CN103965969B - 组合型煤热解气化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合型煤热解气化系统，包括原料煤干燥系统、复合煤仓、组合型气化炉和组合型热解炉，组合型气化炉设于组合型热解炉的上部；组合型气化炉的运行方式采用流化床形式，其内部设有气化炉内置分离器；该气化炉内置分离器的热煤气出口管与管壳式余热锅炉的进气口连接；组合型热解炉的运行方式采用流化床形式，其内部设有热解炉内置分离器；该热解炉内置分离器的荒煤气出口管与热解煤气净化系统的进气口连接。组合型气化炉的出料口和气化炉内置分离器的出料口通过热半焦回料阀与组合型热解炉的热半焦进口连接。实现了煤的分级利用，有利于节能减排，且可以提高企业的经济效益。

Description

组合型煤热解气化系统

技术领域

本发明涉及一种煤热解装置和气化装置，特别涉及一种组合型煤热解气化系统。

背景技术

我国陕北、内蒙、新疆以及云南等地区分布有大量低变质煤种，如褐煤和长焰煤，该类煤种具有资源储量大、埋层浅、煤质好、开采成本低、化学活性好、高挥发分高发热量、无粘结性等特性，有利于通过热解提取焦油和化工燃料气。然而，目前我国煤炭热解装置大都采用块煤，开采过程中产生的大量粉煤得不到利用，而且目前的低温干馏过程会产生大量的不能进一步利用的荒煤气，因而煤炭资源的有效成分不能得到充分利用，对环境有很大的危害。因此，提高煤炭资源利用率，发展以多联产为基础的洁净煤转化技术，实现煤炭的分级转化是煤炭转化和利用技术的发展趋势。

发明名称为组合型旋流床气化炉的中国专利ZL2012111087202.2，公开了一种组合型旋流床气化炉，包括旋流床气化炉、管壳式余热锅炉、两级煤气过滤器；一级煤气过滤器置于旋流床气化炉的内部，顶部与旋流床气化炉的顶部齐平；一级煤气过滤器为旋风分离器形式，一级煤气过滤器的侧壁设有水冷盘管；一级煤气过滤器的热煤气出口与管壳式余热锅炉的进气口连接，水冷盘管的出口与管壳式余热锅炉的进水口连接，管壳式余热锅炉的出水口设有外供蒸汽接口和旋流床气化炉用蒸汽接口；管壳式余热锅炉的出气口与二级煤气过滤器连接，二级煤气过滤器的煤气出口设有外供煤气接口和旋流床气化炉用煤气接口。该系统设备简单、造价低廉、耗水量低，适用于低变质煤种的低碳转化。

上述现有技术至少存在以下问题：

上述组合型旋流床气化炉在使用高挥发分的低变质褐煤和长焰煤为原料时无法将其中的挥发分提出进而产出宝贵的焦油和热解煤气等产品，从而降低了煤炭中有效成分的充分利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、运行成本低、污染低，适用于高含水、低变质煤种的组合型煤热解气化系统的工艺和设备。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的组合型煤热解气化系统，包括复合煤仓、组合型气化炉和组合型热解炉，所述组合型气化炉设于所述组合型热解炉的上部，所述复合煤仓的一个出料口与所述组合型气化炉的进料口连接、另一个出料口与所述组合型热解炉的进料口连接；

所述组合型气化炉的运行方式采用流化床形式，其内部设有多进口、旋风分离形式的气化炉内置分离器，所述气化炉内置分离器的中心轴线与所述组合型气化炉的中心轴线重合、顶部与所述组合型气化炉的顶部齐平并设有热煤气出口管；

所述热煤气出口管与管壳式余热锅炉的进气口连接，所述管壳式余热锅炉的出气口与硬管除尘器的进气口连接，所述硬管除尘器的净化煤气出口分别通过调节阀和煤气加压机接至煤气缓冲罐及产品气化煤气出口，所述气化炉内置分离器的壁面设有水冷盘管组件，所述水冷盘管组件的出口与所述管壳式余热锅炉的给水口连接；

所述组合型热解炉的运行方式采用流化床形式，其内部设有多进口、旋风分离形式的热解炉内置分离器，所述热解炉内置分离器的中心轴线与所述组合型热解炉的中心轴线重合、顶部与所述组合型热解炉的顶部齐平并设有荒煤气出口管；

