用于大型煤粉炉的原料煤前置热解装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于大型煤粉炉的原料煤前置热解装置，包括依次连接的原料煤斗、长方星型卸料机、蒸汽流化床干燥器、螺旋给煤机、组合型煤热解装置、半焦输送换热器、磨煤机；蒸汽流化床干燥器的下部设有流化蒸汽布风板、上部设有二次蒸汽出口，二次蒸汽出口通过电除尘器与二次蒸汽回收系统连接；组合型煤热解装置下部设有流化煤气布风板，组合型煤热解装置内中部设有内置分离器，内置分离器为多进口旋风分离器，内置分离器顶部的出气口通过高温热管换热器与煤气燃烧炉的热烟气换热后与流化煤气布风板连接。可以实现热、电、油、煤气多联产系统，不但实现了煤的分级利用，热能的梯级利用，有利于节能减排，而且可以提高热电企业的经济效益。
【专利说明】用于大型煤粉炉的原料煤前置热解装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤热解装置，特别涉及一种用于大型煤粉炉的原料煤前置热解装置。
【背景技术】
[0002]目前，用于大中城市和综合煤化工生产园区的热、电、油、煤气多联产工程，可使其在发电供热的同时，产出煤气、焦油和其他化工副产品。在此工艺中需要使用煤热解装置。
[0003]发明名称为锅炉前置煤气发生的工艺和设备的中国专利ZL94119045.5，公开了用于电、热和煤气三联产的锅炉前置煤气发生的工艺，煤和热灰进行混合及煤的部分热裂解在热裂解装置及煤气流化装置的上部进行，煤的继续热裂解在热裂解装置及煤气流化装置的下部进行，以达到先热裂解物先排出和后热裂解物后排出。其设备主要包括循环流化床锅炉、热裂解装置(干馏器)、分配器、煤气流化装置和自动控制系统等。该发明具有使煤和热灰混合均匀和热裂解充分，提高煤气产量和保证质量稳定；煤适用性宽广；不污染环境；用计算机进行监测和控制，实现生产过程自动化的优点。
[0004]现有技术中，为了适应当前循环流化床锅炉不断向大型化发展的趋势，公开了发明名称为用于大中型循环流化床锅炉的侧置煤气发生装置的中国专利ZL200820122600.5对上述装置进行了改进；为了减少上述煤气发生装置的占地面积、降低设备造价，发明名称为用于循环流化床锅炉组合型煤气发生装置的中国专利ZL201220098664.2对上述装置又进行了改进。
·[0005]上述现有技术至少存在以下问题:
[0006]上述改进的煤气发生装置不能适应目前应用广泛的大中型、高参数煤粉炉的多联产应用；现有技术设备构造复杂，设备造价高。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种结构简单、运行成本低、污染低，适用于高含水，低变质煤种的用于大型煤粉炉的原料煤前置热解装置。
[0008]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0009]本发明的用于大型煤粉炉的原料煤前置热解装置，包括原料煤斗，所述原料煤斗底部的下料口通过长方星型卸料机与蒸汽流化床干燥器顶部的进料口连接，所述蒸汽流化床干燥器底部的出料口通过螺旋给煤机与组合型煤热解装置中部的进料口连接，所述组合型煤热解装置底部的出料口通过半焦输送换热器与磨煤机连接；
[0010]所述蒸汽流化床干燥器的下部设有流化蒸汽布风板，所述流化蒸汽布风板与蒸汽管路连接，所述蒸汽流化床干燥器的上部设有二次蒸汽出口，所述二次蒸汽出口通过电除尘器与二次蒸汽回收系统连接，所述二次蒸汽回收系统的出汽口与所述流化蒸汽布风板连接;
[0011 ] 所述组合型煤热解装置下部设有流化煤气布风板，所述组合型煤热解装置内中部设有内置分离器，所述内置分离器为多进口旋风分离器，所述内置分离器底部的分离料出口设于所述组合型煤热解装置底部的集料斗上部，所述内置分离器顶部的出气口依次通过油气净化系统、煤气加压机、所述半焦输送换热器、高温热管换热器与所述流化煤气布风板连接；
[0012]煤气燃烧炉的热烟气出口通过所述高温热管换热器与烟气引风机连接。
