一种利用高温半焦的系统和方法与流程

本发明属于煤热解以及煤粉燃烧发电
技术领域：
，尤其涉及一种蓄热式辐射管加热颗粒煤以制取煤焦油联合发电系统和方法。
背景技术：
：我国煤炭资源丰富，原煤除了部分用于炼焦、转化加工外，绝大部分用于直接燃烧。煤直接燃烧，导致煤炭中富含的油气资源还没有得到充分的提炼利用，而且直接燃烧热效率低，对环境破坏严重。煤的热解是将煤在惰性气氛下加热，制取半焦、煤气和焦油等产品，得到的这些产品，又可以梯级利用，对油气资源充分提取的同时，又提高了煤炭尤其是褐煤和长焰煤的综合利用效率，以下以褐煤为例说明。褐煤的干燥和热解是褐煤有效利用的重要手段，褐煤的干燥需要消耗大量的蒸汽，同时褐煤热解后的高温半焦又需要冷却到常温后再输送到中速磨磨制，冷焦过程中又要消耗量大量冷却水，高温半焦相关表热没有能充分利用。在磨机磨制过程中，如果配加原煤，又需要需要二次加热烘干，也需要消耗部分热量。如现有技术公开的电厂半焦制粉喷吹工艺(见附图1)，该工艺的工艺流程为：从褐煤仓出来的原煤经过干燥机2干燥后，经过提升机3提升到热解炉4，褐煤经过热解后变成热半焦，温度750℃左右，然后进入冷焦机冷却到80℃左右，再经过提升机6进入半焦仓7，原煤进入原煤仓9，冷焦和原煤按照一定比例分别通过給焦机8和给煤机10进入中速磨，中速磨内利用锅炉换热器的高温空气12对原煤进一步烘干，同时把原煤和半焦磨成粉通过烘干风送入煤粉锅炉13燃烧，通过锅炉产生蒸汽大部分送往汽轮机发电，还有一部分蒸汽返回干燥机2用于干燥原煤。现有技术有如下缺点：(1)原煤(褐煤)干燥需要消耗锅炉13产生的蒸汽，降低了系统生产效率；(2)冷焦机需要耗费大量的冷却水，提高了系统成本；(3)高温半焦的表热没有得到利用；(4)中速磨内原煤烘干需要高温空气，要需要消耗锅炉换热器热能热能。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明开发一种新的工艺，主要是解决褐煤热解前后能源有效利用的问题，即利用热解后半焦的高温表热，作为热解前原煤干燥的热源，同时也做为磨煤机中原煤干燥的热源，以实现充分利用高温半焦的表热，取消冷焦机以简化工艺流程，利用高温热半焦产生蒸汽去烘干原煤(褐煤)以降低锅炉蒸汽消耗的目的。为实现上述目的，本发明提出了一种利用高温半焦的系统，包括干燥机、提升机、热解炉、高温半焦仓、凝液罐、水泵和换热器；其中，所述干燥机包括煤炭入口，所述干燥机、所述提升机、所述热解炉以及所述高温半焦仓顺序相连；所述干燥机利用高温蒸汽对煤炭进行干燥，得到干燥后的煤炭、水与低温蒸汽混合物；所述提升机用于将所述干燥后的煤炭送至所述热解炉；所述热解炉用于对来自所述提升机的煤炭进行热解，得到热解后的高温半焦；所述干燥机还包括高温蒸汽入口、水与低温蒸汽混合物出口；所述换热器设置在所述高温半焦仓内，所述换热器包括高温蒸汽出口、凝结水入口；所述高温蒸汽出口和所述高温蒸汽入口相连；所述水与低温蒸汽混合物出口和所述凝结水入口之间依次设置有所述凝液罐和所述水泵；所述凝液罐用于所述水与低温蒸汽混合物的气液分离，得到凝结水；所述水泵用于将所述凝结水经凝结水入口输至所述换热器；所述换热器用于所述热解后的高温半焦和所述凝结水的热交换，得到换热后的高温半焦和所述高温蒸汽。进一步地，所述系统还包括：给焦机、原煤仓、给煤机和磨煤机。所述给焦机设置在所述磨煤机和所述高温半焦仓之间，用于将所述换热后的高温半焦送入所述磨煤机。所述给煤机设置在所述磨煤机和所述原煤仓之间，用于将原煤送入所述磨煤机。所述磨煤机用于所述换热后的高温半焦和所述原煤的干燥和磨制，得到煤粉和焦粉。进一步地，所述系统还包括煤仓，所述煤仓包括煤炭出口，所述煤炭出口和所述煤炭入口相连，所述煤仓还设置有煤速调节器，所述煤速调节器用于调节煤炭给料速度。