一種煤熱解制氣、煉油、半焦高溫旋流再燃燃燒集成工藝方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤資源高效燃燒技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤熱解制氣、煉油、半焦高溫旋流再燃燃燒集成工藝方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]按照我國“十二五”規(guī)劃綱要的要求，能源工業(yè)走高效率、低排放、清潔加工轉(zhuǎn)化利用的發(fā)展之路，堅持最大限度的提高煤炭資源利用效率的方針。目前，褐煤和長焰煤等低階煤占我國煤炭儲量和產(chǎn)量的55%以上，低階煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點決定了可以用最小的能耗和投入，實現(xiàn)煤炭的高效梯級轉(zhuǎn)化以及多聯(lián)產(chǎn)利用。同時我國褐煤高效開發(fā)與利用技術(shù)一直是個未解的難題，導(dǎo)致褐煤中蘊含的油氣資源白白浪費。隨著石油和天然氣資源的逐漸枯竭，中、低階煤資源的高效開發(fā)與綜合利用日益緊迫。
[0003]煤熱解后的固體殘留物半焦具有高灰分、高固定碳、低揮發(fā)份、著火溫度高、難以燃燼等特點，我國現(xiàn)階段普遍應(yīng)用的是循環(huán)流化床燃燒處理半焦，例如，東北電力大學(xué)李少華等研發(fā)發(fā)明的油頁巖干餾煉油、半焦燃燒發(fā)電集成工藝(專利申請公布號CN101117584A)和東北電力大學(xué)的王擎等研發(fā)的一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置(專利授權(quán)公告號CN202953993U)。循環(huán)流化床處理半焦工藝具有脫硫及脫硝效率高、負荷變化范圍大、調(diào)節(jié)特性好等特點，同時可以減少對環(huán)境的污染排放，但運行過程存在半焦的燃燼率不高、結(jié)渣等問題。目前，國內(nèi)外對于循環(huán)流化床處理半焦還有待深入研究。因此，研究半焦的高效燃燒技術(shù)以及燃燒系統(tǒng)集成工藝優(yōu)化，提高中、低階煤綜合利用效率具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種煤熱解制氣、煉油、半焦高溫旋流再燃燃燒集成工藝方法及裝置。半焦作為該工藝熱解段后的固體殘留物，具有高灰分、高固定碳、低揮發(fā)份、著火溫度高、難以燃燼等特點，針對其特點提出了高溫旋流再燃燃燒工藝，使得半焦燃燼率顯著提高；同時煤熱解產(chǎn)生的熱解氣回用進入再燃區(qū)，作為再燃燃料，還原已生成的NOx (氮氧化物),抑制新的NOx生成,顯著降低了 NOx排放,達到節(jié)能、環(huán)保雙重目的。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]在本發(fā)明的一方面，提供一種煤熱解制氣、煉油、半焦高溫旋流再燃燃燒集成工藝方法，包括如下步驟:粉煤加入旋轉(zhuǎn)料床熱解爐中進行熱解反應(yīng)，產(chǎn)生半焦和含焦油的熱解氣，熱解氣從旋轉(zhuǎn)料床熱解爐上部引出，經(jīng)分離凈化裝置分離出焦油和熱解氣，焦油作為產(chǎn)品排出，熱解氣的一部分作為產(chǎn)品排出，另一部分作為再燃室的再燃燃料利用，半焦和石灰石被輸送至混合倉攪拌，混合均勻后進入磨煤機被磨成粉，磨好的含石灰石的半焦原料通過一次風(fēng)經(jīng)旋流燃燒器從旋流燃燒爐頂部進入，燃燒所需的高溫二次風(fēng)沿旋流燃燒爐切線方向噴入，半焦粉在旋流燃燒爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)捕渣管進入再燃室，經(jīng)分離凈化裝置分離出的熱解氣作為再燃燃料送入再燃室燃燒補熱；從再燃室出口的煙氣進入燃燼室充分燃燒，燃燒后煙氣依次經(jīng)過燃燼室內(nèi)的受熱面、尾部煙道內(nèi)的受熱面后進入脫硝一體化空氣預(yù)熱器進行換熱冷卻后排出煙氣，煙氣中未燃燼的固體顆粒經(jīng)過分離器返回旋流燃燒爐燃燒，余下煙氣凈化后排出。
