固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了固體燃料分級(jí)氣化-燃料雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括燃燒系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、合成氣冷卻凈化系統(tǒng)和合成氣甲烷化系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)通過循環(huán)回料系統(tǒng)與氣化系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。燃燒系統(tǒng)主要采用循環(huán)流化床燃燒方式，氣化系統(tǒng)采用流化床不完全氣化方法，產(chǎn)生的半焦回燃燒系統(tǒng)再利用，合成氣凈化冷卻單元采用水循環(huán)和可燃物再循環(huán)利用，在甲烷化單元中副產(chǎn)的CO2和水蒸汽在系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，使系統(tǒng)內(nèi)能量利用效率實(shí)現(xiàn)最大化。
【專利說明】固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體燃料分級(jí)氣化-燃料雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與方法，屬于多聯(lián)產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]以煤炭資源替代部分油、氣資源，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)決定了尋求油、氣的替代能源是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源戰(zhàn)略安全的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略?，F(xiàn)代煤化工技術(shù)發(fā)展以潔凈煤利用為前提，正在以煤為原料朝著多元化利用為目標(biāo)方向發(fā)展。
[0003]煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，按照現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用情況可分為兩類，一類是以氣化技術(shù)為龍頭技術(shù)，產(chǎn)品以合成氣為主，可副產(chǎn)部分中低壓蒸汽，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)合成氣用于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、蒸汽輪機(jī)發(fā)電、合成氣轉(zhuǎn)化成化工原料合成化學(xué)品，以及實(shí)現(xiàn)區(qū)域供暖等功能的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，從技術(shù)分類的角度可劃分為氣流床煤氣化技術(shù)、固定床煤氣化技術(shù)和流化床煤氣化技術(shù)為核心的煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，如中國(guó)山東兗礦集團(tuán)建設(shè)的我國(guó)首座60MW級(jí)IGCC發(fā)電和24萬噸甲醇/年示范工程 即以華東理工大學(xué)等開發(fā)的氣流床煤氣化技術(shù)為基礎(chǔ)。另外一種技術(shù)是基于燃燒發(fā)電的煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，聯(lián)合熱解爐實(shí)現(xiàn)發(fā)電、合成氣、煤焦油等為主要產(chǎn)品的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，如中國(guó)專利CN200910153522和CN201210064139等，具有代表性的技術(shù)為浙江大學(xué)等開發(fā)的煤基發(fā)電-熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)已建成了 300MW等級(jí)燃煤循環(huán)流化床復(fù)合熱解多聯(lián)產(chǎn)裝置，并投入試運(yùn)行。以循環(huán)流化床鍋爐為基礎(chǔ)集成化工反應(yīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)相對(duì)投資低、技術(shù)可靠，但必須充分發(fā)揮熱電和化工兩個(gè)不同專業(yè)方向各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將其最佳融合和集成，才能實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。