一种煤化工业环保型大容量高温高压低含尘热风发生系统的制作方法

本发明属于煤化工行业清洁能源转化领域，特别涉及一种煤化工业环保型大容量高温高压低含尘热风发生系统。

背景技术：

煤炭是我国主要一次性能源，我国终端能源消费中煤炭比例过大是造成严重环境污染的主要原因，随着我国国民经济的迅猛发展,环境问题正面临着前所未有的挑战。然而，中国一次性能源以煤炭为主的格局短时期内难以改变，未来能源与环境问题会更加突出，发展污染型化石燃料向清洁型油、气燃料转变的能源转化技术是非常现实的选择。在煤制气、煤制油、煤制甲醇和煤制烷烃、烯烃等工艺中，煤炭干馏、热解是非常关键的一个技术环节，煤炭的干馏和热解需要高温、高压、低含尘的热风，尤其大型化煤化工业可以改变分散型小型化的技术相对落后、污染相对严重的现状，更加降低生产能耗达到节能的目的、可以集中有效处理和控制对环境的污染，大型化煤化工业需要大容量的、高温、高压、低含尘的热风。而现有热风发生系统的热风炉不仅技术落后，而且还不能满足大型化煤化工业的工艺对高温、高压、大容量、节能及环保的一系列要求，因此，设计出一个环保型、大容量、高温、高压、低含尘、环保型的热风发生系统变得极其重要，直接关系到我国煤化工行业及能源行业的可持续性发展问题，还关系到我国环境保护问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种煤化工业环保型大容量高温高压低含尘热风发生系统，该系统将循环流化床燃煤热风发生炉产生的850℃~950℃热风送往再热炉再热前进行三级高效旋风分离，将850℃~950℃热风中的固体尘粒分离出去，达到低含尘比较洁净的高温热风以满足后续设备的运行要求。在再热炉中将850℃~950℃的热风提高到满足工艺要求的高温、高压、低含尘的1100℃~1200℃后送入后续的煤干馏、煤热解装置中对煤进行干馏、热解等煤化工业的生产工艺过程。该系统采用低氮燃烧的循环流化床燃烧技术，通过低温烟气再循环可以还原NOx，减小NOx生成量，通过在循环流化床烟气喷氨措施以进一步还原NOx，减小NOx生成量，通过在循环流化床内喷入石灰粉与燃煤一起燃烧以实现炉内脱硫，在烟气排除大气之前进一步采用低温催化剂加喷氨水来脱硝及碱性水溶液洗涤烟气的湿法脱硫的技术工艺装备来实现确保大气污染物的近零排放的最佳效果，确保了环保达标。

为实现以上目的，采用以下技术方案：一种煤化工业环保型大容量高温高压低含尘热风发生系统包括给煤系统、循环流化床热风炉系统、配风系统、热风除尘系统及热风再热系统。其中给煤系统包括斗式垂直上煤机、燃料煤储仓、螺旋给料机；循环流化床热风炉系统包括循环流化床热风发生炉、滚筒除渣机、返料管、返料器；配风系统包括再热炉助燃风机、再循环风机、送料风机、松料风机、一次风机及二次风机；热风除尘系统包括一、二、三级旋风分离器；热风再热系统包括热风再热炉。斗式垂直上煤机、燃料煤储仓和螺旋给料机依次连接，螺旋给料机通过燃煤给料管连接到循环流化床热风发生炉，循环流化床热风发生炉出口通过第一级热风道连接一级旋风分离器，循环流化床热风发生炉连接一次风机、二次风机；一级旋风分离器、二级旋风分离器、三级旋风分离器依次通过第二级热风道连接、第三级热风道连接，三级旋风分离器与热风再热炉连接，热风再热炉连接到煤干馏、煤热解及余热锅炉装置系统。煤干馏、煤热解及余热锅炉装置系统连接再循环风机Ⅰ，再循环风机Ⅰ通过烟气再循环干管并联连接多根烟气再热支管，其中一部分的烟气再热支管连接到循环流化床热风发生炉的炉膛，另一部分的烟气再热支管连接到燃煤给料管。

所述的一级旋风分离器下部连接返料器，循环流化床热风发生炉通过返料管连接到返料器，返料器连接送料风机和松料风机。

所述的煤干馏、煤热解及余热锅炉装置系统的烟气介质通过再循环风机Ⅱ连接到热风再热炉的再热炉低温再循环风入口。

所述的热风再热炉采用旋风式结构，热风再热炉的再热炉热风混合室内布置有蓄热强化燃烧花孔墙，热风再热炉还安装多只再热炉燃烧器，多只再热炉燃烧器按照热风再热炉断面45°角均匀布置，同时按照轴向布置多列，热风再热炉还连接再热炉助燃风机。

