一種適用于煤粉爐的煤熱解多聯(lián)產(chǎn)工藝及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于煤的多聯(lián)產(chǎn)工藝領(lǐng)域，特別涉及一種適用于煤粉爐的煤熱解多聯(lián)產(chǎn)工藝及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為富煤、少氣、貧油，天然氣和石油資源極度匱乏和緊缺，而我國(guó)煤炭80%以單一生產(chǎn)過(guò)程的直接燃燒為主，不但利用效率極低而且污染嚴(yán)重，因此尋求一種清潔高效、同時(shí)能解決天然氣緊缺問(wèn)題的煤炭資源綜合利用方式勢(shì)在必行。煤的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是把煤炭中容易熱解氣化的部分轉(zhuǎn)化為煤氣和焦油，煤氣通過(guò)后續(xù)加工制成天然氣，供工業(yè)、化工及民用，焦油可作為燃料使用或進(jìn)行深加工制取高附加值的燃料油；把不易氣化的半焦送入爐膛中作為鍋爐燃料直接燃燒，產(chǎn)生的蒸汽用于發(fā)電、供熱等，同時(shí)將煤中的硫、氮元素轉(zhuǎn)入煤氣中處理，燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的煙氣污染物將大大降低。該技術(shù)集燃燒、熱解、煤氣凈化、甲烷化、精油提取及煙氣污染物減排工藝于一體，是我國(guó)煤炭資源綜合利用的有效方式之一。由于煤的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是把煤的多個(gè)生產(chǎn)工藝聯(lián)合為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)考慮，從整體利用效率的角度來(lái)提高煤炭資源利用率，因此可以更好地解決能源與環(huán)境問(wèn)題。
[0003]目前我國(guó)主要采用以煤熱解為基礎(chǔ)的熱、電、氣多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)主要用于循環(huán)流化床，其主要工藝特點(diǎn)是將循環(huán)流化床鍋爐和熱解爐聯(lián)用，利用循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)熱灰或半焦作為煤熱解、部分氣化的熱源，其優(yōu)點(diǎn)在于循環(huán)流化床的燃料適應(yīng)性廣、物料能夠充分混合、床內(nèi)溫度分布均勻，能夠?yàn)槊旱臒峤馓峁┝己玫姆磻?yīng)條件。但循環(huán)流化床作為熱解反應(yīng)器，需要大量的流化氣體，因此造成系統(tǒng)的熱損失很大，而且流化床的熱解氣中帶出物(如細(xì)灰等)含量較多，增加了尾部?jī)艋到y(tǒng)的復(fù)雜性。
[0004]我國(guó)以煤為燃料的鍋爐型式主要以煤粉爐為主，而循環(huán)流化床鍋爐尚處在發(fā)展階段，數(shù)量遠(yuǎn)不及煤粉爐，目前針對(duì)數(shù)量眾多的煤粉爐尚無(wú)聯(lián)合多聯(lián)產(chǎn)高效利用相關(guān)工藝的研究。因此在當(dāng)下環(huán)境污染日益嚴(yán)重、節(jié)能減排迫在眉睫的時(shí)刻，迫切需要找到一種潔凈、節(jié)能的煤多聯(lián)產(chǎn)工藝，以滿足我國(guó)數(shù)量眾多、急需改造的煤粉爐，最終實(shí)現(xiàn)煤資源的高效清潔利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能解決現(xiàn)有煤炭直接燃燒帶來(lái)的能源有效利用率低、污染重等問(wèn)題的適用于煤粉爐的煤熱解多聯(lián)產(chǎn)工藝及裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的解決方案是:
