一種低階碎煤分質(zhì)分級梯級利用系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及煤炭利用領(lǐng)域，特別是涉及一種煤炭分質(zhì)分級梯級利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的能源消耗目前以及今后很長一段時間都是以煤炭為主。我國煤炭貯藏和開采的品種有大約50%屬于低階煤，主要包括褐煤、長焰煤、不粘煤、弱粘煤等。伴隨中國機(jī)械化采煤技術(shù)發(fā)展，開采出的煤炭中含碎煤率高達(dá)70 %?80 %，塊煤所占比例極少，碎煤量越來越大，而且碎煤價格比塊煤要便宜的多。這一客觀條件造成當(dāng)前許多單位都在大力開發(fā)適合低階碎煤利用的新技術(shù)。傳統(tǒng)碎煤利用技術(shù)往往只重視于單一熱轉(zhuǎn)化過程(如碎煤氣化技術(shù)、碎煤熱解技術(shù)或碎煤燃燒技術(shù))，造成低階碎煤資源利用極大浪費(fèi)。
[0003]中國專利CN101611123B，CN1754945A，CN1958742A提出了碎煤氣化耦合燃燒技術(shù)，如圖1所示，它將傳統(tǒng)單一煤氣化過程中同時存在的燃燒和熱解氣化過程完全分開，在兩個反應(yīng)器內(nèi)完成上述兩個過程，通過兩個反應(yīng)器間循環(huán)的熱載體為氣化過程提供熱量獲取中高熱值煤氣和高壓過熱蒸汽。但該技術(shù)實施過程中會直接導(dǎo)致碎煤中高價值熱解焦油在較高氣化溫度(大于850°C)下發(fā)生熱裂解，影響焦油產(chǎn)率(視熱解氣停留時間確定，焦油產(chǎn)率在3.5?8.0wt/% )，造成煤炭資源利用浪費(fèi)。
[0004]中國專利CN101781583A提出了煤熱解耦合氣化技術(shù)，如圖2所示，它的反應(yīng)器由流化床和輸送床耦合為一體，通過將煤的進(jìn)料位置固定在流化床上部實現(xiàn)煤熱解和氣化過程在單一反應(yīng)器內(nèi)耦合，熱解氣和氣化煤氣混合形成氣化煤氣。但該技術(shù)存在高價值熱解焦油在高溫度氣化氣下發(fā)生熱裂解，影響焦油產(chǎn)率等不利因素，而且存在輸送床中高操作氣速會夾帶大量熱解的焦粉，為后續(xù)焦油和焦粉分離造成困難。
[0005]中國專利CN101294092A提出了煤熱解氣化耦合燃燒技術(shù)，該技術(shù)由熱解反應(yīng)器、氣化反應(yīng)器和燃燒反應(yīng)器組成，如圖3所示，它主要通過燃燒反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)熱載體為氣化反應(yīng)器氣化過程和熱解反應(yīng)器熱解過程供熱，同時氣化反應(yīng)器通過供給氧氣引起內(nèi)部燃燒可彌補(bǔ)熱載體不足以提供氣化反應(yīng)熱。但是該技術(shù)工藝，首先未解決后續(xù)加工焦油和焦粉分離問題，亦未充分考慮氣化過程煤氣余熱回收利用，且熱解過程和燃燒過程燃用中高熱值的熱解氣體，造成高品位產(chǎn)品浪費(fèi)；其次，燃燒過程用于為氣化過程和熱解過程供熱的熱載體通過氣固分離裝置的料腿直接返料至氣化反應(yīng)器和熱解反應(yīng)器的濃相床層，存在操作濃相床層突然消失，熱解氣和氣化煤氣進(jìn)入氣固分離器與熱煙氣混合易造成爆燃或者爆炸隱患。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]基于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實用新型提供一種低階碎煤分質(zhì)分級梯級利用系統(tǒng)，解決碎煤分質(zhì)分級梯級利用過程中普遍存在的:碎煤中高價值熱解焦油在較高氣化溫度(大于850°C)下發(fā)生熱裂解造成焦油產(chǎn)率低，高熱值的熱解煤氣因參與燃燒過程而浪費(fèi)，熱解焦油中焦粉含量高，后續(xù)加工焦油和焦粉分離難，熱煙氣、氣化煤氣和熱解煤氣余熱回收利用不好以及循環(huán)熱載體在還原性和氧化性氣氛不同的反應(yīng)器間循環(huán)過程返料安全性低等問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種低階碎煤分質(zhì)分級梯級利用系統(tǒng)，包括:
[0008]熱解反應(yīng)器、氣化反應(yīng)器、燃燒反應(yīng)器、顆粒除塵器、氣固分離器1、氣固分離器I1、余熱鍋爐、換熱器、水洗塔、空氣預(yù)熱器I1、空氣預(yù)熱器1、返料機(jī)構(gòu)1、返料機(jī)構(gòu)I1、返料機(jī)構(gòu)III和返料機(jī)構(gòu)IV ;其中，
