一种低阶碎煤分质分级梯级利用系统及方法_3

文档序号:9320059阅读:来源:国知局
并控制热解温度。热解反应器内煤颗粒平均停留时间在3?5s,与通常的方法相比,缩短了焦油热裂解时间,提高了煤焦油产率,热解温度控制在600?650°C (在此温度下煤热解焦油产率最高),压力为常压。混合煤气(热解气+气化煤气)经颗粒除尘器除去混合煤气中的焦粉,被分离焦粉经气力输送脉冲进入燃烧炉燃尽,600?650°C低温混合煤气经换热器与水换热后进入水洗塔降温分离干混合煤气和高纯度煤焦油。热解反应器中热解半焦和热载体通过返料装置III进入气化反应器为气化反应提供气化原料。
[0070]上述利用方法中,气化反应器内半焦和热载体经返料装置II进入燃烧反应器燃烧,被加热的热载体经气固分离器I与热烟气分离,气固分离器I分离的热载体经返料装置I进入气化反应器为气化反应提供热量。气固分离器I分离热烟气经空气预热器II和空气预热器I分别用于预热气化反应器和燃烧反应器所用空气,充分回收利用热烟气的余热。
[0071]上述利用方法中,气化反应器生产热气化煤气经气固分离器II进入余热锅炉与来自换热器的预热水进行火管换热或者管束换热,生产中压过热蒸汽(1.6MPa,?550°C ),部分进入气化反应器作为气化剂参与气化反应,一部分用于外供。气固分离器II分离的半焦颗粒经返料管道返料至气化反应器浓相床进一步参与气化反应,提高气化过程碳转化率;
[0072]上述利用方法中,热解反应器操作气速在I?2m/s,操作温度在600?650°C,气化反应器操作气速在I?6m/s,操作温度在850?920 °C,燃烧反应器操作气速在3.5?8.0m/s,操作温度在930?980°C。碎煤在热解反应器内热解,实现气化煤气与热解煤气混合,混合煤气组成为:C0(11.1 ?13.2% )、C02 (5.5 ?6.7 % )、H2 (42.0 ?43.4% )、CH4 (1.8?2.5 % )、N2 (30.5?32.5 % )、其余为C2?C4烃类;热解半焦在气化反应器内与来自空气预热器I的预热空气、余热锅炉的过热蒸汽和经返料机构I返料的热载体混合发生气化反应,其气化煤气组成:C0(22.0?24.0% )、C02(8.0?12.0% )、H2(18.0?22.0% )、CH4(0.5?0.8% )、N2 (40.0 ?45.5% )。
[0073]上述利用方法中,混合煤气(热解气+煤气)经颗粒除尘器去除焦粉后,中温混合煤气(550?600°C )经换热器与水换热回收余热,换热器换热过程黏附在管束的重质焦油可通过余热锅炉外供中压过热蒸汽进行吹扫去除,换热后的混合煤气(150?200°C )进一步进入水洗塔冷却降温,分离出混合煤气和轻质焦油。
[0074]上述利用方法中,气化反应器的气化介质可采用空气、富氧空气、纯氧和水蒸汽,或者它们的混合物。
[0075]上述利用方法中,原料除可采用碎煤之外,还可采用生物质、垃圾、塑料、污泥等。
[0076]上述利用方法中,碎煤依据不同阶段反应特性在热解反应器、气化反应器和燃烧反应器中实现热解气化和燃烧过程的耦合。以气化反应器为核心,采用非机械阀实现半焦和热载体在热解反应器和燃烧反应器的循环,保证了各个反应器间运行安全性;在充分利用气化煤气和燃烧热烟气余热的基础上,提高了碎煤热解过程高品质焦油产率和气化过程气化煤气热值,降低了焦油含焦粉量,实现煤气、焦油和过热蒸汽三联产。
[0077]实施例1
[0078](I)碎煤热解:
[0079]碎煤通过螺旋进料器进入低流化数鼓泡床热解反应器与返料机构IV返料热载体和半焦混合,在余热锅炉换热的720°C的气化煤气作为流化风的条件下进行热解反应,热解反应器温度在620°C,混合煤气在热解反应器内的停留时间3.8s,压力为常压。混合煤气组成为:C0:12.6%、C02:6.2%, H2:42.4%, CH4:2.3%, N2:31.7%、其余为 C2 ?C4 烃类。混合煤气(热解气+煤气)经轻质颗粒过滤器去除焦粉后,570°C混合煤气经换热器与水换热回收余热,换热混合煤气176°C,水预热的温度78°C,中压550°C过热蒸汽吹扫去除余热锅炉黏附重质焦油,混合煤气进一步进入水洗塔冷却降温,分离出混合煤气和轻质焦油,热解过程焦油产率在10.1wt % ;
