專利名稱：一種煤制熱、電、乙炔組合工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤的多聯(lián)產(chǎn)組合工藝，特別是一種由煤制熱、電和乙炔組合工藝的技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
乙炔是一種重要的基本化工原料。電石法是由煤生產(chǎn)乙炔的傳統(tǒng)方法，但存在著工藝流程長(zhǎng)，能耗高，原料運(yùn)輸費(fèi)用高，特別是環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題。
煤等離子制乙炔工藝能耗低，流程簡(jiǎn)單，非常適用于生產(chǎn)的連續(xù)化和大型化，基本可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的零排放，不污染環(huán)境。煤等離子制乙炔工藝克服了傳統(tǒng)工藝的許多缺點(diǎn)，是一條煤潔凈轉(zhuǎn)化的有效途徑，申請(qǐng)人已申請(qǐng)的公開(kāi)號(hào)為CN 1562922A的發(fā)明專利“煤等離子體熱解制乙炔工藝及裝置”，是針對(duì)現(xiàn)有煤等離子體熱解制乙炔工藝及其裝置存在的不足，主要解決了現(xiàn)有煤等離子體熱解制乙炔的工藝過(guò)程中，由于融熔煤顆粒直接沖刷反應(yīng)器內(nèi)壁面，造成了反應(yīng)器內(nèi)壁面的嚴(yán)重結(jié)焦，阻止了反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行，同時(shí)解決等離子體熱解煤與煤粉噴入量的比例以及等離子反應(yīng)器的效率問(wèn)題，并提出了一種連續(xù)煤等離子體熱解制乙炔工藝及裝置。但是對(duì)于以生產(chǎn)化工產(chǎn)品為目的的單產(chǎn)系統(tǒng)而言，由于長(zhǎng)期以來(lái)化工生產(chǎn)更注重原料成分及其高轉(zhuǎn)化率，對(duì)化工系統(tǒng)中物理能的利用不夠重視，化工工藝流程所需熱量和蒸汽都來(lái)自效率較低的公用工程，因此在單產(chǎn)化工產(chǎn)品的系統(tǒng)中，從節(jié)省系統(tǒng)投資的角度，高溫合成氣所帶的大量余熱都被浪費(fèi)掉。尋求一種煤多聯(lián)產(chǎn)工藝，將化工與發(fā)電過(guò)程耦合，實(shí)現(xiàn)煤化學(xué)能及物理能的梯級(jí)利用，能大大降低化工行業(yè)的原料消耗和能耗，煤等離子制乙炔工藝作為一種新型煤氣化方法，在尋求產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，更需要積極發(fā)展多聯(lián)產(chǎn)工藝，以提高系統(tǒng)能源利用效率，減小環(huán)境污染，均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
基于現(xiàn)有煤等離子制乙炔工藝在工業(yè)化過(guò)程中存在的問(wèn)題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)目前煤等離子氣化高溫顯熱的利用問(wèn)題以及煤氣化工生產(chǎn)能耗較高的弊端，提供一種煤制熱、電、乙炔組合工藝，該工藝將化工生產(chǎn)流程和動(dòng)力系統(tǒng)有機(jī)相結(jié)合，進(jìn)一步通過(guò)能量及物料的循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)資源的合理配置，互補(bǔ)節(jié)能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的措施是一種煤制熱、電、乙炔組合工藝，其所述組合工藝是將煤等離子乙炔反應(yīng)裝置與燃煤電廠生產(chǎn)系統(tǒng)集于一體，實(shí)現(xiàn)熱、電、乙炔的聯(lián)合生產(chǎn)；其具體工藝步驟如下
Cl)電解水· 在燃煤電廠制氫站輸入95kwh電能與2800kg/h水進(jìn)行電解水生成氧氣和氫氣,將獲得的2300kg/h氧氣加入鍋爐實(shí)現(xiàn)富氧燃燒,獲得的氫氣取25kg/h輸入汽輪發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子冷卻通道，冷卻汽輪發(fā)電機(jī)；(2)煤制熱、電
將950000kg/h煤與1400kg/h煤渣輸入燃煤電廠中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)制成I 300 μ m間的煤粉加入鍋爐進(jìn)行燃燒，將1000000kg/h水加熱為高溫高壓水蒸汽，在汽輪發(fā)電機(jī)做功輸出250MW電能和抽氣供350000000kcal熱能；
(3)煤制乙炔
