專利名稱：一種基于低變質(zhì)粉煤熱解氣化的igcc 多聯(lián)產(chǎn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種IGCC多聯(lián)產(chǎn)工藝裝置及方法，具體涉及一種基于低變質(zhì)粉煤熱解氣化的IGCC多聯(lián)產(chǎn)裝置及方法。
背景技術(shù)：
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(IGCC)與傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電裝置相比，具有單位熱耗低、用水省、占地少，硫、氮氧化物 和顆粒物排放量低、煤氣化的副產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)煤化工綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，能較好的解決能源領(lǐng)域的一系列重大問(wèn)題，如能源供需與消費(fèi)結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與高效、低耗電站等，將成為我國(guó)有競(jìng)爭(zhēng)力的發(fā)電方式。但I(xiàn)GCC投資費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)上無(wú)法與常規(guī)燃煤電站競(jìng)爭(zhēng)，操作不夠靈活，一般只能用作基本負(fù)荷電站。煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可將煤化工技術(shù)和IGCC耦合，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)換和能量轉(zhuǎn)換的集成，消除常規(guī)燃煤污染物排放，更經(jīng)濟(jì)地解決燃煤污染問(wèn)題。因此，IGCC多聯(lián)產(chǎn)工藝是推動(dòng)我國(guó)IGCC發(fā)展的重要途徑。IGCC多聯(lián)產(chǎn)工藝是以煤氣化為龍頭的煤基化工系統(tǒng)，采用原料主要是煙煤、無(wú)煙煤。然而，對(duì)于低變質(zhì)煤，如泥煤、褐煤、長(zhǎng)焰煤等，如何更好的發(fā)展IGCC多聯(lián)產(chǎn)工藝，尤其是低變質(zhì)粉煤如何發(fā)展IGCC多聯(lián)產(chǎn)工藝的問(wèn)題，需要進(jìn)一步深入研究。我國(guó)低變質(zhì)煤資源豐富。低變質(zhì)煤具有化學(xué)活性好、高揮發(fā)分、高發(fā)熱量、無(wú)粘結(jié)性等特性，是低溫?zé)峤獾睦硐朐?。利用低變質(zhì)煤為原料進(jìn)行低溫?zé)峤?，得到半焦、煤焦油及煤氣等產(chǎn)品，是目前低變質(zhì)煤發(fā)展煤化工的主要工藝。如何優(yōu)化工藝，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，提高低變質(zhì)粉煤綜合高效利用水平是當(dāng)前煤化工企業(yè)的主要研究課題。開發(fā)一種基于低變質(zhì)粉煤熱解氣化的IGCC多聯(lián)產(chǎn)工藝能夠?yàn)槲覈?guó)大型低變質(zhì)粉煤分質(zhì)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)做出貢獻(xiàn)，對(duì)我國(guó)低變質(zhì)粉煤的綜合利用具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)Φ妥冑|(zhì)粉煤分質(zhì)轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物進(jìn)行充分利用的裝置及方法，基于低變質(zhì)粉煤熱解氣化的IGCC多聯(lián)產(chǎn)裝置及方法實(shí)現(xiàn)低變質(zhì)粉煤綜合清潔利用，物質(zhì)轉(zhuǎn)換和能量轉(zhuǎn)換的集成，資源利用率高，熱能效率高。