅炉产生低压饱和蒸汽，所述低压饱和蒸汽进入除氧器用于锅炉给水除氧，从低压余热锅炉排出的低温烟气直接排入大气。本步骤采用了煤气发电部分进行发电，同时对发电（做完功）后的高温烟气通过煤气供热部分进行余热回收使得热量得到合理利用。

本实施例首先通过煤气制取部分生产出初处理煤气，然后利用煤气脱硫部分对初处理煤气进行脱硫处理得到脱硫煤气，之后将脱硫煤气送入煤气发电部分进行发电以满足用电负荷，将做完功的煤气送入煤气供热部分以产生中压过热蒸汽和低压蒸汽，其中中压过热蒸汽进入蒸汽轮机，根据工业需要可以抽出不同等级的蒸汽以满足工业生产的用汽要求，低压蒸汽可以满足锅炉用水的除氧用汽要求。

本实施例中对粗煤气进行除尘处理和脱硫处理，降低了粗煤气中的含尘量和含硫量，使得本实用新型所排放的废气无需经过废气处理即符合废气排放标准，节约了设备投资。

较佳的，作为一种可实施方式，所述步骤S100包括如下步骤：

S101：将燃料通过燃料运输系统111输送进入气化炉113；本实施例中，所述的燃料是煤；本实施例中的燃料运输系统包括煤仓和燃料输送机，一般的煤储存在煤仓中时需要加N₂（P=0.015Pa）保护，所述的燃料输送机设置在煤仓的下部并且所述燃料输送机将煤从设置在气化炉一侧的燃料入口送入气化炉113；所述的燃料输送机根据设计量可以为多个；

S102：配置含氧气体积浓度为70%至99.5%的富氧空气，使配制好的富氧空气分别进入第一富氧混合器和第二富氧混合器，进入第一富氧混合器的一次富氧空气通过第一喷嘴进入气化炉113，进入第二富氧混合器的二次富氧空气通过第二喷嘴进入气化炉113；其中富氧空气在富氧混合器外部配置，富氧空气配置是将纯氧气与空气按重量份数比65～57：0～32混配得到的；

S103：来自蒸汽轮机的蒸汽回流进入气化炉113；

S104：燃料、富氧空气和蒸汽在气化炉113中进行燃烧形成粗煤气；然后将粗煤气由气化炉113顶部引出进入旋风除尘器121；此时粗煤气的温度为950±20℃，大约为950℃;本实施例中气化炉113中的煤的大部分较大粗颗粒在气化炉113内的下部形成密相段，原料成为沸腾状态，在此区域内气、固两相发生剧烈的传质和传热及燃烧氧化反应，反应温度为950至1000℃，此时进入气化炉内大颗粒因受热而裂解产生的小颗粒，接着进入气化炉113内的煤的细粉和小颗粒由反应气体携带离开密相段，在气化炉113的上部形成稀相区，并在稀相区与二次富氧空气进一步发生反应，本实施例中的二次富氧空气有两个作用：一是阻挡上升气体，降低上升气体的流速，增加反应气体的停留时间以便进一步反应和分离气体中的夹带物；二是促进反应，使气体中夹带的细颗粒中的碳继续气化反应，将密相段产生的甲烷和高碳化合物进一步燃烧和裂解；本步骤中的原料形成的粗煤气由气化炉顶部引出进行后续处理；

S105：通过旋风除尘器121分离出粗煤气中的飞灰，得到经过第一次除尘处理的第一粗煤气，并将飞灰返回气化炉113进一步进行二次气化；其中第一粗煤气的温度为850±20℃，一般约为850℃，含尘量为180至210g/m³，一般约为200g/m³；本实施例中飞灰可以通过回流管返回气化炉113；

S106：采用第一热回收装置131对第一粗煤气进行（过热段、蒸发段、省煤器）余热回收处理，得到第二粗煤气，同时得到中压过热蒸汽；此时第二粗煤气的温度为150±10℃，一般约为150℃，含尘量为12至18g/m³，一般约为15g/m3，粒径小于50μm；本步骤中的中压过热蒸汽的压力大约为3.82MPa至6.5MPa，温度约为450℃至520℃；本步骤中的中压过热蒸汽进入蒸汽轮机；

