一种粉煤热解与焦粉燃烧发电耦合系统及方法与流程

本发明涉及煤化工领域，具体涉及一种粉煤热解与焦粉燃烧发电耦合系统及方法。

背景技术：

随着煤炭开采机械化程度的提高，各大煤炭产地的大量廉价粉煤资源无法利用。煤热解技术是煤炭资源高效、洁净利用的重要途径之一，近年煤的热解成为各个单位研究的重点，但是主要集中在块面热解方面的研究，在粉煤热解方面尚未见研究报道。

电力行业迅猛发展，其中燃烧发电是电力供应的主要方式。如何降低燃烧发电能耗是工业实现节能减排目标的重大课题。igcc(整体煤气化联合循环发电系统)是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。然而igcc的实现需要对现有的发电锅炉进行大的改造，需要大量的投资，成本高，不利于大范围普及。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种粉煤热解与焦粉燃烧发电耦合系统及方法，不仅可以提高粉煤的利用率，且降低燃烧发电能耗，不需要对发电锅炉进行大的改造，成本低。

一种粉煤热解与焦粉燃烧发电耦合系统，包括：原煤仓、磨机、旋风分离器、袋式收尘器、粗煤粉缓存仓、细煤粉缓冲仓、热解反应器、分离系统、焦粉缓冲仓、焦油回收系统、锅炉和发电机组；

原煤仓原煤出口与磨机原煤入口连接，磨机出口与旋风分离器入口连接，旋风分离器粗煤粉出口与粗煤粉缓冲仓入口连接，旋风分离器细煤粉出口与袋式收尘器入口连接，袋式收尘器细煤粉出口与细煤粉缓冲仓入口连接；

粗煤粉缓冲仓粗煤粉出口与热解反应器粗煤粉入口连接，热解反应器出口与分离系统入口连接，分离系统固体出口与焦粉缓冲仓入口连接，分离系统气体出口与焦油回收系统入口连接；

细煤粉缓冲仓细煤粉出口与焦粉缓冲仓热焦粉出口与锅炉燃料入口连接，锅炉蒸汽出口与发电机组连接。

优选的，焦油回收系统设置有煤焦油出口和热解气出口，热解气出口的热解气分成两股，一股热解气引出，另一股热解气进入热解反应器；

还包括空气预热器和风机，风机的出风口与空气预热器入口连接，空气预热器的热风出热解反应器的气体入口连接。

进一步的，还包括罗茨风机，罗茨风机的出风口与细煤粉缓冲仓细煤粉出口和焦粉缓冲仓热焦粉出口连接，且空气预热器的热风出口还与锅炉燃料入口连接。

优选的，还包括换热器；焦油回收系统设置有煤焦油出口和热解气出口，热解气出口的热解气分成两股，一股热解气引出，另一股热解气从换热器冷流体入口进入换热器，换热器的冷流体出口与热解反应器的气体入口连接；

锅炉的高温烟气出口与换热器的热流体入口连接，换热器的热流体出口与细煤粉缓冲仓的细煤粉出口和焦粉缓冲仓热焦粉出口连接。

还包括空气预热器和风机，风机出风口与空气预热器入口连接，空气预热器热风出口与锅炉燃料入口连接。

优选的，焦油回收系统设置有煤焦油出口和热解气出口，热解气出口与细煤粉缓冲仓细煤粉出口和焦粉缓冲仓热焦粉出口连接；

还包括空气预热器和风机，风机出风口与空气预热器入口连接，空气预热器热风出口与锅炉燃料入口连接。

进一步的，锅炉的高温烟气出口与热解反应器的气体入口连接。

优选的，分离系统固体出口通过干熄焦装置与焦粉缓冲仓入口连接。

优选的，还包括空气预热器和风机，风机出风口与空气预热器入口连接，空气预热器的热风出口与磨机的气体入口连接。

优选的，袋式收尘器的尾气出口与烟囱连接。

一种粉煤热解与焦粉燃烧发电耦合的发电方法，将原煤粉碎后经旋风分离器分离出粗煤粉和细煤粉，粗煤粉进行热解反应，热解反应的产物经分离得到热解气、煤焦油和热焦粉，热焦粉和细煤粉送入锅炉进行燃烧，产生的热蒸汽送入发电机组进行发电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的系统将热解产生的半焦与电厂锅炉发电耦合，通过将煤粉分离，得到粗煤粉和细煤粉，将粗煤粉进行热解反应，产生热解气和煤焦油以及热焦粉，热焦粉和细煤粉都送入锅炉进行燃烧发电。本发明在系统在不改变现有锅炉的前提下，仅增加少量的投资就可以实现煤炭清洁利用，系统在附产煤焦油、热解气的情况下充分利用半焦的显热，提高系统能效，显著降低电厂单位能耗，且实现了粉煤梯级利用，提高了粉煤的利用率，对煤的利用实现“吃干榨净”。