进一步地，所述系统还包括煤粉锅炉，所述煤粉锅炉包括煤粉和焦粉入口，所述磨煤机还包括煤粉和焦粉出口，所述煤粉和焦粉出口与所述煤粉和焦粉入口相连，所述煤粉锅炉用于所述煤粉和焦粉的燃烧。进一步地，所述磨煤机还包括空气入口，由所述空气入口通入常温空气，把所述煤粉和焦粉送入所述煤粉锅炉燃烧，或者，由所述空气入口通入高温空气，对所述原煤进行干燥。本发明还提供利用高温半焦的的方法，其特征在于，包括步骤：A.在所述干燥机利用所述高温蒸汽对所述煤炭进行干燥得到所述干燥后的煤炭、所述水与低温蒸汽混合物，然后利用提升机将所述干燥后的煤炭送至所述热解炉进行热解；B.将所述水和低温蒸汽混合物输至所述凝液罐进行气液分离得到所述凝结水，然后利用所述水泵将所述凝结水输至所述换热器，在所述换热器和所述热解后的高温半焦的热交换，热交换后，所述凝结水经加热变成所述高温蒸汽输至所述干燥机。进一步地，所述方法还包括，将所述换热后的高温半焦和所述原煤分别通过所述给焦机和所述给煤机给入所述磨煤机，在所述磨煤机进行干燥和磨粉后，得到所述煤粉和焦粉，将所述煤粉和焦粉输至所述煤粉锅炉燃烧产生蒸汽，将所述蒸汽送往汽轮机发电。具体地，所述磨煤机的干燥方法是：将所述煤粉锅炉燃烧产生蒸汽的一部分，输至所述磨煤机对原煤进行干燥，或者，通过调节所述热解后的高温半焦进入所述高温半焦仓的速度以及所述水泵的流量，以控制所述换热后的高温半焦的温度，利用所述换热后的高温半焦的余热对原煤进行干燥。作为优选的实施方案，通过控制所述水泵的流量，将所述高温蒸汽的温度控制在150-250℃。具体地，将给入所述磨煤机的所述换热后的高温半焦和所述原煤的比例控制为1:0.5-2。作为优选的实施方案，将所述换热后的高温半焦的温度控制在250℃-350℃。采用本发明的系统和方法，取得了以下效果：(1)充分利用了高温半焦的表热，减少了能源浪费；(2)工艺更加简化，取消了冷焦机；(3)利用高温半焦产生的蒸汽干燥褐煤，在保证安全的前提下取消了原来对锅炉蒸汽的消耗，提高了锅炉效率；(4)利用常温空气替代了高温空气作为给煤风，进一步减少了能源消耗。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明图1是本发明的电厂半焦制粉喷吹工艺工艺流程图；图1中，1-褐煤仓；2-干燥机；3-提升机；4-热解炉；5-冷焦机；6、提升机；7-冷焦仓；8-给焦机；9-原煤仓；10-给煤机；11-磨煤机；12-高温空气；13-煤粉锅炉；图2是本发明的高温半焦综合利用制粉新工艺流程图；图2中，1-褐煤仓；2-干燥机；3-提升机；4-蒸汽管道；5-蒸汽凝液罐；6-水泵；7-换热器；8-热解炉；9-高温半焦仓；10-给焦机；11、原煤仓；12-给煤机；13-常温空气；14-磨煤机；15-煤粉锅炉。具体实施方式以下结合附图2和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。本发明所述的高温半焦磨制新工艺包括：干燥机通过蒸汽对褐煤间接干燥，蒸汽来自高温半焦仓内的换热器，水通高温半焦仓9内的换热器7变成高温蒸汽，通过管道4进入干燥机对原煤进行干燥；干燥完后水蒸气凝结成水和部分低温蒸汽，进入凝液罐5进一步气液分离，凝结水通过水泵6进入换热器7被加热成水蒸气，然后再通过蒸汽管道4进入干燥机干燥褐煤；换热器产生的水蒸气通过管道4进入干燥机2，蒸汽在干燥机和褐煤内间接换热后，褐煤被升温干燥，同时水蒸气大部分凝结成水进入凝液罐，然后通过水泵在进入半焦仓内的换热器加热成水蒸气；高温半焦经过换热器7冷却后后高温半焦和原煤仓11内的原煤分别通过給焦机10和给煤机12按照一定比例进入磨煤机14，通过空气，把烘干和磨制后的煤粉和焦粉送入锅炉燃烧，产生蒸汽驱动汽轮机发电。