專利名稱：循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃燒裝置，尤其涉及一種循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產裝置及其方法。
背景技術：
我國長期以來以煤炭為主要能源資源，但我國煤炭利用一直處于一種單一發(fā)展煤炭生產、不注重煤炭綜合利用的不合理產業(yè)布局，電力、化工和其他行業(yè)在技術工藝、設備設施上的不足以及產品結構上的不合理，致使我國的單位產值能耗是發(fā)達國家的3-4倍，煤炭的開發(fā)和加工利用成為我國環(huán)境污染物排放的主要來源，使得我國環(huán)境成為典型的煤煙型污染。
煤炭的多聯(lián)產系統(tǒng)從煤碳同時是電力、化工、冶金等行業(yè)的資源這一角度出發(fā)，針對煤的特性，實現(xiàn)分級利用，在同一系統(tǒng)中生產熱和電力以及多種具有高附加值的化工產品、液體燃料等產品。這樣，多聯(lián)產系統(tǒng)可以從系統(tǒng)的高度出發(fā)，結合各種生產技術路線的優(yōu)越性，使生產過程耦合在一起，達到能源利用效率最高、能耗最低、污染最小，投資和運行成本最節(jié)約，用最經濟的方法解決煤利用過程中污染物的控制問題。因此，通過多聯(lián)產技術，可以真正實現(xiàn)煤炭的高效潔凈利用。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產裝置及其方法。
循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產裝置具有流化床干餾爐和循環(huán)流化床燃燒爐；流化床干餾爐下部經返料器與循環(huán)流化床燃燒爐下部相接，流化床干餾爐下部經雙向控料器分別與循環(huán)流化床鍋爐高溫分離器、循環(huán)流化床燃燒爐中部相接，流化床干餾爐上部與煤氣凈化裝置相接，循環(huán)流化床燃燒爐上部依次與循環(huán)流化床鍋爐高溫分離器、循環(huán)流化床鍋爐尾部受熱面相接；第一給煤經給料機與流化床干餾爐相接，循環(huán)流化床燃燒爐的蒸氣出口與循環(huán)流化床鍋爐尾部受熱面的過熱蒸氣進口相接，循環(huán)流化床鍋爐尾部受熱面的過熱蒸氣出口與汽輪發(fā)電機組相接；流化床干餾爐用水蒸汽或再循環(huán)煤氣鼓風，流化床干餾爐吸熱由循環(huán)流化床燃燒爐出口的高溫分離器分離的高溫循環(huán)物料經雙向控料器送到流化床干餾爐來提供，干餾后半焦和循環(huán)物料經返料器送入循環(huán)流化床燃燒爐燃燼，循環(huán)流化床燃燒爐采用空氣鼓風，燃用流化床干餾爐來的半焦，產生熱量加熱水變?yōu)檎羝图訜釓牧骰哺绅s爐來的循環(huán)物料變成高溫物料再送至流化床干餾爐提供干餾吸熱，從干餾爐出來的中溫煤氣經煤氣凈化系統(tǒng)除塵、冷卻、回收焦油后，凈化后的煤氣輸出，從循環(huán)流化床燃燒爐出來的煙氣經高溫分離器分離物料后，進入循環(huán)流化床鍋爐的尾部受熱面冷卻后經除塵后排入大氣，尾部受熱面中產生的過熱蒸汽供汽輪發(fā)電機組發(fā)電和供熱。
所述的雙向控料器為相互連通的三室結構，中間為雙向控料器進料室，兩側分別是第一雙向控料器返料室和第二雙向控料器返料室，采用蒸汽鼓風，將高溫分離器分離的高溫物料分別送到流化床干餾爐和循環(huán)流化床燃燒爐，同時阻止氣體從流化床干餾爐和循環(huán)流化床燃燒爐串入高溫分離器，并通過第一調節(jié)閥、第二調節(jié)閥調節(jié)進入二個爐循環(huán)物料量。
返料器為相互連通的雙室結構，包括返料器返料室、返料器進料室，采用蒸汽鼓風，流化床干餾爐的半焦和高溫物料送到循環(huán)流化床燃燒爐，同時阻止氣體從循環(huán)流化床燃燒爐串入流化床干餾爐，并通過蒸汽調節(jié)閥開啟和關斷循環(huán)物料量。