所述的循环流化床热风发生炉底部安装水冷式滚筒除渣机。

进一步地，在燃煤给料管上布置喷向炉膛方向多根送料小风管。

进一步地，在第一级热风道上设有脱硝喷氨口。

该发生系统工艺说明：燃料煤首先通过斗式垂直上煤机输送到循环流化床热风发生炉的燃料煤储仓，然后由螺旋给料机将煤送入循环流化床热风发生炉内燃烧；一次风机为循环流化床热风发生炉提供流化风，该流化风也是煤燃烧所需的助燃风，二次风机为煤的完全燃烧提供充足的氧气；循环流化床热风发生炉内的燃烧温度850℃~950℃左右，其温度通过调节燃料量和再循环风机Ⅰ的再循环风量进行控制；一级旋风分离器分离下来的炉灰进入返料器，送、松料风机为返料器提供送、松料风，在送、松料风的作用下返料器内的高温炉灰通过返料管再次回到循环流化床热风发生炉内，作为蓄热载体引燃和燃烧新入炉的燃料，流化床料层高度的控制是通过排渣管来控制的，流化床料层上的燃烬的高温炉渣经排渣管流入水冷式滚筒除渣机，确保了料层的高度位置，经水冷式滚滚筒除渣机冷却后的炉灰排放到炉外；循环流化床热风发生炉产生的850℃~950℃热风经一级旋风分离器、二级旋风分离器和三级旋风分离器分离除尘后的热风已经是低含尘了，尤其三级旋风分离器是采用多个带有内部提高分离效率的中心插件，更高效率对热风中含尘进行高效分离。低含尘的850℃~950℃高温热风进入热风再热炉继续加热；热风再热炉采用洁净的气体燃料或者生产过程中产生的荒煤气，点火升温迅速，热风再热炉助燃风机为燃烧提供氧气，热风再热炉对循环流化床热风发生炉产生的850℃~950℃热风进行再加热，在再热炉后部的热风混合室内与通过再循环风机Ⅱ引入的旋转的低温烟气进行充分混合，以实现再热到1100℃~1200℃或更高温度，热风再热炉出口热风的温度通过调节再热炉燃气量和再循环风机II的再循环风量进行控制；最终本系统输出满足煤化工业工艺需要的1100℃~1200℃或更高温度的热风用于煤的干馏和热解。

本发明有益效果：通过本系统可产生满足煤化工业工艺所需要的大容量、高温度、高压力、低含尘的热风要求，以适应高效的煤干馏和煤热解的工艺过程需要，同时本系统采用低温热风再循环技术不仅降低了生产能耗，而且还有效控制了NOx的生成量、减少了温室气体排放，起到了明显的节能、环保效果，不仅对促进我国煤化工业的清洁能源转换提供了切实可靠的技术保障，而且对促进我国煤化工业的可持续发展具有极其重要的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

图2为本发明的蓄热强化燃烧花孔墙及再热炉燃烧器布置示意图；

如图所示：1、斗式垂直上煤机；2、燃料煤储仓；3、螺旋给料机；4、循环流化床热风发生炉；5、水冷式滚筒除渣机；6、返料管；7、返料器；8、一级旋风分离器；9、一级旋风分离器中心筒；10、膨胀节；11、脱硝喷氨口；12、第一级热风管道；13、第二级热风管道；14、二级旋风分离器；15、二级旋风分离器中心筒；16、第三级热风管道；17、三级旋风分离器；18、三级旋风分离器中心插件；19、热风再热炉；20、再热炉燃烧器；21、再热炉低温再循环风入口；22、蓄热强化燃烧花孔墙；23、再热炉热风混合室；24、再热炉助燃风机；25、再循环风机Ⅰ；26、再循环风机Ⅱ；27、松料风机；28、二次风机；29、一次风机；30、燃煤给料口；31、燃煤给料管；32、送料小风管；33、煤干馏、煤热解及余热锅炉装置系统；34、烟气脱硫脱硝处理系统；35、烟气再循环干管；36、烟气再热支管；37、送料风机。

具体实施方式

实施例

下面结合附图进一步说明，斗式垂直上煤机（1）、燃料煤储仓（2）和螺旋给料机（3）依次连接，螺旋给料机（3）通过燃煤给料管（31）连接到循环流化床热风发生炉（4）的燃煤给料口（30）。为了防止热风炉燃煤给料口（30）位置给料不顺畅或被烧损，在燃煤给料管（31）上布置喷向炉膛方向多根送料小风管（32），高温热风为携能介质，经煤干馏、煤热解设备后，温度变低，抽出低温部分，一部分直接送入炉膛，另一部风作为播煤风，依靠该风动力将煤吹入炉膛，达到节能的目的和工艺需要。

循环流化床热风发生炉（4）通过第一级热风道（12）连接一级旋风分离器（8），循环流化床热风发生炉（4）连接一次风机（29）、二次风机（28）。循环流化床热风发生炉（4）底部安装水冷式滚筒除渣机（5）。