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的裝置包括包括熱解/氣化系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)、循環(huán)流化床鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)/蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)；所述熱解/氣化系統(tǒng)包括依次相連的烘干機(jī)、移動(dòng)床熱解爐、流化床氣化爐；所述煤氣凈化系統(tǒng)包括依次相連的旋風(fēng)除塵器、高溫深度除塵器、激冷塔和脫硫塔，其中旋風(fēng)除塵器與移動(dòng)床熱解爐相連通；所述循環(huán)流化床鍋爐的入口與流化床氣化爐相連通，循環(huán)流化床鍋爐的煙氣出口經(jīng)管路與烘干機(jī)相連通；所述燃?xì)廨啓C(jī)/蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)由燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、1#汽輪機(jī)、2#汽輪機(jī)組成，其中燃?xì)廨啓C(jī)的入口與脫硫塔的出口相連通，燃?xì)廨啓C(jī)的煙氣出口連接有余熱鍋爐，余熱鍋爐的蒸汽出口與1#汽輪機(jī)連接，余熱鍋爐的煙氣出口與滾筒烘干機(jī)相連通，所述的2#汽輪機(jī)與循環(huán)流化床鍋爐的蒸汽出口相連。所述的高溫除塵器的殼體材質(zhì)為高溫合金鋼，由凈氣室、燒結(jié)金屬網(wǎng)室和灰斗組成。本發(fā)明基于低變質(zhì)粉煤熱解氣化的IGCC多聯(lián)產(chǎn)方法，首先將低變質(zhì)粉煤由滾筒烘干機(jī)烘干，烘干介質(zhì)采用循環(huán)流化床鍋爐和余熱鍋爐排出來(lái)的煙道氣；干燥后的粉煤送至移動(dòng)床熱解爐，粉煤經(jīng)過(guò)數(shù)組相互重疊的散料錐、滑料盆，反復(fù)均勻滑落，不斷同流化床氣化爐產(chǎn)生的熱煤氣進(jìn)行反復(fù)迂回?zé)峤粨Q，使粉煤發(fā)生熱解反應(yīng)；熱解產(chǎn)生的半焦全部進(jìn)入流化床氣化爐，由空氣和蒸汽進(jìn)行部分氣化；由流化床氣化爐空氣部分氣化產(chǎn)生的熱半焦送入循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)燃燒，循環(huán)流化床鍋爐生產(chǎn)的蒸汽進(jìn)入2#汽輪機(jī)發(fā)電；移動(dòng)床熱解爐熱解產(chǎn)生的煤氣、焦油蒸氣及夾帶的 粉焦由除塵器除塵；經(jīng)除塵后的熱解煤氣和焦油蒸氣進(jìn)入激冷塔內(nèi)激冷，冷凝下來(lái)的焦油和水進(jìn)行分離回收焦油產(chǎn)品；激冷后的煤氣進(jìn)入脫硫塔內(nèi)脫硫并回收脫硫產(chǎn)品；脫硫后的氣體進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，排出的煙道氣由余熱鍋爐回收余熱生產(chǎn)蒸汽，蒸汽送往1#汽輪機(jī)發(fā)電。本發(fā)明將低變質(zhì)粉煤經(jīng)過(guò)低溫?zé)峤夂涂諝獠糠謿饣仲|(zhì)轉(zhuǎn)化為煤氣、焦油、半焦，再以高熱值的半焦和煤氣延伸發(fā)展IGCC多聯(lián)產(chǎn)工藝。本發(fā)明的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在I)可清潔發(fā)電并聯(lián)產(chǎn)焦油、硫磺及其它化工產(chǎn)品，對(duì)低變質(zhì)粉煤分質(zhì)轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物進(jìn)行充分利用，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)換和能量轉(zhuǎn)換的集成，資源利用率高，熱能效率高。2)適用泥煤、褐煤、長(zhǎng)焰煤、不黏煤等低變質(zhì)粉煤，原料粒度范圍0-8_。3)流化床氣化爐產(chǎn)出的高溫煤氣富含大量的氫氣，實(shí)現(xiàn)粉煤加氫熱解，焦油回收率可達(dá)到12%以上。4)具備將操作壓力提高到中、高壓水平的能力。5)生產(chǎn)過(guò)程耗水量小。6)工藝流程簡(jiǎn)化、減少基本投資和運(yùn)行費(fèi)用。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖。其中，1、滾筒烘干機(jī)，2、移動(dòng)床熱解爐，3、流化床氣化爐，4、循環(huán)流化床鍋爐，5、旋風(fēng)除塵器，6、高溫深度除塵器，7、激冷塔，8、脫硫塔，9、燃?xì)廨啓C(jī)，10、余熱鍋爐，11、1#汽輪機(jī)，12、2#汽輪機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見圖1，本發(fā)明的裝置包括熱解/氣化系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)、循環(huán)流化床鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)/蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)；所述熱解/氣化系統(tǒng)包括依次相連的滾筒烘干機(jī)1、移動(dòng)床熱解爐2、流化床氣化爐3 ；所述煤氣凈化系統(tǒng)包括依次相連的旋風(fēng)除塵器5、高溫深度除塵器6、激冷塔7和脫硫塔8，其中旋風(fēng)除塵器5與移動(dòng)床熱解爐2相連通；
