專利名稱：循環(huán)床煤氣-蒸汽聯(lián)產(chǎn)工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用煤制氣的工藝方法及其裝置，特別是涉及一種循環(huán)流化床煤氣-蒸汽聯(lián)產(chǎn)的一體化工藝方法及裝置。該裝置可產(chǎn)生中熱值煤氣供居民生活使用，同時(shí)可產(chǎn)生蒸汽供熱或發(fā)電。
為了合理利用能源和改善環(huán)境，對(duì)城市居民來(lái)說(shuō)，一般在要求實(shí)現(xiàn)煤氣化的地方，往往同時(shí)要求實(shí)現(xiàn)集中供熱或供電。而在目前現(xiàn)有技術(shù)中，制氣和供熱大都分別進(jìn)行，且煤的氣化工藝大都采用固定床或移動(dòng)床煤氣化工藝。例如煉焦?fàn)t煤氣化工藝就是其中的一種，因它可以生產(chǎn)中熱值煤氣，是目前城市煤氣的主要生產(chǎn)方式。但由于它必須使用粘結(jié)性強(qiáng)的焦煤作原料，因此它的發(fā)展將受到焦煤來(lái)源和焦炭銷路的限制。
魯奇固定床煤氣化工藝，是一種加壓氣化工藝，工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大，且生產(chǎn)的煤氣中CO的含量高，后處理系統(tǒng)復(fù)雜，因此投資很大，一般中小城市很難推廣應(yīng)用。其它尚有發(fā)生爐煤氣，兩段爐煤氣等，它們的煤氣熱值低，焦油和CO含量高，制氣效率也很低，不適于作為城市煤氣，且對(duì)煤種都有一定要求。
為解決上述問(wèn)題，中國(guó)實(shí)用新型專利89213611采用循環(huán)流化床粉煤氣化裝置，即先將煤在循環(huán)流化床裂解爐中進(jìn)行裂解，取得中熱值煤氣，由裂解爐底部排出的半焦再進(jìn)入氣化器進(jìn)行完全氣化，產(chǎn)生低熱值煤氣。該裝置工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，氣化強(qiáng)度大，產(chǎn)生的煤氣品質(zhì)好，特別是有以各種高揮發(fā)份弱粘結(jié)性的煙煤和褐煤作制氣原料的優(yōu)點(diǎn)。但這種制氣工藝需要外供蒸汽和外加熱源，因而造成結(jié)構(gòu)不夠緊湊，能源不能充分利用的缺陷。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，本發(fā)明的目的和任務(wù)是為了充分利用能源，為中小城市提供一種工藝簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，制氣成本低廉的煤氣-蒸汽聯(lián)產(chǎn)工藝及其裝置，從而實(shí)現(xiàn)在需要煤氣化的地方，同時(shí)實(shí)現(xiàn)集中供熱或供電。
本發(fā)明的目的和任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的它是利用三旋渦內(nèi)分離循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生蒸汽，采用流化床煤裂解爐熱解粉煤，產(chǎn)生中熱值煤氣。經(jīng)分離器分離下來(lái)的高溫?zé)峄易鳠彷d體提供粉煤熱解所需的熱量;粉煤熱解后生成的半焦和部分原煤作為鍋爐的燃料，熱物料在鍋爐和裂解爐之間自動(dòng)循環(huán)，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽供作煤裂解時(shí)的流化介質(zhì)和用于供熱或發(fā)電。這樣即可達(dá)到聯(lián)合生產(chǎn)蒸汽和中熱值煤氣的目的。