[0007]進一步地，所述含石灰石的半焦原料經(jīng)過旋流燃燒爐，再燃室，燃燼室高溫高效燃燒；所述旋流燃燒爐(7-1)內(nèi)的平均燃燒溫度為1400-1800°C，所述再燃室(7-2)的再燃溫度為1100-1300°C ;所述燃燼室(7-3)的出口煙氣溫度為950_1200°C。
[0008]進一步地，所述含石灰石的半焦原料可以是半焦，也可以是低揮發(fā)分的無煙煤、貧煤、低熱值的低階煤，例如:煤泥、煤矸石等。
[0009]進一步地，所述含石灰石的半焦原料進入旋流燃燒爐之前，石灰石和半焦原料先混合磨粉，石灰石占混合粉的重量比例在10%?15%，以降低流渣溫度，同時能起到一定的脫硫效果。
[0010]進一步地，所述經(jīng)分離凈化裝置分離出的熱解氣作為再燃燃料送入再燃室燃燒補熱，再燃室不僅使已生成的NOx得到還原，同時還抑制了新的NO的生成，進一步降低NOx排放。
[0011]進一步地，所述半焦和石灰石被輸送至混合倉攪拌，混合均勻后進入磨煤機被磨至 90 μ m。
[0012]進一步地，從風(fēng)機出口的空氣經(jīng)過余熱回收裝置升溫至250°C -500°C，然后作為一次風(fēng)引至磨煤機輸送原料；所述旋流燃燒爐內(nèi)燃燒時生成的液態(tài)灰渣經(jīng)余熱回收裝置冷卻后作為聞標(biāo)號水泥原料。
[0013]進一步地，空氣經(jīng)過脫硝一體化空氣預(yù)熱器后溫度升至40(TC --80(TC，作為高溫二次風(fēng)一部分引至旋流燃燒爐，以100米/秒的速度沿旋流燃燒爐切線方向噴入，另一部分引至燃燼室供煙氣完全燃燒。
[0014]進一步地，所述石灰石經(jīng)干燥預(yù)熱室干燥預(yù)熱后被輸送至混合倉；干燥預(yù)熱室排出換熱后空氣至分離器后排出。
[0015]此外，本發(fā)明還提供一種煤熱解制氣、煉油、半焦高溫旋流再燃燃燒集成工藝裝置，該裝置包括旋轉(zhuǎn)料床熱解爐，分離凈化裝置，混合倉，磨煤機，旋流燃燒器，旋流燃燒爐，再燃室，燃燼室，捕渣管，尾部煙道，脫硝一體化空氣預(yù)熱器和分離器；
[0016]所述旋轉(zhuǎn)料床熱解爐的上部與分離凈化裝置連接，其底部與所述混合倉的進口連接；所述分離凈化裝置與所述再燃室連接；所述混合倉的出口與所述磨煤機的進口連接，所述磨煤機的出口與所述旋流燃燒器的進口連接，所述旋流燃燒器設(shè)于所述旋流燃燒爐的頂部，所述旋流燃燒爐通過所述捕渣管與所述再燃室連接，所述再燃室與所述燃燼室連接，所述燃燼室與所述尾部煙道連接，所述尾部煙道與所述脫硝一體化空氣預(yù)熱器連接，所述脫硝一體化空氣預(yù)熱器與所述分離器連接，所述分離器與所述旋流燃燒爐連接。
[0017]進一步地，該裝置還包括干燥預(yù)熱室、余熱回收裝置和風(fēng)機，所述干燥預(yù)熱室的進口與所述余熱回收裝置連接，所述干燥預(yù)熱室的出口與所述混合倉及所述分離器連接；所述余熱回收裝置的進口與所述旋流燃燒爐及風(fēng)機連接，所述余熱回收裝置的出口與所述磨煤機連接；所述脫硝一體化空氣預(yù)熱器與所述旋流燃燒爐及所述燃燼室連接。
[0018]進一步地，所述旋流燃燒爐是由水冷壁管形成的一細長的圓筒形燃燒室，管子向火面焊有銷釘，覆蓋碳化硅等耐火涂料。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0020]1、本發(fā)明是一種煤熱解制氣、煉油、半焦高溫旋流再燃燃燒集成工藝，對煤種進行熱解后，產(chǎn)生的半焦通過高溫旋流再燃燃燒技術(shù)可以實現(xiàn)半焦的燃燒效率達90%以上、半焦燃燼率達95%以上得到顯著提升。該技術(shù)不僅可以處理半焦，而且可以處理低揮發(fā)分的無煙煤、貧煤、低熱值的低階煤，例如:煤泥、煤矸石等。