详细地，本发明新工艺具体流程如下：(1)从褐煤仓1出来的褐煤干燥机2进行干燥后通过提升机3进入热解炉8。干燥机通过蒸汽对褐煤间接干燥。(2)蒸汽来自高温半焦仓内的换热器，水通高温半焦仓9内的换热器7变成高温蒸汽，通过管道4进入干燥机对褐煤进行干燥，干燥完后水蒸气凝结成水和部分低温蒸汽。(3)凝结水和部分蒸汽进入凝液罐5进一步气液分离，凝结水通过水泵6进入换热器7被加热成水蒸气，然后再通过蒸汽管道4进入干燥机干燥褐煤。(4)高温半焦原始温度为650-850℃左右，通过高温半焦仓9内的换热器把水加热成水蒸气，通过控制水泵6的流量控制出口水蒸气的温度，一般水蒸气温度控制到150-250℃，满足干燥褐煤的条件。(5)水蒸气通过管道4进入干燥机2，蒸汽在干燥机和褐煤内间接换热后，褐煤被升温干燥，同时水蒸气大部分凝结成水进入凝液罐，然后通过水泵在进入半焦仓内的换热器加热成水蒸气。(6)高温半焦经过换热器7冷却后由降低到250℃-350℃，然后高温半焦和原煤仓11内的原煤分别通过給焦机10和给煤机12按照一定比例进入磨煤机14，同时磨煤机通入常温空气13，在磨煤机14内，高温半焦同时作为加热剂和原煤混合后把原煤加热烘干，通过常温空气，把烘干和磨制后的煤粉和焦粉送入锅炉燃烧，产生蒸汽驱动汽轮机发电。下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。实施例1本实施例提出了一种利用高温半焦的系统和方法，褐煤通过干燥后进入热解炉，生成半焦，半焦和动力煤按照一定比例进入磨煤机磨制干燥，磨成煤粉后进入煤粉锅炉燃烧产生蒸汽去汽轮机发电。褐煤的技术数据如表1：表1：褐煤的技术数据：褐煤的下煤量设计为120t/h，通过给料机进入干燥机，通过干燥后褐煤的水分Mt≤10％，然后进入热解炉热解。褐煤热解后产生半焦，产量为65t/h，半焦出口温度750℃，半焦参数如下：表2：高温半焦参数半焦的热容为210J/(kg·K)，通过换热器后温度由750℃降到300℃左右，换热器产生0.6Mpa、190℃水蒸气65～85t/h，水蒸气通过管道送人干燥机干燥褐煤。通过调节水泵的流量控制水蒸气的温度。由此褐煤干燥需要的水蒸气通过换热器产生的蒸汽即可满足，不需要额外的蒸汽。以上蒸汽完全替代来原煤锅炉引过来的蒸汽。高温半焦和原煤仓内的原煤按照1：1的比例进入磨煤机，原煤仓内的原煤参数如下：表3原煤仓原煤煤基础数据高温半焦经过调温后达到300℃，和原煤仓的原煤按照1:1的比例通过给煤机进入磨煤机混合磨制，设定各自给料量均为60t/h左右，合计120t/h，同时通过风机把给煤风鼓入磨机，设计风量250000Nm3/h，半焦和原煤混合磨制完后通过给煤风吹入锅炉燃烧发电。进入磨煤机后，两种物料再和助燃风混合，混合后温度为180℃左右，磨制完的混合粉在助燃风的带动下进入煤粉锅炉燃烧。表4磨机出口混合粉参数温度粒度(-200目)挥发分Vad产量(t/h)空气量(Nm3/h)180℃≥75％10.5120250000实施例2本实施例与上述实施例1所用系统一样，但工艺条件不同，如下所述。褐煤的技术数据如表1：表1：褐煤的技术数据：褐煤的下煤量设计为100t/h，通过给料机进入干燥机，通过干燥后褐煤的水分Mt≤10％，然后进入热解炉热解。褐煤热解后产生半焦，产量为60t/h，半焦出口温度650℃，半焦参数如下：表2：高温半焦参数半焦的热容为210J/(kg·K)，通过换热器后温度由650℃降到250℃左右，换热器产生0.55Mpa、215℃水蒸气65～85t/h，水蒸气通过管道送人干燥机干燥褐煤。通过调节水泵的流量控制水蒸气的温度。由此褐煤干燥需要的水蒸气通过换热器产生的蒸汽即可满足，不需要额外的蒸汽。以上蒸汽完全替代来原煤锅炉引过来的蒸汽。