目前已投運(yùn)的循環(huán)流化床-熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)存在熱解后焦油難分離，導(dǎo)致管道、閥門系統(tǒng)堵塞和腐蝕等問題，熱解系統(tǒng)過分依賴鍋爐系統(tǒng)提供的熱量，負(fù)荷受限，使系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性收嚴(yán)重影響。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種易于執(zhí)行大型化放大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，同時(shí)兼顧發(fā)電、供暖和煤化工生產(chǎn)的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是提供了一種固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:包括循環(huán)流化床燃燒鍋爐、循環(huán)流化床氣化鍋爐、合成氣凈化單元及甲烷化單元:
[0006]在循環(huán)流化床燃燒鍋爐底部設(shè)有燃燒爐下渣口及燃燒爐流化風(fēng)入口，流化風(fēng)進(jìn)入燃燒爐流化風(fēng)入口后經(jīng)由燃燒爐布風(fēng)單元與循環(huán)流化床燃燒鍋爐相通，燃料中的一部分通過燃燒爐燃料給料口進(jìn)入循環(huán)流化床燃燒鍋爐內(nèi)，燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)由煙風(fēng)道進(jìn)入至少一級(jí)燃燒爐旋風(fēng)分離單元，分離后的煙氣直接排出，分離下來的灰渣顆粒通過燃燒爐回料腿送回循環(huán)流化床燃燒鍋爐內(nèi)，燃燒過程中產(chǎn)生的熱量被用于產(chǎn)生燃燒爐水蒸汽，燃燒爐水蒸汽用于外供及向循環(huán)流化床氣化鍋爐供應(yīng)；
[0007]在循環(huán)流化床氣化鍋爐底部設(shè)有半焦出口及氣化爐流化風(fēng)入口，氣化所需的氣化劑被送入進(jìn)入氣化爐流化風(fēng)入口后經(jīng)由氣化爐布風(fēng)單元與循環(huán)流化床氣化鍋爐相通，氣化劑中的水蒸汽來自燃燒爐水蒸汽和/或甲烷化單元產(chǎn)生的水蒸汽，二氧化碳來自甲烷化單元產(chǎn)生的二氧化碳，燃料中的另一部分通過氣化爐燃料給料口進(jìn)入循環(huán)流化床氣化鍋爐內(nèi)，氣化產(chǎn)生的半焦自半焦出口排出后送入燃燒爐燃料給料口，合成氣則自循環(huán)流化床氣化鍋爐頂部的合成氣出口進(jìn)入至少一級(jí)氣化爐旋風(fēng)分離單元，分離后的合成氣被送入合成氣凈化單元，分離下來的灰渣顆粒則通過氣化爐回料腿送回循環(huán)流化床氣化鍋爐內(nèi)和/或送至燃燒爐燃料給料口:
[0008]合成氣凈化單元，對(duì)合成氣進(jìn)行初步洗滌除塵，并利用水為冷卻介質(zhì)采用熱交換方式對(duì)合成氣進(jìn)行冷卻后送至甲烷化單元，對(duì)冷卻過程中產(chǎn)生的至少部分污水進(jìn)行油水分離，分離得到的雜質(zhì)或送至燃燒爐燃料給料口，或送至氣化爐燃料給料口，或?yàn)楦碑a(chǎn)品進(jìn)行深加工；
[0009]甲烷化單元，利用低溫甲醇洗過程及甲烷化過程將送入的合成氣制成為合成天然氣，將低溫甲醇洗過程產(chǎn)生的二氧化碳送至氣化爐流化風(fēng)入口，甲烷化過程副產(chǎn)的水蒸汽或送至氣化爐流化風(fēng)入口，或補(bǔ)充甲烷化單元自身所需水蒸汽，或外排作為其他用途。
[0010]優(yōu)選地，所述氣化爐旋風(fēng)分離單元采用由一級(jí)旋風(fēng)分離器及二級(jí)旋風(fēng)分離器組成的二級(jí)旋風(fēng)分離結(jié)構(gòu)，一級(jí)旋風(fēng)分離器分離下來的灰渣顆粒通過所述氣化爐回料腿送回所述循環(huán)流化床氣化鍋 爐內(nèi)，二級(jí)旋風(fēng)分離器分離下來的灰渣顆粒送至所述燃燒爐燃料給料□。
[0011]優(yōu)選地，在所述循環(huán)流化床氣化鍋爐上還設(shè)有側(cè)氣化劑給入口，側(cè)氣化劑給入口位于所述氣化爐流化風(fēng)入口的上方，氧氣及水蒸汽被送入該側(cè)氣化劑給入口。
[0012]優(yōu)選地，所述合成氣凈化單元對(duì)所述合成氣進(jìn)行冷卻過程中產(chǎn)生的水蒸汽被引入所述氣化爐流化風(fēng)入口。
[0013]優(yōu)選地，所述合成氣凈化單元包括洗滌冷卻器、廢熱鍋爐、冷卻單元、第一油水分離器、第二油水分離器及污水澄清罐，合成氣出所述氣化爐旋風(fēng)分離單元后或被送入洗滌冷卻器，或被送入廢熱鍋爐；