S107：采用第一除尘装置122对第二粗煤气进行第二次除尘处理得到初处理煤气，初处理煤气的含尘量为75mg/m³。本实施例中的第二除尘装置可以是布袋除尘器或电除尘器。

较佳的，作为一种可实施方式，所述步骤S200包括如下步骤：

S201：采用水解装置211对初处理煤气进行水解处理，将煤气中的有机硫化物转化为硫化氢，得到第三煤气；本实施例中的水解装置为水解槽，本步骤的主要目的是使初处理煤气中的有机硫化物转化为硫化氢以便于脱除；

S202：采用第一冷却装置212对第三煤气进行除尘冷却和气水分离处理后得到第四煤气，第四煤气的温度为35±5℃，一般温度约为35℃，含尘量为8至12mg/m³，含尘量一般约为10mg/m³，硫化氢含量为1400至1600mg/Nm³，通常硫化氢含量约为1500mg/Nm³；本实施例中的第一冷却装置是填料冷却洗涤塔；

S203：对第四煤气进行湿法脱硫处理得到一次脱硫煤气；湿法脱硫采用的设备为脱硫塔，一次脱硫煤气的硫化氢含量为40至60mg/Nm³，温度为40±5℃，通常温度为40℃；其中脱硫塔中的脱硫液来自脱硫液配制系统和脱硫液再生系统；本步骤中的第五煤气进入脱硫塔的下部，煤气在脱硫塔内由下向上通过脱硫塔的填料层，与脱硫塔的顶部喷淋的脱硫液逆流接触，此时气体中的硫化氢被脱硫液吸收；

S204：在干法脱硫装置218中采用脱硫剂和吸附剂对冷却一次脱硫煤气进行干法脱硫处理得到二次脱硫煤气，二次脱硫煤气的硫化氢含量小于1mg/Nm³。本实施例中，所述脱硫剂为吸附性的。

本实施例中，对煤气进行除尘处理采用干法除尘处理和湿法除尘处理相结合的方式，首先采用干法除尘处理去除煤气中的大部分飞尘，然后采用湿法除尘进一步进行除尘并同时降温，这样不仅解决了单纯采用水洗除尘所造成的水污染严重和水资源浪费的问题，而且除尘效果良好，同时还可以对煤气进行降温。

进一步的，本实施例中的脱硫采用湿法脱硫和干法脱硫相结合的方式，首先将煤气中的硫化物通过水解转化为硫化氢，然后采用湿法脱硫吸收煤气中的硫化氢，最后再采用脱硫剂和吸附剂等吸附进一步降低硫含量，本实施例中的脱硫方法一起协同作用，使得煤气中的硫含量降低。

较佳的，作为一种可实施方式，本实施例中的步骤S203还包括如下步骤：

S2031：采用第二除尘装置213对第四煤气进行除尘处理得到第五煤气，所述第五煤气的含尘量低于1mg/m³；本实施例中，第三除尘装置优选为湿式电除尘器；

S2032：采用升压装置214对第五煤气进行升压处理得到第六煤气，所述第六煤气的压力约为10kPa，温度为50±5℃，一般温度约为50℃；本实施例中，所述升压装置为煤气风机；

S2033：采用第二冷却装置215对第六煤气进行冷却处理得到第七煤气；本实施例中的第二冷却装置为冷却塔；本步骤中第六煤气进入冷却塔的下部，与冷却塔的塔顶喷淋而下的冷却水逆流接触冷却降温，然后由冷却塔的顶部得到第七煤气；

S2034：采用脱硫塔216对第七煤气进行湿法脱硫处理得到第八煤气，其中脱硫塔吸收了第七煤气中的硫化氢。

S2035：采用净化装置217对第八煤气进行净化处理，去除第八煤气中的细小粉尘、油污、硫泡沫得到一次脱硫煤气，所述一次脱硫煤气的温度为35℃；本实施例中的净化装置为高压静电除焦塔；

为了使得湿法脱硫效果良好，本实施例在煤气进入脱硫塔之前进行了一系列升压、除尘、降温等处理。之后采用吸附剂和脱硫剂进行干法脱硫处理，一方面可以进一步的吸收煤气中的硫化物。另一方面可以吸收煤气中的水分等，使得煤气适用于后续的发电做功。

