CN216203469U - 一种直接热交换式气化细渣资源化利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤化工领域，更具体地说，涉及一种直接热交换式气化细渣资源化利用系统。该系统包括：细渣输送系统、细渣干燥系统、干渣储存洗单元、细渣燃烧系统、空气预热系统、烟气处理系统。该系统能够在不借助外部热源伴烧的条件下实现低热值的细渣燃烧，产生的热量一部分用来干燥细渣，多余的热量可作余热利用(如产蒸汽)，细渣燃烧脱碳之后得到具有类火山灰性质的粉煤灰，是优良的建材原料。通过该系统在实现气化细渣的脱碳资源化利用，既能处理固废细渣，又对碳减排、碳中和起到积极的作用。

Description

一种直接热交换式气化细渣资源化利用系统

技术领域

本实用新型涉及煤化工领域，更具体地说，涉及一种直接热交换式气化细渣资源化利用系统。

背景技术

气化细渣是指在煤化工生产过程中煤在水煤浆化炉或气流床气化炉内反应后，经洗渣池收集的灰渣，属于一种工业废弃物。随着我国煤化工行业的迅速发展，气化细渣的产量逐年增加，每年约有6000万吨到1亿吨的排放量。气化细渣干基可燃物含量为18％-65％，而对于干燥脱水后的气化细渣来说，碳含量大部分在15％-40％之间，残余热值大约还有1200-3500kcal/kg。因此，处理气化细渣的方式至关重要。目前处理气化细渣主要采用填满的处理方式，造成了对土地资源、水资源及残余热能的浪费，同时也导致环境污染。如何处理气化细渣以提高能源利用率、减少环境污染等问题是煤化工行业当前所面临的一项迫切任务。

经检索，专利名为“气化细渣的处理系统及方法”的发明专利申请，申请号为CN113028418 A，公开日为2021年6月25日，公开了煤化工技术领域中一种循环流化床锅炉掺烧气化细渣处理系统及方法，其主要设备为：给料干化装置和循环流化床锅炉装置。该系统利用渣浆泵、皮带输送机、循环流化床锅炉等设备将气化细渣压榨脱水后，通过低品位热源对压榨后的汽化细渣加热至水分沸腾得到气化细渣滤饼后将其破碎的方法处理气化细渣。此发明通过对气化细渣干化和掺烧处理，解决了气化细渣固废处理难度大、环境污染严重的问题，但其处理流程较为繁琐、设备装置较多，采用对气化细渣进行干化和掺烧处理，需借助外部能源即低品位热源对气化细渣脱水、干化得到气化细渣滤饼后破碎等工序，造成了另一种形式的能源消耗。

实用新型内容

1.专利要解决的技术问题

本实用新型提供一种气化细渣资源化利用的系统，在正常运行阶段能够在不借助外部热源伴烧的条件下实现低热值的细渣燃烧，引入空气预热系统将干燥(采用直接热交换的方式)、燃烧、汽化产生的热量收集并循环利用，且细渣燃烧脱碳之后得到的具有类火山灰性质的粉煤灰，作为优良的建材原料可以回收使用。更节能、环保、增效、简化地处理气化细渣，解决了气化细渣处理难度大、环境污染严重、能源浪费的行业瓶颈问题。

2.技术方案

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种直接热交换式气化细渣资源化利用系统，包括细渣输送系统、细渣干燥系统、干渣储存单元、细渣燃烧系统、空气预热系统、烟气处理系统；其中，细渣输送系统设置于系统最前端，细渣输送系统的输出端与细渣干燥系统的一个输入端连接；细渣干燥系统、干渣储存单元、细渣燃烧系统、空气预热系统顺序连接；所述的空气预热系统的输出端与细渣干燥系统的另一个输入端连接；烟气处理系统设置于系统最末端，空气预热系统的输出端与烟气处理系统的输入端连接。

细渣输送系统与细渣干燥系统之间为湿细渣输送通道，细渣干燥系统与干渣储存单元之间为干细渣与空气混合物的输送通道。干渣储存单元包括定量给料装置，所述定量给料装置将干细渣与空气预热系统输送而来的热空气进行混合后作为细渣燃烧系统的一次风共同输送至细渣燃烧系统。细渣燃烧系统与干渣储存单元之间为热空气及热细渣的输送通道，所述的细渣燃烧系统对干渣储存单元输送而来的、混合的热空气和热细渣进行燃烧，得到含灰烟气与蒸汽。

细渣燃烧系统设置有燃烧炉，燃烧炉内设置有绝热燃烧段和蒸汽发生段，绝热燃烧段对干细渣与热空气的混合物进行迅速脱碳燃烧；蒸汽发生段对热细渣与热空气的混合物与水进行反应，得到产品蒸汽，同时对细渣燃烧系统出口的含灰烟气温度进行控制。

