用于大型煤粉爐的原料煤前置熱解裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于大型煤粉爐的原料煤前置熱解裝置，包括依次連接的原料煤斗、長方星型卸料機、蒸汽流化床干燥器、螺旋給煤機、組合型煤熱解裝置、半焦輸送換熱器、磨煤機；蒸汽流化床干燥器的下部設有流化蒸汽布風板、上部設有二次蒸汽出口，二次蒸汽出口通過電除塵器與二次蒸汽回收系統(tǒng)連接；組合型煤熱解裝置下部設有流化煤氣布風板，組合型煤熱解裝置內(nèi)中部設有內(nèi)置分離器，內(nèi)置分離器為多進口旋風分離器，內(nèi)置分離器頂部的出氣口通過高溫熱管換熱器與煤氣燃燒爐的熱煙氣換熱后與流化煤氣布風板連接。可以實現(xiàn)熱、電、油、煤氣多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，不但實現(xiàn)了煤的分級利用，熱能的梯級利用，有利于節(jié)能減排，而且可以提高熱電企業(yè)的經(jīng)濟效益。
【專利說明】用于大型煤粉爐的原料煤前置熱解裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種煤熱解裝置，特別涉及一種用于大型煤粉爐的原料煤前置熱
解裝置。
【背景技術】
[0002]目前，用于大中城市和綜合煤化工生產(chǎn)園區(qū)的熱、電、油、煤氣多聯(lián)產(chǎn)工程，可使其在發(fā)電供熱的同時，產(chǎn)出煤氣、焦油和其他化工副產(chǎn)品。在此工藝中需要使用煤熱解裝置。
[0003]實用新型名稱為鍋爐前置煤氣發(fā)生的工藝和設備的中國專利ZL94119045.5，公開了用于電、熱和煤氣三聯(lián)產(chǎn)的鍋爐前置煤氣發(fā)生的工藝，煤和熱灰進行混合及煤的部分熱裂解在熱裂解裝置及煤氣流化裝置的上部進行，煤的繼續(xù)熱裂解在熱裂解裝置及煤氣流化裝置的下部進行，以達到先熱裂解物先排出和后熱裂解物后排出。其設備主要包括循環(huán)流化床鍋爐、熱裂解裝置(干餾器)、分配器、煤氣流化裝置和自動控制系統(tǒng)等。該實用新型具有使煤和熱灰混合均勻和熱裂解充分，提高煤氣產(chǎn)量和保證質量穩(wěn)定；煤適用性寬廣；不污染環(huán)境；用計算機進行監(jiān)測和控制，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的優(yōu)點。
[0004]現(xiàn)有技術中，為了適應當前循環(huán)流化床鍋爐不斷向大型化發(fā)展的趨勢，公開了實用新型名稱為用于大中型循環(huán)流化床鍋爐的側置煤氣發(fā)生裝置的中國專利ZL200820122600.5對上述裝置進行了改進；為了減少上述煤氣發(fā)生裝置的占地面積、降低設備造價，實用新型名稱為用于循環(huán)流化床鍋爐組合型煤氣發(fā)生裝置的中國專利ZL201220098664.2對上述裝置又進行了改進。
[0005]上述現(xiàn)有技術至少存在以下問題:
[0006]上述改進的煤氣發(fā)生裝置不能適應目前應用廣泛的大中型、高參數(shù)煤粉爐的多聯(lián)產(chǎn)應用；現(xiàn)有技術設備構造復雜，設備造價高。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的是提供一種結構簡單、運行成本低、污染低，適用于高含水，低變質煤種的用于大型煤粉爐的原料煤前置熱解裝置。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0009]本實用新型的用于大型煤粉爐的原料煤前置熱解裝置，包括原料煤斗，所述原料煤斗底部的下料口通過長方星型卸料機與蒸汽流化床干燥器頂部的進料口連接，所述蒸汽流化床干燥器底部的出料口通過螺旋給煤機與組合型煤熱解裝置中部的進料口連接，所述組合型煤熱解裝置底部的出料口通過半焦輸送換熱器與磨煤機連接；