所述荒煤气出口管与热解煤气净化系统的进气口连接，所述热解煤气净化系统的热解煤气出口分别通过调节阀和煤气加压机接至所述煤气缓冲罐及产品热解煤气出口，所述热解炉内置分离器的壁面设有气冷膜式壁组件，所述气冷膜式壁组件的进气口与净化后的冷煤气出口连接，所述气冷膜式壁组件的出气口与所述组合型热解炉连接。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明的组合型煤热解气化系统，由于采用了组合型气化炉、组合型热解炉及蒸汽流化床干燥器等组合工艺和设备，在使用高挥发分的粉状低变质煤种进行低碳转换时，可将其中的挥发分提出，进而产出宝贵的焦油和热解煤气等产品，不但实现了煤的分级利用，热能的梯级利用，有利于节能减排，而且可以提高企业的经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例提供的组合型煤热解气化系统的工艺原理图；

图2为本发明实施例中原料煤干燥系统的工艺原理图。

图中：

1—复合煤仓；2—组合型气化炉；3—组合型热解炉；4—气化炉内置分离器；5—热解炉内置分离器；6—管壳式余热锅炉；7—硬管除尘器；8—热半焦回料阀；9—热解煤气净化系统；10—半焦降温塔；11—煤气缓冲罐；12—蒸汽熄焦罐；13—煤气加压机；

21—原料煤斗；22—蒸汽流化床干燥器；23—电袋除尘器；24—蒸汽减温减压器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的组合型煤热解气化系统，其较佳的具体实施方式是：

包括复合煤仓、组合型气化炉和组合型热解炉，所述组合型气化炉设于所述组合型热解炉的上部，所述复合煤仓的一个出料口与所述组合型气化炉的进料口连接、另一个出料口与所述组合型热解炉的进料口连接；

所述组合型气化炉的运行方式采用流化床形式，其内部设有多进口、旋风分离形式的气化炉内置分离器，所述气化炉内置分离器的中心轴线与所述组合型气化炉的中心轴线重合、顶部与所述组合型气化炉的顶部齐平并设有热煤气出口管；

所述热煤气出口管与管壳式余热锅炉的进气口连接，所述管壳式余热锅炉的出气口与硬管除尘器的进气口连接，所述硬管除尘器的净化煤气出口分别通过调节阀和煤气加压机接至煤气缓冲罐及产品气化煤气出口，所述气化炉内置分离器的壁面设有水冷盘管组件，所述水冷盘管组件的出口与所述管壳式余热锅炉的给水口连接；

所述组合型热解炉的运行方式采用流化床形式，其内部设有多进口、旋风分离形式的热解炉内置分离器，所述热解炉内置分离器的中心轴线与所述组合型热解炉的中心轴线重合、顶部与所述组合型热解炉的顶部齐平并设有荒煤气出口管；

所述荒煤气出口管与热解煤气净化系统的进气口连接，所述热解煤气净化系统的热解煤气出口分别通过调节阀和煤气加压机接至所述煤气缓冲罐及产品热解煤气出口，所述热解炉内置分离器的壁面设有气冷膜式壁组件，所述气冷膜式壁组件的进气口与净化后的冷煤气出口连接，所述气冷膜式壁组件的出气口与所述组合型热解炉连接。

所述组合型气化炉的出料口和气化炉内置分离器的出料口通过热半焦回料阀与所述组合型热解炉的热半焦进口连接，所述硬管除尘器的出料口与所述热半焦回料阀的进料口相连。

所述管壳式余热锅炉的蒸汽出口分别与所述组合型气化炉的流化气体进口和原料煤干燥系统连接。

所述组合型热解炉的出料口和热解炉内置分离器的出料口与半焦降温塔的进料口连接，所述半焦降温塔的出料口与蒸汽熄焦罐的进料口连接，所述蒸汽熄焦罐的出料口与产品半焦出口连接。

所述煤气缓冲罐的出口端与所述半焦降温塔的气体进口连接，所述半焦降温塔的气体出口与所述组合型热解炉的流化气体进口连接。

所述原料煤干燥系统包括原料煤斗，所述原料煤斗底部下料口与蒸汽流化床干燥器顶部的进料口连接，所述蒸汽流化床干燥器的上部设有二次蒸汽出口，所述二次蒸汽出口通过电袋除尘器与所述蒸汽熄焦罐的进汽口连接，所述蒸汽熄焦罐的出汽口与所述蒸汽流化床干燥器内部的蒸汽冷凝管连接，所述管壳式余热锅炉的蒸汽出口通过蒸汽减温减压器与所述蒸汽流化床干燥器内置的流化蒸汽布风板连接；