上述煤氣-蒸汽聯(lián)產(chǎn)工藝的裝置是這樣實(shí)現(xiàn)的它是在帶有三旋渦內(nèi)分離循環(huán)流化床鍋爐的基礎(chǔ)上，與流化床鍋爐緊鄰布置一個(gè)流化床煤裂解爐，該爐與熱載體儲(chǔ)存室之間設(shè)有L型閥，其底部設(shè)有布風(fēng)板，裂解爐與鍋爐燃燒室之間用帶有砂閥控制的料腿相連。整個(gè)裝置主要包括主床-流化床鍋爐，付床-流化床煤裂解爐，三旋渦分離器，熱載體儲(chǔ)存室、L型閥、砂閥以及裂解爐布風(fēng)板等。燃料在流化床鍋爐內(nèi)燃燒后，帶有熱灰的煙氣進(jìn)入三旋渦分離器，經(jīng)分離后的熱灰落入熱載體儲(chǔ)存室，經(jīng)L型閥送入流化床煤裂解爐，作為熱載體提供煤熱解所需要的熱量。熱載體與煤熱解后產(chǎn)生的半焦一起經(jīng)料腿由砂閥控制送入流化床鍋爐燃燒室，進(jìn)行流化燃燒。
附

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖附圖2為本發(fā)明的工藝流程示意圖下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的工作原理，具體結(jié)構(gòu)及實(shí)施例。
原煤先經(jīng)干燥、破碎、分篩后分別送入兩個(gè)煤倉(cāng)，一個(gè)是儲(chǔ)存0～1mm煤粒的細(xì)煤倉(cāng)[1]，另一個(gè)是儲(chǔ)存1～15mm煤粒的粗煤倉(cāng)[2]。進(jìn)入流化床鍋爐[1]燃燒室的粗粒煤和半焦流化燃燒后，床溫可達(dá)900°～950°，此時(shí)高溫固體顆粒被煙氣揚(yáng)析，攜帶進(jìn)入三旋渦分離器[2]，經(jīng)分離后落入熱載體儲(chǔ)存室[3]，該儲(chǔ)存室兼起料腿的作用，由設(shè)置在儲(chǔ)存室下部的數(shù)個(gè)L型閥[4]送入流化床煤裂解爐[5]，作為煤裂解氣化的熱載體。為了保證粉煤在裂解爐中所需要的熱量，必須提供足夠的熱載體循環(huán)量，其循環(huán)量應(yīng)為主床進(jìn)燃料量的10～15倍，以保證充足的熱灰從三旋渦分離器分離下來(lái)，進(jìn)入熱截體儲(chǔ)存室[3]。儲(chǔ)存室[3]的料位要保持一定高度，一般應(yīng)在4米以上，以保證鍋爐與裂解爐之間的密封。循環(huán)床鍋爐產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽大部分用于發(fā)電或供熱，小部分經(jīng)減壓后加部分空氣通過(guò)布風(fēng)板[8]進(jìn)入裂解爐，使床內(nèi)物料流化，由儲(chǔ)存室[3]送入的高溫?zé)峄液陀山o煤口[9]送入的細(xì)粒煤在流化狀態(tài)下迅速摻混，進(jìn)行熱交換，使煤在700℃～750℃條件下進(jìn)行快速熱裂解，煤中80%以上的揮發(fā)份釋放出來(lái)。同時(shí)爐內(nèi)蒸汽和高溫煤粒還會(huì)發(fā)生一定程度的水煤氣反應(yīng);空氣中的氧和高溫炭也會(huì)發(fā)生一定程度的氧化還原反應(yīng)，這樣可增加煤氣產(chǎn)量，所產(chǎn)生的煤氣熱值不低于12558KJ/Nm3，經(jīng)常規(guī)后處理即可供民用。
煤裂解后生成的半焦和熱載體一起經(jīng)數(shù)根料腿[6]由砂閥[7]控制返回鍋爐燃燒室流化燃燒。在煤裂解爐[5]中，應(yīng)保證熱灰與粉煤有一定的停留時(shí)間，一般為12～20分鐘，以便達(dá)到粉煤充分裂解的目的。煤熱解后產(chǎn)生的中熱值煤氣，經(jīng)裂解爐上部的煤氣出口[10]送入凈化系統(tǒng)處理;由三旋渦分離器[2]分離出來(lái)的熱煙氣進(jìn)入鍋爐尾部受熱面，進(jìn)行煙氣熱量回收。流化床鍋爐[1]的流化介質(zhì)為空氣，由鍋爐底部送入床內(nèi)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步(1)本發(fā)明是由兩個(gè)相鄰的常壓流化床組成，熱物料在兩爐之間完全靠其自重及床間壓差驅(qū)動(dòng)而自動(dòng)循環(huán)，不需要外加動(dòng)力;煤裂解所需要的熱量由熱灰提供，不需要外部熱源和外供蒸汽，煤裂解后的半焦可在鍋爐燃燒室內(nèi)充分燃燒，因此，本發(fā)明不僅具有工藝簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，且燃燒熱損失小，因而有效地提高了燃燒效率和熱解制氣的效率。