一種低階粉煤熱解與半焦氣化復(fù)合工藝系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低階粉煤熱解與半焦氣化復(fù)合工藝系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤的低溫?zé)峤馐菍?shí)現(xiàn)低階煤綜合高效利用最為經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)途徑，通過熱解可獲取熱解氣、焦油及高熱值的半焦。對目前市場上產(chǎn)量較大，又不易直接銷售的低階粉煤，采用低溫?zé)峤夥椒?，充分?shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，意義更大。
[0003]然而，目前現(xiàn)有的煤炭低溫?zé)峤庀到y(tǒng)，還大多限于僅能處理塊煤的小規(guī)模生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，環(huán)保及經(jīng)濟(jì)性能均較差。能處理粉煤的一些低溫?zé)峤庋b置，如外熱式多段回轉(zhuǎn)爐及固體熱載體熱解工藝等，也因?yàn)榇嬖诓荒軐?shí)現(xiàn)規(guī)?；に囅到y(tǒng)不完善和易堵塞等問題而無法推廣。此外，上述裝置還均缺乏高效的半焦處理系統(tǒng)，產(chǎn)生的高溫半焦需要冷卻，再用于制取高爐噴吹煤粉或用于發(fā)電。半焦余熱雖然采取了回收措施，但回收效率低，能量浪費(fèi)嚴(yán)重。
[0004]查詢已有的低階煤熱解工藝專利，也有可進(jìn)行粉煤熱解的回轉(zhuǎn)式熱解工藝系統(tǒng)，但均屬于沒有配置外置式預(yù)熱器及流化床半焦直接氣化的工藝系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有熱解工藝技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種低階粉煤熱解與半焦氣化復(fù)合工藝系統(tǒng)，針對目前市場上數(shù)量巨大且難以處理的低階粉煤，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)粉煤熱解與半焦直接氣化一體化處理，可提供熱解氣，同時(shí)有效利用熱態(tài)半焦直接制取燃料氣或原料氣，更加高效地利用了半焦的余熱，省去了繁雜低效的半焦余熱回收過程。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種低階粉煤熱解與半焦氣化復(fù)合工藝系統(tǒng)，包括立式預(yù)熱器1，立式預(yù)熱器I的排料口與入料螺旋2進(jìn)口連接，入料螺旋2出口與多管加熱回轉(zhuǎn)式的熱解窯3連接。熱解窯3的排風(fēng)口分為兩路，一路和預(yù)熱器I的進(jìn)風(fēng)口連接，一路和熱風(fēng)供熱爐4的進(jìn)風(fēng)口連接，而熱風(fēng)供熱爐4的出風(fēng)口與熱解窯3的進(jìn)風(fēng)口連接；熱解窯3的熱解氣出口與沉降箱5入口連接，沉降箱5出口與高溫過濾裝置6入口連接；熱解窯3的半焦出口與半焦氣化爐7進(jìn)料口連接，半焦氣化爐7上部氣體出口與旋風(fēng)分離器8入口連接，旋風(fēng)分離器8的上部出口與余熱鍋爐9連接，旋風(fēng)分離器8的下部排粉口與半焦氣化爐7下部料口連接，余熱鍋爐9與汽包10通過下降管及上升管連接。
[0008]所述立式預(yù)熱器I采用間壁換熱。
[0009]所述熱解窯3為多管加熱回轉(zhuǎn)式，回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)部安裝有多組加熱管并支承在兩個(gè)支承托輪上，通過傳動(dòng)系統(tǒng)使其回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)筒體的進(jìn)料端和出料端具有高度差。
[0010]所述高溫過濾裝置6采用濾管結(jié)構(gòu)。
