一种火电厂锅炉蒸汽热解煤系统的制作方法

2021-02-27 01:02:18|

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本实用新型涉及煤热解技术领域，具体涉及一种利用火电厂锅炉蒸汽作为热解热源的热解制煤气的系统。

背景技术：

我国能源结构特点是“缺油、少气、富煤”，据《bp2011年世界能源统计年鉴》我国煤炭探明储量石油20亿t、天然气2.8万亿m3和1145亿t，煤炭资源相对丰富，储量居世界第三，产能居世界第一。从我国能源储量与消费增长趋势分析，石油资源的长期短缺已成定局，同时由于我国煤炭资源的粗放式开采和较低的利用效率，我国于2009年成为煤炭净进口国，2011年进口煤炭1.824亿t，成为全球最大的煤炭进口国。然而，我国正处于工业化崛起，经济高速发展阶段，能源短缺问题将是制约我国工业化进程的最大阻力。我国低变质煤炭资源储量占煤炭资源总储量的40％以上，年产量占全国煤炭总产量的30％左右。高效利用低变质煤炭资源，实现其资源化利用，是我国经济发展和国家能源安全的有力保障之一。研究发现，低变质煤炭中赋存着较高的油气资源。因此煤炭热解技术能够提高低变质煤炭的利用效率，并且热解产物煤焦油和热解煤气能够缓解我国对外的石油依存度和天然气缺口，有利于保障我国的能源安全和经济发展。

目前的大型煤热解工艺中，存在大量的水蒸气消耗和其他能源消耗，而且其烟气处理成本高昂。如果能够利用火电厂内的廉价蒸汽和废气、废水、废渣处理设施，就可极大降低煤热解工艺的生产成本。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种火电厂锅炉蒸汽热解煤的系统，可以实现利用锅炉主蒸汽、再热蒸汽等作为热解炉的主要热源，以电站锅炉烟气、煤气补热热量等作为辅助热源，从而降低热解炉的整体能耗，将煤炭热解气化为可燃热解荒煤气，再经过净化和分离，从而实现火电厂煤热解制煤气和焦油。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种火电厂锅炉蒸汽热解煤系统，包括热解炉、高温蒸汽连接管路、煤气焦油净化分离装置；所述热解炉与高温蒸汽连接管路相连接，所述高温蒸汽连接管路与火电厂电站锅炉的主蒸汽管道和再热蒸汽管道的一种或两种相连通；所述煤气焦油净化分离装置的荒煤气进口与热解炉的荒煤气出口相连通，所述煤气焦油净化分离装置还设有煤气出口、焦油出口和废气出口，所述废气出口和所述火电厂电站锅炉的烟道相连通；所述热解炉设有焦炭出口和废渣出口。

进一步地，所述热解炉还与火电厂电站锅炉相连通，用于获取火电厂电站锅炉产生的高温烟气的热量作为热解炉的补充热源。

进一步地，所述系统还设置煤预处理设备，所述热解炉的进料口与煤预处理设备相连接。

更进一步地，所述煤预处理设备包括碎煤加工处理设备、电站锅炉制粉系统中的一种或两种。

进一步地，系统还包括有燃烧室，所述燃烧室的燃料进口连通于所述煤气焦油净化分离装置的煤气出口和焦油出口中的任一个或两个，烟气出口用于向热解炉输出高温烟气作为补充热源。

进一步地，设有煤气加热器，煤气加热器的蒸汽换热管道入口连接于火电厂电站锅炉的主蒸汽管道和再热蒸汽管道中的一个或两个，蒸汽换热管道出口连通于火电厂热力系统；所述煤气加热器还设有净煤气入口和净煤气出口，所述净煤气出口连通于所述热解炉，所述净煤气入口连通于煤气焦油净化分离装置的净煤气出口。

更进一步地，系统还设有高温换热器，所述高温换热器的净煤气入口连通于煤气焦油净化分离装置的净煤气出口；所述火电厂电站锅炉的烟气出口通过耐高温工质管连通于所述高温换热器的换热介质管道入口，用于将火电厂电站锅炉的高温烟气引入所述高温换热器的换热介质管道；所述高温换热器的换热介质管道出口通过引风机和耐高温工质管连通于火电厂电站锅炉，用于将换热后的烟气送回火电厂电站锅炉的烟道；所述高温换热器的净煤气出口连通于热解炉的干馏单元；所述高温换热器用于利用高温烟气的热量对净煤气进行加热并将加热后的净煤气送入热解炉。

进一步地，所述煤气出口和焦油出口分别连通有煤气存储装置和焦油存储装置。

进一步地，所述煤气出口和焦油出口均连通于电站锅炉，用于为电站锅炉提供煤气和焦油作为补充燃料。

进一步地，所述热解炉还设有冷却介质入口，所述冷却介质入口连通于汽轮机抽汽管道，热解炉的荒煤气出口连通于一冷却器；所述冷却器内设有换热管道，所述换热管道的入口连通于荒煤气出口，所述换热管道的出口连通于所述煤气焦油净化分离装置；所述冷却器的锅炉水入口连通于锅炉给水管道，蒸汽出口连通于火电厂电站锅炉的汽包。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型系统利用火电厂锅炉主蒸汽或再热蒸汽作为热解炉加热热源，降低热解炉能耗，提高了热解炉的运行经济性。