[0021]2、高溫旋流再燃燃燒系統(tǒng)中，將煤熱解產(chǎn)生的熱解氣回用，作為再燃燃料送入再燃室補熱，使已生成的NOx得到還原，同時還抑制了新的NO的生成,進一步降低NOx排放量，達到節(jié)能、環(huán)保雙重效果，具有良好的社會和經(jīng)濟效益。
[0022]3、處理煤熱解產(chǎn)生的半焦時，預(yù)先使石灰石和半焦原料先混合磨粉，石灰石所占混合粉的重量比例在10%?15%，這樣可以降低旋流燃燒爐內(nèi)流渣溫度，同時燃燒過程中能起到一定的脫硫效果。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一種煤熱解制氣、煉油、半焦高溫旋流再燃燃燒集成工藝的流程及裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中附圖標(biāo)記說明如下:
[0025]I為旋轉(zhuǎn)料床熱解爐,2為分離凈化裝置,3為干燥預(yù)熱室,4為混合倉，5為磨煤機，6為旋流燃燒器，7-1為旋流燃燒爐，7-2為再燃室，7-3為燃燼室，8為捕渣管，9為尾部煙道，10為脫硝一體化空氣預(yù)熱器，11為分離器，12為余熱回收裝置，13為風(fēng)機，C為粉煤，A為空氣，B為換熱后空氣，G為熱解氣，F(xiàn)為煙氣，K為半焦，S為石灰石，H為高溫二次風(fēng)，D為一次風(fēng)，L為液態(tài)灰洛,M為高標(biāo)號水泥原料，J為焦油。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理及具體結(jié)構(gòu)做出詳細的說明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明是一種煤熱解制氣、煉油、半焦高溫旋流再燃燃燒集成工藝方法，具體包括如下工藝流程:粉煤C加入旋轉(zhuǎn)料床熱解爐I中進行熱解反應(yīng)，產(chǎn)生半焦K和含焦油J的熱解氣，熱解氣從旋轉(zhuǎn)料床熱解爐I上部引出(旋轉(zhuǎn)料床熱解爐I采用的是現(xiàn)有的市售產(chǎn)品)，經(jīng)分離凈化裝置2分離出焦油J和熱解氣G，焦油J作為產(chǎn)品排出，熱解氣G的一部分作為產(chǎn)品排出，另一部分作為再燃室7-2的再燃燃料利用，半焦K和石灰石S (石灰石S經(jīng)干燥預(yù)熱室3干燥預(yù)熱后)被輸送至混合倉4攪拌，均勻混合后進入磨煤機5被磨至90 μ m，磨好的原料通過一次風(fēng)D經(jīng)旋流燃燒器6從旋流燃燒爐7-1頂部進入，燃燒所需的高溫二次風(fēng)H以極高的速度(可高達100米/秒)沿旋流燃燒爐7-1切線方向噴入，半焦粉主要在旋流燃燒爐7-1內(nèi)燃燒，平均燃燒溫度為1400-1800°C，旋流燃燒爐7_1是由水冷壁管形成的一細長的圓筒形燃燒室，管子向火面焊有銷釘，覆蓋碳化硅等耐火涂料(旋流燃燒爐7-1采用的是現(xiàn)有的市售產(chǎn)品)，因而旋流燃燒爐7-1內(nèi)燃燒時可形成較高的熱強度，使渣成熔融狀態(tài)，生成的液態(tài)灰渣L經(jīng)余熱回收裝置12冷卻后可作為高標(biāo)號水泥原料M0半焦粉在旋流燃燒爐7-1內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)捕渣管8進入再燃室7-2，再燃溫度為1100-1300°C，經(jīng)分離凈化裝置2分離出的熱解氣G作為再燃燃料送入再燃室7_2燃燒補熱，同時再燃室7-2不僅使已生成的NOx得到還原，同時還抑制了新的NO的生成，進一步降低NOx排放。從風(fēng)機13出口的空氣經(jīng)過余熱回收裝置12升溫至250°C _500°C，然后作為一次風(fēng)