將3000kg/h煤粉與12000kwh電能、550kg/h氬氣和250kg/h氫氣輸入等離子發(fā)生器產(chǎn)生5000 8000°C的高溫等離子弧，在等離子反應(yīng)器中進(jìn)行煤熱解反應(yīng)，其生成物經(jīng)過(guò)淬冷器快速冷卻，經(jīng)過(guò)淬冷器快速冷卻后的氣固兩相物經(jīng)多相分離器分離出氣體和1300kg/h煤渣，多相分離器分離出的氣體經(jīng)氣體分離器分離出700kg/h產(chǎn)品氣乙炔、500kg/h氬氣和400kg/h 乏氣。在上述組合工藝的技術(shù)方案中，進(jìn)一步的技術(shù)特征如下 所述中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)的原料是煤等離子乙炔反應(yīng)裝置生成的煤渣和燃煤電廠的煤。所述煤制乙炔的工藝中，煤等離子乙炔反應(yīng)裝置所用的煤粉是燃煤電廠中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)制成的I 300 μ m之間的煤粉。所述煤制乙炔的工藝中，煤等離子乙炔反應(yīng)裝置所用的電能是燃煤電廠煤制熱、電工藝中輸出的電能。所述煤制乙炔的工藝中，煤等離子乙炔反應(yīng)裝置所用的氫氣是燃煤電站電解水工藝中制得的氫氣。所述煤制乙炔的工藝中，經(jīng)多相分離器分離出的煤渣輸入燃煤電廠中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)再利用，經(jīng)氣體分離器分離出的乏氣輸入鍋爐燃燒放熱，氬氣返回等離子發(fā)生器再利用。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述一種煤制熱、電、乙炔組合工藝，將煤等離子乙炔反應(yīng)裝置與燃煤電廠生產(chǎn)系統(tǒng)集于一體，實(shí)施熱、電、乙炔的聯(lián)合生產(chǎn)工藝，與現(xiàn)有技術(shù)相比，所具有的直接的和必然產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)與積極效果在于
煤等離子熱解制乙炔反應(yīng)裝置產(chǎn)生的煤渣返回制粉系統(tǒng)進(jìn)行燃燒發(fā)電，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和熱能的梯級(jí)利用。煤等離子熱解制乙炔反應(yīng)裝置產(chǎn)生的乏氣通入鍋爐燃燒利用，節(jié)約了能源；煤等離子熱解制乙炔反應(yīng)裝置產(chǎn)生的余熱引入汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)得經(jīng)濟(jì)性，降低了煤耗。煤在等離子反應(yīng)器中熱解制乙炔具有快速啟動(dòng)、快速停機(jī)的特性，具有較強(qiáng)的時(shí)間選擇性，其能夠利用電網(wǎng)在低谷時(shí)發(fā)電過(guò)程的部分電量生產(chǎn)乙炔化工產(chǎn)品。本發(fā)明一種煤制熱、電、乙炔組合工藝，將化工生產(chǎn)流程和動(dòng)力系統(tǒng)有機(jī)相耦合于一體，進(jìn)一步通過(guò)能量及物料的循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)了資源的合理配置，資源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，節(jié)約了能源，減少了環(huán)境污染，而且工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，環(huán)境友好，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目的。


圖I是本發(fā)明煤制熱、電、乙炔組合工藝流程示意圖。圖2是本發(fā)明燃煤電廠生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明煤等離子制乙炔反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作出進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1，采用圖I的工藝流程，實(shí)施本發(fā)明所述的一種煤制熱、電、乙炔組合工藝，該組合工藝是將煤等離子乙炔反應(yīng)裝置與燃煤電廠生產(chǎn)系統(tǒng)集于一體，實(shí)現(xiàn)熱、電、乙炔的聯(lián)合生產(chǎn)；其具體工藝步驟如下
(1)、電解水在燃煤電廠制氫站輸入95kwh電能與2800kg/h水進(jìn)行電解水生成氧氣和氫氣，將獲得的2300kg/h氧氣加入鍋爐實(shí)現(xiàn)富氧燃燒,獲得的氫氣取25kg/h輸入汽輪發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子冷卻通道，冷卻汽輪發(fā)電機(jī)；