(2)可以通过调节火电厂锅炉供给热解炉的蒸汽量，实现火电厂锅炉的调峰，减少火电厂调峰负荷压力。

(3)煤气焦油净化分离装置分离的废气直接排入火电厂锅炉，利用锅炉减少热解炉废气烟气处理费用。

(4)煤热解过程中产生的其他废水、废渣，均可以利用火电厂现有处理设施进行处理，降低了项目的初投资。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的结构示意图；

图3为本实用新型实施例3的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。

实施例1

一种火电厂锅炉蒸汽热解煤系统，如图1所示，包括热解炉101、高温蒸汽连接管路、煤气焦油净化分离装置102；所述热解炉101与高温蒸汽连接管路相连接，所述高温蒸汽连接管路与火电厂电站锅炉100的主蒸汽管道和再热蒸汽管道的一种或两种相连通；所述煤气焦油净化分离装置102的荒煤气进口与热解炉101的荒煤气出口相连通，所述煤气焦油净化分离装置102还设有煤气出口、焦油出口和废气出口，所述废气出口和所述火电厂电站锅炉100的烟道相连通；所述热解炉101设有焦炭出口和废渣出口。

在上述系统中，热解炉利用火电厂电站锅炉的主蒸汽和再热蒸汽中的一种或几种作为主要热源，对煤原料进行热解产生得到焦炭和荒煤气，荒煤气经过煤气焦油净化分离装置的分离和净化后得到净煤气和焦油。废气则排出回到所述火电厂电站锅炉的烟道，最终利用烟气脱硫脱硝除尘系统进行处理。所述热解炉得到的焦炭从焦炭出口输出，废渣则可以通过废渣出口输出至火电厂自身的废渣处理系统进行处理。

在本实施例中，所述热解炉101还与火电厂电站锅炉100相连通，用于获取火电厂电站锅炉产生的高温烟气的热量作为热解炉的补充热源。在本实施例中，高温烟气是直接输送至热解炉101内，和煤进行接触式加热热解。

进一步地，所述系统还设置煤预处理设备103，所述热解炉101的进料口与煤预处理设备103相连接。

更进一步地，所述煤预处理设备103包括碎煤加工处理设备、电站锅炉制粉系统中的一种或两种。

进一步地，所述系统还包括有燃烧室104，所述燃烧室104的燃料进口连通于所述煤气焦油净化分离装置的煤气出口和焦油出口中的任一个或两个，烟气出口用于向热解炉101输出高温烟气作为补充热源。在本实施例中，所述燃烧室104的燃料进口连通于所述煤气焦油净化分离装置102的煤气出口。并且，在本实施例中，所述燃烧室104的烟气出口直接向热解炉101输出高温烟气，高温烟气在热解炉内和煤进行接触式加热热解。

实施例2

本实施例提供一种火电厂锅炉蒸汽热解煤的系统，其结构和实施例1基本相同，如图2所示，主要区别在于：

本实施例中，火电厂电站锅炉100主蒸汽管道和再热蒸汽管道中的一个或两个为热解炉101提供热源的方式具体为：系统设有煤气加热器109，煤气加热器109的蒸汽换热管道入口连接于火电厂电站锅炉100的主蒸汽管道和再热蒸汽管道中的一个或两个，蒸汽换热管道出口连通于火电厂热力系统；所述煤气加热器109还设有净煤气入口和净煤气出口，所述净煤气出口连通于所述热解炉101，所述净煤气入口连通于煤气焦油净化分离装置102的净煤气出口。在本实施例中，所述净煤气在煤气加热器109中和蒸汽进行换热吸收蒸汽的热量，放热后的蒸汽重新打入火电厂热力系统中，得到加热的煤气进入热解炉101内与煤进行接触式加热热解。

在本实施例中，火电厂电站锅炉100和燃烧器104的高温烟气、为热解炉提供补充热源的具体方式为：系统还设有高温换热器107，所述高温换热器107的净煤气入口连通于煤气加热器109；所述火电厂电站锅炉100和燃烧器104的烟气出口通过耐高温工质管连通于所述高温换热器107的换热介质管道入口，用于将火电厂电站锅炉100和燃烧器104的高温烟气引入所述高温换热器107的换热介质管道；所述高温换热器107的换热介质管道出口通过引风机108和耐高温工质管连通于火电厂电站锅炉100，用于将换热后的烟气送回火电厂电站锅炉100的烟道113；所述高温换热器107的净煤气出口连通于热解炉101的干馏单元1022；所述高温换热器107用于利用高温烟气的热量进一步对经煤气加热器109加热的净煤气进行补热并将补热后的净煤气送入热解炉101。