循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產方法包括1)流化床干餾爐采用蒸汽或再循環(huán)煤氣作為流化氣體，干餾爐運行溫度為500～700℃，實現(xiàn)煤的中溫干餾；2)流化床干餾爐流化風速控制在2.5-3.5m/s，運行密相區(qū)采用2-3.5m深床高，給料粒徑為0-8mm，控制燃料在爐內的平均停留時間為2-4分鐘，從而保證流化氣體量較小和給煤有足夠的停留時間干餾；3)流化床干餾爐上部截面是下部截面的1.5-3倍，以降低上部氣速，減少飛灰?guī)С隽?，同時控制流化床干餾爐上部空間高度為密相區(qū)高度2-4倍，以減少焦油的二次裂解、4)連接燃燒爐高溫分離器和干餾爐和燃燒爐下部的雙向控料器，采用過熱蒸汽鼓風，控制氣速為0.5-2m/s，通過機械調節(jié)閥調節(jié)進入流化床干餾爐和循環(huán)流化床燃燒爐循環(huán)物料的量的比例，同時阻止氣體從流化床干餾爐和循環(huán)流化床燃燒爐串入高溫分離器；5)連接干餾爐和燃燒爐的返料器為雙室結構，采用過熱蒸汽鼓風，控制氣速為0.5-2m/s，實現(xiàn)將流化床干餾爐的半焦和高溫物料送到循環(huán)流化床燃燒爐，同時阻止氣體從循環(huán)流化床燃燒爐串入流化床干餾爐，并通過蒸汽調節(jié)閥開啟和關斷循環(huán)物料量；6)循環(huán)流化床燃燒爐，采用空氣鼓風，運行流化風速為3-5m/s，采用分級配風，一二次風比為70/30-50/50，運行溫度為800～950℃，既燃燒原煤，也燃燒半焦，而且在燃燒原煤和半焦時，都維持鍋爐額定參數(shù)。
本發(fā)明的有益效果1)本發(fā)明將循環(huán)流化床燃燒爐和干餾爐緊密結合，實現(xiàn)在一套系統(tǒng)中熱、電、氣、焦油的聯(lián)合生產，實現(xiàn)了煤的各種成分的合理有效利用；2)采用循環(huán)流化床固體熱載體和中溫干餾技術，裝置產生的焦油產率高，提油率可達到65％以上，其中輕油產率達到30％以上，煤氣熱值較高，可達12～16Mj/Nm3以上，CO含量低，滿足國家有關民用煤氣規(guī)定，不需特殊的制氧設備和CO轉換工藝，和同類民用煤氣化爐和干餾爐相比，工藝簡單，投資省，運行成本低；3)采用循環(huán)流化床燃燒技術，干餾后半焦直接用作鍋爐燃料，送燃燒室燃燼，產汽發(fā)電，使燃料中氣體和固體成份都得到合理的充分利用。因此，裝置燃料利用率較高，可達90％以上；4)應用基揮發(fā)份在20％以上的各種煤都適用于這種工藝，該工藝對煤粒度也沒有特殊的要求，只是采用普通循環(huán)床所需的煤粒度，這就避免了現(xiàn)有民用煤氣化和干餾工藝對煤種和煤粒度有較嚴格的限制的缺點。因此，裝置的燃料適應性廣；5)本工藝可實現(xiàn)灰渣綜合利用，經循環(huán)流化床燃燒后灰渣具有很高活性，可作為水泥摻合料；6)利用循環(huán)流化床高效脫硫、脫硝特點可實現(xiàn)較低的污染物排放，完全滿足國家煤清潔利用要求。
圖1是循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產裝置和工藝示意圖；圖2是循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產裝置示意圖；圖中凈化后的煤氣1、煤氣凈化系統(tǒng)2、回收的焦油3、粗煤氣4、第一給煤5、再循環(huán)煤氣6、水蒸汽7、返料器8、半焦和循環(huán)物料9、流化床干餾爐10、雙向控料器11、循環(huán)流化床燃燒爐12、排渣13、空氣14、第二給煤15、給水16、高溫分離器17、高溫循環(huán)物料18、高溫煙氣19、循環(huán)流化床鍋爐的尾部受熱面20、過熱蒸汽21、汽輪發(fā)電機組22、供熱23、發(fā)電24、蒸汽25、返料器返料室26、返料器進料室27、蒸汽28、雙向控料器返料室29、雙向控料器進料室30、雙向控料器返料室31、第一調節(jié)閥32、第二調節(jié)閥33。
具體實施例方式