[0014]當(dāng)合成氣被送入洗滌冷卻器時(shí)，洗滌冷卻器、廢熱鍋爐及冷卻單元依次級(jí)聯(lián)，由洗滌冷卻器對(duì)送入的合成氣初步洗滌除塵和降溫后進(jìn)入廢熱鍋爐，廢熱鍋爐還同步通入除鹽水，除鹽水在廢熱鍋爐內(nèi)與合成氣換熱后作為洗滌/冷卻水被引入洗滌冷卻器中，換熱后的合成氣再進(jìn)入冷卻單元，冷卻單元還同步接入自污水澄清罐送出的作為冷卻介質(zhì)的上清液，合成氣出冷卻單元后被送入所述甲烷化單元；廢熱鍋爐及冷卻單元在換熱過程中產(chǎn)生的污水分別通過各自的管路與第一油水分離器及第二油水分離器相連，第一油水分離器、第二油水分離器及污水澄清罐依次級(jí)聯(lián)，部分污水經(jīng)過第一油水分離器分離后作為洗滌/冷卻水被引入洗滌冷卻器中，第一油水分離器及第二油水分離器分離得到的雜質(zhì)或送至燃燒爐燃料給料口，或送至氣化爐燃料給料口，或?yàn)楦碑a(chǎn)品進(jìn)行深加工，部分污水經(jīng)過第一油水分離器及第二油水分離器后被污水澄清罐收集，污水澄清罐初步處理后的上清液送至冷卻單元，得到的沉積物送界區(qū)外處理，剩余送至界區(qū)外進(jìn)行污水處理；
[0015]當(dāng)合成氣被送入廢熱鍋爐時(shí)，廢熱鍋爐、洗滌冷卻器及冷卻單元依次級(jí)聯(lián)，廢熱鍋爐同步通入除鹽水及來自所述氣化爐旋風(fēng)分離單元的合成氣，除鹽水在廢熱鍋爐內(nèi)與合成氣換熱后形成水蒸汽，該水蒸汽作為氣化劑被送入所述氣化爐流化風(fēng)入口，換熱后的合成氣送入洗滌冷卻器內(nèi)，由洗滌冷卻器對(duì)送入的合成氣初步洗滌除塵和降溫后進(jìn)入冷卻單元，冷卻單元還同步接入自污水澄清罐送出的作為冷卻介質(zhì)的上清液，合成氣出冷卻單元后被送入所述甲烷化單元；洗滌冷卻器及冷卻單元在換熱過程中產(chǎn)生的污水分別通過各自的管路與第一油水分離器及第二油水分離器相連，第一油水分離器、第二油水分離器及污水澄清罐依次級(jí)聯(lián)，部分污水經(jīng)過第一油水分離器分離后作為洗滌/冷卻水被引入洗滌冷卻器中，第一油水分離器及第二油水分離器分離得到的雜質(zhì)或送至燃燒爐燃料給料口，或送至氣化爐燃料給料口，或?yàn)楦碑a(chǎn)品進(jìn)行深加工，部分污水經(jīng)過第一油水分離器及第二油水分離器后被污水澄清罐收集，污水澄清罐初步處理后的上清液送至冷卻單元，得到的沉積物送界區(qū)外處理，剩余送至界區(qū)外進(jìn)行污水處理。
[0016]優(yōu)選地，當(dāng)合成氣被送入洗滌冷卻器時(shí)，所述廢熱鍋爐經(jīng)由換熱器與所述第一油水分離器相連。
[0017]優(yōu)選地，當(dāng)合成氣被送入洗滌冷卻器時(shí)，合成氣經(jīng)所述洗滌冷卻器后出口溫度為150°C~250°C ;經(jīng)所述廢熱鍋爐后出口溫度為120°C~180°C ;經(jīng)所述冷卻單元后出口溫度為 25°C~45°C。[0018]優(yōu)選地，所述甲烷化單元包括依次級(jí)聯(lián)的變換反應(yīng)單元、低溫甲醇洗單元及甲烷化單元，合成氣依次經(jīng)過變換反應(yīng)單元、低溫甲醇洗單元及甲烷化單元后形成合成天然氣，低溫甲醇洗單元產(chǎn)生的二氧化碳送至所述氣化爐流化風(fēng)入口，甲烷化單元副產(chǎn)的水蒸汽或送至所述氣化爐流化風(fēng)入口，或補(bǔ)充所述變換反應(yīng)單元自身所需水蒸汽，或外排作為其他用途。
[0019]本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供了一種使用上述的固體燃料分級(jí)氣化-燃料雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的多聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0020]步驟I):將燃料一分為二，一部分送入燃燒爐燃料給料口，一部分投入氣化爐燃料給料口，燃料在循環(huán)流化床燃燒鍋爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的渣從燃燒爐下渣口排出，產(chǎn)生的煙氣從頂部排出，煙氣中夾帶的部分顆粒物通過燃燒爐旋風(fēng)分離單元分離后通過燃燒爐回料腿回循環(huán)流化床燃燒鍋爐進(jìn)一步燃燒，循環(huán)流化床燃燒鍋爐產(chǎn)生的水蒸汽用于發(fā)電、供暖和其他用途，循環(huán)流化床燃燒鍋爐采用空氣作為流化風(fēng)和氧化劑；
[0021]步驟2):循環(huán)流化床氣化鍋爐氣化產(chǎn)生的半焦從半焦出口排出，被送回循環(huán)流化床燃燒鍋爐進(jìn)一步燃燒利用，合成氣則從頂部排出，合成氣中夾帶有部分顆粒物，通過氣化爐旋風(fēng)分離單元后收集顆粒物，顆粒物可通過氣化爐回料腿回循環(huán)流化床氣化鍋爐進(jìn)一步氣化利用或返回循環(huán)流化床燃燒鍋爐燃燒利用；
[0022]步驟3):由合成氣凈化單元對(duì)合成氣進(jìn)行初步洗滌除塵，并利用水為冷卻介質(zhì)采用熱交換方式對(duì)合成氣進(jìn)行冷卻后送至甲烷化單元，對(duì)冷卻過程中產(chǎn)生的至少部分污水進(jìn)行油水分離，分離得到的雜質(zhì)或送至燃燒爐燃料給料口，或送至氣化爐燃料給料口，或?yàn)楦睆V品進(jìn)彳丁深加工；