[0013]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明的用于大型煤粉炉的原料煤前置热解装置，由于采用蒸汽流化床干燥器、组合型煤热解装置等对高含水、低变质煤种进行脱水及热解处理，可以实现热、电、油、煤气多联产系统，不但实现了煤的分级利用，热能的梯级利用，有利于节能减排，而且可以提高热电企业的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例提供的用于大型煤粉炉的原料煤前置热解装置的结构示意图。
[0015]图中:I一原料煤斗；2—长方星形卸料机；3—蒸汽流化床干燥器；4一流化蒸汽布风板；5—电除尘器6—二次蒸汽回收系统；7—组合型煤热解装置；8—螺旋给煤机；9一流化煤气布风板；10—煤气燃烧炉；11一烟气引风机；12—高温热管换热器；13—内置分离器；14一油气净化系统；15—煤气加压机；16—半焦输送换热器；17—磨煤机。
【具体实施方式】
[0016]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0017]本发明的用于大型煤粉炉的原料煤前置热`解装置，其较佳的【具体实施方式】是:
[0018]包括原料煤斗，所述原料煤斗底部的下料口通过长方星型卸料机与蒸汽流化床干燥器顶部的进料口连接，所述蒸汽流化床干燥器底部的出料口通过螺旋给煤机与组合型煤热解装置中部的进料口连接，所述组合型煤热解装置底部的出料口通过半焦输送换热器与磨煤机连接；
[0019]所述蒸汽流化床干燥器的下部设有流化蒸汽布风板，所述流化蒸汽布风板与蒸汽管路连接，所述蒸汽流化床干燥器的上部设有二次蒸汽出口，所述二次蒸汽出口通过电除尘器与二次蒸汽回收系统连接，所述二次蒸汽回收系统的出汽口与所述流化蒸汽布风板连接；
[0020]所述组合型煤热解装置下部设有流化煤气布风板，所述组合型煤热解装置内中部设有内置分离器，所述内置分离器为多进口旋风分离器，所述内置分离器底部的分离料出口设于所述组合型煤热解装置底部的集料斗上部，所述内置分离器顶部的出气口依次通过油气净化系统、煤气加压机、所述半焦输送换热器、高温热管换热器与所述流化煤气布风板连接；
[0021]煤气燃烧炉的热烟气出口通过所述高温热管换热器与烟气引风机连接。
[0022]所述蒸汽管路接自发电系统的低品位蒸汽管。
[0023]所述煤气燃烧炉的燃气进口接自所述油气净化系统的煤气出口。
[0024]所述磨煤机的出料口与煤粉炉炉膛连接，所述电除尘器底部的出尘口与所述磨煤机的进料口连接。
[0025]本发明采用蒸汽流化床干燥器、组合型煤热解装置等对高含水、低变质煤种进行脱水及热解处理，优点为:
[0026](I)能源效率高:由于本发明装置与煤粉锅炉热电厂实现多联产运行，所述蒸汽流化床干燥器所用流化蒸汽直接采用热电厂发电系统做工后的低品位蒸汽，实现了能量的梯级利用；而且不用再建锅炉房，节省设备投资。
[0027]本发明装置中采用了传热效率高，结构紧凑，流体阻损小的高温热管换热器，有利于提高系统热效率，减少了燃料煤气的用量。所述组合型煤热解装置排出的热半焦经所述半焦输送换热器输送后不但温度降低适应了所述磨煤机的工作条件，而且回收了半焦的显热有利于节能。
[0028](2)工程投资低:所述蒸汽流化床干燥器及组合型煤热解装置采用流化床形式，其热传导效率比其他形式高；设备体积小、单位能耗小、占地面积少、不用再建锅炉房、节省工程投资。
[0029](3)环保经济:采用蒸汽为介质的干燥器运行过程中无污染排放；所述蒸汽流化床干燥器排出的二次蒸汽经高效电除尘器过滤后，可回收利用；运行成本低。
[0030](4)运行安全:通过优化布置电厂发电设备、所述蒸汽流化床干燥器采用蒸汽(惰性气体)作为流化介质；所述组合型煤热解装置所需高温流化煤气由本系统自带的燃气和换热系统产生而与热电系统没有关联；本发明装置采用以上措施，使其既符合电厂安全规范，又符合煤气化工规范，运行中不会发生火灾、爆炸事故。
[0031]本发明结构紧凑，降低了所述内置分离器出口管道的高度，有利于与后续设备的连接，降低了设备造价；由于采 用多进口的煤气旋风分离器，使含尘高温煤气从煤气分离器周边均匀进入，克服了单进口结构形式造成气流轴不对称，造成涡核偏离中心，使出口管短路流比较大的缺陷。另外，由于进入煤气分离器内的气流运动形成轴对称流，使煤气分离器内的磨损大大减少，并且分离效率也得到提高；所述内置分离器分离下的固体颗粒物可以从其底部出口回送到所述煤气流化装置下部的所述组合型煤热解装置的集灰箱内而避免了分离下灰的短路并省去了外置分离器所必需的分离灰回送装置节省了设备造价。布置在热解装置中部的所述内置分离器在热解装置启动时与热解装置一起升温，几乎没有热涨差，不需设置补偿器，节省设备造价。