[0011]所述氣化爐7采用流態(tài)化工作原理，熱態(tài)小顆粒半焦無需破碎，直接進(jìn)入氣化爐，在氣化劑的作用下實(shí)現(xiàn)氣化，氣化劑為空氣水蒸汽，或者采用氧氣。
[0012]所述余熱鍋爐9為立式結(jié)構(gòu)，采用間壁管式換熱管和自然水循環(huán)工作原理，冷卻水由余熱鍋爐底部進(jìn)入換熱管內(nèi)，通過管壁與管外流動(dòng)的氣體換熱，生成的蒸汽進(jìn)入汽包。
[0013]所述立式預(yù)熱器1、3熱解窯、高溫過濾裝置6、氣化爐7、余熱鍋爐9及連接管路均采用保溫結(jié)構(gòu)，保溫材料為硅酸鋁或性能類似的材料。
[0014]本系統(tǒng)和現(xiàn)有類似系統(tǒng)比較，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]a、熱解裝置由預(yù)熱器和熱解窯串聯(lián)組合而成，系統(tǒng)構(gòu)成簡單，工藝結(jié)構(gòu)合理。熱解方法采用了間接加熱式多管加熱風(fēng)循環(huán)熱解原理，產(chǎn)生的氣體有效成分含量高，經(jīng)濟(jì)價(jià)值大。
[0016]b、新工藝可適用于規(guī)?；a(chǎn)，單臺(tái)年處理能力可達(dá)100萬噸，適宜于進(jìn)行規(guī)模化的熱解及氣化復(fù)合工藝線建設(shè)，流程緊湊，經(jīng)濟(jì)性好。
[0017]C、高溫半焦直接進(jìn)行氣化，充分利用了半焦余熱，避免了常規(guī)半焦余熱回收過程中的熱損失，提高了工藝系統(tǒng)的熱效率，也實(shí)現(xiàn)了半焦的高效綜合利用。
[0018]d、新工藝系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)煤、油、氣、化的多聯(lián)產(chǎn)工藝創(chuàng)造了條件。
【附圖說明】
[0019]附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行說明。
[0021]一種低階粉煤熱解與半焦氣化復(fù)合工藝系統(tǒng)，包括立式預(yù)熱器1、入料螺旋2、熱解窯3、熱風(fēng)供熱爐4、沉降箱5、高溫過濾裝置6、半焦氣化爐7、旋風(fēng)分離器8、余熱鍋爐9和汽包10 ；
[0022]立式預(yù)熱器I的排料口與入料螺旋2進(jìn)口連接，入料螺旋2出口與多管加熱回轉(zhuǎn)式的熱解窯3連接。熱解窯3的排風(fēng)口分為兩路，一路和預(yù)熱器I的進(jìn)風(fēng)口連接，一路和熱風(fēng)供熱爐4的進(jìn)風(fēng)口連接，而熱風(fēng)供熱爐4的出風(fēng)口與熱解窯3的進(jìn)風(fēng)口連接；熱解窯3的熱解氣出口與沉降箱5入口連接，沉降箱5出口與高溫過濾裝置6入口連接；熱解窯3的半焦出口與半焦氣化爐7進(jìn)料口連接，半焦氣化爐7上部氣體出口與旋風(fēng)分離器8入口連接，旋風(fēng)分離器8的上部出口與余熱鍋爐9連接，旋風(fēng)分離器8的下部排粉口與半焦氣化爐7下部料口連接，余熱鍋爐9與汽包10通過下降管及上升管連接。
[0023]所述立式預(yù)熱器I采用間壁換熱，工作時(shí)，粉煤經(jīng)由殼體上部進(jìn)入，熱風(fēng)則由進(jìn)氣管進(jìn)入，通過間壁傳導(dǎo)，熱介質(zhì)在和粉煤的換熱過程中，溫度不斷下降，粉煤溫度則不斷升尚O
[0024]所述熱解窯3為多管加熱回轉(zhuǎn)式，回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)部安裝有多組加熱管并支承在兩個(gè)支承托輪上，通過傳動(dòng)系統(tǒng)使其回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)筒體的進(jìn)料端和出料端具有高度差，以實(shí)現(xiàn)筒體內(nèi)料流移動(dòng)。