本实施例中的第一冷却装置212、第二冷却装置215的冷却水均可以循环使用，并且本实施例中的脱硫塔中的脱硫液可以进行再生处理后重复利用，这样可以节省操作费用，节省资源。

较佳的，作为一种可实施方式，所述步骤S300包括如下步骤：

S301：采用煤气压缩机311对二次脱硫煤气进行压缩处理得到第九煤气，并将第九煤气通入燃烧器314；第九煤气的压力为1.5至2.4MPa，温度为350±10℃，优选为350℃；本实施例中，经过脱硫处理后的二次脱硫煤气的含硫量≤1mg/m³,含尘量≤1mg/m³。

S302：采用空气过滤器312对空气进行除尘处理，之后采用空气压缩机313对空气进行压缩处理后得到压缩空气，并将部分压缩空气通入燃烧器314；压缩空气的含尘量低于1mg/m³，压力为1.5至2.4MPa，温度为300℃；

S303：第九煤气和压缩空气在燃烧器314中燃烧产生高温烟气；高温烟气的温度为1600±50℃，通常温度约为1600℃；

S304：将高温烟气与其余部分的压缩空气混合得到第二烟气，第二烟气的温度为1100±50℃，通常为1100℃，压力为1.4至2.3MPa；

S305：使第二烟气进入燃气轮机316启动涡轮机做功并带动发电机发电；做完功后的从燃气轮机排出的第三烟气的温度为500℃至600℃，压力为5000Pa至6000Pa；

S306：使第三烟气进入第一余热锅炉411得到中压过热蒸汽，所述中压过热蒸汽和步骤S106产生的中压过热蒸汽混合一并进入蒸汽轮机413进行发电，并且从蒸汽轮机出来的蒸汽回流至气化炉用于产生原始粗煤气；本步骤中的蒸汽轮机可以用于根据用汽等级抽出蒸汽以满足用汽负荷；本步骤中得到的中压过热蒸汽压力为3.82MPa至6.5MPa，温度为450℃至520℃；本步骤中从蒸汽轮机出来的回流至气化炉的蒸汽的压力为0.5MPa，温度为210℃；本实施例中，一般可以将第一余热锅炉的锅炉给水加热至230℃；

S307：从第一余热锅炉411出来的第四烟气进入第二余热锅炉412得到低压蒸汽，所述低压蒸汽中的低压饱和蒸汽进入除氧器用于锅炉水除氧；本步骤中所产生的低压饱和蒸汽的压力为0.2MPa，温度为饱和温度132℃；

S308：从第二余热锅炉412出来的第五烟气通过排风系统414排出；本步骤中第五烟气的温度约为130℃。

本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热方法生产煤气、对煤气预先进行有效的除尘和脱硫处理然后使煤气发电做功后进行余热回收使其产生蒸汽以满足用汽负荷，本实用新型中的各个工艺有机结合，协同作用，能够同时满足工业生产的用电负荷和用汽负荷的要求；另一方面本实用新型的方法对各工艺步骤中所产生的废弃物均予以回收利用，有很好的经济效益和社会效益；再者本实用新型的方法在使用时对煤气预先进行了除尘处理和脱硫处理，这样得到的煤气一方面能够更好的进行发电做功，另一方面后续不需要进行废气处理即可达到国家的废气排放标准，节省了废气处理费用，同时能对其中的废弃物合理有效利用，节能环保。

为了实现上述方法，参见图1至图3，本实用新型提供一种与上述方法相适应的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备，所述设备包括煤气制取部分、煤气脱硫部分、煤气发电部分和煤气供热部分；其中煤气制取部分用于制备煤气以及对煤气进行除尘处理，煤气脱硫部分用于对煤气进行脱硫处理以降低煤气中的硫含量，煤气发电部分用于使用煤气进行发电做功以满足工业生产的用电负荷，煤气供热部分用于使用发电后的高温烟气产生蒸汽以满足用汽负荷并对高温烟气进行余热回收；其工作过程是所述煤气制取部分制得的初处理煤气进入煤气脱硫部分后进行脱硫得到脱硫煤气，脱硫煤气进入煤气发电部分进行发电后进入煤气供热部分进一步回收热量和提供蒸汽。

