专利名称：煤重整系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于重整低品位煤如具有高水含量的褐煤和次烟煤的煤重整系统。
背景技术：
对于低品位煤，如具有高水含量的褐煤和次烟煤，尽管煤炭矿床的估计储量巨大，但是每単位重量的发热量低，并且运输效率差，所以已经通过对煤进行加热处理以将其干燥，从而进行増加每单位重量的发热量的处理。美国专利号5，401，364中已经描述了用于重整这种低品位煤的煤重整系统。
发明内容
在专利文献I中公开的煤重整系统的概要显示于图2中。该煤重整系统包括用于 通过热空气干燥将水从低品位煤蒸出并移除的干燥炉110，以及用于对干燥后的煤进行碳化和重整的碳化炉120。然而，在该系统中，用于从在碳化炉120中生成的碳化气分离并回收副产物焦油的焦油回收装置130具有这样的问题因为将碳化气通过喷嘴冷却而存在巨大的能量损失，并且同样该装置巨大并且建造成本高。同样，如果升高焦油回收装置130的出口气体温度，并且将含有焦油的循环气体作为从热空气生成炉140经由管线138a送出用于碳化炉的热空气的稀释气使用，以抑制焦油回收时的热损失，则产生这样的问题在管线138a与从用于碳化炉的热空气生成炉140送出热空气的管线142的会合点处出现结焦(coking)。此外，由焦油回收装置130回收的副产物焦油是这样的燃料具有低热稳定性、易于变质，并且因此附加值低。同样，副产物焦油具有这样的问题其与石油基的燃料的相容性差，以致作为燃料的用途是受限的。做出本发明以解决以上问题，并且因此本发明的目标是提供能够以低的设备成本提高热效率而不发生结焦的煤重整系统。为实现以上目标，根据本发明的煤重整系统的特征在于所述煤重整系统包括用于干燥低品位煤的干燥设备；用于将干燥后的煤碳化的碳化设备；用于将热空气提供至所述干燥设备或所述碳化设备的热空气提供设备；以及用于提供碳化气的碳化气循环管线，所述碳化气在所述碳化设备中生成，并且在保持所述碳化气的温度的同时，所述碳化气被作为用于所述热空气生成设备的燃料。优选地，根据本发明的煤重整系统还包括热交換器，所述热交換器用于在将热空气提供设备中生成的热空气提供至干燥设备或碳化设备之前，从所述热空气回收热量，并且根据本发明的煤重整系统还包括发电设备，所述发电设备用于借助由所述热交換器回收的热发电。如上所述，根据本发明，因为将在碳化设备中生成的碳化气在保持所述碳化气的温度的同时作为燃料提供到热空气提供设备，所述热空气提供设备用于向用于低品位煤的干燥设备或碳化设备提供热空气，与常规系统不同，未将焦油在焦油回收装置中从碳化气回收。因此，不需要提供以下设备如用于冷却井清洗碳化气的塔、热交換器、用于除去气体中烟雾形式的焦油的电沉淀器(electric precipitator)以及焦油储存槽，以致可以显著降低建造成本。同样，在常规焦油回收装置中，焦油的显热和潜热在焦油循环管路中的热交換器中损失。然而，根据本发明，可以有效利用焦油具有的热，以致可以提高热效率。此夕卜，因为将碳化气作为用于热空气提供设备的燃料再次利用，而不是作为热空气的稀释气，所以发生结焦的可能性很低。
图I是显示了根据本发明的煤重整系统的ー个实施方案的框图。图2是显示了常规煤重整系统的ー个实例的框图。
具体实施例方式现在将參考附图描述根据本发明的煤重整系统的ー个实施方案。在图中，省略了 用于吹入气体的吹风器以及用于调节气体提供量的阀等。如图I中所示，该实施方案的煤重整系统主要包括用于干燥原料如低品位煤的干燥炉10，用于碳化干燥后的原料的碳化炉20，用于碳化炉的、将用于碳化的热空气提供至碳化炉20的热空气生成炉30，以及用于干燥炉的、将用于干燥的热空气提供至干燥炉10的热空气生成炉40。干燥炉10是能够通过热空气将所装入的原料加热至110至200°C的温度并除去原料中所含有的水的装置。