上行床煤热解联产循环流化床锅炉燃烧系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及煤化工、能源及火力发电领域，具体涉及一种上行床煤热解联产循环流化床锅炉燃烧系统。


背景技术：

[0002]
煤炭是世界上已探明储量最为丰富的常规资源之一，其中低阶煤占有较大比例。低阶煤的化学结构中侧链较多，氢、氧含量较高，具有水分大、发热量低、化学反应性好、易燃易碎等特点，不适宜远距离运输和储存。现有低阶煤加工利用技术包括直接燃烧发电、直接液化、气化及提质加工等。目前，低阶煤主要用于坑口发电，少量经干燥、热解或制成型煤后外运供各种工业锅炉燃烧或化工利用。低阶煤作为动力燃料直接燃烧，不但浪费了煤炭中蕴含的丰富油气资源，经济性低，而且能效较低，污染严重，这使得开发更加高效、清洁、经济的低阶煤利用技术显得十分必要。
[0003]
结合我国能源结构特点，转变现有的煤炭利用方式，实现低阶煤炭资源的高效清洁转化是我国能源领域的重大研究方向。根据低阶煤中挥发分及氢含量高的特点，通过分级转化，可获得高附加值的油、气和化学品，再利用提质煤进行燃烧发电，实现低阶煤炭资源的梯级利用。如此，既提高了煤炭利用能效，又极大地减少了污染物排放，对实现我国低阶煤的高效、清洁及规模化应用，促进我国煤炭产业可持续发展具有重要意义。
[0004]
中国专利公告号cn204005964u公开了一种自热下行床热解燃烧解决煤粉炉燃用高钠煤沾污的系统，该系统包括下行热解炉和燃烧炉，通过在下行床热解炉顶部通入氧气，使部分原煤发生氧化燃烧反应，以提供热量使剩下的原煤发生热解反应，且热解后分离出的热解气经净化装置送入燃烧炉中燃烧。其不足之处在于：（1）下行床热解炉中通入氧气，使原煤在有氧状态下发生热解发生，降低了热解油气收率；（2）下行床热解炉中原煤热解后的热解油气未得到充分回收利用。
[0005]
中国专利申请公开号cn105505419a公开了煤热解反应器-煤粉锅炉联用系统及其应用，该系统包括煤热解反应器，所述煤热解反应器内部设置有多层蓄热式辐射管。其不足之处在于：（1）煤热解反应器内煤粉与辐射管接触、换热，煤粉热解生成产物半焦和油气。产物半焦及油气易粘附、堆积在辐射管表面上，影响辐射管的传热效果以及使用寿命；（2）煤热解反应器内设置多根辐射管，使得整个装置的结构复杂、操作繁琐，能耗较高。