如圖所示，循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產裝置，它包括流化床干餾爐10和循環(huán)流化床燃燒爐12；流化床干餾爐下部通過高溫管道與返料器8和循環(huán)流化床燃燒爐12相接，以及通過高溫管道與雙向控料器11和循環(huán)流化床鍋爐高溫分離器17相接，流化床干餾爐上部通過管道與煤氣凈化裝置2相接。循環(huán)流化床燃燒爐下部通過高溫管道與返料器8和雙向控料器11連接，循環(huán)流化床燃燒爐上部依次與循環(huán)流化床鍋爐高溫分離器17、循環(huán)流化床鍋爐尾部受熱面20和汽輪發(fā)電機組22連接。流化床干餾爐用水蒸汽7或再循環(huán)煤氣6鼓風，運行溫度為500～700℃，第一給煤5經給料機給入流化床干餾爐10，煤首先受熱裂解，析出高熱值揮發(fā)份包括煤氣和焦油，流化床干餾爐吸熱由循環(huán)流化床燃燒爐12出口的高溫分離器17分離的高溫循環(huán)物料18經雙向控料器11送到流化床干餾爐來提供，干餾后半焦和循環(huán)物料9經返料器8送入循環(huán)流化床燃燒爐10燃燼，循環(huán)流化床燃燒爐采用空氣14鼓風，運行溫度為800～950℃，燃用流化床干餾爐來的半焦9，產生熱量加熱水16變?yōu)檎羝图訜釓牧骰哺绅s爐來的循環(huán)物料變成高溫物料再送至流化床干餾爐提供干餾吸熱，從干餾爐出來的中溫煤氣經煤氣凈化系統(tǒng)2除塵、冷卻、回收焦油3后，凈化后的煤氣1輸出供工業(yè)及民用，在凈化過程中還可回收苯、芬等其它副產品。從循環(huán)流化床燃燒爐出來的煙氣經高溫分離器17分離物料后，進入循環(huán)流化床鍋爐的尾部受熱面20冷卻后經除塵后排入大氣。尾部受熱面中產生的過熱蒸汽21可供汽輪發(fā)電機組22發(fā)電24和供熱23。
本發(fā)明的流化床干餾爐，采用蒸汽和/或再循環(huán)煤氣作為流化氣體，運行溫度為500～700℃，從而實現(xiàn)煤的中溫干餾，達到較高的焦油產率。流化床干餾爐結構為下小上大，保證流化氣體量盡量小和給煤有足夠的停留時間干餾，流化床干餾爐上部空間高度只要保證有一定灰分離高度，不能太高，減少焦油的二次裂解。
本發(fā)明的雙向控料器11為三室結構，采用蒸汽鼓風，可以實現(xiàn)將高溫分離器17分離的高溫物料分別送到流化床干餾爐10和循環(huán)流化床燃燒爐12，同時阻止氣體從流化床干餾爐和循環(huán)流化床燃燒爐串入高溫分離器，并通過調節(jié)閥調節(jié)進入2爐循環(huán)物料的量。
本發(fā)明的返料器8為雙室結構，采用蒸汽鼓風，可以實現(xiàn)將流化床干餾爐10的半焦和高溫物料送到循環(huán)流化床燃燒爐12，同時阻止氣體從循環(huán)流化床燃燒爐串入流化床干餾爐，并可以通過蒸汽調節(jié)閥開啟和關斷循環(huán)物料量。
本發(fā)明的循環(huán)流化床燃燒爐12，采用空氣鼓風，運行溫度為800～950℃，既可以燃燒原煤，也可以燃燒半焦，而且在燃燒原煤和半焦時，都可以維持鍋爐額定參數(shù)。
循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產方法包括1)燃料經給料機給入流化床干餾爐，首先受熱裂解，析出高熱值揮發(fā)份包括煤氣和焦油，干餾爐吸熱由循環(huán)流化床燃燒爐的高溫循環(huán)物料來提供，干餾后半焦隨循環(huán)物料送入循環(huán)流化床燃燒爐燃燼。循環(huán)流化床燃燒爐采用空氣鼓風，燃用氣化室來的半焦，產生熱量產生水蒸汽和加熱從干餾爐來的低溫循環(huán)物料變成高溫物料再送至干餾爐提供干餾吸熱，從干餾爐出來的中溫煤氣經煤氣凈化裝置除塵、冷卻、回收焦油后，凈化后的煤氣輸出供工業(yè)及民用，在凈化過程中還可回收苯、芬等其它副產品。從循環(huán)流化床鍋爐出來的煙氣經除塵器除塵后，排入大氣。由循環(huán)流化床鍋爐產生的蒸汽可供汽輪機發(fā)電和供熱。由此實現(xiàn)一套裝置中熱、電、氣、焦油的聯(lián)合生產，從而實現(xiàn)煤碳的高效綜合利用。