(2)本發(fā)明對(duì)原料煤的適應(yīng)性廣，我國(guó)目前大多數(shù)動(dòng)力用煤都可以用本工藝部分氣化。所產(chǎn)生的煤氣中焦油含量及CO含量較少，熱值高，不需要復(fù)雜的后處理系統(tǒng);在現(xiàn)有供熱或發(fā)電投資基礎(chǔ)上，僅增加少量的投資，即可解決中小城市電、熱、煤氣的聯(lián)供，因此具有投資少，運(yùn)行成本低，能源充分綜合利用的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)流化床煤氣-蒸汽聯(lián)產(chǎn)工藝方法，利用三旋渦內(nèi)分離循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生蒸汽，采用流化床煤裂解爐熱解粉煤，產(chǎn)生中熱值煤氣，其特征是經(jīng)分離器分離下來(lái)的高溫?zé)峄易鳠彷d體提供粉煤熱解所需的熱量，粉煤熱解后生成的半焦和部分原煤作為鍋爐的燃料，熱物料在鍋爐和裂解爐之間自動(dòng)循環(huán)，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽供作煤裂解時(shí)的流化介質(zhì)和用于供熱或發(fā)電。
2.一種循環(huán)床煤氣-蒸汽聯(lián)產(chǎn)裝置，包括流化床鍋爐[1]，三旋渦分離器[2]，熱載體儲(chǔ)存室[3]，其特征是與流化床鍋爐[1]緊鄰布置一個(gè)流化床煤裂解爐[5]，該爐與熱載體儲(chǔ)存室[3]之間設(shè)有L型閥[4]，其底部設(shè)有布風(fēng)板[8]，裂解爐[5]與鍋爐燃燒室之間用帶有砂閥[7]控制的料腿[6]相連。
3.按照權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征是流化床鍋爐[1]與流化床煤裂解爐之間的循環(huán)量應(yīng)為鍋爐[1]進(jìn)燃料量的10～15倍，其熱載體儲(chǔ)存室的料位高度應(yīng)大于4米。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的工藝方法，其特征是所述的煤裂解爐的爐溫應(yīng)為700℃～750℃，熱載體與粉煤在裂解爐內(nèi)的停留時(shí)間為12～20分鐘。
全文摘要
流化床煤氣-蒸汽聯(lián)產(chǎn)工藝及裝置，它采用兩個(gè)常壓流化床，使物料在兩床之間循環(huán)，流化床鍋爐產(chǎn)生蒸汽，流化床煤裂解爐用來(lái)熱解粉煤，產(chǎn)生中熱值煤氣；熱灰作為熱載體提供煤熱解所需的熱量。其裝置包括流化床鍋爐(1)，煤裂解爐(5)，三旋渦分離器(2)，熱載體儲(chǔ)存室(3)，料腿及L型閥和砂閥等。該發(fā)明不需外加熱源，產(chǎn)生的煤氣不需特殊處理即可民用。因此不僅具有工藝簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，制氣效率高的特點(diǎn)，且有投資少，運(yùn)行成本低，能源綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，可解決中小城市的電、熱、煤氣的聯(lián)供。
文檔編號(hào)C10J3/80GK1056117SQ9110389
公開日1991年11月13日 申請(qǐng)日期1991年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月21日
發(fā)明者李定凱, 馬潤(rùn)田, 曹柏林, 徐秀清 申請(qǐng)人:清華大學(xué)