[0080](2)热解半焦气化:
[0081]热解反应器内半焦和热载体通过返料机构III进入气化反应器,在经余热锅炉与880°C气化煤气换热产生的中压过热蒸汽(1.6MPa,550°C )、经空气预热器II与烟气换热的450°C预热空气和经返料机构I返料的960°C热载体的作用下进行半焦气化反应,气化反应温度在 880°C,其气化煤气组成:C0:23.5%、C02:10.6%、H2:21.5%、CH4:0.60%、N2:43.8% ;气化煤气经余热锅炉换热降温至720°C作为热解反应的流化风,在换热器中预热至78°C的水经余热锅炉生产中压过热蒸汽(1.6MPa,550°C ),部分外供用于换热器重质焦油吹扫,部分用于气化反应;
[0082](3)气化半焦燃烧:
[0083]燃烧反应器助燃空气经空气预热器I与烟气换热的预热空气温度至387°C、气化反应器经返料机构II返料的880°C的热载体和半焦和经脉冲气力输送至燃烧反应器的颗粒除尘器收集的含碳颗粒作为燃料进行燃烧产生热烟气,燃烧反应温度在960°C,燃烧过程中循环的960°C热载体经气固分离器I和返料机构I返料至气化反应器为气化过程提供热量,960°C的热烟气经气固分离器1、空气预热器I1、空气预热器I进行余热回收,换热得到进入燃烧反应器387°C的热空气和进入气化反应器450°C的热空气,排烟温度在160°C。
[0084]通过上述碎煤分质分级梯级利用系统进行碎煤分质分级利用后,产品质量组成为:?1.20kg混合煤气/kg碎煤(煤气热值?2000kcal/Nm3)、?0.1Olkg热解焦油/kg碎煤,?0.12kg过热蒸汽/kg碎煤,其中经颗粒除尘器后混合煤气含尘量为18mg/Nm3。
[0085]实施例2
[0086](I)碎煤热解:
[0087]碎煤通过螺旋进料器进入无折流板下行床热解反应器与返料机构IV返料热载体和半焦混合,在余热锅炉换热的750°C的气化煤气作为流化风的条件下进行热解反应,热解反应器温度在646°C,混合煤气在热解反应器内的停留时间3.2s,压力为常压。混合煤气组成为:C0:13.8%、C02:7.2%, H2:43.1%, CH4:2.1%, N2:32.1%、其余为 C2 ?C4 烃类。混合煤气(热解气+煤气)经轻质颗粒过滤器去除焦粉后,60rC混合煤气经换热器与水换热回收余热,换热混合煤气189°C,水预热的温度86°C,中压550°C过热蒸汽吹扫去除余热锅炉黏附重质焦油,混合煤气进一步进入水洗塔冷却降温,分离出混合煤气和轻质焦油,热解过程焦油产率在9.5wt% ;
[0088](2)热解半焦气化:
[0089]热解反应器内半焦和热载体通过返料机构III进入气化反应器,在经余热锅炉与901°C气化煤气换热产生的中压过热蒸汽(1.6MPa,550°C )、经空气预热器II与烟气换热的428°C预热空气和经返料机构I返料的947°C热载体的作用下进行半焦气化反应,气化反应温度在 901°C,其气化煤气组成:C0:21.4%, C02:12.8%、H2:19.6%, CH4:0.30%、N2:45.9% ;气化煤气经余热锅炉换热降温至750°C作为热解反应的流化风,在换热器中预热至86°C的水经余热锅炉生产中压过热蒸汽(1.6MPa,550°C ),部分外供用于换热器重质焦油吹扫,部分用于气化反应;
[0090](3)气化半焦燃烧:
[0091]燃烧反应器助燃空气经空气预热器I与烟气换热的预热空气温度至351°C、气化反应器经返料机构II返料的901°c的热载体和半焦和经脉冲气力输送至燃烧反应器的颗粒除尘器收集的含碳颗粒作为燃料进行燃烧产生热烟气,燃烧反应温度在947°C,燃烧过程中循环的947°C热载体经气固分离器I和返料机构I返料至气化反应器为气化过程提供热量,947°C的热烟气经气固分离器1、空气预热器I1、空气预热器I进行余热回收,换热得到进入燃烧反应器351°C的热空气和进入气化反应器428°C
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