进一步的，热解气出口的热解气分成两股，一股热解气引出，另一股热解气进入热解反应器可以实现热解反应所需热源自给自足。

进一步的，利用锅炉热源实现燃料热送，降低能耗。

进一步的，利用锅炉高温热烟气间接换热热解气，提高热解气品质。

进一步的，利用热解气输送燃料加空气直接进锅炉燃烧，提高能效。

进一步的，利用锅炉高温热烟气为热解反应提高热源。

进一步的，设置干熄焦装置实现高温粉焦的冷却。

进一步的，空气预热器的热风出口与磨机的气体入口连接，从而制粉系统热源由锅炉提供。

附图说明

图1为本发明实施例1粉煤热解焦粉热送与燃烧发电的流程示意图；

图2为本发明实施例2粉煤热解焦粉热送燃烧发电、高温烟气间接换热的流程示意图；

图3为本发明实施例3粉煤热解焦粉热送燃烧发电、高温烟气直接进反应器的流程示意图；

图中：原煤仓1、给煤机2、磨机3、旋风分离器4、袋式收尘器5、烟囱6、第一罗茨风机7、粗煤粉缓存仓8、细煤粉缓冲仓9、热解反应器10、分离系统11、焦粉缓冲仓12、焦油回收系统13、第二罗茨风机14、一次风箱15、二次风箱16、燃烧器17、锅炉18、空气预热器19、风机20、发电机组21、热解气22、煤焦油23、干熄焦装置24、高温烟气25、换热器26。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实施例1

如图1所示，本实施例粉煤热解与焦粉燃烧发电耦合系统包括：原煤仓1、给煤机2、磨机3、旋风分离器4、袋式收尘器5、烟囱6、第一罗茨风机7、粗煤粉缓存仓8、细煤粉缓冲仓9、热解反应器10、分离系统11、焦粉缓冲仓12、焦油回收系统13、第二罗茨风机14、一次风箱15、二次风箱16、燃烧器17、锅炉18、空气预热器19、风机20、发电机组21、热解气22、煤焦油23和干熄焦装置24。

原煤仓1的原煤出口通过给煤机2与磨机3的原煤入口连接，磨机3的出口与旋风分离器4的入口连接，旋风分离器4的粗煤粉出口与粗煤粉缓冲仓8的入口连接，旋风分离器4的细煤粉出口与袋式收尘器5的入口连接，袋式收尘器5的尾气出口与烟囱6连接，袋式收尘器5的细煤粉出口与细煤粉缓冲仓9的入口连接。

粗煤粉缓冲仓8的粗煤粉出口与热解反应器10的粗煤粉入口连接，热解反应器10的出口与分离系统11的入口连接，分离系统11的固体出口与焦粉缓冲仓12入口连接(或者经干熄焦装置24与焦粉缓冲仓12入口连接)，分离系统11的气体出口与焦油回收系统13的入口连接，焦油回收系统13设置有煤焦油出口和热解气出口，热解气出口的热解气分成两股，一股热解气引出，另一股热解气经第一罗茨风机7送入热解反应器10。

细煤粉缓冲仓9的细煤粉出口与焦粉缓冲仓12的热焦粉出口依次经第二罗茨风机14、一次风箱15和燃烧器17与锅炉18的原料入口连接，风机20的出风口与空气预热器19入口连接，空气预热器19的热风出口经二次风箱16与燃烧器17入口连接，锅炉18的蒸汽出口与发电机组21连接。

空气预热器19的热风出口还与磨机3和热解反应器10的气体入口分别连接。

原煤仓1的原煤经给煤机2送入磨机3磨好后经旋风分离器4分离出粗煤粉进粗煤粉缓冲仓8，细煤粉由袋式收尘器5收集进细煤粉缓冲仓9，尾气由烟囱6排放，煤粉烘干热源由空气预热器19预热空气提供，动力由风机20提供；

粗煤粉缓冲仓8中的粗煤粉进入热解反应器10进行热解后进入分离系统11进行气固分离，分离出来的热焦粉进入焦粉缓冲仓12(或者热焦粉经干熄焦装置24冷却后进入焦粉缓冲仓12)，分离出来的气体进入焦油回收系统13进行收集后得到热解气22和煤焦油23，其中部分热解气经罗茨风机7送入热解反应器10，反应空气由空气预热器19提供，动力由风机20提供；