较佳的，作为一种可实施方式，所述煤气制取部分包括煤气发生装置11、除尘装置和热回收装置；

所述煤气发生装置包括燃料运输系统111、富氧空气系统112、气化炉113和排渣系统114；所述燃料运输系统111通过设置在所述气化炉113上的燃料入口与所述气化炉113相通，所述富氧空气系统112通过设置在气化炉113上的喷嘴与所述气化炉113相通，所述排渣系统114设置在所述气化炉113的底部；燃料、富氧空气和来自煤气供热部分的蒸汽在气化炉113中产生原始粗煤气，气化炉113反应后产生的炉渣通过排渣系统114排出；

所述除尘装置包括旋风除尘器121和第一除尘装置122；所述旋风除尘器121通过回流管与所述气化炉113相通；所述热回收装置为第一热回收装置131；

所述原始粗煤气通过旋风除尘器121进行除尘后得到第一粗煤气，第一粗煤气进入第一热回收装置131后得到第二粗煤气和中压过热蒸汽，所述第二粗煤气进入第一除尘装置122后得到初处理煤气。

其中，较佳的，本实施例中的燃料运输系统111包括煤仓和燃料输送机，一般的煤储存在煤仓中时需要加N₂（P=0.015Pa）保护，所述的燃料输送机设置在煤仓的下部并且所述燃料输送机将煤从设置在气化炉一侧的燃料入口送入气化炉；所述的燃料输送机根据设计量可以为多个。

其中，较佳的，第一热回收装置131可以是废热锅炉（过热段、蒸发段、省煤器），第一除尘装置122可以是布袋除尘器或电除尘器。气化炉可以是恩德炉。

其中，较佳的，本实施例中的排渣系统114包括设置在气化炉底部的排灰机和用于存储炉渣的灰斗，所述的炉渣在进入灰斗之后需要采用蒸汽进行冷却，其中排灰机可以是螺旋排灰机，数量可以为多个。本实施例中的炉渣排出过程是持续进行的，排入灰斗的炉渣定期拉走排放。

较佳的，作为一种可实施方式，本实施例中的富氧空气系统包括第一富氧混合器和第二富氧混合器，所述气化炉的喷嘴包括第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一富氧混合器和所述气化炉的第一喷嘴连接，所述第二富氧混合器和所述气化炉的第二喷嘴连接，所述第一喷嘴设置在所述气化炉的椎体部；所述第二喷嘴设置在所述气化炉的上部。即第一喷嘴设置在气化炉的密相段，而第二喷嘴设置在气化炉的稀相段。设置第二喷嘴的目的是加入二次富氧空气。

较佳的，作为一种可实施方式，本实施例中的第一喷嘴设置在燃料入口的下方，且第一喷嘴与所述燃料入口的距离为1.0至2.0米，所述第一喷嘴的中心轴线与所述气化炉的中心轴线之间的角度为10至25度。本实施例中，第一喷嘴的中心轴线与气化炉的中心轴线之间可以形成15度至17度的向上的仰角，也可以形成21度左右的向下的斜角，这样喷射进入的一次富氧空气更易与燃料混合，促进燃料燃烧反应。本实施例中的第一喷嘴的数目为6个，这6个第一喷嘴均匀设置在气化炉上。

较佳的，作为一种可实施方式，所述第二喷嘴的中心轴线与所述气化炉的中心轴线垂直。即二次富氧空气从气化炉的炉体的水平方向进入气化炉内。本实施例中的第二喷嘴的数目为24个，二次富氧空气从第二富氧混合器出来后分别从24个第二喷嘴进入气化炉内。

较佳的，作为一种可实施方式，本实施例中的煤气脱硫部分包括水解装置211、第一冷却装置212、第二除尘装置213、升压装置214、第二冷却装置215、脱硫塔216、净化装置217、干法脱硫装置218和循环水装置；

水解装置211、第一冷却装置212、第二除尘装置213、升压装置214、第二冷却装置215、脱硫塔216、净化装置217、干法脱硫装置218依次连接；其中干法脱硫装置中设置有脱硫剂和吸附剂；