技术实现要素：

[0006]
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、工艺流程简单的上行床煤热解联产循环流化床锅炉燃烧系统，以解决低阶煤资源高效、清洁综合利用问题，不仅可以获得高附加值的热解油和热解气，还可大大减轻现有电站锅炉直接燃用高碱煤时对燃烧炉炉膛对流受热面严重玷污、高温腐蚀与磨损的情况，既保证了受热面换热效果，又降低了爆管事故的发生，提高了锅炉的使用寿命，延长了锅炉的安全稳定运行周期。
[0007]
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种上行床煤热解联产循环流化床锅炉燃烧系统，其特征是，包括煤粉仓、仓泵、上行床热解炉、湍流聚结器、高温离心器、旋风分离器、热解油气冷却装置、热解油气净化分离装置、热解气收集器、热解水收集器、热解焦油收集器和循环流化床锅炉；
[0008]
所述上行床热解炉设置有煤粉进口、热载体进口、导流筒、导流区、环隙区、提升气进口、风室、布风板和底渣出口；所述煤粉进口和热载体进口位于上行床热解炉的两侧；所述导流筒位于上行床热解炉的内部，所述导流区位于导流筒的内部，所述环隙区位于导流筒与上行床热解炉之间；所述导流筒将上行床热解炉分为导流区和环隙区，强化大颗粒煤粉与热载体的混合、换热行为，增大大颗粒煤粉在下行床热解炉内停留时间，实现大颗粒煤粉充分热解，提高热解油气收率；所述风室位于上行床热解炉的底部，为提升气体进入布风板前提供一个空气稳压区，是一个动静压转化的场所，有利于布风的均匀性；所述提升气进口位于风室的外侧；所述布风板位于风室的顶部，并位于导流筒的下方；所述布风板上设置有若干个出风口；所述底渣出口垂直贯穿于布风板和风室，且所述底渣出口的顶端与布风板的顶端齐平，所述底渣出口的底端位于风室的下方；
[0009]
所述煤粉仓的出口与仓泵的入口相连，所述仓泵的出口与煤粉进口相连，所述仓泵用于将煤粉仓中的煤粉通过煤粉进口输送至上行床热解炉的环隙区内；所述上行床热解炉的顶部出口与湍流聚结器的进口相连，所述湍流聚结器的出口与高温离心器的进口相连，所述高温离心器的出口与旋风分离器的进口相连，所述旋风分离器的顶部出口与热解油气冷却装置的入口相连，所述热解油气冷却装置的出口同时与热解油气净化分离装置的入口以及提升气进口相连，所述热解油气净化分离装置的出口分别与热解气收集器、热解水收集器、热解焦油收集器相连，所述热解气收集器的出口与热解油气冷却装置的进口相连，所述旋风分离器的底部出口同时与热载体进口和循环流化床锅炉相连，所述底渣出口与循环流化床锅炉相连，所述循环流化床锅炉用于循环燃烧来自上行床热解炉热解后的高温半焦以及来自上行床热解炉的底渣出口的热载体和固体产物混合物。
[0010]
进一步的，所述热解油气冷却装置内安装有换热器，用于实现来自热解气收集器中的热解气与热解产物之间的换热，从而起到预热热解气的作用。
[0011]
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：
[0012]
（1）采用煤热解与燃烧联产工艺方法，即提高了煤炭利用能效，又极大地减少了污染物排放，对实现低阶煤的高效、清洁及规模化应用具有重要意义。
[0013]
（2）在上行床热解过程中采用该过程热解的半焦作为热载体，既回收了半焦的热量，又为煤粉热解提供了热量。
[0014]
（3）通过在上行床热解炉内部设置导流筒，使得低阶煤颗粒和热载体在热解炉内定向流动，并形成多次环流，有效改善了大颗粒低阶煤粉与热载体的流动环境，保证了大颗粒低阶煤粉和热载体的均匀混合、换热，同时可根据目标产品不同有效控制低阶煤粉的热解时间，从而实现对于低阶煤热解反应深度和反应进程的有效控制，改善了转化率，提高了目标产品收率。
[0015]
（4）将上行床热解炉热解后的半焦以及底渣作为循环流化床锅炉的原料，从根本上减少了直接燃用一些高碱煤时锅炉中的碱金属含量，从而减少了锅炉对流受热面因碱金属作用造成的严重玷污、高温腐蚀与磨损的情况，保证了受热面的安全和换热效果，提高了
锅炉的出力和效率。
[0016]
（5）该系统结构设计简单、操作方便，容易实现规模生产，同时对煤种适应性强，无论对于非黏结性煤、弱黏结性煤、强黏结性煤均可适应。
附图说明
[0017]
图1是本实用新型实施例的系统结构示意图。
[0018]
图中：煤粉仓1、仓泵2、煤粉进口3、上行床热解炉4、导流筒5、导流区6、环隙区7、提升气进口8、风室9、布风板10、出风口11、底渣出口12、热载体进口13、湍流聚结器14、高温离心器15、旋风分离器16、热解油气冷却装置17、热解油气净化分离装置18、热解气收集器19、热解水收集器20、热解焦油收集器21、循环流化床锅炉22。
具体实施方式
[0019]
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
[0020]
实施例。
[0021]
参见图1，本实施例中，一种上行床煤热解联产循环流化床锅炉燃烧系统，包括煤粉仓1、仓泵2、上行床热解炉4、湍流聚结器14、高温离心器15、旋风分离器16、热解油气冷却装置17、热解油气净化分离装置18、热解气收集器19、热解水收集器20、热解焦油收集器21和循环流化床锅炉22；