2)流化床干餾爐采用蒸汽或再循環(huán)煤氣作為流化氣體，干餾爐運行溫度為500～700℃，實現(xiàn)煤的中溫干餾；流化床干餾爐流化風速控制在2.5-3.5m/s，運行密相區(qū)采用2-3.5m深床高，給料粒徑為0-8mm，控制燃料在爐內的平均停留時間為2-4分鐘，從而保證流化氣體量較小和給煤有足夠的停留時間干餾；流化床干餾爐結構為下小上大，上部截面是下部截面的1.5-3倍，以降低上部氣速，減少飛灰?guī)С隽?，同時控制流化床干餾爐上部空間高度為密相區(qū)高度2-4倍，以減少焦油的二次裂解。
3)連接燃燒爐高溫分離器和干餾爐和燃燒爐下部的雙向控料器，采用過熱蒸汽鼓風，控制氣速為0.5-2m/s，通過機械調節(jié)閥調節(jié)進入流化床干餾爐和循環(huán)流化床燃燒爐循環(huán)物料的量的比例，同時阻止氣體從流化床干餾爐和循環(huán)流化床燃燒爐串入高溫分離器；4)連接干餾爐和燃燒爐的返料器為雙室結構，采用過熱蒸汽鼓風，控制氣速為0.5-2m/s，實現(xiàn)將流化床干餾爐的半焦和高溫物料送到循環(huán)流化床燃燒爐，同時阻止氣體從循環(huán)流化床燃燒爐串入流化床干餾爐，并通過蒸汽調節(jié)閥開啟和關斷循環(huán)物料量；5)循環(huán)流化床燃燒爐，采用空氣鼓風，運行流化風速為3-5m/s，采用分級配風，一二次風比為70/30-50/50，運行溫度為800～950℃，采用高溫分離，設計循環(huán)倍率為10-20，鍋爐效率88％以上，既可100％燃燒原煤，也可100％燃燒半焦，而且在燃燒原煤和半焦時，都維持鍋爐達到額定參數(shù)。從循環(huán)流化床鍋爐出來的煙氣經除塵器除塵后，排入大氣。由循環(huán)流化床鍋爐產生的蒸汽可供汽輪機發(fā)電和供熱。
6)從裂解爐所產生的粗煤氣進入煤氣凈化系統(tǒng)，首先進入二級旋風分離器分離飛灰，然后經急冷塔冷卻、電捕焦油器捕集焦油后，部分煤氣可通過煤氣再循環(huán)風機加壓后再送回氣化爐底部，作為氣化爐的流化介質。其余煤氣則進入脫硫等設備繼續(xù)凈化，在凈化過程中還可回收苯、芬等其它副產品。出口凈煤氣滿足國家工業(yè)和民用煤氣要求，輸出供工業(yè)和民用。
權利要求
1.一種循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產裝置，其特征在于它具有流化床干餾爐(10)和循環(huán)流化床燃燒爐(12)；流化床干餾爐下部經返料器(8)與循環(huán)流化床燃燒爐(12)下部相接，流化床干餾爐下部經雙向控料器(11)分別與循環(huán)流化床鍋爐高溫分離器(17)、循環(huán)流化床燃燒爐(12)中部相接，流化床干餾爐上部與煤氣凈化裝置(2)相接，循環(huán)流化床燃燒爐上部依次與循環(huán)流化床鍋爐高溫分離器(17)、循環(huán)流化床鍋爐尾部受熱面(20)相接；第一給煤(5)經給料機與流化床干餾爐(10)相接，循環(huán)流化床燃燒爐的蒸氣出口與循環(huán)流化床鍋爐尾部受熱面(20)的過熱蒸氣進口相接，循環(huán)流化床鍋爐尾部受熱面(20)的過熱蒸氣出口與汽輪發(fā)電機組(22)相接；流化床干餾爐用水蒸汽(7)或再循環(huán)煤氣(6)鼓風，流化床干餾爐吸熱由循環(huán)流化床燃燒爐(12)出口的高溫分離器(17)分離的高溫循環(huán)物料(18)經雙向控料器(11)送到流化床干餾爐來提供，干餾后半焦和循環(huán)物料(9)經返料器(8)送入循環(huán)流化床燃燒爐(10)燃燼，循環(huán)流化床燃燒爐采用空氣(14)鼓風，燃用流化床干餾爐來的半焦(9)，產生熱量加熱水(16)變?yōu)檎羝图訜釓牧骰哺绅s爐來的循環(huán)物料變成高溫物料再送至流化床干餾爐提供干餾吸熱，從干餾爐出來的中溫煤氣經煤氣凈化系統(tǒng)(2)除塵、冷卻、回收焦油(3)后，凈化后的煤氣(1)輸出，從循環(huán)流化床燃燒爐出來的煙氣經高溫分離器(17)分離物料后，進入循環(huán)流化床鍋爐的尾部受熱面(20)冷卻后經除塵后排入大氣，尾部受熱面中產生的過熱蒸汽(21)可供汽輪發(fā)電機組(22)發(fā)電(24)和供熱(23)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產裝置，其特征在于所述的雙向控料器(11)為相互連通的三室結構，中間為雙向控料器進料室(30)，兩側分別是第一雙向控料器返料室(29)和第二雙向控料器返料室(31)，采用蒸汽鼓風，將高溫分離器(17)分離的高溫物料分別送到流化床干餾爐(10)和循環(huán)流化床燃燒爐(12)，同時阻止氣體從流化床干餾爐和循環(huán)流化床燃燒爐串入高溫分離器，并通過第一調節(jié)閥(32)、第二調節(jié)閥(33)調節(jié)進入二個爐循環(huán)物料量。