煤低温热解-燃烧一体化制取煤气焦油半焦系统及方法与流程

本发明属于煤气焦油半焦制取技术领域，特别涉及一种煤低温热解-燃烧一体化制取煤气焦油半焦系统及方法。

背景技术：

我国富煤少油，近年来煤炭产量位居世界第一位。但传统的煤炭利用主要为燃烧发电、燃烧供热等，利用方式粗犷，煤炭资源综合利用率低，同时排放了较多的大气污染物，对大气环境造成了不良影响。煤炭由包含C、H、O、N、S及其他多种元素、结构极其复杂的大分子构成。直接燃烧煤炭仅仅利用了其中的固定碳，挥发分等其他具有化学属性的成分并没有被有效提取。

煤低温热解具有工艺简单，投资少，生产成本低等优势。按照供热方式不同，可分为内热式和外热式两种。内热式热解技术主要包括固体热载体热解技术、循环流化床固体热载体热解技术、气体热载体热解技术。目前的循环流化床固体热载体热解技术采用外循环方式将循环物料送入热解炉，存在：(1)循环物料量流率少，装置出力小；(2)燃烧炉与热解炉分开布置，两个主要设备间需要复杂的连接管路；(3)在该管路上设置的气动调节阀的调节性能差，系统运行复杂等主要问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种煤低温热解-燃烧一体化制取煤气焦油半焦系统及方法，可有效提高产量，降低设备损耗，且有效回收热能，不产生废水，具有环保的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种煤低温热解-燃烧一体化制取煤气焦油半焦系统，包括循环流化床燃烧炉10，循环流化床燃烧炉10与煤低温热解炉4采用无管路连接的一体化结构，在循环流化床燃烧炉10的炉膛上部开有一个或者多个烟窗1，循环物料以内循环方式通过烟窗1落入炉膛外的移动床2，移动床2下部设有一个或多个与煤低温热解炉4连通的通道3，循环物料经通道3进入煤低温热解炉4，煤低温热解炉4的煤气出口接旋风分离器5，旋风分离器5分离出的煤气依次进入陶瓷过滤器6、煤气间接冷却器7和电捕集焦油器8，出电捕集焦油器8的部分煤气经煤气再循环风机9送入煤低温热解炉4作为流化介质。

所述旋风分离器5为一个或多个，当为多个时，可采用单级分离方式，也可采用两台旋风分离器5串联的二级分离方式；所述陶瓷过滤器6、煤气间接冷却器7和电捕集焦油器8均为一个或者多个，当为多个时，相同器件相互并联。

所述旋风分离器5分离出的飞灰和半焦进入循环流化床燃烧炉10燃烧或单独外卖。

所述循环流化床燃烧炉10采用圆形炉膛或矩形炉膛。

所述烟窗1呈倾斜布置，便于循环物料进入移动床2中。

本发明还提供了利用所述煤低温热解-燃烧一体化制取煤气焦油半焦系统的方法，包括如下步骤：

将循环物料加入循环流化床燃烧炉10中，燃烧炉10的运行条件与循环流化床锅炉正常运行条件相同。

在循环流化床炉内物料循环规律的作用下，循环物料依次经烟窗1、移动床2和通道3进入煤低温热解炉4作为固体热载体，其温度约为800～1000℃。

向煤低温热解炉4中加入煤，被循环物料加热，加热温度在450～700℃之间；

煤受热裂解，产生的粗煤气和细灰颗粒进入旋风分离器5进行除尘，除尘后粉尘浓度为1～20g/Nm³，然后进入陶瓷过滤器6进行二次除尘，除尘后粉尘浓度为1～10mg/Nm³，再依次进入煤气间接冷却器7和电捕集焦油器8，进行煤气的余热回收及焦油回收；

离开电捕集焦油器8后的煤气经煤气风机送出，其中部分粗煤气净化后通过煤气再循环风机9加压后再送回煤低温热解炉4底部，作为煤低温热解炉4的流化介质。

煤在煤低温热解炉4热解气化后的半焦、循环物料以及高温气固旋风分离器所分离下的细灰通过返料机构进入循环流化床燃烧炉10，或不进入燃烧炉燃烧，其中半焦冷却后可作为成品外卖。

所述循环流化床燃烧炉10燃用来自煤在低温热解炉4中热解产生的半焦，运行温度800～1000℃，把煤或半焦在燃烧炉10中燃烧产生的高温循环物料再送至煤低温热解炉4以提供煤低温热解炉4所需热量，同时循环流化床燃烧炉10所生产的水蒸汽用于发电、供热及制冷。

所述煤气间接冷却器7中的冷却介质是冷却水或循环流化床燃烧炉10燃烧用的空气，冷却水为循环流化床燃烧炉10的给水。

所述的循环物料为煤燃烧后产生的高温灰分。

与现有技术相比，本发明通过在煤热解系统布置低温热解-燃烧一体化装置，采用内循环方式使得燃烧炉中循环物料进入移动床后再进入热解炉有以下好处：第一、相对采用外循环方式(即循环物料来自燃烧炉旋风分离器分离下的循环物料)而言，由于燃烧炉的内循环的物料流率要大于外循环流率，使得单位时间进入热解炉循环物料量大幅度增加，提高了固体热载体的量，使得整个装置的焦油煤气焦油半焦的产量增加。另外，如果循环流化床燃烧炉采用圆形炉膛，燃烧炉四周空间均可以布置热解炉，进一步提高了热解装置的出力。第二、燃烧炉中大量循环物料送入热解炉后，大幅减少燃烧炉炉膛内灰浓度，降低燃烧炉炉膛水冷壁磨损的速率。第三、本系统设置了煤气间接冷却器，系统热量回收充分，不产生废水，环保特性好。