[0022]
上行床热解炉4设置有煤粉进口3、热载体进口13、导流筒5、导流区6、环隙区7、提升气进口8、风室9、布风板10和底渣出口12；煤粉进口3和热载体进口13位于上行床热解炉4的两侧；导流筒5位于上行床热解炉4的内部，导流区6位于导流筒5的内部，环隙区7位于导流筒5与上行床热解炉4之间；导流筒5将上行床热解炉4分为导流区6和环隙区7，强化大颗粒煤粉与热载体的混合、换热行为，增大大颗粒煤粉在下行床热解炉内停留时间，实现大颗粒煤粉充分热解，提高热解油气收率；风室9位于上行床热解炉4的底部，为提升气体进入布风板10前提供一个空气稳压区，是一个动静压转化的场所，有利于布风的均匀性；提升气进口8位于风室9的外侧；布风板10位于风室9的顶部，并位于导流筒5的下方；布风板10上设置有若干个出风口11；底渣出口12垂直贯穿于布风板10和风室9，且底渣出口12的顶端与布风板10的顶端齐平，底渣出口12的底端位于风室9的下方；
[0023]
煤粉仓1的出口与仓泵2的入口相连，仓泵2的出口与煤粉进口3相连，仓泵2用于将煤粉仓1中的煤粉通过煤粉进口3输送至上行床热解炉4的环隙区7内；上行床热解炉4的顶部出口与湍流聚结器14的进口相连，湍流聚结器14的出口与高温离心器15的进口相连，高温离心器15的出口与旋风分离器16的进口相连，旋风分离器16的顶部出口与热解油气冷却装置17的入口相连，热解油气冷却装置17的出口同时与热解油气净化分离装置18的入口以及提升气进口8相连，热解油气净化分离装置18的出口分别与热解气收集器19、热解水收集器20、热解焦油收集器21相连，热解气收集器19的出口与热解油气冷却装置17的进口相连，旋风分离器16的底部出口同时与热载体进口13和循环流化床锅炉22相连，底渣出口12与循环流化床锅炉22相连，循环流化床锅炉22用于循环燃烧来自上行床热解炉4热解后的高温半焦以及来自上行床热解炉4的底渣出口12的热载体和固体产物混合物。
[0024]
上行床煤热解联产循环流化床锅炉燃烧系统的工作方法，过程如下：
[0025]
低阶煤粉在仓泵2的作用下经煤粉仓1由煤粉进口3输送至上行床热解炉4的环隙区7内，热载体半焦从旋风分离器16的底部由热载体进口13输送至上行床热解炉4的环隙区7内；低阶煤粉和热载体半焦在重力作用下沿环隙区7向下运动至导流区6的底部；提升气体从热解油气冷却装置17的顶部由提升气进口8进入风室9，并继续沿风室9由布风板10上的出风口11进入导流区6的底部；在提升气体的作用下，导流区6底部的低阶煤粉和热载体半焦沿导流区6向上运动，并完成两者的混合、换热，换热后的低阶煤粉进行热解反应；反应后的热解产物通过上行床热解炉4顶部的缩径段依次进入湍流聚结器14、高温离心器15和旋风分离器16，分别完成热解产物中的灰尘团聚、热解油气产生预离心力、热解油气与半焦分离过程；未反应完全的较大颗粒的低阶煤粉由于其受到自身的重力大于气体对其曳力，沿上行床热解炉4的顶部返回至其内部的导流区6和环隙区7内，继续与半焦热载体进行混合和换热；
[0026]
通过调控提升气进口8的提升气体量，使导流区6的提升气体表观速度大于环隙区7的提升气体表观速度，保证导流筒5底部的导流区6压力大于环隙区7压力，连续使得分别来自煤粉进口3和热载体进口13的煤和热载体在上行床热解炉4内定向流动，并形成多次环流，即在环隙区7向下流动，在导流区6向上运动，从而改善大颗粒低阶煤粉与热载体的流动环境，保证低阶煤颗粒和热载体的均匀混合、换热，同时可根据目标产品不同有效控制低阶煤的热解时间，实现对于低阶煤热解反应深度和反应进程的有效控制，改善转化率，提高目标产品收率；
[0027]
上行床热解炉4内热解生成的高温半焦经旋风分离器16分离后，由旋风分离器16的出口输送至热载体进口13；上行床热解炉4内的热解产物（热解油气、热解水、半焦）经旋风分离器16分离后，由旋风分离器16的顶部进入热解油气冷却装置17中；热解油气冷却装置17内安装换热器，用于实现来自热解气收集器19中的热解气与热解产物之间的换热，从而起到预热热解气的作用；经热解油气冷却装置17冷却后的热解水和热解油气进一步输送至热解油气净化分离装置18中，在其内依次完成净化、分离步骤，分离后的热解气、热解水、热解油分别进入热解气收集器19、热解水收集器20、热解焦油收集器21中；热解气收集器19中的一部分热解气作为提升气体，由热解气收集器19进入热解油气冷却装置17，与其内热解产物进行换热，最后输送至提升气进口8；
[0028]
经旋风分离器16分离的高温半焦由旋风分离器16的底部出口排出，一部分高温半焦作为上行床热解炉4内供给煤粉热量的热载体进入热载体进口13，剩下的高温半焦，又称提质煤作为循环流化床锅炉22的原料进入其内发生燃烧反应；上行床热解炉4内的少量热载体以及固体产物等由底渣出口12排出，进入循环流化床锅炉22内发生燃烧反应。
[0029]
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0030]
虽然本实用新型已以实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本实用新型的保护范围。

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