高温半焦和原煤仓内的原煤按照1：0.5的比例进入磨煤机，原煤仓内的原煤参数如下：表3原煤仓原煤煤基础数据高温半焦经过调温后达到250℃，和原煤仓的原煤按照1:0.5的比例通过给煤机进入磨煤机混合磨制，设定高温半焦给料量为60t/h左右，合计90t/h，同时通过风机把给煤风鼓入磨机，设计风量250000Nm3/h，半焦和原煤混合磨制完后通过给煤风吹入锅炉燃烧发电。进入磨煤机后，两种物料再和助燃风混合，混合后温度为160℃左右，磨制完的混合粉在助燃风的带动下进入煤粉锅炉燃烧。磨机出口混合粉参数如下：表4磨机出口混合粉参数温度粒度(-200目)挥发分Vad产量(t/h)空气量(Nm3/h)160℃≥75％10.090250000实施例3本实施例与上述实施例1所用系统一样，但工艺条件不同，如下所述。褐煤的技术数据如表1：表1：褐煤的技术数据：褐煤的下煤量设计为120t/h，通过给料机进入干燥机，通过干燥后褐煤的水分Mt≤10％，然后进入热解炉热解。褐煤热解后产生半焦，产量为60t/h，半焦出口温度850℃，半焦参数如下：表2：高温半焦参数半焦的热容为210J/(kg·K)，通过换热器后温度由850℃降到350℃左右，换热器产生0.65Mpa、250℃水蒸气65～85t/h，水蒸气通过管道送人干燥机干燥褐煤。通过调节水泵的流量控制水蒸气的温度。由此褐煤干燥需要的水蒸气通过换热器产生的蒸汽即可满足，不需要额外的蒸汽。以上蒸汽完全替代来原煤锅炉引过来的蒸汽。高温半焦和原煤仓内的原煤按照1：2的比例进入磨煤机，原煤仓内的原煤参数如下：表3原煤仓原煤煤基础数据高温半焦经过调温后达到350℃，和原煤仓的原煤按照1:2的比例通过给煤机进入磨煤机混合磨制，设定高温半焦给料量为60t/h左右，合计180t/h，同时通过风机把给煤风鼓入磨机，设计风量250000Nm3/h，半焦和原煤混合磨制完后通过给煤风吹入锅炉燃烧发电。进入磨煤机后，两种物料再和助燃风混合，混合后温度为200℃左右，磨制完的混合粉在助燃风的带动下进入煤粉锅炉燃烧。磨机出口混合粉参数如下：表4磨机出口混合粉参数温度粒度(-200目)挥发分Vad产量(t/h)空气量(Nm3/h)200℃≥75％10.5180250000实施例4本实施例与上述实施例1所用系统一样，但工艺条件不同，如下所述。褐煤的技术数据如表1：表1：褐煤的技术数据：褐煤的下煤量设计为110t/h，通过给料机进入干燥机，通过干燥后褐煤的水分Mt≤10％，然后进入热解炉热解。褐煤热解后产生半焦，产量为65t/h，半焦出口温度750℃，半焦参数如下：表2：高温半焦参数半焦的热容为210J/(kg·K)，通过换热器后温度由750℃降到300℃左右，换热器产生0.55Mpa、150℃水蒸气65～85t/h，水蒸气通过管道送人干燥机干燥褐煤。通过调节水泵的流量控制水蒸气的温度。由此褐煤干燥需要的水蒸气通过换热器产生的蒸汽即可满足，不需要额外的蒸汽。以上蒸汽完全替代来原煤锅炉引过来的蒸汽。高温半焦和原煤仓内的原煤按照1：1.2的比例进入磨煤机，原煤仓内的原煤参数如下：表3原煤仓原煤煤基础数据高温半焦经过调温后达到300℃，和原煤仓的原煤按照1:1.2的比例通过给煤机进入磨煤机混合磨制，设定高温半焦给料量为60t/h左右，合计132t/h，同时通过风机把给煤风鼓入磨机，设计风量250000Nm3/h，半焦和原煤混合磨制完后通过给煤风吹入锅炉燃烧发电。进入磨煤机后，两种物料再和助燃风混合，混合后温度为180℃左右，磨制完的混合粉在助燃风的带动下进入煤粉锅炉燃烧。磨机出口混合粉参数如下：表4磨机出口混合粉参数温度粒度(-200目)挥发分Vad产量(t/h)空气量(Nm3/h)180℃≥75％10.2132250000当前第1页1 2 3