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產裝置，其特征在于所述的返料器(8)為相互連通的雙室結構，包括返料器返料室(26)、返料器進料室(27)，采用蒸汽鼓風，流化床干餾爐(10)的半焦和高溫物料送到循環(huán)流化床燃燒爐(12)，同時阻止氣體從循環(huán)流化床燃燒爐串入流化床干餾爐，并通過蒸汽調節(jié)閥開啟和關斷循環(huán)物料量。
4.一種使用如權利要求1所述裝置的循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產方法，其特征在于1)流化床干餾爐采用蒸汽或再循環(huán)煤氣作為流化氣體，干餾爐運行溫度為500～700℃，實現(xiàn)煤的中溫干餾；2)流化床干餾爐流化風速控制在2.5-3.5m/s，運行密相區(qū)采用2-3.5m深床高，給料粒徑為0-8mm，控制燃料在爐內的平均停留時間為2-4分鐘，從而保證流化氣體量較小和給煤有足夠的停留時間干餾；3)流化床干餾爐上部截面是下部截面的1.5-3倍，以降低上部氣速，減少飛灰?guī)С隽?，同時控制流化床干餾爐上部空間高度為密相區(qū)高度2-4倍，以減少焦油的二次裂解、4)連接燃燒爐高溫分離器和干餾爐和燃燒爐下部的雙向控料器，采用過熱蒸汽鼓風，控制氣速為0.5-2m/s，通過機械調節(jié)閥調節(jié)進入流化床干餾爐和循環(huán)流化床燃燒爐循環(huán)物料的量的比例，同時阻止氣體從流化床干餾爐和循環(huán)流化床燃燒爐串入高溫分離器；5)連接干餾爐和燃燒爐的返料器為雙室結構，采用過熱蒸汽鼓風，控制氣速為0.5-2m/s，實現(xiàn)將流化床干餾爐的半焦和高溫物料送到循環(huán)流化床燃燒爐，同時阻止氣體從循環(huán)流化床燃燒爐串入流化床干餾爐，并通過蒸汽調節(jié)閥開啟和關斷循環(huán)物料量；6)循環(huán)流化床燃燒爐，采用空氣鼓風，運行流化風速為3-5m/s，采用分級配風，一二次風比為70/30-50/50，運行溫度為800～950℃，既燃燒原煤，也燃燒半焦，而且在燃燒原煤和半焦時，都維持鍋爐額定參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產裝置及其方法。循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產裝置將循環(huán)流化床燃燒爐和干餾爐緊密結合，實現(xiàn)在一套系統(tǒng)中熱、電、氣、焦油的聯(lián)合生產。整個裝置由流化床干餾爐、循環(huán)流化床燃燒爐和連接兩爐的高溫分離器和返料器及相應的附屬設備組成。本發(fā)明將循環(huán)流化床燃燒爐和干餾爐緊密結合，實現(xiàn)在一套系統(tǒng)中熱、電、氣、焦油的聯(lián)合生產，實現(xiàn)了煤的各種成分的合理有效利用；采用循環(huán)流化床固體熱載體和中溫干餾技術，裝置產生的焦油產率高，煤氣熱值較高，CO含量低，滿足國家有關民用煤氣規(guī)定，不需特殊的制氧設備和CO轉換工藝，和同類民用煤氣化爐和干餾爐相比，工藝簡單，投資省，運行成本低。
文檔編號H02K7/18GK1978591SQ20061015458
公開日2007年6月13日 申請日期2006年11月8日 優(yōu)先權日2006年11月8日
發(fā)明者駱仲泱, 方夢祥, 王勤輝, 施正倫, 余春江, 王樹榮, 周勁松, 程樂鳴, 高翔, 倪明江, 岑可法 申請人:浙江大學