再进一步地，所述耐高温工质管上设有挡板，用于控制烟气的流量。

进一步地，在本实施例中，所述热解炉101包括有干燥单元1011、干馏单元1012(本实施例中为低温干馏炉)、冷却单元1013，所述干燥单元1011和干馏单元1012相连通，所述干馏单元1012的荒煤气出口连通于煤气焦油净化分离装置102，热焦炭出口连通于冷却单元1013；所述干燥单元1011的进料口连通于所述煤预处理设备103。煤原料进入干燥单元1011中首先进行干燥，干燥后的煤原料进入到干馏单元1012进行低温干馏热解，得到的热焦炭进入冷却单元1013中冷却，得到的荒煤气则通过荒煤气出口送入煤气焦油净化分离装置102中进行净化分离。

在本实施例中，所述冷却单元1013的焦炭出口连通于火电厂电站锅炉100的补热燃烧器106。热解炉热解后得到的焦炭可以作为补热燃料提供给火电厂电站锅炉100进行补热。

更进一步地，所述冷却单元1013的焦炭出口连通于磨煤机105，所述磨煤机105的焦粉出口通过焦粉输送管道连通于火电厂电站锅炉100的补热燃烧器106。热解炉热解后得到的焦炭经过冷却可以被磨煤机105先磨成焦粉，然后经一次风的携带进入补热燃烧器106。

进一步地，在本实施例中，所述干燥单元1011设有高温烟气入口和低温烟气出口，所述高温烟气入口连通于高温换热器107的换热介质管道出口，用于从高温换热器107中获取放热后的烟气，利用其余热作为干燥热源，换热后的低温烟气从低温烟气出口输出。

更进一步地，所述冷却单元1013内设有换热管，所述换热管的入口连通于所述干燥单元1011的低温烟气出口，所述换热管的出口连通于干燥单元1011的高温烟气入口。经过进一步放热后的低温烟气可以输入至冷却单元1013中作为冷媒和热焦炭进行热交换，再次吸热后重新回到干燥单元作为干燥热源使用。

进一步地，本实施例中，所述煤气焦油净化分离装置102包括有直冷塔1021、澄清池1022、间冷器1023、电捕器1024和气柜1025；所述直冷塔1021分别连通于所述澄清池1022和间冷器1023，所述间冷器1023、电捕器1024和气柜1025依次连通；所述直冷塔1021连通于所述热解炉101的荒煤气出口。热解炉101热解煤得到的荒煤气首先进入直冷塔1021，经直冷塔喷氨水进行除尘除杂后，得到的液体进入澄清池1022，经澄清后得到焦油产品。经除尘除杂后得到的煤气则进入间冷器1023进行冷却，冷却后的煤气进入电捕器1024中，经电捕器捕集轻焦油，得到的净煤气输入进入气柜1025中存储。得到的净煤气既可以用对外销售，也可以用于供燃烧室燃烧补热，还可以供火电厂电站锅炉100进行补热燃烧。其中，间冷器1023的冷却介质可以是火电厂的冷却水或一次风、二次风。

在本实施例中，所述气柜1025连通于燃烧室104和火电厂电站锅炉100的补热燃烧器106相连通，分别为燃烧室104和火电厂电站锅炉100提供净煤气作为燃料。

实施例3

本实施例提供一种火电厂锅炉蒸汽热解煤的系统，其结构和实施例1大致相同，如图3所示，主要区别在于，在本实施例中，所述热解炉101还设有冷却介质入口，所述冷却介质入口连通于汽轮机110抽汽管道，热解炉101的荒煤气出口连通于一冷却器111；所述冷却器111内设有换热管道，所述换热管道的入口连通于荒煤气出口，所述换热管道的出口连通于所述煤气焦油净化分离装置102；所述冷却器111的锅炉水入口连通于锅炉给水管道，蒸汽出口连通于火电厂电站锅炉100的汽包112。

在本实施例中，从汽轮机110抽汽管道中引入低温冷却蒸汽对热焦炭进行冷却，吸热后携带热量的蒸汽和荒煤气混合从荒煤气出口排出至冷却器111的换热管道中，和锅炉给水进行热交换。冷却后的荒煤气进入煤气焦油净化分离装置102中，锅炉给水被加热转化为蒸汽后输出至火电厂电站锅炉100的汽包112中。

煤气焦油净化分离装置102中分离出的废气排出至火电厂电站锅炉100的烟道113中，最终利用火电厂的烟气脱硫脱硝除尘系统114进行处理。分离得到的净煤气则可以送往储罐、通过管道外送或对外销售。

在本实施例中，所述热解炉的进料口连通于煤预处理设备103，且所述煤预处理设备103采用电站锅炉制粉系统，电站锅炉制粉系统制得的煤粉经过洁净加压氮气或co2送入热解炉内。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围之内。

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