[0023]步驟4):由甲烷化單元利用低溫甲醇洗過程及甲烷化過程將送入的合成氣制成為合成天然氣，將低溫甲醇洗過程產(chǎn)生的二氧化碳送至氣化爐流化風(fēng)入口，甲烷化過程副產(chǎn)的水蒸汽或送至氣化爐流化風(fēng)入口，或補(bǔ)充甲烷化單元自身所需水蒸汽，或外排作為其他用途。
[0024]優(yōu)選地，步驟2)中所述循環(huán)流化床氣化鍋爐的操作壓力為O~8.0MPa,合成氣出口的溫度達(dá)到650°C~1050°C。
[0025]本發(fā)明運(yùn)行穩(wěn)定可靠、易于大型化放大、環(huán)保節(jié)能，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明還具有如下有益效果:
[0026]第一、采用雙流化床組合實(shí)現(xiàn)燃燒、氣化的有機(jī)結(jié)合，可對(duì)煤炭等固體燃料實(shí)現(xiàn)分級(jí)利用，同時(shí)副產(chǎn)電、熱、氣和油燈多種環(huán)保產(chǎn)品，屬于多元化利用的清潔燃煤技術(shù)；
[0027]第二、利用氣化爐還原性氣氛下很難實(shí)現(xiàn)燃料完全燃燒的特性，解放氣化效率的束縛，將未氣化完全的殘?zhí)炕貭t至流化床燃燒爐燃燒，可使系統(tǒng)燃料實(shí)現(xiàn)徹底的利用，碳轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本【技術(shù)領(lǐng)域】其他氣化技術(shù)；
[0028]第三、將氣化與電站鍋爐、化工合成相結(jié)合，利用電站鍋爐產(chǎn)汽、甲烷化過程產(chǎn)汽，以及低溫甲醇洗過程產(chǎn)CO2的特性，將水蒸汽與CO2混合氧氣作為氣化爐的氣化劑回爐，大大提聞了副廣物的利用效率；
[0029]第四、流化床氣化過程相比于熱解過程問題提高，焦油產(chǎn)量大大降低，少量合成氣夾帶的焦油經(jīng)初步分離可作為流化床伴燒燃料回爐燃燒，也可作為焦油原料出售，解決了熱解過程大量焦油給合成氣處理系統(tǒng)帶來的沉重負(fù)擔(dān)，系統(tǒng)黑水采用內(nèi)部循環(huán)，水資源利用效率高。 [0030]本發(fā)明適合于富煤缺水的西部地區(qū)發(fā)展煤基熱電氣多聯(lián)產(chǎn)，并具有大規(guī)模放大和推廣應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為一種氣化爐側(cè)面不設(shè)置氣化劑給入口的固體燃料分級(jí)氣化-燃料雙床多聯(lián)廣系統(tǒng)不意圖；
[0032]圖2為一種氣化爐側(cè)面設(shè)置氣化劑給入口的固體燃料分級(jí)氣化-燃料雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不意圖；
[0033]圖3為一種余熱回收式固體燃料分級(jí)氣化-燃料雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0035]實(shí)施例1
[0036]如圖1所示，本實(shí)施例公開的一種固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括循環(huán)流化床燃燒鍋爐1、循環(huán)流化床氣化鍋爐2、合成氣凈化單元及甲烷化單元。
[0037]燃料(在本實(shí)施例中，燃料為煤、煤矸石、石油焦、生物質(zhì)等含碳固體燃料的一種或其混合物)主要被分為兩部分給入，從燃燒爐燃料給料口 4a和氣化爐燃料給料口 4b分別給入循環(huán)流化床燃燒鍋爐I和循環(huán)流化床氣化鍋爐2。循環(huán)流化床燃燒鍋爐I燃燒燃料所需的氧化劑從燃燒爐流化風(fēng)入口 5進(jìn)入燃燒爐布風(fēng)單元6a后進(jìn)入循環(huán)流化床燃燒鍋爐
I。燃料燃燒過程產(chǎn)生的灰渣從燃燒爐下渣口 7排出，燃燒產(chǎn)生的煙氣則從煙風(fēng)道8進(jìn)入旋風(fēng)分離器3a后從其頂部9排出，被分離下來的灰渣顆粒則通過燃燒爐回料腿IOa回入循環(huán)流化床燃燒鍋爐I中，燃燒過程產(chǎn)生的熱量被用于產(chǎn)生燃燒爐水蒸汽46a，燃燒爐水蒸汽46a可用于供暖46b、發(fā)電47和經(jīng)由管路46c輸往循環(huán)流化床氣化鍋爐2。
[0038]循環(huán)流化床氣化鍋爐2的氣化所需的氣化劑來自經(jīng)由管路46c送來的燃燒爐水蒸汽46a和來自甲烷化單元的水蒸汽44，氧氣則來自界區(qū)外51，二氧化碳53來自甲烷化單元。氣化劑經(jīng)氣化爐流化風(fēng)入口 IlaUlb及氣化爐布風(fēng)單元6b進(jìn)入循環(huán)流化床氣化鍋爐2，氣化產(chǎn)生的半焦從半焦出口 49排出，合成氣從合成氣出口 13經(jīng)過一級(jí)旋風(fēng)分離器3b和二級(jí)旋風(fēng)分離器3c分離后進(jìn)入合成氣冷卻凈化單元，一級(jí)旋風(fēng)分離器3b和二級(jí)旋風(fēng)分離器3c之間連接有合成氣導(dǎo)流管14，二級(jí)旋風(fēng)分離器3c與合成氣冷卻凈化單元之間則連接有合成氣管路15。一級(jí)旋風(fēng)分離器3b分離下來的灰渣顆粒通過氣化爐回料腿IOb送回循環(huán)流化床氣化鍋爐2內(nèi)，二級(jí)旋風(fēng)分離器3c分離下來的灰渣顆粒經(jīng)由集渣斗12收集后送至燃燒爐燃料給料口 4a或氣化爐燃料給料口 4b。