[0010]所述蒸汽流化床干燥器的下部設有流化蒸汽布風板，所述流化蒸汽布風板與蒸汽管路連接，所述蒸汽流化床干燥器的上部設有二次蒸汽出口，所述二次蒸汽出口通過電除塵器與二次蒸汽回收系統(tǒng)連接，所述二次蒸汽回收系統(tǒng)的出汽口與所述流化蒸汽布風板連接;
[0011 ] 所述組合型煤熱解裝置下部設有流化煤氣布風板，所述組合型煤熱解裝置內(nèi)中部設有內(nèi)置分離器，所述內(nèi)置分離器為多進口旋風分離器，所述內(nèi)置分離器底部的分離料出口設于所述組合型煤熱解裝置底部的集料斗上部，所述內(nèi)置分離器頂部的出氣口依次通過油氣凈化系統(tǒng)、煤氣加壓機、所述半焦輸送換熱器、高溫熱管換熱器與所述流化煤氣布風板連接；
[0012]煤氣燃燒爐的熱煙氣出口通過所述高溫熱管換熱器與煙氣引風機連接。
[0013]由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，本實用新型的用于大型煤粉爐的原料煤前置熱解裝置，由于采用蒸汽流化床干燥器、組合型煤熱解裝置等對高含水、低變質煤種進行脫水及熱解處理，可以實現(xiàn)熱、電、油、煤氣多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，不但實現(xiàn)了煤的分級利用，熱能的梯級利用，有利于節(jié)能減排，而且可以提高熱電企業(yè)的經(jīng)濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型實施例提供的用于大型煤粉爐的原料煤前置熱解裝置的結構示意圖。
[0015]圖中:I一原料煤斗；2—長方星形卸料機；3—蒸汽流化床干燥器；4一流化蒸汽布風板；5—電除塵器6—二次蒸汽回收系統(tǒng)；7—組合型煤熱解裝置；8—螺旋給煤機；9一流化煤氣布風板；10—煤氣燃燒爐；11一煙氣引風機；12—高溫熱管換熱器；13—內(nèi)置分離器；14一油氣凈化系統(tǒng)；15—煤氣加壓機；16—半焦輸送換熱器；17—磨煤機。
【具體實施方式】
[0016]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施例作進一步地詳細描述。
[0017]本實用新型的用于大型煤粉爐的原料煤前置熱解裝置，其較佳的【具體實施方式】是:
[0018]包括原料煤斗，所述原料煤斗底部的下料口通過長方星型卸料機與蒸汽流化床干燥器頂部的進料口連接，所述蒸汽流化床干燥器底部的出料口通過螺旋給煤機與組合型煤熱解裝置中部的進料口連接，所述組合型煤熱解裝置底部的出料口通過半焦輸送換熱器與磨煤機連接；
[0019]所述蒸汽流化床干燥器的下部設有流化蒸汽布風板，所述流化蒸汽布風板與蒸汽管路連接，所述蒸汽流化床干燥器的上部設有二次蒸汽出口，所述二次蒸汽出口通過電除塵器與二次蒸汽回收系統(tǒng)連接，所述二次蒸汽回收系統(tǒng)的出汽口與所述流化蒸汽布風板連接；
[0020]所述組合型煤熱解裝置下部設有流化煤氣布風板，所述組合型煤熱解裝置內(nèi)中部設有內(nèi)置分離器，所述內(nèi)置分離器為多進口旋風分離器，所述內(nèi)置分離器底部的分離料出口設于所述組合型煤熱解裝置底部的集料斗上部，所述內(nèi)置分離器頂部的出氣口依次通過油氣凈化系統(tǒng)、煤氣加壓機、所述半焦輸送換熱器、高溫熱管換熱器與所述流化煤氣布風板連接；
[0021]煤氣燃燒爐的熱煙氣出口通過所述高溫熱管換熱器與煙氣引風機連接。
[0022]所述蒸汽管路接自發(fā)電系統(tǒng)的低品位蒸汽管。
[0023]所述煤氣燃燒爐的燃氣進口接自所述油氣凈化系統(tǒng)的煤氣出口。[0024]所述磨煤機的出料口與煤粉爐爐膛連接，所述電除塵器底部的出塵口與所述磨煤機的進料口連接。
[0025]本實用新型采用蒸汽流化床干燥器、組合型煤熱解裝置等對高含水、低變質煤種進行脫水及熱解處理，優(yōu)點為:
[0026]( I)能源效率高:由于本實用新型裝置與煤粉鍋爐熱電廠實現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)運行，所述蒸汽流化床干燥器所用流化蒸汽直接采用熱電廠發(fā)電系統(tǒng)做工后的低品位蒸汽，實現(xiàn)了能量的梯級利用；而且不用再建鍋爐房，節(jié)省設備投資。