所述蒸汽流化床干燥器的下部出料口与所述复合煤仓连接。

具体实施例：

如图1所示，经过处理的原料煤和系统所产的半焦经复合煤仓1被送入组合型气化炉2的下部；煤在炉内经气化剂水蒸汽和纯氧(富氧或空气)的共同作用，产生热量并进行部分气化；组合型气化炉2产出的半焦以及气化炉内置分离器4分离下的半焦粉，分别经组合型气化炉2底部的半焦出口和分离器的分离灰出口送入与组合型热解炉3相连的热半焦回料阀8，再被送入组合型热解炉3中。同时，组合型气化炉2内产出的气化热煤气经其内部的气化炉内置分离器4的出口管进入管壳式余热锅炉6的热煤气入口；热煤气在管壳式余热锅炉6内与除盐水换热后降温至约360℃从管壳式余热锅炉6的煤气出口排出并进入硬管除尘器7，降温后的煤气在硬管除尘器7内经过进一步除尘、降温后其中一部分作为产品气化煤气送出，另一部分气化煤气经调节阀调节和煤气加压机13加压后送入煤气缓冲罐11内；硬管除尘器7除下的半焦粉经其底部的出灰口排出并经过热半焦回料阀8再被送入组合型热解炉3内。同时余热锅炉6内的除盐水换热后升温产出中压蒸汽，其中一部分蒸汽作为气化剂被引入组合型气化炉2内；另一部分蒸汽可作为热源被送入原料煤干燥系统。

如图1所示，经过处理的原料煤经复合煤仓1被送入组合型热解炉3下部的密相区与组合型气化炉2产出经热半焦回料阀8送入的热半焦掺混，并在由半焦降温塔10送来的热煤气共同作用下进行流化并热解，产出热解荒煤气。

由组合型气化炉2产出的热半焦是该热解工艺的固体热载体；由半焦降温塔10送来的热煤气则是该热解工艺的气体热载体。

组合型热解炉3产出的荒煤气经其内部的热解炉内置分离器5除尘后进入热解煤气净化系统9，荒煤气在热解煤气净化系统9中被分离出净煤气、焦油和其他化工产品。将热解煤气净化系统9产出的常温净煤气的一部分引出，经调节阀调节和煤气加压机13加压后送入煤气缓冲罐11内。

如图1所示，原料煤在组合型热解炉3内热解后产出的热半焦经其底部的热半焦出口排出并被送入半焦降温塔10内，热半焦在其内与由煤气缓冲罐11送入的低温煤气换热后温度降至350℃左右，再进入蒸汽熄焦罐12内，在蒸汽熄焦罐12内用图2所示的电袋除尘器23排出的二次蒸汽对半焦继续降温。由煤气缓冲罐11送入的低温煤气换热后温度升至约300℃，该煤气被用作组合型热解炉3的流化介质送入其内。

如图2所示，煤中所含水分大于20％的原料煤进入原料煤斗21中，再被送入蒸汽流化床干燥器22内；图1中管壳式余热锅炉6产出的剩余蒸汽送入本图2所示的蒸汽减温减压器24中经减温、减压处理后作为流化介质送入蒸汽流化床干燥器22内对原料煤进行蒸汽流化；蒸汽流化床干燥器22排出的夹带煤粉的二次蒸汽经其顶部的出口送至电袋除尘器23除去粉尘后再送入图1所示的蒸汽熄焦罐12；在蒸汽熄焦罐12内，被送入的350℃左右的热半焦与送入的二次蒸汽换热，提高蒸汽的温度和压力，然后将其作为干燥热源送入流化床干燥器22下部安装的换热盘管换热、降温后得到凝解水进行回收、利用。干燥后的煤经流化床干燥器22底部的出料口送出并被送到图1所示的复合煤仓1中。

具体实施例适用的煤种：

适合煤中收到基挥发分≥20％的中低阶煤种，如褐煤、长焰煤、不粘结煤及弱粘结煤等；原料煤灰分含量≤15～20％；对硫含量无要求；煤中全水分含量＜50％；煤中全水分含量＜20％的原料煤可直接进入图1所述的复合煤仓1中。

具体实施例提供的组合型煤热解气化装置的运行参数：

(1)原料煤干燥系统：原料煤预破碎粒度：0～5mm；所需流化蒸汽参数(布风板入口处)：30kPa/150～200℃。

(2)组合型气化炉为低压运行，运行压力：15～30kPa；运行温度：850～1000℃。

(3)组合型热解炉为常压运行，运行温度450～750℃；所需流化煤气参数(流化装置入口处)：30kPa/280～300℃。

本发明采用蒸汽流化床干燥器、组合型煤气化装置和组合型煤热解装置等对高含水、低变质煤种进行脱水及热解处理，优点为：

(1)本发明采用了先行提出煤中挥发分的工艺，产出中低温焦油、热解煤气、气化煤气及半焦等多种产品，实现了煤中各种成分的合理、有效利用。

采用该发明，尤其有利于利用我国内蒙、陕西、云南及新疆等地储量很多的低变质煤种；有利于直接利用占煤矿采出煤量达30％左右的粉煤；有利于中国广大的中西部地区的煤炭的就地转化。