一级旋风分离器（8）、二级旋风分离器（14）、三级旋风分离器（17）依次通过第二级热风道（13）、第三级热风道（16）连接，在第二级热风道（13）、第三级热风道（16）上均布置有膨胀节（10），三级旋风分离器（17）与热风再热炉（19）连接，热风再热炉（19）连接到煤干馏、煤热解及余热锅炉装置系统（33），煤干馏、煤热解及余热锅炉装置系统（33）出口并联连接再循环风机Ⅰ（25）、再循环风机II（26）和烟气脱硫脱硝处理系统（34）。再循环风机Ⅰ（25）一端与烟气再循环干管（35）连接，烟气再循环干管（35）并联多根烟气再热支管（36），部分烟气再热支管（36）连接到循环流化床热风发生炉（4）的炉膛，部分烟气再热支管（36）与多根并联送料小风管(32) 连接，多根并联送料小风管(32)与燃煤给料管（31）连接。

在一级旋风分离器（8）进口热风道上设有脱硝喷氨口（11），在热风再热炉（19）的再热炉热风混合室（23）内设置有蓄热强化燃烧花孔墙（22）。一级旋风分离器（8）下部连接返料器（7），循环流化床热风发生炉（4）通过返料管（6）连接到返料器（7），返料器（7）连接送料风机（37）和松料风机（27）。煤干馏、煤热解及余热锅炉装置系统（33）通过再循环风机Ⅱ（26）连接回热风再热炉（19）的再热炉低温再循环风入口（21）。热风再热炉（19）的再热炉燃烧器（20）连接再热炉助燃风机（24）。

燃料煤首先通过斗式垂直上煤机（1）输送到循环流化床热风发生炉（4）的燃料煤储仓（2），然后由螺旋给料机（3）将煤通过燃煤给料管（31）送入循环流化床热风发生炉（4）的燃煤给料口（30）进入循环流化床热风发生炉（4）内。

所述的循环流化床热风炉系统包括循环流化床热风发生炉（4）、水冷式滚筒除渣机（5）、返料管（6）、返料器（7）、一级旋风分离器（8）、燃煤给料管（31）、送料小风管（32）、烟气再热支管（36），燃料煤在循环流化床热风发生炉（4）流态化悬浮燃烧，产生的高温热风首先进入一级旋风分离器（8）进行分离，分离下来的灰分由一级旋风分离器（8）进入返料器（7），在送料风、松料风的作用下通过返料管（6）再次进入循环流化床热风发生炉（4）内，燃烬的灰渣经排渣管流入水冷式滚筒除渣机（5）排到炉外，最后经水冷式滚筒除渣机（5）冷却后送到灰场。

一次风机（29）为循环流化床热风发生炉（4）提供流化风（也称作一次风），该流化风同时作为煤的主燃风，二次风机（28）为煤的完全燃烧补充氧提供二次风，送料风机（37）、松料风机（27）为返料器（7）提供送、松料风，帮助返料器（7）内的料腿积灰进行疏松和为进入返料管（6）中的灰顺利返回循环流化床热风发生炉（4）内提供动力，再循环风机Ⅰ（25）为循环流化床热风发生炉（4）提供需要再热的低温再循环热风，用于调节循环流化床热风发生炉（4）内的燃烧温度和降低NOx的生成量；再热炉助燃风机（24）为热风再热炉（19）的燃烧提供助燃风，再循环风机Ⅱ（26）为热风再热炉（19）提供需要再热的低温再循环热风，用于调节热风再热炉（16）出口热风的温度、降低NOx的生成量和减小因加热需要再热的低温再循环热风所需要的能耗。

循环流化床热风发生炉（4）产生的850℃~950℃热风首先进入一级旋风分离器（8）进行气固分离，分离下来的固体灰分由一级旋风分离器（8）进入返料器（7），在送、松料风的作用下通过返料管（6）再次进入循环流化床热风发生炉（4）内，燃烬的灰渣经排渣管流入水冷式滚筒除渣机（5）排到炉外，经水冷式滚筒除渣机（5）冷却后送到灰场，经分离后的热风经一级旋风分离器中心筒（9）引出进入二级旋风分离器（14）继续进行气固分离，分离下的固体灰经二级旋风分离器（14）下部的放灰口排出送到灰场，热风经二级旋风分离器中心筒（15）引出再进入多个并联装设的三级旋风分离器（14），多个并联装设的三级旋风分离器（14）是由采用多个带有内部提高分离效率的中心插件组成，更高效率对热风中含尘进行高效分离。三级旋风分离器（14）进行最后的气固分离，分离下的固体灰经三级旋风分离器（14）下部的放灰口排出送到灰场，热风经三级旋风分离器中心插件（18）引出进入热风再热炉（19）后进一步加热升温。循环流化床热风发生炉（4）产生的850℃~950℃热风经三级旋风分离器分离后进入热风再热炉（19），再热炉燃烧器（20）燃烧气体燃料，由再热炉助燃风机（24）提供燃烧所需的空气，燃烧产生的高温热风与循环流化床热风发生炉（4）产生的850℃~950℃热风在再热炉热风混合室（23）内混合，通过调节热风再热炉（19）的燃气消耗量和再循环风机Ⅱ（26）的再循环低温热风量来控制热风的温度最终达到1100℃~1200℃或者更高，以满足生产需要。