CN104610991A - 燃煤电站与低阶煤提质的集成系统及提质产物综合利用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于低阶煤炭资源提质转化、综合利用技术领域的一种燃煤电站与低阶煤提质的集成系统及提质产物综合利用。包括煤的预干燥设备、热解器、煤/半焦冷却器及其辅机设备。低阶煤经预干燥设备干燥后，部分直接进入锅炉燃烧，其余部分进入热解器；在热解器中，煤与烟气、空气、水蒸气发生化学反应，产生的混合燃料气送入炉膛燃烧。提质后的煤经煤/半焦冷却器冷却后送入煤/半焦仓存储。该系统在满足燃煤电站发电负荷的同时，将低阶煤提质转化、综合利用，得到高能量品位的、低活性、可长途安全运输的煤/半焦，具有很高的实用价值，解决了低阶煤容易自燃和水分高等技术难题。
Description
技术领域
本发明属于低阶煤炭资源提质转化、综合利用技术领域，特别涉及一种燃煤电站与低阶煤提质的集成系统及提质产物综合利用。
背景技术
我国煤炭资源丰富，是世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是世界上少数几个以煤为主的一次性能源国家之一。而其中低阶煤占到我国煤炭资源总量的50%以上，而且我国低阶煤资源大多分布在我国西部和北部人口稀少地区，距离东南沿海工业发达地区远。低阶煤是指煤化程度比较低的煤（一般干燥无灰基挥发分>20%）。低阶煤的显著特点是水分高、挥发分高、热值低并容易自燃，因此该煤种的经济运输半径远远小于其他煤种，燃烧使用过程中的污染物排放又远远大于其他煤种。
低阶煤提质技术的研究始于上20世纪80年代，经过近四十年的发展，部分低阶煤提质技术已趋于成熟，并逐步应用到工业化生产中。按照低阶煤提质程度划分，目前国内外低阶煤提质技术主要分为物理法的成型、干燥脱水提质技术和化学法的热解(干馏)提质技术两大类。其中，低阶煤的干燥热解法可以充分利用低阶煤的品质特点，对其进行综合利用开发，有效提取了其中的各类可回收组分，是极具推广前景的一种方法。低阶煤干燥热解提质技术的基本原理，是低阶煤脱除水分后，在绝氧、高温的条件下进行干馏，生成煤气、焦油和半焦的过程。
长期以来煤炭利用一直处于一种单一发展煤炭生产、不注重煤炭综合利用的格局。煤炭资源的大部分利用是以单一生产过程的利用效率极低的直接燃烧为主，其他气化、液化也是以单一过程为主，没有综合利用。为了使转化过程取得较高的转化效率，往往需要复杂的工艺和较高运行条件，从而导致转化工艺技术复杂，设备庞大，投资及生产成本高，而且即使在单个生产工艺中取得较高效率，其能源总体利用效率也不会很高，而且单一的生产过程会造成很大的资源浪费。以往对煤的直接燃烧就是单一的把煤种各组分都作为燃料混合燃烧，而没有将其提质综合利用，使得利用率极低。
综上所述，亟需找一种以低阶煤为资源的集成多个生产工艺的系统。据此本专利提出了一种与燃煤电站相集成的低阶煤提质系统，从整体利用效率的角度来提高煤炭资源利用率，并可产生高能量品位的、低活性、可长途安全运输的煤/半焦，解决了低阶煤容易自燃和水分高等技术难题。
发明内容
本发明目的是提供一种燃煤电站与低阶煤提质的集成系统及提质产物综合利用，其特征在于，所述燃煤电站与低阶煤提质的集成系统包括煤的预干燥设备，煤的热解器，煤/半焦冷却器及其辅机设备，其中预干燥设备的固体出口和热解器的热气体出口与燃煤电站的锅炉连接，煤/半焦冷却器的固体出口与燃煤电站的汽轮机回热加热系统连接，组成燃煤电站与低阶煤提质的集成系统。