[0006]提供一種適用于煤粉爐的煤熱解多聯(lián)產(chǎn)工藝，包括煤的熱解、氣體分離、半焦燃燒、煤氣凈化，所述煤熱解多聯(lián)產(chǎn)工藝具體包括下述步驟:
[0007](I)將從煤粉倉(cāng)出來(lái)的煤粉通過(guò)煤粉管路送入熱解裝置，通過(guò)加熱載體之間的熱交換，使煤粉在700?900°C溫度下進(jìn)行熱解，熱解后得到半焦、荒煤氣，以及作為加熱載體熱交換后的煙氣；
[0008](2)將步驟(I)中得到的半焦通過(guò)半焦管路、總管路送入煤粉爐爐膛參與燃燒；
[0009]將步驟(I)中得到的煙氣通過(guò)煙氣管路送入氣體分離裝置，分離成二氧化碳、氧氣和剩余煙氣；分離出的氧氣通過(guò)氧氣管路送入煤粉爐爐膛參與燃燒；分離出的二氧化碳作為流化介質(zhì)通過(guò)二氧化碳管路送入熱解裝置的煤粉管道中，二氧化碳能在熱解裝置中與產(chǎn)生的半焦在700?900°C溫度下反應(yīng)，反應(yīng)生成一氧化碳，一氧化碳能夠與煤粉中揮發(fā)出的水反應(yīng)生成氫氣，一氧化碳和氫氣即作為熱解后的一部分荒煤氣；分離出的剩余煙氣再通過(guò)剩余煙氣管路與半焦混合，送入煤粉爐爐膛參與燃燒；
[0010]煤粉爐爐膛中燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?、鍋爐蒸汽和灰渣，且高溫?zé)煔獾臏囟仍?00?1100°C之間，高溫?zé)煔鈴拿悍蹱t爐膛出口煙道側(cè)引出后，通過(guò)高溫?zé)煔夤苈匪腿霟峤庋b置中，用于作為步驟(I)中煤粉熱解的加熱載體；
[0011](3)將步驟(I)中得到的荒煤氣引一股依次通過(guò)荒煤氣總管、流化介質(zhì)管路，進(jìn)入熱解裝置內(nèi)部蛇型圓管底部作為流化介質(zhì)，其余荒煤氣通過(guò)荒煤氣總管送入氣體凈化裝置進(jìn)行凈化，凈化之后的荒煤氣用于加工成高附加值的煤氣產(chǎn)品。
[0012]在本發(fā)明中，所述步驟(2)中，產(chǎn)生的鍋爐蒸汽能用于發(fā)電、供熱或制冷；產(chǎn)生的灰渣能用于建材資源、化工原料及產(chǎn)品、提取稀有金屬、生產(chǎn)化肥。
[0013]在本發(fā)明中，所述步驟(3)中得到的煤氣產(chǎn)品能作為化工原料、工業(yè)用氣或民用煤氣。
[0014]提供基于所述煤熱解多聯(lián)產(chǎn)工藝的煤熱解多聯(lián)產(chǎn)裝置，包括熱解裝置、氣體分離裝置、氣體凈化裝置；
[0015]所述熱解裝置分別內(nèi)外兩部分；熱解裝置的內(nèi)部為(金屬材料制成的)蛇型(薄壁)圓管，蛇型圓管螺旋向下排列(管徑及截距根據(jù)熱解裝置的具體尺寸確定)，蛇型圓管的頂部通過(guò)煤粉管路與煤粉倉(cāng)連通，蛇型圓管的上部通過(guò)荒煤氣總管與氣體凈化裝置連通，蛇型圓管的下部通過(guò)二氧化碳管路與氣體分離裝置連通，蛇型圓管的下部還通過(guò)流化介質(zhì)管路與荒煤氣總管連通，蛇型圓管的底部通過(guò)半焦管路與總管路連通；其中，總管路的一端為半焦管路和剩余煙氣管路的匯合口，另一端與煤粉爐爐膛連通；
[0016]熱解裝置的外部為(金屬或耐溫材料制成的)密閉筒形容器(尺寸根據(jù)具體要求確定)，筒形容器的下部通過(guò)高溫?zé)煔夤苈放c煤粉爐爐膛連通，筒形容器的上部通過(guò)煙氣管路與氣體分離裝置連通；
[0017]所述氣體分離裝置包括除塵降溫裝置、脫水劑、分子篩吸附塔、引風(fēng)機(jī)、冷卻器、真空栗，用于作為將氧氣和二氧化碳從煙氣中分離出來(lái)的變壓吸附裝置；所述除塵降溫裝置用于對(duì)進(jìn)入氣體分離裝置的熱煙氣進(jìn)行除塵降溫；所述引風(fēng)機(jī)用于進(jìn)行煙氣輸送(包括將通過(guò)除塵降溫裝置的煙氣輸送到冷卻器)；所述冷卻器用于將經(jīng)過(guò)除塵降溫裝置的煙氣降到常溫；所述分子篩吸附塔能利用分子篩對(duì)不同氣體產(chǎn)生的吸附力和吸附速度不同，通過(guò)和引風(fēng)機(jī)、真空栗配合(調(diào)節(jié)運(yùn)行改變吸附塔中的壓力變化)，經(jīng)多級(jí)吸附解析過(guò)程，實(shí)現(xiàn)將氧氣、二氧化碳從經(jīng)過(guò)冷卻器降溫后的煙氣中分離出來(lái)；