(2)、煤制熱、電將950000kg/h煤與1400kg/h煤渣輸入燃煤電廠中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)制成I 300 μ m之間的煤粉加入鍋爐進(jìn)行燃燒，將1000000kg/h水加熱為高溫高壓水蒸汽，在汽輪發(fā)電機(jī)做功輸出250MW電能和抽氣供350000000kcal熱能；
(3)、煤制乙炔將3000kg/h煤粉與12000kwh電能、550kg/h氬氣、250kg/h氫氣輸入等離子發(fā)生器產(chǎn)生5000-8000°C的高溫等離子弧，在等離子反應(yīng)器中進(jìn)行煤熱解反應(yīng)，其生成物經(jīng)過(guò)淬冷器快速冷卻，經(jīng)過(guò)淬冷器快速冷卻后的氣固兩相物經(jīng)多相分離器分離出氣體和1300kg/h煤渣，多相分離器分離出的氣體經(jīng)氣體分離器分離出700kg/h產(chǎn)品氣乙炔、500kg/h IS氣和 400kg/h 乏氣。在實(shí)施上述一種煤制熱、電、乙炔組合工藝的過(guò)程中，所述煤制熱、電過(guò)程中，燃煤電廠中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)所采用的原料為煤等離子乙炔反應(yīng)生成的煤渣與燃煤電廠的煤。所述煤制乙炔過(guò)程中煤等離子乙炔反應(yīng)所需的煤粉采用燃煤電廠中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)制成的I 300 μ m之間的煤粉，煤電廠的煤粉在質(zhì)和量方面符合煤在等離子反應(yīng)器中熱解制乙炔工藝對(duì)煤粉的要求，倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)可靠性高，系統(tǒng)出現(xiàn)故障不會(huì)立即影響機(jī)組運(yùn)行，我國(guó)70%以上的燃煤電廠采用該種制粉系統(tǒng)；球磨機(jī)在我國(guó)電廠中應(yīng)用很廣，積累經(jīng)驗(yàn)較為豐富，球磨機(jī)應(yīng)保持在最經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷下工作，球磨機(jī)磨制煤粉所需電能，主要消耗在舉起鋼球，而燃料量的多寡對(duì)其影響不大，應(yīng)保持在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其耗電率最低，可保持一定的煤粉積累；球磨機(jī)生產(chǎn)的煤粉由各種尺寸和形狀不規(guī)則的顆粒組成，它們的尺寸一般在I μ m-300 μ m之間，其中20 μ m-50 μ m的顆粒占多數(shù)，制粉系統(tǒng)煤粉的η值在0. 8
I.3之間，完全符合煤在等離子反應(yīng)器中熱解制乙炔工藝對(duì)煤粉的要求。所述煤制乙炔過(guò)程中等離子乙炔反應(yīng)所需的電能利用燃煤電廠煤制熱、電過(guò)程中輸出的電能燃煤電廠的電能是整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)中成本最低的地方，當(dāng)電力系統(tǒng)處于低谷時(shí)，其電價(jià)較低，促使機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行，此時(shí)燃煤電廠一方面面對(duì)的是低的供電電價(jià)，另一方面面對(duì)的是由于負(fù)荷降低，機(jī)組效率下降，使發(fā)電成本增加，而對(duì)于調(diào)峰機(jī)組這種情況更為嚴(yán)重。由此看來(lái)，尋找低負(fù)荷發(fā)電量的出路，使機(jī)組盡量在高負(fù)荷及高效率下運(yùn)行，也是發(fā)電企業(yè)將會(huì)遇到的問(wèn)題。煤在等離子反應(yīng)器中熱解制乙炔裝置具有快速啟動(dòng)、快速停機(jī)的特性，具有較強(qiáng)的時(shí)間選擇性，其能利用電網(wǎng)在低谷時(shí)發(fā)電企業(yè)的部分電量、生產(chǎn)乙炔化工產(chǎn)品，增加一種多聯(lián)產(chǎn)的方式，有利于發(fā)電企業(yè)吸納富裕人員，增強(qiáng)抗風(fēng)險(xiǎn)能力。所以燃煤電廠利用煤在等離子反應(yīng)器中熱解制乙炔，在能量需求上，具有特殊優(yōu)勢(shì)。所述煤制乙炔過(guò)程中等離子乙炔反應(yīng)所需的氫氣采用燃煤電站電解水過(guò)程中制得的氫氣，電廠發(fā)電機(jī)常用氫氣作為冷卻介質(zhì)。氫氣具有重量輕、比熱大、導(dǎo)熱系數(shù)大、粘性系數(shù)小、導(dǎo)溫性能優(yōu)良等特點(diǎn)，不但其冷卻性能優(yōu)良、且通風(fēng)損耗小，大型機(jī)組廣泛采用氫冷技術(shù)。在電廠設(shè)有制氫站，且為滿足氫冷系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏等故障工況而有較大的備用容量(10 15倍)，由此電站本身能夠提供煤等離子熱解制乙炔反應(yīng)裝置所需的氫氣。所述煤制乙炔過(guò)程中經(jīng)多相分離器分離出的煤渣進(jìn)入中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)再利用，經(jīng)氣體分離器分離出的乏氣進(jìn)入鍋爐燃燒放熱，氬氣返回等離子發(fā)生器再利用。