所述预干燥设备由低温预干燥设备和中温干燥设备组成，低温预干燥设备设置低阶煤入料口，低温预干燥设备通过管道与中温干燥设备和燃煤电站的锅炉连接；中温干燥设备通过管道与锅炉空气预热器烟气入口处尾部烟道抽气口B连接，中温干燥设备分别与热解器和风机连接；风机再和热解器烟气入口连接；热解器固体入口与中温干燥设备固体出口连接，其气/汽体入口与空气预热器抽气口A热空气和汽轮机抽汽相连接，热解器的气体输出口与锅炉连接，热解器的固体输出口与煤/半焦冷却器的入口相连接；空气预热器排烟处尾部烟道抽气口C与低温预干燥设备气体出口连接；煤/半焦冷却器与汽轮机的高压加热器相连接，其固体出口与煤/半焦仓连接。
所述热解器的水蒸气入口与汽轮机的中压缸排汽抽汽口连接。
所述半焦冷却器的冷却介质入口与凝结水泵连接，凝结水泵给半焦冷却器补充冷却水；凝结水在半焦冷却器中加热升温，升温后的凝结水通过水泵返回到较高一级的回热加热器入口。
一种燃煤电站与低阶煤提质的集成系统的提质产物综合利用，其特征在于，包括：
1）所述空气经过空气预热器加热到250-350℃，加热后，一部分热空气送入锅炉，另一部分经空气预热器抽气口A送入热解器；空气预热器出口120-140℃的低温烟气一部分经空气预热器后抽气口C进入低温预干燥设备，余下部分进入净化单元；低阶煤经低温预干燥设备后外水分降至原来的60%以下，其干燥时间为2-4分钟；其中一部分低阶煤通过磨煤及输煤系统送入燃煤电站的锅炉燃烧，产生蒸汽推动汽轮机带动发电机发电，其余部分通过管道进入中温干燥设备，低温预干燥设备出口的烟气温为90-100℃，与原锅炉尾部烟道烟气混合后进入烟气净化单元；从空气预热器烟气入口处的300-400℃烟气经过抽气口B输出的中温烟气进入中温干燥设备，对低阶煤进行二次干燥，使煤水分进一步降低到5%以下，所需时间为4~6分钟；干燥时间根据原煤水分变化而变化；中温干燥设备出口的中温烟气温度为120-200℃，再经风机送入热解器；
2）所述中温干燥设备二次干燥后低阶煤通过热解器固体入口进入热解器内，在热解器中，煤与烟气、空气、水蒸气发生化学反应，产生的混合气送入炉膛燃烧发电；其中热解器的空气则来自经空预器加热的热空气，其水蒸气则由汽轮机中压缸排汽提供，空气预热器抽气口A热空气从热解器的空气/汽体入口进入，该处热空气温度为250-350℃；从热解器的水蒸气入口进入，该处的蒸汽压力为0.5-1.0MPa和温度为250-330℃；再由部分煤燃烧提供的热量来保证热解温度维持在300-400℃，其热解时间根据热解器出口的煤热值确定；热解器出口的煤的热值比原低阶煤提高10~30%，其与热解器出口的混合气和细煤灰的送入炉膛燃烧发电，固体输出口煤/半焦的温度为300-400℃；
3）热解器输出的高热值煤和半焦产品在煤/半焦冷却器中冷却到50-60℃后送入煤/半焦仓保存，或输入燃煤电站的锅炉燃烧，产生蒸推动汽轮机带动发电机发电。本发明的有益效果是将低阶煤提质开发使用，大大提高了低阶煤的附加值。该系统提高了低阶煤的能量品味，丰富了低阶煤的使用形式；在满足燃煤电站发电负荷的同时，产生高能量品位的、低活性的、可长途安全运输的煤/半焦，具有较高的实用价值，解决了低阶煤容易自燃和水分高等技术难题。同时系统整体热利用效率较高，对各工艺单元设备要求较低，生产操作简单，具有较好的经济效益。