所述初处理煤气通过水解装置211进行水解处理得到第三煤气，所述第三煤气通过第一冷却装置212进行除尘冷却和气水分离处理得到第四煤气，所述第四煤气进入第二除尘装置213进行除尘处理后得到第五煤气，所述第五煤气进入升压装置214后得到第六煤气，所述第六煤气进入第二冷却装置215后得到第七煤气，所述第七煤气进入脱硫塔216后得到第八煤气，所述第八煤气进入净化装置217进行净化后得到一次脱硫煤气，所述一次脱硫煤气进入干法脱硫装置218后得到二次脱硫煤气；

所述循环水装置分别与所述第一冷却装置212和第二冷却装置215连接，所述循环水从循环水装置分别进入清洗装置、第一冷却装置和第二冷却装置后回流至循环水装置。

本实施例中，水解装置为水解槽，第一冷却装置212为填料冷却洗涤塔，第二除尘装置213为湿式电除尘器，升压装置214为煤气风机，第二冷却装置215为冷却塔，净化装置217为高压静电除焦塔，循环水装置包括循环水站和循环水处理设备。

本实施例中所述循环水从循环水站分别进入填料冷却洗涤塔和冷却塔，由塔内喷头或喷嘴向下喷洒，与煤气逆流接触，分别起到清洗和冷却的作用，然后由塔下部出来回流至循环水站，并经循环水处理设备处理后循环使用。

较佳的，作为一种可实施方式，本实施例中的煤气脱硫部分还包括脱硫液配制系统219，所述脱硫液配制系统219与所述脱硫塔216连通；

所述脱硫液配制系统219包括脱硫液配制装置、脱硫液再生装置和硫回收装置，其中所述脱硫液配制装置包括溶液配制槽、脱硫液配制泵、贫液槽和脱硫泵，所述脱硫液再生装置包括再生泵、再生槽和喷射器，所述硫回收装置包括硫泡沫槽、硫泡沫泵、过滤机和熔硫釜；所述溶液配制泵设置在溶液配制槽外，所述溶液配置槽中的脱硫液通过脱硫泵进入所述脱硫塔；所述再生槽的上部与所述贫液槽连通；所述再生槽的上部与硫泡沫槽连通，所述硫回收装置与所述贫液槽连通；

根据脱硫液的配方将脱硫液的原料加入脱硫液配制泵配制出合适的脱硫液，配置好的脱硫液保存在溶液配制槽中，，脱硫液进入贫液槽后通过脱硫泵将脱硫液送至脱硫塔的顶部和中部，脱硫液由上向下喷淋，与气体逆流接触，吸收气体中的硫化氢得到脱硫液富液，然后所述脱硫液富液由脱硫塔的塔底流出后进入再生泵，所述再生泵将脱硫液富液送至设置在再生槽上方的喷射器的液体入口，所述脱硫液富液与自吸的空气通过喷射器喷射后一起进入再生槽底部，在喷射器和再生槽中空气中的氧与脱硫液反应，生成的硫泡沫由再生槽的上部溢流至硫回收装置进行硫回收，再生后的脱硫液贫液进入贫液槽循环使用；所述的硫泡沫由硫泡沫泵加压，经过滤机过滤分离出硫泡沫和清液，硫泡沫进入熔硫釜得到硫磺块，所述清液流入贫液槽循环使用。脱硫液所损耗的原料和水定期补充。其中脱硫液的原料包括碱和栲胶。

本实施例设置的脱硫液配置系统一方面用以向脱硫塔提供脱硫液，另一方面可以将使用后的脱硫液进行再生同时将吸收的硫进行提取得到硫产物，实现了产物的最大价值化。本实用新型的脱硫液配制系统将脱硫液再生后重复使用达到了节约水资源的目的，同时可以得到硫产物使得本实用新型中产生的废弃物具有一定的产值。

进一步的，本实施例中的进入硫泡沫槽的硫泡沫由硫泡沫泵打入过滤机，通过过滤机分离硫泡沫和清液；清液返回贫液槽，硫泡沫进入连续熔硫釜，通过夹套蒸汽加热，在135℃下融化为硫磺熔体，通过连续熔硫釜的下部出口进入硫磺盘成型，上部溶液流入溶液收集槽，由溶液泵送入贫液槽循环使用。