在上述實(shí)施方式中，本專業(yè)的技術(shù)人員結(jié)合公知常識(shí)以及慣用手段，能夠再現(xiàn)本發(fā)明組合工藝的技術(shù)方案，其所具有的優(yōu)點(diǎn)與積極效果也必然能夠得以體現(xiàn)，是一種具有實(shí)際應(yīng)用的工藝方法。
權(quán)利要求
1.一種煤制熱、電、乙炔組合工藝，其所述組合工藝是將煤等離子乙炔反應(yīng)裝置與燃煤電廠生產(chǎn)系統(tǒng)集于一體，實(shí)現(xiàn)熱、電、乙炔的聯(lián)合生產(chǎn)；其具體工藝步驟如下 (1)電解水 在燃煤電廠制氫站輸入95kwh電能與2800kg/h水進(jìn)行電解水生成氧氣和氫氣,將獲得的2300kg/h氧氣加入鍋爐實(shí)現(xiàn)富氧燃燒,獲得的氫氣取25kg/h輸入汽輪發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子冷卻通道，冷卻汽輪發(fā)電機(jī)； (2)煤制熱、電 將950000kg/h煤與1400kg/h煤渣輸入燃煤電廠中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)制成I 300 μ m間的煤粉加入鍋爐進(jìn)行燃燒，將1000000kg/h水加熱為高溫高壓水蒸汽，在汽輪發(fā)電機(jī)做功輸出250MW電能和抽氣供350000000kcal熱能； (3)煤制乙炔 將3000kg/h煤粉與12000kwh電能、550kg/h氬氣和250kg/h氫氣輸入等離子發(fā)生器產(chǎn)生5000 8000°C的高溫等離子弧，在等離子反應(yīng)器中進(jìn)行煤熱解反應(yīng)，其生成物經(jīng)過(guò)淬冷器快速冷卻，經(jīng)過(guò)淬冷器快速冷卻后的氣固兩相物經(jīng)多相分離器分離出氣體和1300kg/h煤渣，多相分離器分離出的氣體經(jīng)氣體分離器分離出700kg/h產(chǎn)品氣乙炔、500kg/h氬氣和400kg/h 乏氣。
2.如權(quán)利要求I所述的煤制熱、電、乙炔組合工藝，其特征在于所述中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)的原料是煤等離子乙炔反應(yīng)裝置生成的煤渣和燃煤電廠的煤。
3.如權(quán)利要求I所述的煤制熱、電、乙炔組合工藝，其特征在于所述煤制乙炔的工藝中，煤等離子乙炔反應(yīng)裝置所用的煤粉是燃煤電廠中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)制成的I 300 μ m之間的煤粉。
4.如權(quán)利要求I所述的煤制熱、電、乙炔組合工藝，其特征在于所述煤制乙炔的工藝中，煤等離子乙炔反應(yīng)裝置所用的電能是燃煤電廠煤制熱、電工藝中輸出的電能。
5.如權(quán)利要求I所述的煤制熱、電、乙炔組合工藝，其特征在于所述煤制乙炔的工藝中，煤等離子乙炔反應(yīng)裝置所用的氫氣是燃煤電站電解水工藝中制得的氫氣。
6.如權(quán)利要求I所述的煤制熱、電、乙炔組合工藝，其特征在于所述煤制乙炔的工藝中，經(jīng)多相分離器分離出的煤渣輸入燃煤電廠中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)再利用，經(jīng)氣體分離器分離出的乏氣輸入鍋爐燃燒放熱，氬氣返回等離子發(fā)生器再利用。
全文摘要
一種煤制熱、電、乙炔組合工藝是燃煤電廠為煤等離子制乙炔反應(yīng)提供所需原料煤粉、氫氣與電能，煤等離子乙炔反應(yīng)裝置產(chǎn)生的煤渣返回中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)進(jìn)行燃燒發(fā)電，產(chǎn)生的乏氣通入鍋爐燃燒利用，產(chǎn)生的余熱引入汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)利用。本發(fā)明組合工藝將煤等離子乙炔反應(yīng)裝置與燃煤電廠生產(chǎn)系統(tǒng)集于一體，在一套系統(tǒng)中進(jìn)行熱、電、乙炔的聯(lián)合生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了資源的合理配置及梯級(jí)利用，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，降低了煤耗。
文檔編號(hào)F23L7/00GK102937298SQ20121041423
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者楊巨生, 李寶碧, 王金平, 劉嘉誠(chéng) 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)