在该实施方案中，干燥炉10是使得热空气与原料直接接触的加热装置系统。然而，如果能够干燥原料而不使其燃烧，可以使用任何其他加热系统；例如，可以使用外部加热系统，其中使热空气与原料间接接触。干燥炉10包括用于引入原料的原料入ロ、用于将干燥后的原料提供至碳化炉20的原料出口、用于引入热空气的热空气入口以及用于在干燥后排出热空气的废气出口。碳化炉20是能够通过热空气将干燥后的原料加热到300至450°C的温度，将低品位煤的原料碳化，并将低品位煤转化为重整煤的装置。在该实施方案中，碳化炉20是使得热空气与原料直接接触的加热装置系统，并且将所述炉内部的气氛被維持在低氧水平以使原料不燃烧。可以使用其中使热空气与原料间接接触的外部加热系统。碳化炉20包括用于从干燥炉10引入原料的原料入口、用于将重整煤排出的重整煤的出口、用于引入热空气的热空气入口以及用于将已经用于碳化使用过的热空气排放的气体出口。用于碳化炉的热空气生成炉30是燃烧燃料以生成用于碳化炉20的热空气的装置，所述热空气的温度在400至1660°C的范围内。用于碳化炉的热空气生成炉30包括用于将从碳化炉20送出的碳化气作为燃料引入的燃料气体入口、用于将用于获得低氧气体的辅助燃料如甲烷引入的辅助燃料入口以及用于将热空气排出的热空气出口。用于干燥炉的热空气生成炉40是燃烧燃料以生成用于干燥炉10的热空气的装置，所述热空气的温度在400至1660°C的范围内。用于干燥炉的热空气生成炉40包括用于将从碳化炉20送出的碳化气作为燃料引入的燃料气体入口、用于将用于获得低氧气体的辅助燃料如甲烷引入的辅助燃料入口以及用于将热空气排出的热空气出口。在图I中，设置用于干燥炉10和碳化炉20的两个热空气生成炉。然而，可以设置ー个共用的热空气生成炉。干燥炉10设置有废气管线12，所述废气管线12将干燥后的热空气送至其废气出ロ处的废气处理装置(未显示)。碳化炉20在其气体出ロ设置有碳化气循环管线22，所述碳化气循环管线22将含有碳化后的热空气和由碳化生成的焦油的碳化气在保持其温度的同时送至用于碳化炉的热空气生成炉30的燃料气体入ロ，以及用于干燥炉的热空气生成炉40的燃料气体入ロ。碳化炉20在其重整煤出ロ还设置有用于将重整煤排出的重整煤排出管线24。在该重整煤排出管线24上，还可以设置用于将重整煤成型为预定形状的成型机(未显示)。用于碳化炉的热空气生成炉30在其热空气出口设置有碳化热空气提供 管线32，所述碳化热空气提供管线32将热空气送至碳化炉20的热空气入ロ。在该碳化热空气提供管线32上，从用于碳化炉的热空气生成炉30 —侧，按以下给出的次序设置用干与热空气进行热交换的热交換器34，以及第一废气循环管线14，所述第一废气循环管线14用于将废气管线12的一些干燥后的废气送至碳化炉20。用于干燥炉的热空气生成炉40在其热空气出口设置有干燥热空气提供管线42，所述干燥热空气提供管线42将热空气送至干燥炉10的热空气入口。在该干燥热空气提供管线42上，从用于干燥炉的热空气生成炉40 —侧，按以下给出的次序设置用于进行与热空气的热交换的热交換器44，以及第二废气循环管线16，所述第二废气循环管线16用于将废气管线12的一些干燥后的废气送至干燥炉10。在相应的管线上，设置用于测量管线中气体和重整煤的温度的温度计13、15、23、25、33、36、38、43、46 和 48。根据上述配置，首先，将作为原料的煤提供至干燥炉10。作为煤，使用含有15至70%,优选20至40%的水的低品位煤,如褐煤(lignite)、褐煤(brown coal)、次烟煤和泥煤。在干燥炉10中，将低品位煤直到其水含量成为大约0%。干燥炉10中的干燥操作通过使温度为150至300°C的热空气与低品位煤直接接触进行，所述热空气从用于干燥炉的热空气生成炉40经由干燥热空气提供管线42引入。