附图说明

图1是本发明实施例1的系统结构示意图。

图2是本发明实施例2的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

实施例1

如图1所示，煤低温热解-燃烧一体化制取煤气焦油半焦系统包括，烟窗1，移动床2，通道3，煤低温热解炉4，旋风分离器5，陶瓷过滤器6，煤气间接冷却器7，电捕集焦油器8，煤气再循环风机9，循环流化床燃烧炉10。

循环流化床燃烧炉10与煤低温热解炉4采用一体化设计，循环流化床燃烧炉10中的循环物料以内循环方式进入炉膛上部的两个烟窗1后，落入移动床2中后，经过移动床2下部的一个通道3后进入低温煤低温热解炉4。煤经给料机进入煤低温热解炉4和高温循环物料混合后析出高热值挥发份，所产生的粗煤气和细灰颗粒进入两级高温气固旋风分离器5中除尘后，进入并联布置的陶瓷过滤器6除尘后，再进入并联布置煤气间接冷却器7，然后进入并联布置的电捕集焦油器8。离开电捕集焦油器8后的煤气经煤气风机送出，其中部分煤气通过再循环风机9加压后再送回煤低温热解炉底部，作为煤低温热解炉4的流化介质。煤在煤低温热解炉热解气化后的半焦、循环物料以及高温气固旋风分离器5所分离下的细灰(灰和半焦)通过返料机构进入循环流化床燃烧炉10。煤气间接冷却器7中的冷却介质是冷却水。

实施例2

如图2所示，煤低温热解-燃烧一体化制取煤气焦油半焦系统包括，烟窗1，移动床2，通道3，煤低温热解炉4，旋风分离器5，陶瓷过滤器6，煤气间接冷却器7，电捕集焦油器8，煤气再循环风机9，循环流化床燃烧炉10。

循环流化床燃烧炉10与煤低温热解炉4采用一体化设计，循环流化床燃烧炉10中的循环物料以内循环方式进入两个烟窗1后落入移动床2中后，经过移动床2下部的1个通道3进入低温煤低温热解炉4。煤经给料机进入煤低温热解炉4和高温循环物料混合后析出高热值挥发份，所产生的粗煤气和细灰颗粒进入一级高温气固旋风分离器5中除尘后，进入并联布置的陶瓷过滤器6除尘后，再进入并联布置煤气间接冷却器7，然后进入单独布置的电捕集焦油器8。离开电捕集焦油器8后的煤气经煤气风机送出，其中部分煤气通过再循环风机9加压后再送回煤低温热解炉底部，作为煤低温热解炉4的流化介质。煤在煤低温热解炉热解气化后的半焦、循环物料以及高温气固旋风分离器5所分离下的细灰(灰和半焦)通过返料机构进入循环流化床燃烧炉10。煤气间接冷却器7中的冷却介质是空气。

综上，本发明所采用的循环流化床燃烧炉10与煤低温热解炉4采用一体化设计，循环流化床燃烧炉10与煤低温热解炉4之间无连接管路，系统简单；循环流化床燃烧炉10中循环物料能够以内循环方式进入炉膛中上部的一个或多个烟窗1，循环物料进入该烟窗1后落入底部移动床2的空间中。移动床2下部设有一个或多个循环物料的通道3，循环物料通过该通道3能够进入煤低温热解炉4。煤经给料机进入煤低温热解炉4和作为固体热载体的高温循环物料混合并受其加热(运行温度在450～700℃之间)。煤首先受热裂解，析出高热值挥发份。煤在煤低温热解炉4中经热解所产生的粗煤气和细灰颗粒进入一级或多级高温气固旋风分离器5中进行高效除尘，除尘后粉尘浓度为1～20g/Nm³，然后进入单独布置或并联布置的陶瓷过滤器6再次进行除尘，除尘后粉尘浓度为1～10mg/Nm³，然后依次进入单独布置或并联布置煤气间接冷却器7，再进入单独布置或并联布置电捕集焦油器8，进行煤气的余热回收及焦油回收系统，离开电捕集焦油器8后的煤气经煤气风机送出，其中部分粗煤气净化后通过煤气再循环风机9加压后再送回煤低温热解炉4底部，作为煤低温热解炉4的流化介质。而收集下来的焦油则可用于后续焦油深加工。煤在煤低温热解炉4热解气化后的半焦、循环物料以及高温气固旋风分离器所分离下的细灰(灰和半焦)可以通过返料机构进入循环流化床燃烧炉10，也可以不进入燃烧炉燃烧，其中半焦冷却后作为成品外卖。循环流化床燃烧炉10燃用来自煤低温热解炉4的半焦，运行温度800～1000℃，把煤低温热解炉4来的低温循环物料加热后再送至煤低温热解炉4以提供煤低温热解炉所需热量，同时循环流化床燃烧炉10所生产的水蒸汽可用于发电、供热及制冷等。

煤气间接冷却器7中的冷却介质可以是冷却水或循环流化床燃烧炉10燃烧用的空气，或其他冷却介质。冷却水可以为循环流化床燃烧炉10的给水，或其他水源。

系统中并联布置的陶瓷过滤器6、煤气间接冷却器7、电捕集焦油器8，当其中一台用于检修或备用，另外一台可以满足系统全出力运行。