一種半焦熱量的回收利用系統(tǒng)以及回收利用工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半焦熱量回收利用系統(tǒng)以及其工藝，尤其涉及一種利用半焦換熱的熱量提供干餾能量且可與煤粉混合提供優(yōu)質(zhì)發(fā)電燃料的系統(tǒng)和工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)具有富煤、貧油、少氣的特點(diǎn)，因此中國(guó)的能源消費(fèi)主要以煤炭為主，是世界上燃煤污染最嚴(yán)重的國(guó)家之一。我國(guó)低階煤蘊(yùn)藏量占煤炭?jī)?chǔ)量的50%左右，產(chǎn)量占目前總量的30%，低階煤由于高水分、高揮發(fā)份、低熱值且極易自燃的特點(diǎn)，從而不適于長(zhǎng)期存儲(chǔ)和長(zhǎng)距離運(yùn)輸，長(zhǎng)期被視作一種劣質(zhì)煤炭資源，目前僅用做坑口電廠燃料和坑口氣化原料，限制了褐煤資源的合理開發(fā)利用半徑。
[0003]因低階煤產(chǎn)區(qū)多為水資源缺乏、生態(tài)環(huán)境脆弱、經(jīng)濟(jì)總量較小的地區(qū)，采用發(fā)電和發(fā)展大型煤化工的方式就地轉(zhuǎn)化，容易受到水資源瓶頸和環(huán)境容量瓶頸兩個(gè)因素的制約；低階煤直接用于電廠鍋爐燃燒時(shí)，存在熱效率低、制粉工藝選型龐大、廠用電高、設(shè)備投資高、發(fā)電廠凈效率低、煙氣尾部排水量大等諸多問(wèn)題；低階煤經(jīng)簡(jiǎn)單的干燥后，由于干燥煤中揮發(fā)份成份高，直接用于電廠鍋爐燃燒時(shí)，存在制粉系統(tǒng)爆炸問(wèn)題，同時(shí)鍋爐爐膛溫。C不高，從而煤燃燒不充分的現(xiàn)象；同時(shí)低階煤中含有大量的煤焦油，不加以利用率，則浪費(fèi)了大量煤焦油。
[0004]因此，褐煤提質(zhì)方面的技術(shù)應(yīng)用而生，但是隨之而來(lái)的便是如何針對(duì)低階煤干餾后產(chǎn)生高溫半焦炭的顯熱及煤粉綜合回收利用，如何解決能量的回收及資源的利用問(wèn)題。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于褐煤干餾的技術(shù)方法繁多，工藝類型不外乎以下幾種型式的組合:按加熱方式分有外熱式、內(nèi)熱式和內(nèi)外熱結(jié)合式；按煤料的形態(tài)分有塊煤、型煤與粉煤三種；按供熱介質(zhì)不同又有氣體熱載體和固體熱載體二種；按煤的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又分為固定床、移動(dòng)床、流化床和氣流床等。從目前主要技術(shù)應(yīng)用情況來(lái)分析，內(nèi)熱式氣體熱載體干餾技術(shù)比較成熟，操作比較靈活且安全，但內(nèi)熱式氣體熱載體干流技術(shù)對(duì)煤種的顆粒。C有要求，一般都要求在3mm以上，所以在破碎篩分過(guò)程中產(chǎn)生了大量的煤粉，如不加以利用，將是巨大的浪費(fèi)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中的熄焦方法有干法熄焦及濕法熄焦兩種:
[0007]第一種，干法熄焦是用低溫惰性氣體冷卻紅焦的一種熄焦方法:干熄焦在節(jié)能、改善焦炭質(zhì)量方面優(yōu)于濕熄焦，但其占地面積大，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難。C大、維修費(fèi)用高、投資大，且焦炭燒損嚴(yán)重。對(duì)于獨(dú)立型焦化企業(yè)而言，所吸收的熱量自身不易平衡，因此干熄焦在獨(dú)立型焦化企業(yè)難以推廣。
[0008]第二種，濕法熄焦是用水噴淋紅焦(包括低水分熄焦、穩(wěn)定熄焦等)，將紅焦降至100°C以下，產(chǎn)生的蒸汽直接排放到大氣:其特點(diǎn)為工藝簡(jiǎn)單，投資省，操作、維護(hù)簡(jiǎn)便；缺點(diǎn)為:約占整個(gè)焦?fàn)t耗熱量30?35%的紅焦顯熱沒(méi)有有效利用；水資源消耗多；紅焦急劇冷卻，降低焦炭質(zhì)量；熄焦產(chǎn)生的蒸汽夾帶有污染、腐蝕性介質(zhì)以及粉塵，直接排入大氣，不僅造成環(huán)境污染，而且還是一種資源浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種半焦熱量回收利用系統(tǒng)以及回收利用工藝，該系統(tǒng)以及工藝中半焦熱量先與含氧的水蒸氣進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，同時(shí)進(jìn)行換熱后形成的高溫可燃?xì)饪蔀闊犸L(fēng)爐提供部分燃燒能量；換熱后形成的低溫半焦與原料煤粉混合后提供優(yōu)質(zhì)的發(fā)電燃料，有效的利用了半焦的換熱熱量以及顯熱熱量，且達(dá)到了利用廢棄煤粉的作用。