[0039]合成氣凈化單元包括洗滌冷卻器16、廢熱鍋爐19、冷卻單元22、第一油水分離器25、第二油水分離器26及污水澄清罐36。在本實(shí)施例中，洗滌冷卻器16、廢熱鍋爐19及冷卻單元22通過合成氣管路18、21依次級(jí)聯(lián)，冷卻單元22通過合成氣管路23連接甲烷化單
[0040]合成氣首先進(jìn)入洗滌冷卻器16，經(jīng)過初步洗滌除塵和降溫后進(jìn)入廢熱鍋爐19，洗滌冷卻器16產(chǎn)生的廢水48則排出，廢熱鍋爐19同步通入除鹽水，除鹽水吸收合成氣的部分預(yù)熱后經(jīng)由循環(huán)水管路17作為洗滌/冷卻水接至洗滌冷卻器16。合成氣的部分預(yù)熱被除鹽水回收后進(jìn)入冷卻單元22。冷卻單元22可設(shè)置I~3級(jí)分級(jí)冷卻。廢熱鍋爐19及冷卻單元22在換熱過程中產(chǎn)生的污水則分別通過各自冷凝管24被送至第一油水分離器25、第二油水分離器26，在廢熱鍋爐19與第一油水分離器25之間的冷凝管上還設(shè)置了一個(gè)換熱器20。第一油水分 離器25、第二油水分離器26及污水澄清罐36則依次通過污水管路34、35級(jí)聯(lián)，部分污水經(jīng)由第一油水分離器25進(jìn)行油水分離后，通過循環(huán)水管路27送至洗滌冷卻器16，由第一油水分離器25及第二油水分離器26分離焦油等雜質(zhì)后產(chǎn)生的雜質(zhì)28、29為部分可燃物質(zhì)，其可燃組分含量可達(dá)到5% wt-40% wt，其通過循環(huán)回路30、33經(jīng)系統(tǒng)燃料混合回路50回循環(huán)流化床燃燒鍋爐I或循環(huán)流化床氣化鍋爐2再利用，或作為副產(chǎn)品送深加工31、32。污水澄清罐36收集的污水經(jīng)過初步處理后，產(chǎn)生的上清液38通過循環(huán)回路38回冷卻單元22，部分到界區(qū)外進(jìn)行污水處理52，剩余沉積物37送界區(qū)外處理。合成氣經(jīng)洗滌冷卻器16后出口溫度為150°C~250°C ;經(jīng)廢熱鍋爐19后出口溫度為120°C~1800C ;經(jīng)冷卻單元22后出口溫度為25°C~45°C。
[0041]合成氣經(jīng)合成氣凈化單元的降溫除塵等處理后進(jìn)入甲烷化單元。在本實(shí)施例中，甲烷化單元包括依次級(jí)聯(lián)的變換反應(yīng)單元39、低溫甲醇洗單元41及甲烷化單元43。變換反應(yīng)單元39、低溫甲醇洗單元41及甲烷化單元43之間分別通過合成氣管路40、42相連。合成氣經(jīng)過低溫甲醇洗過程及甲烷化過程后最終得到合格的人造天然氣45。其中低溫甲醇洗單元41在低溫甲醇洗過程中產(chǎn)生二氧化碳53可送循環(huán)流化床氣化鍋爐2作為氣化劑，也可作為產(chǎn)品用于深加工54，甲烷化單元43在甲烷化過程中副產(chǎn)的水蒸汽44可送循環(huán)流化床氣化鍋爐2作為氣化劑或作為其他用途。
[0042]實(shí)施例2
[0043]如圖2所示，本實(shí)施例公開的一種固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與實(shí)施例I的區(qū)別在于，本實(shí)施例根據(jù)氣化負(fù)荷和煤種的需求，在循環(huán)流化床氣化鍋爐2側(cè)面設(shè)置側(cè)氣化劑給入口 11c、lld，氧氣及水蒸汽被送入該側(cè)氣化劑給入口 11c、lld，增強(qiáng)氣化強(qiáng)度，加速氣化過程產(chǎn)生的焦油分解，提高系統(tǒng)產(chǎn)氣率。
[0044]其他結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。
[0045]實(shí)施例3
[0046]如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0047]第一、廢熱鍋爐19、洗滌冷卻器16及冷卻單元22依次級(jí)聯(lián)，廢熱鍋爐19同步通入除鹽水55及來自二級(jí)旋風(fēng)分離器3c的合成氣，除鹽水55在廢熱鍋爐19內(nèi)與合成氣換熱后形成水蒸汽，該水蒸汽作為氣化劑被送入氣化爐流化風(fēng)入口 lla、llb，換熱后的合成氣送入洗滌冷卻器16內(nèi)，由洗滌冷卻器16對(duì)送入的合成氣初步洗滌除塵和降溫后進(jìn)入冷卻單元22。洗滌冷卻器16在換熱過程中產(chǎn)生的污水通過冷凝管24與第一油水分離器25相連。部分污水經(jīng)過第一油水分離器25分離后作為洗滌/冷卻水經(jīng)過循環(huán)水管路57被引入洗漆冷卻器16中。