[0025]所述高溫過濾裝置6采用濾管結(jié)構(gòu)，含塵氣體由管外經(jīng)濾管表面進(jìn)入管內(nèi)并實(shí)現(xiàn)過濾，管壁沉集的粉塵定期由脈沖噴吹氣體進(jìn)行清除。
[0026]所述氣化爐7采用流態(tài)化工作原理，熱態(tài)小顆粒半焦無需破碎，直接進(jìn)入氣化爐，在氣化劑的作用下實(shí)現(xiàn)氣化，氣化劑為空氣水蒸汽，或者采用氧氣。
[0027]所述余熱鍋爐9為立式結(jié)構(gòu)，采用間壁管式換熱管和自然水循環(huán)工作原理，冷卻水由余熱鍋爐底部進(jìn)入換熱管內(nèi)，通過管壁與管外流動(dòng)的氣體換熱，生成的蒸汽進(jìn)入汽包。
[0028]所述立式預(yù)熱器1、3熱解窯、高溫過濾裝置6、氣化爐7、余熱鍋爐9及連接管路均采用保溫結(jié)構(gòu)，保溫材料為硅酸鋁或性能類似的材料。
[0029]本發(fā)明的工作流程步驟如下:
[0030]工作時(shí)，粒徑小于1mm的粉煤，由上料系統(tǒng)送入預(yù)熱器I上部，自上而下流經(jīng)多個(gè)薄壁換熱腔之間的間隙。來自熱解窯3尾端的經(jīng)混風(fēng)降溫至300?400°C左右的熱風(fēng)則由進(jìn)氣管進(jìn)入，通過進(jìn)氣管將熱風(fēng)均勻分配至各個(gè)換熱腔，粉煤由上向下運(yùn)動(dòng)過程中和換熱腔外表面接觸，通過間壁傳導(dǎo)，粉煤溫度逐漸升高至200?300°C，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫水及升溫。脫除的水蒸汽逐漸上升并由上部排出。熱風(fēng)在和粉煤的換熱過程中，溫度不斷下降，并最終達(dá)到約100°C，在后部排風(fēng)機(jī)的作用下，經(jīng)由排氣管排出。
[0031]預(yù)熱后的粉煤通過螺旋喂料器2進(jìn)入熱解窯3筒體內(nèi)，并在筒體的旋轉(zhuǎn)過程中，借助筒體的傾斜實(shí)現(xiàn)由入料端向出料端的移動(dòng)。由熱風(fēng)爐4系統(tǒng)提供的溫度為700?800 °C的熱風(fēng)均勻進(jìn)入到筒體內(nèi)部的多組加熱管內(nèi)，并在向另一端流動(dòng)的過程中，通過管壁傳導(dǎo)和輻射，將進(jìn)入熱解窯3筒體，且位于加熱管外的粉煤進(jìn)一步加熱至400?550°C，以此實(shí)現(xiàn)粉煤的熱解。
[0032]經(jīng)由多組加熱管的熱風(fēng)，通過管壁傳導(dǎo)及輻射使管外粉煤升溫?zé)峤?，自身降溫?00?600°C左右后由熱解窯3的進(jìn)料端排出。部分熱風(fēng)經(jīng)混風(fēng)降溫后進(jìn)入立式間壁粉煤預(yù)熱器1，用于預(yù)熱粉煤。其余部分熱風(fēng)則經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)回到熱風(fēng)爐4進(jìn)入熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)。
[0033]粉煤熱解后形成的熱態(tài)半焦直接進(jìn)入流化床半焦氣化爐7進(jìn)行氣化。進(jìn)入氣化爐的半焦在由氣化爐底部進(jìn)入的空氣和蒸汽的作用下形成流化態(tài)，并在高溫下實(shí)現(xiàn)氣化，產(chǎn)生的氣體由氣化爐上部進(jìn)入旋風(fēng)分離器8，分離出的半焦顆粒再回到氣化爐中繼續(xù)氣化。分離氣體之后進(jìn)入余熱鍋爐9經(jīng)余熱回收降溫后由下部排出，在此過程中產(chǎn)生的蒸汽匯聚于汽包10中，并可作為氣化爐的氣化劑。