[0027]本實用新型裝置中采用了傳熱效率高，結構緊湊，流體阻損小的高溫熱管換熱器，有利于提高系統(tǒng)熱效率，減少了燃料煤氣的用量。所述組合型煤熱解裝置排出的熱半焦經(jīng)所述半焦輸送換熱器輸送后不但溫度降低適應了所述磨煤機的工作條件，而且回收了半焦的顯熱有利于節(jié)能。
[0028](2)工程投資低:所述蒸汽流化床干燥器及組合型煤熱解裝置采用流化床形式，其熱傳導效率比其他形式高；設備體積小、單位能耗小、占地面積少、不用再建鍋爐房、節(jié)省工程投資。
[0029](3)環(huán)保經(jīng)濟:采用蒸汽為介質的干燥器運行過程中無污染排放；所述蒸汽流化床干燥器排出的二次蒸汽經(jīng)高效電除塵器過濾后，可回收利用；運行成本低。
[0030](4)運行安全:通過優(yōu)化布置電廠發(fā)電設備、所述蒸汽流化床干燥器采用蒸汽(惰性氣體)作為流化介質；所述組合型煤熱解裝置所需高溫流化煤氣由本系統(tǒng)自帶的燃氣和換熱系統(tǒng)產(chǎn)生而與熱電系統(tǒng)沒有關聯(lián)；本實用新型裝置采用以上措施，使其既符合電廠安全規(guī)范，又符合煤氣化工規(guī)范，運行中不會發(fā)生火災、爆炸事故。
[0031]本實用新型結構緊湊，降低了所述內(nèi)置分離器出口管道的高度，有利于與后續(xù)設備的連接，降低了設備造價；由于采用多進口的煤氣旋風分離器，使含塵高溫煤氣從煤氣分離器周邊均勻進入，克服了單進口結構形式造成氣流軸不對稱，造成渦核偏離中心，使出口管短路流比較大的缺陷。另外，由于進入煤氣分離器內(nèi)的氣流運動形成軸對稱流，使煤氣分離器內(nèi)的磨損大大減少，并且分離效率也得到提高；所述內(nèi)置分離器分離下的固體顆粒物可以從其底部出口回送到所述煤氣流化裝置下部的所述組合型煤熱解裝置的集灰箱內(nèi)而避免了分離下灰的短路并省去了外置分離器所必需的分離灰回送裝置節(jié)省了設備造價。布置在熱解裝置中部的所述內(nèi)置分離器在熱解裝置啟動時與熱解裝置一起升溫，幾乎沒有熱漲差，不需設置補償器，節(jié)省設備造價。
[0032]具體實施例:
[0033]如圖1所示，包括原料煤斗I，原料煤經(jīng)原料煤斗I經(jīng)長方星形卸料機2進入蒸汽流化床干燥器3，蒸汽流化床干燥器3內(nèi)設有流化蒸汽布風板4，蒸汽流化床干燥器3內(nèi)使用的流化蒸汽來自發(fā)電系統(tǒng)汽輪機做工后排出的低品位蒸汽；蒸汽流化床干燥器3上部的二次蒸汽出口管外接電除塵器5，經(jīng)過電除塵器5除塵的二次蒸汽進入二次蒸汽回收系統(tǒng)6進行回收、再利用。
[0034]經(jīng)過蒸汽流化床干燥器3干燥的原料煤通過其底部的卸料裝置再經(jīng)過螺旋給煤機8送入組合型煤熱解裝置7 ;干燥后的原料煤在組合型煤熱解裝置7內(nèi)受到流化煤氣布風板9送出的高溫煤氣流化、加溫并發(fā)生熱裂解；煤熱裂解產(chǎn)出的荒煤氣經(jīng)組合型煤熱解裝置7上部的內(nèi)置分離器13除去粉塵后再送入油氣凈化系統(tǒng)14，荒煤氣在油氣凈化系統(tǒng)14中被分離出凈煤氣、焦油和其他化工產(chǎn)品
[0035]將油氣凈化系統(tǒng)產(chǎn)出的凈煤氣的一部分引出，經(jīng)煤氣加壓機15加壓后送入半焦輸送換熱器16內(nèi)進行換熱升溫，使其變?yōu)橹袦孛簹?；該中溫煤氣再被送入高溫熱管換熱器12進行換熱加溫后成為高溫煤氣；該高溫煤氣再被送入裝于組合型煤熱解裝置7下部的流化煤氣布風板9噴出，對煤粒進行流化。
[0036]進入高溫熱管換熱器12的高溫介質是系統(tǒng)產(chǎn)出的部分產(chǎn)品凈煤氣作為燃料氣送入煤氣燃燒爐10燃燒后產(chǎn)生的熱煙氣，該熱煙氣經(jīng)高溫熱管換熱器12換熱、降溫后經(jīng)煙氣引風機11排入大氣。