[0048]第二、在甲烷化單元中，變換反應(yīng)單元39需要水蒸汽，由甲烷化單元43在甲烷化過程中副產(chǎn)的水蒸汽44通過管路58送入變換反應(yīng)單元39。[0049]其他結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。
[0050]本發(fā)明還提供一種采用上述實(shí)施例1至4中任意一種固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的多聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0051]步驟I):將燃料一分為二，一部分送入燃燒爐燃料給料口 4a，一部分投入氣化爐燃料給料口 4b，燃料在循環(huán)流化床燃燒鍋爐I內(nèi)燃燒產(chǎn)生的渣從燃燒爐下渣口 7排出，產(chǎn)生的煙氣從頂部排出，煙氣中夾帶的部分顆粒物通過燃燒爐旋風(fēng)分離單元分離后通過燃燒爐回料腿IOa回循環(huán)流化床燃燒鍋爐I進(jìn)一步燃燒，循環(huán)流化床燃燒鍋爐I產(chǎn)生的水蒸汽用于發(fā)電、供暖和其他用途，循環(huán)流化床燃燒鍋爐I采用空氣作為流化風(fēng)和氧化劑；
[0052]步驟2):循環(huán)流化床氣化鍋爐2氣化產(chǎn)生的半焦從半焦出口 49排出，被送回循環(huán)流化床燃燒鍋爐I進(jìn)一步燃燒利用，合成氣則從頂部排出，合成氣中夾帶有部分顆粒物，通過氣化爐旋風(fēng)分離單元后收集顆粒物，顆粒物可通過氣化爐回料腿IOb回循環(huán)流化床氣化鍋爐2進(jìn)一步氣化利用或返回循環(huán)流化床燃燒鍋爐I燃燒利用；循環(huán)流化床氣化鍋爐2可設(shè)為常壓或者加壓系統(tǒng)，其操作壓力為O~8.0MPa，合成氣出口的溫度達(dá)到650°C~1050 O。
[0053]步驟3):由合成氣凈化單元對(duì)合成氣進(jìn)行初步洗滌除塵，并利用水為冷卻介質(zhì)采用熱交換方式對(duì)合成氣進(jìn)行冷卻后送至甲烷化單元，對(duì)冷卻過程中產(chǎn)生的至少部分污水進(jìn)行油水分離，分離得到的雜質(zhì)或送至燃燒爐燃料給料口 4a，或送至氣化爐燃料給料口 4b，或?yàn)楦碑a(chǎn)品進(jìn)行深加工；
[0054]步驟4):由甲烷化單元利用低溫甲醇洗過程及甲烷化過程將送入的合成氣制成為合成天然氣，天然氣中CH4含量達(dá)到96%以上，將低溫甲醇洗過程產(chǎn)生的二氧化碳送至氣化爐流化風(fēng)入口 lla、llb，甲烷化過程副產(chǎn)的水蒸汽44或送至氣化爐流化風(fēng)入口 11a、11b，或補(bǔ)充甲烷化單元自身所需水蒸汽，或外排作為其他用途。
【權(quán)利要求】
1.一種固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:包括循環(huán)流化床燃燒鍋爐(I)、循環(huán)流化床氣化鍋爐(2)、合成氣凈化單元及甲烷化單元: 在循環(huán)流化床燃燒鍋爐(I)底部設(shè)有燃燒爐下渣口(7)及燃燒爐流化風(fēng)入口(5)，流化風(fēng)進(jìn)入燃燒爐流化風(fēng)入口(5)后經(jīng)由燃燒爐布風(fēng)單元^a)與循環(huán)流化床燃燒鍋爐(I)相通，燃料中的一部分通過燃燒爐燃料給料口(4a)進(jìn)入循環(huán)流化床燃燒鍋爐(I)內(nèi)，燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)由煙風(fēng)道(8)進(jìn)入至少一級(jí)燃燒爐旋風(fēng)分離單元，分離后的煙氣直接排出，分離下來的灰渣顆粒通過燃燒爐回料腿(IOa)送回循環(huán)流化床燃燒鍋爐(I)內(nèi)，燃燒過程中產(chǎn)生的熱量被用于產(chǎn)生燃燒爐水蒸汽(46a)，燃燒爐水蒸汽(46a)用于外供及向循環(huán)流化床氣化鍋爐(2)供應(yīng)； 在循環(huán)流化床氣化鍋爐(2)底部設(shè)有半焦出口(49)及氣化爐流化風(fēng)入口(lla、llb)，氣化所需的氣化劑被送入進(jìn)入氣化爐流化風(fēng)入口(IlaUlb)后經(jīng)由氣化爐布風(fēng)單元(6b)與循環(huán)流化床氣化鍋爐(2)相通，氣化劑中的水蒸汽自燃燒爐水蒸汽(46a)和/或甲烷化單元產(chǎn)生的水蒸汽(44)，二氧化碳來自甲烷化單元產(chǎn)生的二氧化碳(53)，燃料中的另一部分通過氣化爐燃料給料口(4b)進(jìn)入循環(huán)流化床氣化鍋爐(2)內(nèi)，氣化產(chǎn)生的半焦自半焦出口(49)排出后送入燃燒爐燃料給料口(4a)，合成氣則自循環(huán)流化床氣化鍋爐(2)頂部的合成氣出口(13)進(jìn)入至少一級(jí)氣化爐旋風(fēng)分離單元，分離后的合成氣被送入合成氣凈化單元，分離下來的灰渣顆粒則通過氣化爐回料腿(IOb)送回循環(huán)流化床氣化鍋爐(2)內(nèi)和/或送至燃燒爐燃料給料口(4a)； 