细煤粉缓冲仓9细煤粉与焦粉缓冲仓12热焦粉经罗茨风机14空气(或者热解气22)输送至一次风箱经燃烧器17送入锅炉18燃烧，二次风由风机20送至空气预热器19预热后经二次风箱16送至锅炉助燃，锅炉18加热蒸汽送至发电机组21发电；

系统附产热解气22和煤焦油23；

其中，焦粉缓冲仓12中热焦粉温度为450-550℃，细煤粉缓冲仓9细煤粉温度为室温。

该实施例的系统，能实现粉煤梯级利用，充分利用半焦显热，提高系统能效；附产煤焦油及热解气，经济效益好。

实施例2

如图2所示，与实施例1不同的是：该实施例2不设置第二罗茨风机14，设置换热器26，焦油回收系统13的一股热解气引出，另一股热解气经第一罗茨风机7送入换热器26冷流体入口，换热器26的冷流体出口与热解反应器10的气体入口连接。锅炉18的高温烟气出口与换热器26的热流体入口连接，换热器26的热流体出口与细煤粉缓冲仓9的细煤粉出口和焦粉缓冲仓12热焦粉出口连接。空气预热器19的热风出口不与热解反应器10的气体入口连接。

原煤仓1的原煤经给煤机2送入磨机3磨好后经旋风分离器4分离出粗煤粉进粗煤粉缓冲仓8，细煤粉由袋式收尘器5收集进细煤粉缓冲仓9，尾气由烟囱6排放，磨机3的煤粉烘干热源由空气预热器19预热空气提供，动力由风机20提供；

粗煤粉缓冲仓8粗煤粉进入热解反应器10进行热解后进入分离系统11进行气固分离，热焦粉进入焦粉缓冲仓12，气体进入焦油回收系统13进行收集后得到热解气22和煤焦油23，其中部分热解气经第一罗茨风机7进入换热器26与高温烟气25进行换热后送入热解反应器10；

细煤粉缓冲仓9细煤粉与焦粉缓冲仓12热焦粉由经换热器26换热降温后的高温烟气25输送至一次风箱15经燃烧器17送入锅炉18燃烧，二次风由风机20送至空气预热器19预热后经二次风箱16送至锅炉助燃，锅炉18加热蒸汽送至发电机组21发电；

系统附产热解气22和煤焦油23，其中热解气22可当做热源入锅炉18燃烧；

其中，焦粉缓冲仓12热焦粉温度为450-550℃，细煤粉缓冲仓9细煤粉温度为室温。

该实施例的系统，能实现粉煤梯级利用；充分利用半焦显热，提高系统能效；附产煤焦油及热解气，且热解气品质优良，经济效益好。

实施例3

如图2所示，与实施例1不同的是：本实施例3中，焦油回收系统13热解气出口的热解气只有一股，热解气出口经第一罗茨风机7与细煤粉缓冲仓9的细煤粉出口和焦粉缓冲仓12热焦粉出口连接，锅炉18的高温烟气出口与热解反应器10的气体入口连接。空气预热器19的热风出口不与热解反应器10的气体入口连接。

原煤仓1的原煤经给煤机2送入磨机3磨好后经旋风分离器4分离出粗煤粉进粗煤粉缓冲仓8，细煤粉由袋式收尘器5收集进细煤粉缓冲仓9，尾气由烟囱6排放，煤粉烘干热源由空气预热器19预热空气提供，动力由风机20提供；

粗煤粉缓冲仓8粗煤粉进入热解反应器10进行热解后进入分离系统11进行气固分离，热焦粉进入焦粉缓冲仓12，气体进入焦油回收系统13进行收集后得到热解气和煤焦油23，其中锅炉18中的高温烟气25送入热解反应器10；

细煤粉缓冲仓9细煤粉与焦粉缓冲仓12热焦粉经第一罗茨风机7用热解气22输送至一次风箱15经燃烧器17送入锅炉18燃烧，二次风由风机20送至空气预热器19预热后经二次风箱16送至锅炉助燃，锅炉18加热蒸汽送至发电机组21发电；

系统附产煤焦油23；

其中，焦粉缓冲仓12热焦粉温度为450-550℃，细煤粉缓冲仓9细煤粉温度为室温。

本实施例能实现粉煤梯级利用；充分利用半焦显热，提高系统能效；附产煤焦油经济效益好。