所述循環(huán)流化床鍋爐4的入口與流化床氣化爐3相連通，循環(huán)流化床鍋爐的煙氣出口經(jīng)管路與滾筒烘干機(jī)I相連通；所述燃?xì)廨啓C(jī)/蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)由燃?xì)廨啓C(jī)9、余熱鍋爐10、1#汽輪機(jī)11、2#汽輪機(jī)12組成，其中燃?xì)廨啓C(jī)9的入口與脫硫塔8的出口相連通，燃?xì)廨啓C(jī)9的煙氣出口連接有余熱鍋爐10，余熱鍋爐蒸汽出口連接1#汽輪機(jī)11，余熱鍋爐10的煙氣出口與滾筒烘干機(jī)I相連通，所述的2#汽輪機(jī)12與循環(huán)流化床鍋爐4的蒸汽出口相連。本發(fā)明中煤氣和焦油蒸氣在高溫條件下高效除塵。高溫深度除塵器6設(shè)備殼體材質(zhì)為高溫合金鋼，主要由凈氣室、燒結(jié)金屬網(wǎng)室、灰斗組成。未凈化的煤氣從灰斗進(jìn)入除塵器，由灰斗進(jìn)入燒結(jié)金屬網(wǎng)凈化，從凈氣室的出口流出除塵器。燒結(jié)金屬網(wǎng)室采用圓筒形以便氣流在設(shè)備中以活塞狀流動(dòng)，避免造成死角，提高設(shè)備安全性，而且內(nèi)表面光滑，不積灰?；叶窞閳A錐形，傾角大于60°。這樣設(shè)計(jì)一方面除塵器能承受較高的壓力，一方面保證不積灰。 高溫深度除塵器6是一種高效除塵器，除塵效率在98%以上。經(jīng)過(guò)高溫深度除塵器6，煤焦油的含塵量小于O. 1%，煤氣中的粉塵含量由原來(lái)的5g/Nm3下降為5. Omg/Nm3，然后進(jìn)入激冷塔7內(nèi)激冷，避免出現(xiàn)難于處理的油泥。本發(fā)明的多聯(lián)產(chǎn)方法如下首先將粒度小于8_的低變質(zhì)粉煤由滾筒干燥機(jī)I烘干至外在水分小于5%，烘干介質(zhì)采用后續(xù)循環(huán)流化床鍋爐4和余熱鍋爐10排出來(lái)的煙道氣；干燥后的粉煤送至移動(dòng)床熱解爐2，粉煤經(jīng)過(guò)數(shù)組相互重疊的散料錐、滑料盆，反復(fù)均勻滑落，不斷同流化床氣化爐3產(chǎn)生的熱煤氣進(jìn)行反復(fù)迂回?zé)峤粨Q，使粉煤在500-600°C發(fā)生熱解反應(yīng)；熱解產(chǎn)生的半焦全部進(jìn)入流化床氣化爐3，由空氣和蒸汽進(jìn)行部分氣化；由流化床氣化爐空氣部分氣化產(chǎn)生的熱半焦送入循環(huán)流化床鍋爐4燃燒，循環(huán)流化床鍋爐4產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入2#汽輪機(jī)11發(fā)電，燃燒產(chǎn)生的灰渣用于生產(chǎn)免燒磚、水泥等建筑材料；熱解產(chǎn)生的煤氣、焦油蒸氣及夾帶的粉焦分別由旋風(fēng)除塵器5、高溫深度除塵器6進(jìn)行初級(jí)和深度除塵，最終使煤氣中粉塵含量達(dá)到5mg/Nm3以下；經(jīng)除塵后的熱解煤氣和焦油蒸氣進(jìn)入激冷塔7內(nèi)激冷，冷凝下來(lái)的焦油和水進(jìn)行分離回收焦油產(chǎn)品；冷卻后的煤氣進(jìn)入脫硫塔8內(nèi)脫硫并回收脫硫產(chǎn)品；脫硫后的氣體(根據(jù)生產(chǎn)需要一部分可精制合成氣，作為化工產(chǎn)品的合成原料氣，如合成氨、甲醇等。)進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)9發(fā)電，排出煙道氣由余熱鍋爐10回收余熱生產(chǎn)蒸汽，蒸汽送往1#汽輪機(jī)11發(fā)電，煙氣送入滾筒烘干機(jī)I。
權(quán)利要求
1.一種基于低變質(zhì)粉煤熱解氣化的IGCC多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于包括熱解/氣化系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)、循環(huán)流化床鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)/蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)；所述熱解/氣化系統(tǒng)包括依次相連的烘干機(jī)(I)、移動(dòng)床熱解爐(2)、流化床氣化爐(3)；所述煤氣凈化系統(tǒng)包括依次相連的旋風(fēng)除塵器(5)、高溫深度除塵器(6)、激冷塔(7)和脫硫塔(8)，其中旋風(fēng)除塵器(5)與移動(dòng)床熱解爐(2)相連通；所述循環(huán)流化床鍋爐(4)的入口與流化床氣化爐(3)相連通，循環(huán)流化床鍋爐的煙氣出口經(jīng)管路與烘干機(jī)(I)相連通；所述燃?xì)廨啓C(jī)/蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)由燃?xì)廨啓C(jī)(9 )、余熱鍋爐(10 )、1#汽輪機(jī)(11)、2#汽輪機(jī)(12)組成，其中燃?xì)廨啓C(jī)(9)的入口與脫硫塔(8)的出口相連通，燃?xì)廨啓C(jī)(9)的煙氣出口連接有余熱鍋爐(10)，余熱鍋爐(10)的蒸汽出口與1#汽輪機(jī)(11)連接，余熱鍋爐(10)的煙氣出口與滾筒烘干機(jī)(I)相連通，所述的2#汽輪機(jī)(12)與循環(huán)流化床鍋爐(4)的蒸汽出口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低變質(zhì)粉煤熱解氣化的IGCC多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于所述的高溫除塵器(6)的殼體材質(zhì)為高溫合金鋼，由凈氣室、燒結(jié)金屬網(wǎng)室和灰斗組成。
3.—種如權(quán)利要求1所述裝置的基于低變質(zhì)粉煤熱解氣化的IGCC多聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于首先將低變質(zhì)粉煤由滾筒烘干機(jī)(I)烘干，烘干介質(zhì)采用循環(huán)流化床鍋爐(4)和余熱鍋爐(10)排出來(lái)的煙道氣；干燥后的粉煤送至移動(dòng)床熱解爐(2)，粉煤經(jīng)過(guò)數(shù)組相互重疊的散料錐、滑料盆，反復(fù)均勻滑落，不斷同流化床氣化爐(3)產(chǎn)生的熱煤氣進(jìn)行反復(fù)迂回?zé)峤粨Q，使粉煤發(fā)生熱解反應(yīng)；熱解產(chǎn)生的半焦全部進(jìn)入流化床氣化爐(3)，由空氣和蒸汽進(jìn)行部分氣化；由流化床氣化爐(3)空氣部分氣化產(chǎn)生的熱半焦送入循環(huán)流化床鍋爐(4)內(nèi)燃燒，循環(huán)流化床鍋爐(4)生產(chǎn)的蒸汽進(jìn)入2#汽輪機(jī)(12)發(fā)電；移動(dòng)床熱解爐(2)熱解產(chǎn)生的煤氣、焦油蒸氣及夾帶的粉焦由除塵器除塵；經(jīng)除塵后的熱解煤氣和焦油蒸氣進(jìn)入激冷塔(7)內(nèi)激冷，冷凝下來(lái)的焦油和水進(jìn)行分離回收焦油產(chǎn)品；激冷后的煤氣進(jìn)入脫硫塔(8)內(nèi)脫硫并回收脫硫產(chǎn)品；脫硫后的氣體進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，排出的煙道氣由余熱鍋爐(10)回收余熱生產(chǎn)蒸汽，蒸汽送往1#汽輪機(jī)(11)發(fā)電。
全文摘要
一種基于低變質(zhì)粉煤熱解氣化的IGCC多聯(lián)產(chǎn)裝置及方法，包括熱解/氣化系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)、循環(huán)流化床鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)/蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)。將低變質(zhì)粉煤經(jīng)過(guò)低溫?zé)峤夂涂諝獠糠謿饣?，分質(zhì)轉(zhuǎn)化為煤氣、焦油、半焦，再以高熱值的半焦和煤氣延伸發(fā)展IGCC多聯(lián)產(chǎn)工藝。本發(fā)明可清潔發(fā)電并聯(lián)產(chǎn)焦油、硫磺及其它化工產(chǎn)品，對(duì)低變質(zhì)粉煤分質(zhì)轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物進(jìn)行充分利用，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)換和能量轉(zhuǎn)換的集成，資源利用率高，熱能效率高。適用泥煤、褐煤、長(zhǎng)焰煤、不黏煤等低變質(zhì)粉煤，原料粒度范圍0-8mm。流化床氣化爐產(chǎn)出的高溫煤氣富含大量的氫氣，實(shí)現(xiàn)粉煤加氫熱解，焦油回收率可達(dá)到12%以上。
文檔編號(hào)C10J3/60GK103013576SQ20121052803
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者毛少祥, 畢可軍, 柏林紅, 孔北方 申請(qǐng)人:陜西華祥能源科技集團(tuán)有限公司