[0018]氣體分離裝置分別通過(guò)二氧化碳管路、煙氣管路與熱解裝置連接；通過(guò)剩余煙氣管路與半焦管路匯合連接到總管路；通過(guò)氧氣管路與煤粉爐爐膛連通；
[0019]氣體分離裝置中的各裝置部件，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明所述功能，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)手段加以利用以實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，由于這些內(nèi)容并非本發(fā)明重點(diǎn)，故不再贅述。
[0020]所述氣體凈化裝置包括煤氣除塵裝置、冷卻和輸送裝置、酸性氣體(H2S、HCH等)脫除裝置、堿性氣體(冊(cè)13類)脫除裝置、焦油類回收裝置、酚水處理裝置及煤氣儲(chǔ)存裝置，用于對(duì)荒煤氣中進(jìn)行凈化；
[0021]氣體凈化裝置中的各裝置部件，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明所述功能，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)手段加以利用以實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，由于這些內(nèi)容并非本發(fā)明重點(diǎn)，故不再贅述。
[0022]在本發(fā)明中，所述煤粉管路上設(shè)有調(diào)節(jié)閥，用于控制煤粉從煤粉倉(cāng)進(jìn)入熱解裝置的添加量；所述流化介質(zhì)管路上設(shè)有調(diào)節(jié)閥，用于控制流化介質(zhì)進(jìn)入熱解裝置內(nèi)部管路的流量。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024]本發(fā)明的工藝能用于解決當(dāng)前煤粉爐的煤炭資源直接燃燒、利用率低、污染嚴(yán)重等問(wèn)題，將煤的熱解、氣化、燃燒綜合利用，提高了煤炭資源利用率，是有效解決我國(guó)能源利用與環(huán)境污染問(wèn)題的重要措施之一。
[0025]本發(fā)明的裝置是在現(xiàn)有煤粉爐的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，無(wú)需報(bào)廢現(xiàn)有設(shè)備，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，推廣前景看好。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明的整體示意圖。
[0027]圖中的附圖標(biāo)記為:1熱解裝置；2煤粉倉(cāng)；3煤粉爐爐膛；4氣體分離裝置；5氣體凈化裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0029]如圖1所示，煤熱解多聯(lián)產(chǎn)裝置包括熱解裝置1、氣體分離裝置4、氣體凈化裝置5，能解決當(dāng)前煤粉爐的煤炭資源直接燃燒、利用率低、污染嚴(yán)重等問(wèn)題。
[0030]所述熱解裝置I分為內(nèi)外兩部分，內(nèi)部為金屬材料制成的蛇形薄壁圓管，螺旋向下排列，管徑及截距根據(jù)熱解裝置I的具體尺寸確定，保證充分換熱，內(nèi)壁光滑，保證煤粉順利下滑。內(nèi)部管路頂部通過(guò)煤粉管路與煤粉倉(cāng)2連通，煤粉管路上設(shè)有調(diào)節(jié)閥，