较佳的，作为一种可实施方式，本实施例中的所述煤气发电部分包括煤气压缩机311、空气过滤器312、空气压缩机313、燃烧器314和燃气轮机316；

所述空气过滤器312与所述空气压缩机313连通，所述煤气压缩机311和所述空气压缩机313均与所述燃烧器314连通，所述燃烧器的烟气出口通过高温烟气通道315与所述燃气轮机316连通，所述空气压缩机313与所述高温烟气通道315连通；

二次脱硫煤气采用煤气压缩机311进行压缩处理后得到第九煤气，所述第九煤气进入燃烧器314，冷却空气从大气吸入后经过空气过滤器312进行过滤处理后得到过滤空气，所述过滤空气进入空气压缩机313进行压缩处理后得到压缩空气，第九煤气和部分压缩空气通入燃烧器314并在燃烧器中燃烧产生高温烟气，所述高温烟气在高温烟气通道315中与部分压缩空气混合后得到第二烟气，所述第二烟气进入燃气轮机316启动涡轮机做功并带动发电机发电。

本实施例中的经过压缩处理的二次脱硫煤气和经过除尘、压缩处理的空气一起进入燃烧器中燃烧得到的高温烟气进入燃气轮机做功发电以满足工业生产的用电负荷。做完功后的烟气进入煤气供热部分用于产生蒸汽和进一步进行余热利用。

较佳的，作为一种可实施方式，本实施例中的所述煤气供热部分包括第一余热锅炉411、第二余热锅炉412、蒸汽轮机413和排风系统414；

其中第一余热锅炉411与蒸汽轮机413连通，第二余热锅炉412与除氧器连通，第一余热锅炉411与第二余热锅炉412连通，第二余热锅炉412与排风系统414连通；所述蒸汽轮机413与所述气化炉113连接用于输送蒸汽；

发电后的从燃气轮机316排出的第三烟气依次进入第一余热锅炉411和第二余热锅炉412后通过排风系统414排出，其中第一余热锅炉411产生中压过热蒸汽，第二余热锅炉412产生低压蒸汽，所产生的中压过热蒸汽进入蒸汽轮机413，所产生的低压蒸汽进入除氧器用于锅炉给水除氧。本实施例中的第一余热锅炉可以是中压余热锅炉，第二余热锅炉是低压余热锅炉。

本实施例中的蒸汽轮机可以用于根据用汽等级抽出蒸汽以满足用汽负荷。所述低压蒸汽中的低压饱和蒸汽进入除氧器用于锅炉给水除氧，满足低压蒸汽的用汽需求。

较佳的，作为一种可实施方式，所述煤气制取部分的第一热回收装置131也与所述蒸汽轮机413连通，即第一热回收装置所产生的中压过热蒸汽也进入蒸汽轮机。

本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备可以解决烟气对大气的污染问题，同时又可以有效利用劣质煤，能够提高热能利用率，并能很好的满足工业生产的用电和用汽需求，并且本实用新型的装置机动灵活，成本低，见效快，能耗低于同规模的循环流化床燃煤锅炉发电装置。

本实用新型中采用湿法串干法共同作用来脱除煤气中的硫化氢、硫氧化碳等无机硫、有机硫，实际处理后的煤气中的硫含量为≤1mg/m³。煤气在燃气轮机中燃烧，产生的烟气中SO₂含量≤1mg/m³，灰尘含量≤1mg/m³，NOx含量为30mg/m³，均远小于燃煤锅炉烟气排放的国家排放指标粉尘≤50mg/Nm³、SO₂≤400mg/Nm³、NOx≤450mg/Nm³。因此本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热方法和设备在废气排放上具有绝对优势。

本实用新型中的除尘处理采用了干法处理和湿法处理相结合的方式，使用干法处理一方面具有高效稳定的净化效果，处理后其含尘量低于1mg/m³；另一方面节省水资源，从根本上隔出了瓦斯泥以及污水处理的设施对环境的污染；再者本实用新型的设备占地小，节约水资源，节省投资，运行能耗低，据统计采用本实用新型的除尘设备节地30～60%，节水70～93%，节省投资25～45%，降低运行能耗55～75%；本实用新型的除尘处理均在密闭状态连续进行，实现了环境友好操作，并且本实用新型的除尘设备自动化程度高，降低了劳动强度。