合成氣凈化單元，對(duì)合成氣進(jìn)行初步洗滌除塵，并利用水為冷卻介質(zhì)采用熱交換方式對(duì)合成氣進(jìn)行冷卻后送至甲烷化單元，對(duì)冷卻過程中產(chǎn)生的至少部分污水進(jìn)行油水分離，分離得到的雜質(zhì)或送至燃燒爐燃料給料口(4a)，或送至氣化爐燃料給料口(4b)，或?yàn)楦碑a(chǎn)品進(jìn)行深加工； 甲烷化單元，利用低溫甲醇洗過程及甲烷化過程將送入的合成氣制成為合成天然氣，將低溫甲醇洗過程產(chǎn)生的二氧化碳送至氣化爐流化風(fēng)入口(lla、llb)，甲烷化過程副產(chǎn)的水蒸汽(44)或送至氣化爐流化風(fēng)入口(lla、llb)，或補(bǔ)充甲烷化單元自身所需水蒸汽，或外排作為其他用途。
2.如權(quán)利要求1所述的一種固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述氣化爐旋風(fēng)分離單元采用由一級(jí)旋風(fēng)分離器(3b)及二級(jí)旋風(fēng)分離器(3c)組成的二級(jí)旋風(fēng)分離結(jié)構(gòu)，一級(jí)旋風(fēng)分離器(3b)分離下來的灰渣顆粒通過所述氣化爐回料腿(IOb)送回所述循環(huán)流化床氣化鍋爐(2)內(nèi)，二級(jí)旋風(fēng)分離器(3c)分離下來的灰渣顆粒送至所述燃燒爐燃料給料口(4a)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:在所述循環(huán)流化床氣化鍋爐(2)上還設(shè)有側(cè)氣化劑給入口(Ilc、IId)，側(cè)氣化劑給入口(llc、lld)位于所述氣化爐流化風(fēng)入口(lla、llb)的上方,氧氣及水蒸汽被送入該側(cè)氣化劑給入口(IlcUld)。
4.如權(quán)利要求1所述 的一種固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述合成氣凈化單元對(duì)所述合成氣進(jìn)行冷卻過程中產(chǎn)生的水蒸汽被引入所述氣化爐流化風(fēng)入口 (IlaUlb) ο
5.如權(quán)利要求1所述的一種固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述合成氣凈化單元包括洗滌冷卻器(16)、廢熱鍋爐(19)、冷卻單元(22)、第一油水分離器(25)、第二油水分離器(26)及污水澄清罐(36)，合成氣出所述氣化爐旋風(fēng)分離單元后或被送入洗滌冷卻器(16)，或被送入廢熱鍋爐(19)；當(dāng)合成氣被送入洗滌冷卻器(16)時(shí)，洗滌冷卻器(16)、廢熱鍋爐(19)及冷卻單元(22)依次級(jí)聯(lián)，由洗滌冷卻器(16)對(duì)送入的合成氣初步洗滌除塵和降溫后進(jìn)入廢熱鍋爐(19)，廢熱鍋爐(19)還同步通入除鹽水(55)，除鹽水(55)在廢熱鍋爐(19)內(nèi)與合成氣換熱后作為洗滌/冷卻水被引入洗滌冷卻器(16)中，換熱后的合成氣再進(jìn)入冷卻單元(22)，冷卻單元(22)還同步接入自污水澄清罐(36)送出的作為冷卻介質(zhì)的上清液(38)，合成氣出冷卻單元(22)后被送入所述甲烷化單元；廢熱鍋爐(19)及冷卻單元(22)在換熱過程中產(chǎn)生的污水分別通過各自的管路與第一油水分離器(25)及第二油水分離器(26)相連，第一油水分離器(25)、第二油水分離器(26)及污水澄清罐(36)依次級(jí)聯(lián)，部分污水經(jīng)過第一油水分離器(25)分離后作為洗滌/冷卻水被引入洗滌冷卻器(16)中，第一油水分離器(25)及第二油水分離器(26)分離得到的雜質(zhì)或送至燃燒爐燃料給料口(4a)，或送至氣化爐燃料給料口(4b)，或?yàn)楦碑a(chǎn)品進(jìn)行深加工，部分污水經(jīng)過第一油水分離器(25)及第二油水分離器(26)后被污水澄清罐(36)收集，污水澄清罐(36)初步處理后的上清液(38)送至冷卻單元(22)，得到的沉積物(37)送界區(qū)外處理，剩余送至界區(qū)外進(jìn)行污水處理(52)； 當(dāng)合成氣被送入廢熱鍋爐(19)時(shí)，廢熱鍋爐(19)、洗滌冷卻器(16)及冷卻單元(22)依次級(jí)聯(lián)，廢熱鍋爐(19)同步通入除鹽水(55)及來自所述氣化爐旋風(fēng)分離單元的合成氣，除鹽水(55)在廢熱鍋爐(19)內(nèi)與合成氣換熱后形成水蒸汽，該水蒸汽作為氣化劑被送入所述氣化爐流化風(fēng)入口(lla、llb)，換熱后的合成氣送入洗滌冷卻器(16)內(nèi)，由洗滌冷卻器(16)對(duì)送入的合成氣初步洗滌除塵和降溫后進(jìn)入冷卻單元(22)，冷卻單元(22)還同步接入自污水澄清罐(36)送出的作為冷卻介質(zhì)的上清液(38)，合成氣出冷卻單元(22)后被送入所述甲烷化單元；洗滌冷卻器(16)及冷卻單元(22)在換熱過程中產(chǎn)生的污水分別通過各自的管路與第一油水分離器(25)及第二油水分離器(26)相連，第一油水分離器(25)、第二油水分離器(26)及污水澄清罐(36)依次級(jí)聯(lián)，部分污水