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種半焦熱量回收利用系統(tǒng)，包括干燥裝置，用來(lái)干燥煤炭，干燥裝置的煤炭出口連接熱解裝置，干燥裝置的蒸汽出口連接熱交換反應(yīng)器；熱解裝置，用來(lái)將干燥裝置中干燥后的煤炭熱解形成高溫半焦，熱解裝置的半焦出口連接熱交換反應(yīng)器；熱交換反應(yīng)器，用來(lái)將干燥裝置中低溫含氧蒸汽與熱解裝置中熱解后的高溫半焦進(jìn)行熱交換反應(yīng)，以形成可回收利用的高溫可燃?xì)怏w以及低溫半焦。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，熱交換反應(yīng)器的氣體出口連接熱風(fēng)爐，高溫可燃?xì)馔ㄈ氲綗犸L(fēng)爐中燃燒回收；熱交換反應(yīng)器的半焦出口連接混合回轉(zhuǎn)器，混合回轉(zhuǎn)器中通入煤粉，煤粉與熱交換反應(yīng)器中形成的低溫半焦在混合回轉(zhuǎn)器中混合發(fā)生水合氧化反應(yīng)產(chǎn)生可供發(fā)電的燃料。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，混合回轉(zhuǎn)器連接水力除塵裝置，以將混合回轉(zhuǎn)器中產(chǎn)生的氣體除塵，水利除塵裝置連接負(fù)壓排風(fēng)機(jī)，以將除塵后的氣體通過(guò)負(fù)壓排風(fēng)機(jī)排空；混合回轉(zhuǎn)器還連接成型裝置，以將混合回轉(zhuǎn)器中形成的燃料進(jìn)一步鈍化供發(fā)電。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，熱解裝置的焦油出口連接焦油冷卻回收裝置，以將熱解裝置中形成的焦油冷卻回收；焦油回收裝置的氣體出口連接熱解循環(huán)風(fēng)機(jī)，熱解循環(huán)風(fēng)機(jī)的氣體出口連接干燥熱風(fēng)爐，熱解氣從熱解循環(huán)風(fēng)機(jī)中通入到干燥熱風(fēng)爐中燃燒；干燥熱風(fēng)爐的氣體出口連接干燥熱風(fēng)混箱，以將在干燥熱風(fēng)爐中產(chǎn)生的氣體升溫，干燥熱風(fēng)混箱連接干燥裝置中，升溫后的氣體通入到干燥裝置中，為干燥煤炭提供干燥風(fēng)。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，干燥裝置與熱交換反應(yīng)器之間順次設(shè)置有干燥循環(huán)風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)，干燥裝置干燥煤炭后產(chǎn)生的含氧水蒸氣經(jīng)增壓通入到熱交換反應(yīng)器中。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種半焦熱量回收利用工藝，包括以下步驟:將3-80mm的煤炭干燥，煤炭干燥后產(chǎn)生120°C -140°C且含氧O?8%的水蒸氣體以及150-200°C的煤炭；將干燥后的煤炭熱解形成500°C以上的半焦；500°C以上的半焦與煤炭干燥時(shí)產(chǎn)生的120°C -140°C且含氧O?8%的水蒸氣體進(jìn)行氧化還原反應(yīng)及熱交換；熱交換后形成小于300°C的半焦以及高于400°C的高溫可燃?xì)猓黄渲?，小?00°C的半焦與3mm以下的煤粉混合發(fā)生水合氧化反應(yīng)后形成可供發(fā)電的燃料，以利用半焦的顯熱且使半焦水合及氧化后部分鈍化，同時(shí)干燥3_以下的煤粉；高溫可燃?xì)馔ㄈ霟犸L(fēng)爐，提供熱風(fēng)爐部分燃燒能量，以回收高溫可燃?xì)?，減少外部補(bǔ)充燃料，盡量達(dá)到內(nèi)部能量平衡。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，還包括以下步驟:煤炭干燥過(guò)程后可形成的1200C _140°C含氧O?8%的水蒸氣體，，氣體增壓后與500°C以上的半焦進(jìn)行氧化還原反應(yīng)及熱交換。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，煤炭熱解后形成焦油以及熱解氣，其中焦油冷卻回收；熱解氣燃燒形成干燥氣體，燃燒后產(chǎn)生的干燥氣體或調(diào)整形成200-300°C的干燥氣體，以干燥煤炭。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，煤炭干燥后形成的剩余氣體，經(jīng)脫硫后排空。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，小于300°C的半焦與3_以下的煤粉混合發(fā)生水合氧化反應(yīng)后產(chǎn)生的不凝結(jié)氣體經(jīng)除塵排空。