本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热方法的煤气发电效率高，目前最高可达58％以上。以钢铁厂50MW规模机组为例，本实用新型的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热方法的发电效率可达40～46％，而同规模的锅炉蒸汽发电效率仅为23～30％左右，本实用新型的热效率高出80％以上。本实用新型采用了气化炉常压富氧连续气化的方法制取煤气，采用50MW规模机组联合发电，以黑化恩德炉为例，煤气制取热效率（热效率=（煤气低发热值+废锅产蒸汽焓）/（入炉煤低发热量+入炉蒸汽焓））为80%，联合发电效率为32～37%，与同规模锅炉蒸汽发电效率23～30％相比，煤制气联合发电的热效率约高出40%。另外，本实用新型的外供电标煤耗为395～480g/kwh，而蒸汽锅炉外供电标煤耗为430～500g/kwh。节约标煤20～35g/kwh。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备，其特征在于：所述设备包括煤气制取部分、煤气脱硫部分、煤气发电部分和煤气供热部分： 

所述煤气制取部分制得的初处理煤气进入煤气脱硫部分后进行脱硫得到脱硫煤气，脱硫煤气进入煤气发电部分进行发电后进入煤气供热部分进一步回收热量和提供蒸汽。 

2.根据权利要求1所述的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备，其特征在于：所述煤气制取部分包括煤气发生装置、除尘装置和热回收装置； 

所述煤气发生装置包括燃料运输系统、富氧空气系统、气化炉和排渣系统；所述燃料运输系统通过设置在所述气化炉上的燃料入口与所述气化炉相通，所述富氧空气系统通过设置在气化炉上的喷嘴与所述气化炉相通，所述排渣系统设置在所述气化炉的底部；燃料、富氧空气和来自煤气供热部分的蒸汽在气化炉中产生原始粗煤气； 

所述除尘装置包括旋风除尘器和第一除尘装置；所述旋风除尘器通过回流管与所述气化炉相通； 

所述热回收装置包括第一热回收装置； 

所述原始粗煤气通过旋风除尘器进行除尘后得到第一粗煤气，第一粗煤气进入第一热回收装置后得到第二粗煤气和中压过热蒸汽，第二粗煤气进入第一除尘装置后得到初处理煤气。 

3.根据权利要求2所述的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备，其特征在于：所述富氧空气系统包括第一富氧混合器和第二富氧混合器，所述气化炉的喷嘴包括第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一富氧混合器和所述气化炉的第一喷嘴连接，所述第二富氧混合器和所述气化炉的第二喷嘴连接，所述第一喷嘴设置在所述气化炉的椎体部；所述第二喷嘴设置在所述气化炉的上部。 

4.根据权利要求3所述的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备，其特征在于：所述第一喷嘴设置在所述燃料入口的下方，所述第一喷嘴与所述燃料入口的距离为1.0至2.0米，所述第一喷嘴的中心轴线与所述气化炉的中心轴线之间的角度为10至25度。 

5.根据权利要求3所述的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备， 其特征在于：所述第二喷嘴的中心轴线与所述气化炉的中心轴线垂直。 

6.根据权利要求1所述的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备，其特征在于：所述煤气脱硫部分包括水解装置、第一冷却装置、第二除尘装置、升压装置、第二冷却装置、脱硫塔、净化装置、干法脱硫装置和循环水装置； 

水解装置、第一冷却装置、第二除尘装置、升压装置、第二冷却装置、脱硫塔、净化装置、干法脱硫装置依次连接；其中干法脱硫装置中设置有脱硫剂和吸附剂； 

所述初处理煤气通过水解装置进行水解处理得到第三煤气，所述第三煤气通过第一冷却装置进行除尘冷却和气水分离处理得到第四煤气，所述第四煤气进入第二除尘装置进行除尘处理后得到第五煤气，所述第五煤气进入升压装置后得到第六煤气，所述第六煤气进入第二冷却装置后得到第七煤气，所述第七煤气进入脱硫塔后得到第八煤气，所述第八煤气进入净化装置进行净化后得到一次脱硫煤气，所述一次脱硫煤气进入干法脱硫装置后得到二次脱硫煤气； 