[0034]粉煤熱解產(chǎn)生的熱解氣進(jìn)入沉降箱5，先使大顆粒沉降，降低氣體含塵濃度，然后再進(jìn)入濾管式高溫過濾裝置6，含塵氣體在管外流動(dòng)，并經(jīng)濾管表面進(jìn)入管內(nèi)并實(shí)現(xiàn)過濾，管壁沉集的粉塵層由加熱至不低于200°C的氮?dú)?，?jīng)脈沖噴吹閥控制，定期反向噴吹進(jìn)行清除。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低階粉煤熱解與半焦氣化復(fù)合工藝系統(tǒng)，其特征在于，包括立式預(yù)熱器(1)，立式預(yù)熱器(I)的排料口與入料螺旋(2)進(jìn)口連接，入料螺旋(2)出口與多管加熱回轉(zhuǎn)式的熱解窯(3)連接，熱解窯(3)的排風(fēng)口分為兩路，一路和預(yù)熱器(I)的進(jìn)風(fēng)口連接，一路和熱風(fēng)供熱爐(4)的進(jìn)風(fēng)口連接，而熱風(fēng)供熱爐(4)的出風(fēng)口與熱解窯(3)的進(jìn)風(fēng)口連接；熱解窯⑶的熱解氣出口與沉降箱(5)入口連接，沉降箱(5)出口與高溫過濾裝置(6)入口連接；熱解窯(3)的半焦出口與半焦氣化爐(7)進(jìn)料口連接，半焦氣化爐(7)上部氣體出口與旋風(fēng)分離器(8)入口連接，旋風(fēng)分離器(8)的上部出口與余熱鍋爐(9)連接，旋風(fēng)分離器(8)的下部排粉口與半焦氣化爐(7)下部料口連接，余熱鍋爐(9)與汽包(10)通過下降管及上升管連接。
2.—種低階粉煤熱解與半焦氣化復(fù)合工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述立式預(yù)熱器(I)采用間壁換熱。
3.—種低階粉煤熱解與半焦氣化復(fù)合工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述熱解窯(3)為多管加熱回轉(zhuǎn)式，回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)部安裝有多組加熱管并支承在兩個(gè)支承托輪上，通過傳動(dòng)系統(tǒng)使其回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)筒體的進(jìn)料端和出料端具有高度差。
4.一種低階粉煤熱解與半焦氣化復(fù)合工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述高溫過濾裝置(6)采用濾管結(jié)構(gòu)。
5.—種低階粉煤熱解與半焦氣化復(fù)合工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述余熱鍋爐(9)為立式結(jié)構(gòu)。
6.一種低階粉煤熱解與半焦氣化復(fù)合工藝系統(tǒng)，其特征在于，所述立式預(yù)熱器(I)、熱解窯(3)、高溫過濾裝置(6)、氣化爐(7)、余熱鍋爐(9)及連接管路均采用保溫結(jié)構(gòu)，保溫結(jié)構(gòu)的材料包括娃酸銷。
【專利摘要】一種低階粉煤熱解與半焦氣化復(fù)合工藝系統(tǒng)，立式預(yù)熱器與入料螺旋連接，入料螺旋與熱解窯連接，熱解窯一路和預(yù)熱器連接，一路和熱風(fēng)供熱爐連接，熱風(fēng)供熱爐與熱解窯連接；熱解窯與沉降箱連接，沉降箱與高溫過濾裝置連接；熱解窯與半焦氣化爐連接，半焦氣化爐與旋風(fēng)分離器連接，旋風(fēng)分離器與余熱鍋爐連接，旋風(fēng)分離器與半焦氣化爐連接，余熱鍋爐與汽包通過管連接；低階粉煤先由預(yù)熱器預(yù)熱至200～300℃，之后進(jìn)入多管加熱回轉(zhuǎn)式熱解窯受熱熱解，熱解氣進(jìn)入后續(xù)過濾及冷卻處理裝置。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)粉煤熱解與半焦直接氣化一體化處理，同時(shí)有效利用熱態(tài)半焦直接制取燃料氣或原料氣，高效地利用了半焦的余熱，省去了繁雜低效的半焦余熱回收過程。
【IPC分類】C10K1-02, C10J3-84, C10J3-86, C10J3-66, C10B53-04
【公開號(hào)】CN104726118
【申請?zhí)枴緾N201510158191
【發(fā)明人】趙玉良, 史建鵬, 葛延, 馬玄恒, 王宇航, 師浩浩
【申請人】中國重型機(jī)械研究院股份公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月3日