[0032]具体实施例:
[0033]如图1所示，包括原料煤斗I，原料煤经原料煤斗I经长方星形卸料机2进入蒸汽流化床干燥器3，蒸汽流化床干燥器3内设有流化蒸汽布风板4，蒸汽流化床干燥器3内使用的流化蒸汽来自发电系统汽轮机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电除尘器5，经过电除尘器5除尘的二次蒸汽进入二次蒸汽回收系统6进行回收、再利用。
[0034]经过蒸汽流化床干燥器3干燥的原料煤通过其底部的卸料装置再经过螺旋给煤机8送入组合型煤热解装置7 ;干燥后的原料煤在组合型煤热解装置7内受到流化煤气布风板9送出的高温煤气流化、加温并发生热裂解；煤热裂解产出的荒煤气经组合型煤热解装置7上部的内置分离器13除去粉尘后再送入油气净化系统14，荒煤气在油气净化系统14中被分离出净煤气、焦油和其他化工产品[0035]将油气净化系统产出的净煤气的一部分引出，经煤气加压机15加压后送入半焦输送换热器16内进行换热升温，使其变为中温煤气；该中温煤气再被送入高温热管换热器12进行换热加温后成为高温煤气；该高温煤气再被送入装于组合型煤热解装置7下部的流化煤气布风板9喷出，对煤粒进行流化。
[0036]进入高温热管换热器12的高温介质是系统产出的部分产品净煤气作为燃料气送入煤气燃烧炉10燃烧后产生的热烟气，该热烟气经高温热管换热器12换热、降温后经烟气引风机11排入大气。
[0037]进入组合型煤热解装置7内的煤经热解后产出的热半焦被送入组合型煤热解装置7底部的热半焦出口排出，再被送入半焦输送换热器16，热半焦在半焦输送换热器16内输送的过程中同时被换热降温，最后被送入磨煤机17内，磨煤机17将半焦磨成粉煤再送入煤粉炉炉膛。
[0038]具体实施例适用的煤种:
[0039]适合中低阶煤种，如褐煤、长焰煤等；原料煤灰分含量≤15~20% ;对硫含量无要求；全水分含量< 50%的原料煤可直接进入所述原料煤前置热解装置。
[0040]具体实施例提供的煤粉炉的原料煤前置热解装置的运行参数:
[0041 ] (I)原料煤预破碎粒度:0~5_。
[0042](2)所需流化蒸汽参数(布风板入口处):30kPa/150~200°C。
[0043](3 )干燥后煤的全水分含量:≤ 5~8%
[0044](4)原料煤在组合型煤热解装置7内的热解温度:420~460°C。
[0045](5)热解所需流化煤气参数(布风板入口处):50kPa/700~750°C。
[0046]具体实施例提供的煤粉炉的原料煤前置热解装置的产品指标:
[0047](1)产出半焦中剩余挥发分含量(Vdaf)≤ 10~15%(视煤种而定)。
[0048](2)产出半焦的低位发热量:≥22.0~26.0MJ/kg(视煤种而定)。
[0049](3)产出煤气的低位发热量:≥ 17.6~23.0MJ/Nm3(视煤种而定)。
[0050](4)单位质量(干燥后)煤的煤气产率:70~85Nm3/t煤(视煤种而定)。
[0051](5)单位质量(干燥后)煤的焦油产率:50~105kg/t煤(视煤种而定)。
[0052]具体应用实例:
[0053]以与国产350MW超临界抽凝式热电汽轮机组及与其配套的1110t/h级超临界直流煤粉锅炉为例。上述每台煤粉锅炉的原设计方案为共设有5套类似图1所示的原料煤储斗I以及磨煤机17。故此，对于上述型号的煤粉锅炉，可以应用5套同样的本发明实施例的装置。本应用例仅以I套上述装置进行说明:
[0054]本应用实例中，与单台上述1110t/h级直流煤粉锅炉配套的本发明装置组成的多联产系统在运行时，如果使用全水分含量为33%左右；挥发分(Vdaf)含量为41%左右；低位发热量为15.2MJ/kg的内蒙东部所产的某褐煤煤种为原料煤，在保持锅炉原出力基本不变的基础上，系统耗煤量为310t/h，比单独热电联产运行耗煤量220t/h增加近30%，该增加部分主要是为多联产系统增加了煤气、焦油和其他副产品所耗。