所述循环水装置分别与所述第一冷却装置和第二冷却装置连接，所述循环水从循环水装置分别进入第一冷却装置和第二冷却装置后回流至循环水装置。 

7.根据权利要求1所述的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备，其特征在于：所述煤气发电部分包括煤气压缩机、空气过滤器、空气压缩机、燃烧器和燃气轮机； 

所述空气过滤器与所述空气压缩机连通，所述煤气压缩机和所述空气压缩机均与所述燃烧器连通，所述燃烧器的烟气出口通过高温烟气通道与所述燃气轮机连通，所述空气压缩机与所述高温烟气通道连通； 

二次脱硫煤气经过煤气压缩机后得到第九煤气，进入燃烧器，空气经过空气过滤器进行除尘处理后进入空气压缩机进行压缩处理后得到压缩空气，第九煤气和部分压缩空气通入燃烧器并在燃烧器中燃烧产生高温烟气，所述高温烟气在高温烟气通道中与部分压缩空气混合后得到第二烟气，所述第二烟气进入燃气轮机启动涡轮机做功并带动发电机发电。 

8.根据权利要求1所述的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备，其特征在于：所述煤气供热部分包括第一余热锅炉、第二余热锅炉、蒸汽轮机 和排风系统； 

其中第一余热锅炉与蒸汽轮机连通，第二余热锅炉与除氧器连通，第一余热锅炉与第二余热锅炉连通，第二余热锅炉与排风系统连通；所述蒸汽轮机与所述气化炉连接； 

发电后的从燃气轮机排出的第三烟气依次进入第一余热锅炉和第二余热锅炉后通过排风系统排出，其中第一余热锅炉产生中压过热蒸汽，第二余热锅炉产生低压蒸汽，所产生的中压过热蒸汽进入蒸汽轮机，所产生的低压饱和蒸汽进入除氧器。 

9.根据权利要求2至5任意一项所述的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备，其特征在于：所述第一热回收装置也与所述煤气供热部分的蒸汽轮机连通。 

10.根据权利要求6所述的常压富氧连续气化-燃气蒸汽联合发电供热设备，其特征在于：所述煤气脱硫部分还包括脱硫液配制系统，所述脱硫液配制系统与所述脱硫塔连通； 

所述脱硫液配制系统包括脱硫液配制装置、脱硫液再生装置和硫回收装置，其中所述脱硫液配制装置包括溶液配制槽、脱硫液配制泵、贫液槽和脱硫泵，所述脱硫液再生装置包括再生泵、再生槽和喷射器；所述硫回收装置包括硫泡沫槽、硫泡沫泵、过滤机和熔硫釜；所述溶液配制泵设置在溶液配制槽外，所述溶液配制槽中的脱硫液通过脱硫泵进入所述脱硫塔；所述再生槽的上部与所述贫液槽和硫泡沫槽连通；所述硫回收装置与所述贫液槽连通； 

根据脱硫液的配方将脱硫液的原料加入脱硫液配制泵配制出合适的脱硫液，通过脱硫液配制泵配制出合适的脱硫液，脱硫液补入贫液槽后通过脱硫泵将脱硫液送至脱硫塔的顶部和中部，脱硫液由上向下喷淋，与气体逆流接触，吸收气体中的硫化氢得到脱硫液富液，然后所述脱硫液富液由脱硫塔的塔底流出后进入再生泵，所述再生泵将脱硫液富液送至设置在再生槽上方的喷射器的液体入口，所述脱硫液富液与自吸的空气通过喷射器喷射后一起进入再生槽底部，在喷射器和再生槽中空气中的氧与脱硫液反应，生成的硫泡沫由再生槽的上部溢流至硫泡沫槽，再生后的脱硫液贫液进入贫液槽循环使用；所述的硫泡沫由硫泡沫泵加压，经过滤机过滤分离出硫泡沫和清液，硫泡沫进入熔硫釜得到硫磺块，所述清液流入贫液槽。 

Images