[0037]進入組合型煤熱解裝置7內(nèi)的煤經(jīng)熱解后產(chǎn)出的熱半焦被送入組合型煤熱解裝置7底部的熱半焦出口排出，再被送入半焦輸送換熱器16，熱半焦在半焦輸送換熱器16內(nèi)輸送的過程中同時被換熱降溫，最后被送入磨煤機17內(nèi)，磨煤機17將半焦磨成粉煤再送入煤粉爐爐膛。
[0038]具體實施例適用的煤種:
[0039]適合中低階煤種，如褐煤、長焰煤等；原料煤灰分含量< 15~20% ;對硫含量無要求；全水分含量< 50%的原料煤可直接進入所述原料煤前置熱解裝置。
[0040]具體實施例提供的煤粉爐的原料煤前置熱解裝置的運行參數(shù):
[0041 ] (I)原料煤預破碎粒度:0~5_。
[0042](2)所需流化蒸汽參數(shù)(布風板入口處):30kPa/150~200°C。
[0043](3 )干燥后煤的全水分含量:< 5~8%
[0044](4)原料煤在組合型煤熱解裝置7內(nèi)的熱解溫度:420~460°C。
[0045](5)熱解所需流化煤氣參數(shù)(布風板入口處):50kPa/700~750°C。
[0046]具體實施例提供的煤粉爐的原料煤前置熱解裝置的產(chǎn)品指標:
[0047](I)產(chǎn)出半焦中剩余揮發(fā)分含量(Vdaf) 10~15%(視煤種而定)。
[0048](2)產(chǎn)出半焦的低位發(fā)熱量: ≤ 22.0~26.0MJ/kg(視煤種而定)。
[0049](3)產(chǎn)出煤氣的低位發(fā)熱量:> 17.6~23.0MJ/Nm3(視煤種而定)。
[0050](4)單位質量(干燥后)煤的煤氣產(chǎn)率:70~85Nm3/t煤(視煤種而定)。
[0051](5)單位質量(干燥后)煤的焦油產(chǎn)率:50~105kg/t煤(視煤種而定)。
[0052]具體應用實例:
[0053]以與國產(chǎn)350MW超臨界抽凝式熱電汽輪機組及與其配套的1110t/h級超臨界直流煤粉鍋爐為例。上述每臺煤粉鍋爐的原設計方案為共設有5套類似圖1所示的原料煤儲斗I以及磨煤機17。故此，對于上述型號的煤粉鍋爐，可以應用5套同樣的本實用新型實施例的裝置。本應用例僅以I套上述裝置進行說明:
[0054]本應用實例中，與單臺上述1110t/h級直流煤粉鍋爐配套的本實用新型裝置組成的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在運行時，如果使用全水分含量為33%左右；揮發(fā)分(Vdaf)含量為41%左右；低位發(fā)熱量為15.2MJ/kg的內(nèi)蒙東部所產(chǎn)的某褐煤煤種為原料煤，在保持鍋爐原出力基本不變的基礎上，系統(tǒng)耗煤量為310t/h，比單獨熱電聯(lián)產(chǎn)運行耗煤量220t/h增加近30%，該增加部分主要是為多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)增加了煤氣、焦油和其他副產(chǎn)品所耗。
[0055]如圖1所示，系統(tǒng)工作時，高含水的低階原料煤經(jīng)過蒸汽流化床干燥器3的流化干燥后，進入組合型煤熱解裝置7前，其全水分降至6%左右；煤的溫度升至約120°C。該煤在組合型煤熱解裝置7內(nèi)受到約720°C左右的高溫煤氣的流化、換熱，使煤的熱解溫度達到440°C左右。本實用新型中原料煤在上述組合型煤熱解裝置7內(nèi)的熱解溫度定位于460°C以下，屬于低溫熱解，與中、高溫熱解相比，雖然產(chǎn)出半焦、煤氣及焦油等產(chǎn)品的產(chǎn)率有所降低，但其產(chǎn)出半焦的揮發(fā)分含量較高，有利于半焦在爐內(nèi)燃燒；產(chǎn)出煤氣熱值較高；產(chǎn)出的焦油中經(jīng)濟價值較高的輕質油比率也高。
[0056]為了得到組合型煤熱解裝置7內(nèi)所需的高溫流化煤氣，本系統(tǒng)利用產(chǎn)出的部分凈煤氣產(chǎn)品作為燃料氣送入煤氣燃燒爐10內(nèi)燃燒，產(chǎn)出高溫熱煙氣。該高溫熱煙氣(出爐溫度為1000?1050°C)被送入高溫熱管換熱器12的熱端部分與高溫熱管換熱器12冷端送入的中溫煤氣進行換熱，使其溫度升高到700?750°C，再將其作為高溫流化介質送入組合型煤熱解裝置7的流化煤氣布風板9內(nèi)噴出。高溫熱管換熱器12的熱端部分的熱煙氣經(jīng)換熱后，其排出溫度降為160?170°C。