将干燥后的废气经由废气管线12送至废气处理装置(未显示)，并且将废气中的一些经由第一和第二废气循环管线14和16循环使用。从用于干燥炉的热空气生成炉40送出的热空气的温度高于在干燥炉10中用于干燥所需的气体温度。因此，通过热交換器44将用于干燥炉的热空气生成炉40的热空气的温度降低至，例如，400至550°C的温度，并且之后可以通过与温度为110至130°C的第二废气循环管线16的废气混合，将其进一步降低至200至300°C的范围。在热交換器44中，可以以蒸汽的形式从热空气回收热。通过使用该回收的蒸汽，可以通过使用发电机(未显示)生成电力。可以将所生成的电カ分派为用于煤重整系统所需的动力，并且，如果有剩余，也可以将剩余的电出售。将已经在干燥炉10中干燥的低品位煤引入至碳化炉20中。在碳化炉20中，通过使热空气与低品位煤直接接触进行碳化，所述热空气从用于碳化炉的热空气生成炉30经由碳化热空气提供管线32引入。将碳化后的热空气和含有由碳化生成的焦油的碳化气经由碳化炉20的气体出ロ排出。所排出的气体具有300至500°C的温度，并且在保持其温度的同时，将其作为燃料经由碳化气循环管线22提供至用于碳化炉的热空气生成炉30的燃料气体入口，以及用于干燥炉的热空气生成炉40的燃料气体入口。因此，与常规煤重整系统不同，在不将焦油在焦油回收装置中从碳化气回收的情况下，将在碳化炉20中生成的碳化气作为用于碳化炉的热空气生成炉30的燃料提供，并且作为用于干燥炉的热空气生成炉40的燃料提供。因此，可以有效地利用焦油的热，并且从而可以提高煤重整系统的热效率。从用于碳化炉的热空气生成炉30送出的热空气的温度高于在碳化炉20中用于碳化所需的气体温度。因此，通过热交換器34将用于碳化炉的热空气生成炉30的热空气的温度降低至，例如，600至700°C的温度，并且之后可以通过与温度为110至130°C的第一废气循环管线14的废气混合，将其进一步降低至350至550°C的范围。在热交換器34中，与在上述干燥热空气的热交換器44中相同，可以以蒸汽的形式从热空气回收热。通过使用所回收的蒸汽，可以通过使用发电机(未显示)发电。实施例通过使用图I中所示的煤重整系统，进行其中将低品位煤干燥并碳化的模拟。同样，作为比较例，通过使用图2中所示的煤重整系统进行类似的模拟。系统中的气体温度在表I中给出。模拟的条件和结果也在表2中给出。表I
权利要求
1.一种煤重整系统，所述煤重整系统包括 干燥设备，所述干燥设备用于将低品位煤干燥； 碳化设备，所述碳化设备用于将所述干燥后的低品位煤碳化； 热空气提供设备，所述热空气提供设备用于将热空气提供至所述干燥设备或所述碳化设备；以及 碳化气循环管线，所述碳化气循环管线用于提供碳化气，所述碳化气在所述碳化设备中生成，并且在保持所述碳化气的温度的同时，所述碳化气被作为用于所述热空气生成设备的燃料。
2.根据权利要求I所述的煤重整系统，所述煤重整系统还包括热交換器，所述热交換器用于在将所述热空气提供设备中生成的热空气提供至所述干燥设备或所述碳化设备之前，从所述热空气回收热量。
3.根据权利要求2所述的煤重整系统，所述煤重整系统还包括发电设备，所述发电设备用于借助由所述热交換器回收的热发电。
全文摘要
本发明的煤重整系统包括用于将低品位煤干燥的干燥炉，用于将干燥后的低品位煤碳化的碳化炉，用于将热空气提供至所述干燥炉或所述碳化炉的热空气生成炉，以及用于提供碳化气的碳化气循环管线，所述碳化气在所述碳化炉中生成，并且在保持所述碳化气的温度的同时，所述碳化气被作为用于所述热空气生成炉的燃料。
文档编号C10B57/00GK102690668SQ201210056629
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月6日 优先权日2011年3月22日
发明者佐藤文昭, 大本节男, 洲崎诚 申请人:三菱重工业株式会社