空气预热系统与细渣燃烧系统之间为含灰烟气输送通道，所述空气预热系统对细渣燃烧系统输送而来的含灰烟气与空气预热混合，直接换热后得到热空气和含灰烟气。空气预热系统与细渣燃烧系统之间为热空气输送通道；所述的空气预热系统与干渣储存单元之间为热空气输送通道；空气预热系统与烟气处理系统之间为含灰烟气输送通道。

烟气处理系统设置有排放端，用于将空气预热系统输送而来的含灰烟气除尘后排放。

进一步地，烟气处理系统内设置有除尘器，用于将空气预热系统输出的含尘烟气进行固气分离。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本系统能够实现气化细渣独立燃烧，不需借助外部能源的消耗，利用本系统产生的热量支持干燥原料本身，同时富余热量可作余热利用(如产蒸汽)。系统能够通过预热系统以含烟气对空气采用直接热交换的方式预热，部分被预热的空气对细渣储存单元的干细渣预热后输入细渣燃烧系统；部分被预热的空气进入细渣燃烧系统参与燃烧，以含灰烟气的形式进入细渣干燥系统，实现了能源的多重循环利用。

此外，本系统处理后的含灰烟气可以被固气分离，固体部分作为粉煤灰被除尘器收集，可作为优良的建材原料；被除尘的烟气排放至大气，减少了废气渣排放的环境污染。

综上，本系统利用自身装置设计优势，实现了气化细渣独立燃烧并利用湿化细渣干燥、燃烧产生的余热能源循环使用，采用直接换热、预热空气循环、自身系统余热循环等措施，更节能、环保、增效地处理气化细渣，达到细渣干燥脱碳资源化利用的目的，解决了气化细渣处理难度大、环境污染严重、能源浪费的行业瓶颈问题。

附图说明

图1为本实用新型提出一种气化细渣资源化利用的系统的示意图；

示意图中的标号说明：1、细渣输送系统；2、细渣干燥系统；3、干渣储存单元；4、细渣燃烧系统；5、空气预热系统；6、烟气处理系统。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型专利保护的范围。

图1为本实用新型实施提供的一种气化细渣资源化利用的系统流程图，该流程包括6个子系统单元：细渣输送系统1、细渣干燥系统2、干渣储存单元3、细渣燃烧系统4、空气预热系统5、烟气处理系统6。

如图1所示，细渣输送系统1设置于系统最前端，细渣输送系统1的输出端与细渣干燥系统2的一个输入端连接；细渣干燥系统2、干渣储存单元3、细渣燃烧系统4、空气预热系统5顺序连接，从而构成一个闭合的循环结构。空气预热系统5的输出端与细渣干燥系统2的另一个输入端连接；烟气处理系统6设置于系统最末端，细渣干燥系统2的输出端与烟气处理系统6的输入端连接。

含水率20％～50％的湿气化细渣通过细渣输送系统1内的各级细渣输送设备输送至细渣干燥系统2，湿气化细渣在细渣输送系统1内通过与含灰热烟气以接换热的方式将湿气化细渣的含水率从20％～50％干燥至含水率1％～7％。

如图1所示，细渣燃烧系统4主要设备为燃烧炉。上述在细渣输送系统1内干燥后的干气化细渣，被干渣输送设备输送至干渣储存单元3，干渣储存单元3内包含4～8套定量给料装置，通过4～8套定量给料装置将干细渣与空气预热系统5预热的热空气1进行混合，其混合物作为细渣燃烧系统4的一次风共同进入细渣燃烧系统4，进入细渣燃烧系统4之前的热空气与热细渣混合物的温度约为200℃～750℃，进入细渣燃烧系统4内的燃烧炉迅速进行燃烧，并释放热量。

如图1所示，燃烧炉内设有绝热燃烧段和蒸汽发生段。在绝热燃烧段，利于干细渣与热空气混合而迅速脱碳燃烧；而在蒸汽发生段，高温烟气与水反应能够产生产品蒸汽，同时控制细渣燃烧系统4的输出端的含灰烟气的温度。该含烟气的温度一般控制在750℃～1050℃。干细渣经过脱碳燃烧后形成粉煤灰与热烟气相混合，以含灰烟气的形式离开细渣燃烧系统4，进入空气预热系统5。

如图1所示，温度在750℃～1050℃内的含灰烟气进入空气预热系统5后，对空气1及空气N进行空气预热，其中空气1被预热成“热空气1”，由空气预热系统输出后与干渣出单单元3输出的干细渣相混合，同时对干渣储存单元3输出的干细渣进行预热，形成热空气和热细渣的混合物。该混合物在细渣燃烧系统4的输入端以一次风的形式被输送至细渣燃烧系统4内的燃烧炉中进行燃烧反应。