[0009]所述熱解反應(yīng)器的濃相段設(shè)置碎煤入口，該熱解反應(yīng)器上部設(shè)置所述顆粒除塵器，所述顆粒除塵器與所述換熱器和所述水洗塔依次連接；所述換熱器設(shè)有重質(zhì)焦油出口，所述水洗塔設(shè)有輕質(zhì)焦油和熱解氣與煤氣出口；
[0010]所述熱解反應(yīng)器的半焦和熱載體出口經(jīng)所述返料機(jī)構(gòu)III與所述氣化反應(yīng)器的半焦和熱載體入口相連；
[0011]所述氣化反應(yīng)器的氣化煤氣出口與所述氣固分離器II的進(jìn)口相連，所述氣固分離器II的半焦出料口與所述氣化反應(yīng)器的半焦入口相連，所述氣固分離器II的煤氣出口與所述余熱鍋爐相連；
[0012]所述氣化反應(yīng)器的半焦和熱載體出口一經(jīng)所述返料機(jī)構(gòu)IV與所述熱解反應(yīng)器的半焦和熱載體入口相連；所述氣化反應(yīng)器的半焦和熱載體出口二經(jīng)所述返料機(jī)構(gòu)II與所述燃燒反應(yīng)器的半焦和熱載體入口相連；
[0013]所述燃燒反應(yīng)器的出口與所述氣固分離器I的進(jìn)口相連，所述氣固分離器I的熱載體出口經(jīng)所述返料機(jī)構(gòu)I與所述氣化反應(yīng)器的熱載體入口相連，所述氣固分離器I的煙氣出口依次與所述空氣預(yù)熱器II和空氣預(yù)熱器I連接，所述空氣預(yù)熱器II的熱空氣出口與所述氣化反應(yīng)器連接，所述空氣預(yù)熱器I的熱空氣出口與所述燃燒反應(yīng)器相連；
[0014]所述余熱鍋爐的煤氣出口與所述熱解反應(yīng)器連接，所述余熱鍋爐的熱蒸汽出口與所述氣化反應(yīng)器相連；
[0015]所述顆粒除塵器的含半焦顆粒出口與所述燃燒反應(yīng)器連接；
[0016]所述換熱器的熱水出口連接至所述余熱鍋爐。
[0017]本實用新型的有益效果為:通過利用多個返料裝置將熱解反應(yīng)器和燃燒反應(yīng)器與氣化反應(yīng)器有機(jī)連接，耦合了碎煤熱轉(zhuǎn)化過程中的熱解氣化和燃燒過程，實現(xiàn)了氣化反應(yīng)器內(nèi)高溫半焦和熱載體既可用作熱解反應(yīng)器的熱解熱源，又可用作燃燒反應(yīng)器的燃料用以加熱熱載體為氣化過程提供熱量，熱解過程和燃燒過程未消耗高品位熱解煤氣，避免采用高熱值的熱解煤氣因參與燃燒過程而浪費(fèi)，有效利用中高熱值熱解氣，提高了煤氣熱值；解決了碎煤中高價值熱解焦油在較高氣化溫度(>850°C)下發(fā)生熱裂解造成焦油產(chǎn)率低(3.5%?8.0% )問題，煤焦油產(chǎn)率可達(dá)9.5%?10.lwt% ;解決和緩解了熱解焦油中焦粉含量高，后續(xù)加工焦油和焦粉分離難以及解決了循環(huán)熱載體在還原性和氧化性氣氛不同的反應(yīng)器間循環(huán)過程返料安全性的問題。通過設(shè)置余熱鍋爐解決了熱煙氣、氣化煤氣和熱解煤氣余熱回收利用問題，有效提高工藝過程熱效率。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的碎煤氣化耦合燃燒技術(shù)示意圖；
[0020]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的煤熱解耦合氣化技術(shù)示意圖；
[0021]圖3為現(xiàn)有技術(shù)的煤熱解氣化耦合燃燒技術(shù)示意圖；
[0022]圖4為本實用新型實施例的低階碎煤分質(zhì)分級梯級利用系統(tǒng)示意圖；
[0023]圖51為本實用新型實施例的低階碎煤分質(zhì)分級梯級利用系統(tǒng)的熱解反應(yīng)器示意圖；
[0024]圖52為本實用新型實施例的低階碎煤分質(zhì)分級梯級利用系統(tǒng)的第二種熱解反應(yīng)器示意圖；
[0025]圖53為本實用新型實施例的低階碎煤分質(zhì)分級梯級利用系統(tǒng)的第三種熱解反應(yīng)器示意圖；
[0026]圖1中:1_煙氣；2_熱載體；3_中熱值煤氣；4_碎煤；5_熱載體+半焦；6_燃燒；
7-熱解氣化；8_過熱蒸汽；9、10-空氣；
[0027]圖2中:21-煤氣+焦油；22_熱解；23_氣化；24_碎煤；25_空氣；26_過熱蒸汽；
[0028]圖3中:31-煙氣；32_熱載體；33_中熱值煤氣；34_焦油；35_熱解氣；36_熱解；37-碎煤；38、310_熱載體+半焦；39_氣化；311_空氣/氧氣；312_過熱蒸汽；313_燃燒；314-空氣；
[0029]圖4中:41-空氣預(yù)熱器I ;42_空氣預(yù)熱器II ;43_氣固分離器I ;44_