[0057]凈煤氣在進入高溫熱管換熱器12之前，先進入半焦輸送換熱器16內(nèi)與組合型煤熱解裝置7產(chǎn)出的溫度為380°C左右的熱半焦進行換熱，使凈煤氣溫度升至150°C變?yōu)橹袦孛簹?。熱半焦?jīng)半焦輸送換熱器16換熱后，溫度降為180?200°C。降溫后的半焦被送入磨煤機17磨成粉煤再被送入煤粉爐爐膛。熱半焦在爐膛中燃燒產(chǎn)生蒸汽，蒸汽帶動超臨界汽輪機+發(fā)電機運行產(chǎn)出電力和熱力。
[0058]如果按整個系統(tǒng)每年運行5500小時計，在系統(tǒng)發(fā)電供熱的同時，每年還可以產(chǎn)出高中熱值煤氣13600萬立方米(該煤氣大部分為本系統(tǒng)自用);提供輕質焦油12萬噸。其中僅輕質焦油一項，每年即可增加約5億元收入。
[0059]本實用新型工藝及設備簡單、造價低廉；工藝設備的在線率高，運行成本低于采用循環(huán)流化床鍋爐的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
[0060]采用該實用新型，尤其有利于利用我國內(nèi)蒙、新疆等地儲量很多的低變質煤種；有利于直接利用占煤礦采出煤量達30%左右的粉煤；有利于中國廣大的中西部地區(qū)的煤炭的就地轉化。
[0061]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型披露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種用于大型煤粉爐的原料煤前置熱解裝置，其特征在于，包括原料煤斗，所述原料煤斗底部的下料口通過長方星型卸料機與蒸汽流化床干燥器頂部的進料口連接，所述蒸汽流化床干燥器底部的出料口通過螺旋給煤機與組合型煤熱解裝置中部的進料口連接，所述組合型煤熱解裝置底部的出料口通過半焦輸送換熱器與磨煤機連接； 所述蒸汽流化床干燥器的下部設有流化蒸汽布風板，所述流化蒸汽布風板與蒸汽管路連接，所述蒸汽流化床干燥器的上部設有二次蒸汽出口，所述二次蒸汽出口通過電除塵器與二次蒸汽回收系統(tǒng)連接，所述二次蒸汽回收系統(tǒng)的出汽口與所述流化蒸汽布風板連接； 所述組合型煤熱解裝置下部設有流化煤氣布風板，所述組合型煤熱解裝置內(nèi)中部設有內(nèi)置分離器，所述內(nèi)置分離器為多進口旋風分離器，所述內(nèi)置分離器底部的分離料出口設于所述組合型煤熱解裝置底部的集料斗上部，所述內(nèi)置分離器頂部的出氣口依次通過油氣凈化系統(tǒng)、煤氣加壓機、所述半焦輸送換熱器、高溫熱管換熱器與所述流化煤氣布風板連接; 煤氣燃燒爐的熱煙氣出口通過所述高溫熱管換熱器與煙氣弓I風機連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于大型煤粉爐的原料煤前置熱解裝置，其特征在于，所述蒸汽管路接自發(fā)電系統(tǒng)的低品位蒸汽管。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于大型煤粉爐的原料煤前置熱解裝置，其特征在于，所述煤氣燃燒爐的燃氣進口接自所述油氣凈化系統(tǒng)的煤氣出口。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于大型煤粉爐的原料煤前置熱解裝置，其特征在于，所述磨煤機的出料口與煤粉爐爐膛連接，所述電除塵器底部的出塵口與所述磨煤機的進料口連接。
【文檔編號】C10B49/10GK203613150SQ201320824654
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2013年12月13日
【發(fā)明者】王五一, 李炳熙, 金魯田, 許振華, 姚鋒, 姜森 申請人:北京藍天利源科技有限公司