[0055]如图1所示，系统工作时，高含水的低阶原料煤经过蒸汽流化床干燥器3的流化干燥后，进入组合型煤热解装置7前，其全水分降至6%左右；煤的温度升至约120°C。该煤在组合型煤热解装置7内受到约720°C左右的高温煤气的流化、换热，使煤的热解温度达到440°C左右。本发明中原料煤在上述组合型煤热解装置7内的热解温度定位于460°C以下，属于低温热解，与中、高温热解相比，虽然产出半焦、煤气及焦油等产品的产率有所降低，但其产出半焦的挥发分含量较高，有利于半焦在炉内燃烧；产出煤气热值较高；产出的焦油中经济价值较高的轻质油比率也高。
[0056]为了得到组合型煤热解装置7内所需的高温流化煤气，本系统利用产出的部分净煤气产品作为燃料气送入煤气燃烧炉10内燃烧，产出高温热烟气。该高温热烟气(出炉温度为1000~1050°C)被送入高温热管换热器12的热端部分与高温热管换热器12冷端送入的中温煤气进行换热，使其温度升高到700~750°C，再将其作为高温流化介质送入组合型煤热解装置7的流化煤气布风板9内喷出。高温热管换热器12的热端部分的热烟气经换热后，其排出温度降为160~170°C。[0057]净煤气在进入高温热管换热器12之前，先进入半焦输送换热器16内与组合型煤热解装置7产出的温度为380°C左右的热半焦进行换热，使净煤气温度升至150°C变为中温煤气。热半焦经半焦输送换热器16换热后，温度降为180~200°C。降温后的半焦被送入磨煤机17磨成粉煤再被送入煤粉炉炉膛。热半焦在炉膛中燃烧产生蒸汽，蒸汽带动超临界汽轮机+发电机运行产出电力和热力。
[0058]如果按整个系统每年运行5500小时计，在系统发电供热的同时，每年还可以产出高中热值煤气13600万立方米(该煤气大部分为本系统自用);提供轻质焦油12万吨。其中仅轻质焦油一项，每年即可增加约5亿元收入。
[0059]本发明工艺及设备简单、造价低廉；工艺设备的在线率高，运行成本低于采用循环流化床锅炉的多联产系统。
[0060]采用该发明，尤其有利于利用我国内蒙、新疆等地储量很多的低变质煤种；有利于直接利用占煤矿采出煤量达30%左右的粉煤；有利于中国广大的中西部地区的煤炭的就地转化。
[0061]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种用于大型煤粉炉的原料煤前置热解装置，其特征在于，包括原料煤斗，所述原料煤斗底部的下料口通过长方星型卸料机与蒸汽流化床干燥器顶部的进料口连接，所述蒸汽流化床干燥器底部的出料口通过螺旋给煤机与组合型煤热解装置中部的进料口连接，所述组合型煤热解装置底部的出料口通过半焦输送换热器与磨煤机连接； 所述蒸汽流化床干燥器的下部设有流化蒸汽布风板，所述流化蒸汽布风板与蒸汽管路连接，所述蒸汽流化床干燥器的上部设有二次蒸汽出口，所述二次蒸汽出口通过电除尘器与二次蒸汽回收系统连接，所述二次蒸汽回收系统的出汽口与所述流化蒸汽布风板连接； 所述组合型煤热解装置下部设有流化煤气布风板，所述组合型煤热解装置内中部设有内置分离器，所述内置分离器为多进口旋风分离器，所述内置分离器底部的分离料出口设于所述组合型煤热解装置底部的集料斗上部，所述内置分离器顶部的出气口依次通过油气净化系统、煤气加压机、所述半焦输送换热器、高温热管换热器与所述流化煤气布风板连接; 煤气燃烧炉的热烟气出口通过所述高温热管换热器与烟气引风机连接。
2.根据权利要求1所述的用于大型煤粉炉的原料煤前置热解装置，其特征在于，所述蒸汽管路接自发电系统的低品位蒸汽管。
3.根据权利要求1所述的用于大型煤粉炉的原料煤前置热解装置，其特征在于，所述煤气燃烧炉的燃气进口接自所述油气净化系统的煤气出口。
4.根据权利要求1所述的用于大型煤粉炉的原料煤前置热解装置，其特征在于，所述磨煤机的出料口与煤粉炉炉膛连接，所述电除尘器底部的出尘口与所述磨煤机的进料口连接。
【文档编号】C10B49/10GK103666506SQ201310684528
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】王五一, 李炳熙, 金鲁田, 许振华, 姚锋, 姜森 申请人:北京蓝天利源科技有限公司