如图1所示，在空气预热系统5中，输入端的空气N进入空气预热系统后被预热成N路“热空气N”，“热空气N”由空气预热系统输出端被直接输送至细渣燃烧系统4的燃烧炉中参与燃烧反应，提高利于燃耗的氛围。由细渣燃烧系统输出的含灰烟对N+1路空气采用“直接换热”的方式进行预热。与此同时，750℃～1050℃的含灰烟气经过空气预热系统对空气的预热处理，其自身也被一定程度的降温。被降温后的含灰烟气的温度约为250℃～700℃，其由空气预热系统输出至细渣干燥系统2。

如图1所示，温度被降为250℃～700℃的含灰烟气由空气预热系统输送至细渣干燥系统2，对从细渣输送系统1输送至细渣干燥系统的湿细渣进行干燥。细渣含水率被干燥至 1％～7％，含灰烟气温度被经过直接干燥后被降至120℃～220℃后进入烟气处理系统6。

如图1所示，烟气处理系统6内含有除尘器，能够对含尘烟气进行固气分离，固体部分即为粉煤灰，将被除尘器收集，可作为建材原料外售；被除尘后的烟气直接排放至大气，减少了废气渣排放的环境污染。

本实用新型提供了一种直接热交换式气化细渣资源化利用系统，实现了气化细渣独立燃烧并利用湿化细渣干燥、燃烧产生的余热能源循环使用，采用直接换热型的方式，即含灰烟气作为换热介质通过直接接触的换热方式进行热交换，采用直接热交换的系统内可以进行多次热交换，达到高效利用热能的目的，从而提高细渣干燥脱碳资源化利用率，解决了气化细渣处理难度大、环境污染严重、能源浪费的行业瓶颈问题。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (10)

1.一种直接热交换式气化细渣资源化利用系统，其特征在于，包括细渣输送系统(1)细渣干燥系统(2)、干渣储存单元(3)、细渣燃烧系统(4)、空气预热系统(5)、烟气处理系统(6)；

所述的细渣输送系统(1)设置于系统最前端，细渣输送系统(1)的输出端与细渣干燥系统(2)的一个输入端连接；

所述的细渣干燥系统(2)、干渣储存单元(3)、细渣燃烧系统(4)、空气预热系统(5)顺序连接；所述的空气预热系统(5)的输出端与细渣干燥系统(2)的另一个输入端连接；

所述的烟气处理系统(6)设置于系统最末端，空气预热系统(5)的输出端与烟气处理系统(6)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的气化细渣资源化利用系统，其特征在于，所述的细渣输送系统(1)与细渣干燥系统(2)之间为湿细渣输送通道。

3.根据权利要求1所述的气化细渣资源化利用系统，其特征在于，所述的细渣干燥系统(2)与干渣储存单元(3)之间为干细渣与空气混合物的输送通道。

4.根据权利要求3所述的气化细渣资源化利用系统，其特征在于，所述的干渣储存单元(3)包括定量给料装置，所述定量给料装置将干细渣与空气预热系统(5)输送而来的热空气进行混合后作为细渣燃烧系统(4)的一次风共同输送至细渣燃烧系统(4)。

5.根据权利要求4所述的气化细渣资源化利用系统，其特征在于，所述的细渣燃烧系统(4)与干渣储存单元之间为热空气及热细渣的输送通道，所述的细渣燃烧系统对干渣储存单元(3)输送而来的、混合的热空气和热细渣进行燃烧，得到含灰烟气与蒸汽。

6.根据权利要求4所述的气化细渣资源化利用系统，其特征在于，所述的细渣燃烧系统(4)设置有燃烧炉，燃烧炉内设置有绝热燃烧段和蒸汽发生段，绝热燃烧段对干细渣与热空气的混合物进行迅速脱碳燃烧；蒸汽发生段对热细渣与热空气的混合物与水进行反应，得到产品蒸汽，同时对细渣燃烧系统(4)出口的含灰烟气温度进行控制。

7.根据权利要求5所述的气化细渣资源化利用系统，其特征在于，所述的空气预热系统(5)与细渣燃烧系统之间为含灰烟气输送通道，所述空气预热系统对细渣燃烧系统(4)输送而来的含灰烟气与空气预热混合，直接换热后得到热空气和含灰烟气。

8.根据权利要求7所述的气化细渣资源化利用系统，其特征在于，所述空气预热系统(5)与细渣燃烧系统(4)之间为热空气输送通道；所述的空气预热系统(5)与干渣储存单元(3)之间为热空气输送通道；所述的空气预热系统(5)与烟气处理系统(6)之间为含灰烟气输送通道。

9.根据权利要求1或3所述的气化细渣资源化利用系统，其特征在于，所述的烟气处理系统(6)设置有排放端，用于将空气预热系统(5)输送而来的含灰烟气除尘后排放。

10.根据权利要求9所述的气化细渣资源化利用系统，其特征在于，所述的烟气处理系统(6)内设置有除尘器，用于将空气预热系统(5)输出的含尘烟气进行固气分离。

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