[0020]本發(fā)明所具有的優(yōu)勢(shì)在于，該系統(tǒng)以及工藝中半焦熱量先與含氧量O?8%低溫水蒸氣進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，且換熱反應(yīng)后形成的高溫可燃?xì)鉃闊犸L(fēng)爐提供部分燃燒能量；換熱后形成的低溫半焦與低階煤干餾技術(shù)產(chǎn)生的廢料煤粉混合后提供優(yōu)質(zhì)的發(fā)電燃料，有效的利用了半焦的顯熱，同時(shí)充分地干燥了低階煤干餾技術(shù)產(chǎn)生的廢料煤粉，確保了煤粉的綜合利用。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明中半焦熱量回收利用系統(tǒng)的半焦換熱示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明中半焦熱量回收利用系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面，通過(guò)示例性的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，在沒(méi)有進(jìn)一步敘述的情況下，一個(gè)實(shí)施方式中的元件、結(jié)構(gòu)和特征也可以有益地結(jié)合到其他實(shí)施方式中。
[0024]參見圖1以及圖2，如圖所示，本發(fā)明的半焦熱量回收利用系統(tǒng)，該半焦熱量是指半焦發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生的熱量、換熱熱量以及本身的顯熱熱量，包括干燥裝置4，用來(lái)干燥煤炭，干燥裝置的煤炭出口連接熱解裝置5，干燥裝置的蒸汽出口連接熱交換反應(yīng)器6 ;熱解裝置5，用來(lái)將干燥裝置4中干燥后的煤炭熱解形成高溫半焦，熱解裝置的半焦出口連接熱交換反應(yīng)器6 ;熱交換反應(yīng)器6，用來(lái)將干燥裝置4中低溫含氧可調(diào)的蒸汽與熱解裝置5中熱解后的高溫半焦進(jìn)行氧化還原反應(yīng)及熱交換，熱交換反應(yīng)器6中形成可回收利用的高溫可燃?xì)庖约暗蜏匕虢梗黄渚唧w的回收利用方式為:熱交換反應(yīng)器6的氣體出口連接熱風(fēng)爐，該熱風(fēng)爐包括干燥熱風(fēng)爐11和熱解熱風(fēng)爐12，熱風(fēng)爐均自帶燃燒器，高溫可燃?xì)馔ㄈ氲綗犸L(fēng)爐中燃燒回收。
[0025]熱交換反應(yīng)器6的半焦出口連接混合回轉(zhuǎn)器7，混合回轉(zhuǎn)器7中通入煤粉，該煤粉優(yōu)選為廢料煤粉，以充分回收利用例如干餾后產(chǎn)生的廢料煤粉；煤粉與熱交換反應(yīng)器6中形成的低溫半焦在混合回轉(zhuǎn)器7中混合，以使低溫半焦完成部分水合及氧化反應(yīng)反應(yīng)，達(dá)到部分鈍化的效果，同步達(dá)到干燥煤粉的效果?；旌匣剞D(zhuǎn)器7連接水力除塵裝置9，以將混合回轉(zhuǎn)器7中產(chǎn)生的氣體除塵，水利除塵裝置9連接負(fù)壓排風(fēng)機(jī)15，以將除塵后的不凝結(jié)氣體通過(guò)負(fù)壓排風(fēng)機(jī)15排空；混合回轉(zhuǎn)器7還連接成型裝置8，以將混合回轉(zhuǎn)器中形成的燃料進(jìn)一步鈍化提供優(yōu)質(zhì)的發(fā)電燃料，從而提高發(fā)電燃燒效率。
[0026]熱解裝置5的焦油出口連接焦油冷卻回收裝置10，以將熱解裝置5中形成的焦油冷卻回收；焦油回收裝置10的氣體出口連接熱解循環(huán)風(fēng)機(jī)14，熱解循環(huán)風(fēng)機(jī)14的氣體出口連接干燥熱風(fēng)爐11，熱解氣從熱解循環(huán)風(fēng)機(jī)14中通入到干燥熱風(fēng)爐11中燃燒，產(chǎn)生含有O?8%氧量的高溫?zé)煔?；干燥熱風(fēng)爐11的氣體出口連接干燥熱風(fēng)混箱2，以將在干燥熱風(fēng)爐中產(chǎn)生的氣體調(diào)整至300°C以下煙氣，干燥熱風(fēng)混箱2連接干燥裝置4中，調(diào)整后的煙氣通入到干燥裝置中，為干燥煤炭提供干燥風(fēng)。
[0027]干燥裝置4與熱交換反應(yīng)器6之