(2)实现了煤的加工、转换过程中热能的温度对口和能量的梯级利用，因此能源转换效率高：由于本发明工艺将组合型气化炉2与组合型热解炉3进行有机结合，实行多联产运行，组合型气化炉2在产出气化煤气产品的同时给组合型热解炉3提供了热半焦作为固体热载体；系统产出的常温热解煤气和气化煤气在半焦降温塔10内与热半焦换热、升温后作为组合型热解炉3的流化介质和气体热载体回送，利用了半焦产品的显热；系统产出的热半焦的剩余显热进一步在蒸汽熄焦罐12中得到回收、利用。

(3)工程投资低：所述蒸汽流化床干燥器22、组合型气化炉2和组合型热解炉3均采用流化床形式，其热传导效率比其他形式高；系统主要设备均采用常压和低压运行方式，设备构造简单、体积小、单位能耗小、占地面积少；系统所需的蒸汽全部靠内部的管壳式余热锅炉6产出，不用再建锅炉房、节省工程投资。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种组合型煤热解气化系统，其特征在于，包括复合煤仓、组合型气化炉和组合型热解炉，所述组合型气化炉设于所述组合型热解炉的上部，所述复合煤仓的一个出料口与所述组合型气化炉的进料口连接、另一个出料口与所述组合型热解炉的进料口连接；

所述组合型气化炉的运行方式采用流化床形式，其内部设有多进口、旋风分离形式的气化炉内置分离器，所述气化炉内置分离器的中心轴线与所述组合型气化炉的中心轴线重合、顶部与所述组合型气化炉的顶部齐平并设有热煤气出口管；

所述热煤气出口管与管壳式余热锅炉的进气口连接，所述管壳式余热锅炉的出气口与硬管除尘器的进气口连接，所述硬管除尘器的净化煤气出口分别通过调节阀和煤气加压机接至煤气缓冲罐及产品气化煤气出口，所述气化炉内置分离器的壁面设有水冷盘管组件，所述水冷盘管组件的出口与所述管壳式余热锅炉的给水口连接；

所述组合型热解炉的运行方式采用流化床形式，其内部设有多进口、旋风分离形式的热解炉内置分离器，所述热解炉内置分离器的中心轴线与所述组合型热解炉的中心轴线重合、顶部与所述组合型热解炉的顶部齐平并设有荒煤气出口管；

所述荒煤气出口管与热解煤气净化系统的进气口连接，所述热解煤气净化系统的热解煤气出口分别通过调节阀和煤气加压机接至所述煤气缓冲罐及产品热解煤气出口，所述热解炉内置分离器的壁面设有气冷膜式壁组件，所述气冷膜式壁组件的进气口与净化后的冷煤气出口连接，所述气冷膜式壁组件的出气口与所述组合型热解炉连接。

2.根据权利要求1所述的组合型煤热解气化系统，其特征在于，所述组合型气化炉的出料口和气化炉内置分离器的出料口通过热半焦回料阀与所述组合型热解炉的热半焦进口连接，所述硬管除尘器的出料口与所述热半焦回料阀的进料口相连。

3.根据权利要求2所述的组合型煤热解气化系统，其特征在于，所述管壳式余热锅炉的蒸汽出口分别与所述组合型气化炉的流化气体进口和原料煤干燥系统连接。

4.根据权利要求3所述的组合型煤热解气化系统，其特征在于，所述组合型热解炉的出料口和热解炉内置分离器的出料口与半焦降温塔的进料口连接，所述半焦降温塔的出料口与蒸汽熄焦罐的进料口连接，所述蒸汽熄焦罐的出料口与产品半焦出口连接。

5.根据权利要求4所述的组合型煤热解气化系统，其特征在于，所述煤气缓冲罐的出口端与所述半焦降温塔的气体进口连接，所述半焦降温塔的气体出口与所述组合型热解炉的流化气体进口连接。

6.根据权利要求3、4或5所述的组合型煤热解气化系统，其特征在于，所述原料煤干燥系统包括原料煤斗，所述原料煤斗底部下料口与蒸汽流化床干燥器顶部的进料口连接，所述蒸汽流化床干燥器的上部设有二次蒸汽出口，所述二次蒸汽出口通过电袋除尘器与所述蒸汽熄焦罐的进汽口连接，所述蒸汽熄焦罐的出汽口与所述蒸汽流化床干燥器内部的蒸汽冷凝管连接，所述管壳式余热锅炉的蒸汽出口通过蒸汽减温减压器与所述蒸汽流化床干燥器内置的流化蒸汽布风板连接；

所述蒸汽流化床干燥器的下部出料口与所述复合煤仓连接。