經(jīng)過第一油水分離器(25)分離后作為洗滌/冷卻水被引入洗滌冷卻器(16)中，第一油水分離器(25)及第二油水分離器(26)分離得到的雜質(zhì)或送至燃燒爐燃料給料口(4a)，或送至氣化爐燃料給料口(4b)，或?yàn)楦碑a(chǎn)品進(jìn)行深加工，部分污水經(jīng)過第一油水分離器(25)及第二油水分離器(26)后被污水澄清罐(36)收集，污水澄清罐(36)初步處理后的上清液(38)送至冷卻單元(22)，得到的沉積物(37)送界區(qū)外處理，剩余送至界區(qū)外進(jìn)行污水處理(52)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)合成氣被送入洗滌冷卻器(16)時(shí)，所述廢熱鍋爐(19)經(jīng)由換熱器(20)與所述第一油水分離器(25)相連。
7.如權(quán)利要求5所述的一種固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)合成氣被送入洗滌冷卻器(16)時(shí)，合成氣經(jīng)所述洗滌冷卻器(16)后出口溫度為150°C~.250°C;經(jīng)所述廢熱鍋爐(19)后出口溫度為120°C~180°C;經(jīng)所述冷卻單元(22)后出口溫度為25°C~45°C。
8.如權(quán)利要求1所述的一種固體燃料分級(jí)氣化-燃燒雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:所述甲烷化單元包括依次級(jí)聯(lián)的變換反應(yīng)單元(39)、低溫甲醇洗單元(41)及甲烷化單元(43)，合成氣依次經(jīng)過變換反應(yīng)單元(39)、低溫甲醇洗單元(41)及甲烷化單元(43)后形成合成天然氣，低溫甲醇洗單元(41)產(chǎn)生的二氧化碳送至所述氣化爐流化風(fēng)入口(11a、11b)，甲烷化單元(43)副產(chǎn)的水蒸汽(44)或送至所述氣化爐流化風(fēng)入口(11a,11b)，或補(bǔ)充所述變換反應(yīng)單元(39)自身所需水蒸汽，或外排作為其他用途。
9.一種使用如權(quán)利要求1所述的固體燃料分級(jí)氣化-燃料雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的多聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1):將燃料一分為二，一部分送入燃燒爐燃料給料口(4a)，一部分投入氣化爐燃料給料口(4b)，燃料在循環(huán)流化床燃燒鍋爐(1)內(nèi)燃燒產(chǎn)生的渣從燃燒爐下渣口(7)排出，產(chǎn)生的煙氣從頂部排出，煙氣中夾帶的部分顆粒物通過燃燒爐旋風(fēng)分離單元分離后通過燃燒爐回料腿(10a)回循環(huán)流化床燃燒鍋爐(1)進(jìn)一步燃燒，循環(huán)流化床燃燒鍋爐(1)產(chǎn)生的水蒸汽用于發(fā)電、供暖和其他用途，循環(huán)流化床燃燒鍋爐(1)采用空氣作為流化風(fēng)和氧化劑； 步驟2):循環(huán)流化床氣化鍋爐(2)氣化產(chǎn)生的半焦從半焦出口(49)排出，被送回循環(huán)流化床燃燒鍋爐(1)進(jìn)一步燃燒利用，合成氣則從頂部排出，合成氣中夾帶有部分顆粒物，通過氣化爐旋風(fēng)分離單元后收集顆粒物，顆粒物可通過氣化爐回料腿(1Ob)回循環(huán)流化床氣化鍋爐(2)進(jìn)一步氣化利用或返回循環(huán)流化床燃燒鍋爐(1)燃燒利用； 步驟3):由合成氣凈化單元對(duì)合成氣進(jìn)行初步洗滌除塵，并利用水為冷卻介質(zhì)采用熱交換方式對(duì)合成氣進(jìn)行冷卻后送至甲烷化單元，對(duì)冷卻過程中產(chǎn)生的至少部分污水進(jìn)行油水分離，分離得到的雜質(zhì)或送至燃燒爐燃料給料口(4a)，或送至氣化爐燃料給料口(4b)，或?yàn)楦碑a(chǎn)品進(jìn)行深加工； 步驟4):由甲烷化單元利用低溫甲醇洗過程及甲烷化過程將送入的合成氣制成為合成天然氣，將低溫甲醇洗過程產(chǎn)生的二氧化碳送至氣化爐流化風(fēng)入口 (11a,11b)，甲烷化過程副產(chǎn)的水蒸汽(44)或送至氣化爐流化風(fēng)入口(11a,11b)，或補(bǔ)充甲烷化單元自身所需水蒸汽，或外排作為其他用途。
10.如權(quán)利要求9所述的固體燃料分級(jí)氣化-燃料雙床多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)多聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，步驟2)中所述循環(huán)流化床氣化鍋爐(2)的操作壓力為O~8.0MPa，合成氣出口的溫度達(dá)到650°C~1050°C。
【文檔編號(hào)】C10J3/84GK103897743SQ201410120861
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】倪建軍, 楊震, 陳楠, 熊杰 申請(qǐng)人:上海鍋爐廠有限公司