附图说明
图1为集成系统的结构示意图。图中1-低温预干燥设备 ，2-中温干燥设备，3-热解器，4-煤/半焦冷却器，5-空气预热器，6-锅炉，7-风机，8-汽轮机，9-煤/半焦仓，10-凝结水泵，11-高压加热器。
具体实施方式
本发明提供一种燃煤电站与低阶煤提质的集成系统及其综合利用；下面结合附图予以说明。
图1所示为集成系统的结构示意图。所述燃煤电站与低阶煤提质的集成系统包括低温预干燥设备1，中温干燥设备2、热解器3，煤/半焦冷却器4、空气预热器5、锅炉6、风机7、汽轮机8、煤/半焦仓9、凝结水泵10和高压加热器11及其辅机设备；其中预干燥设备1的固体出口和热解器3的热气体出口与燃煤电站的锅炉6连接，煤/半焦冷却器4的固体出口与燃煤电站的汽轮机回热加热系统连接，组成燃煤电站与低阶煤提质的集成系统。
所述预干燥设备由低温预干燥设备1和中温干燥设备2组成，低温预干燥设备1设置低阶煤入料口，低温预干燥设备1通过管道与中温干燥设备2和燃煤电站的锅炉6连接；中温干燥设备2通过管道与锅炉的空气预热器5烟气入口处的抽气口B连接，中温干燥设备2分别与热解器3和风机7连接；风机7再和热解器3烟气入口连接；热解器3固体入口与中温干燥设备2固体出口连接，其气/汽体入口与空气预热器5抽气口A热空气和汽轮机的中压缸抽汽口相连接，热解器的气体输出口与锅炉连接，热解器的固体输出口与煤/半焦冷却器的入口相连接；空气预热器排烟处尾部烟道抽气口C与低温预干燥设备气体出口连接；煤/半焦冷却器与汽轮机的高压加热器11相连接，其固体出口与煤/半焦仓9连接。热解器3的水蒸气入口与汽轮机的中压缸排汽抽汽口连接。所述半焦冷却器4的冷却介质入口与凝结水泵10连接，凝结水泵给半焦冷却器补充冷却水；凝结水在半焦冷却器4中加热升温，升温后的凝结水通过凝结水泵返回到较高一级的回热加热器入口。
燃煤电站与低阶煤提质的集成系统的工作过程及综合利用，包括：
1）所述空气经过空气预热器加热到300℃，加热后，一部分热空气送入锅炉，另一部分经空气预热器抽气口A送入热解器；空气预热器出口130℃的低温烟气一部分经空气预热器后抽气口C进入低温预干燥设备，余下部分进入净化单元；低阶煤经低温预干燥设备后外水分降至原来的60%以下，其干燥时间为2-4分钟；其中一部分低阶煤通过磨煤及输煤系统送入燃煤电站的锅炉燃烧，产生蒸汽推动汽轮机带动发电机发电，其余部分通过管道进入中温干燥设备，低温预干燥设备出口的烟气温为955℃，与原锅炉尾部烟道烟气混合后进入烟气净化单元；从空气预热器烟气入口处的400℃烟气经过抽气口B输出的中温烟气进入中温干燥设备，对低阶煤进行二次干燥，使煤水分进一步降低到5%以下，所需时间为6分钟；干燥时间根据原煤水分变化而变化；中温干燥设备出口的中温烟气温度为185℃，再经风机送入热解器；
2）所述中温干燥设备二次干燥后低阶煤通过热解器固体入口进入热解器内，在热解器中，煤与烟气、空气、水蒸气发生化学反应，产生的混合气送入炉膛燃烧发电；其中热解器的空气则来自经空预器加热的热空气，其水蒸气则由汽轮机中压缸排汽提供，空气预热器抽气口A热空气从热解器的空气/汽体入口进入，该处热空气温度为300℃；从热解器的水蒸气入口进入，该处的蒸汽压力为0.5-1.0MPa和温度为320℃；再由部分煤燃烧提供的热量来保证热解温度维持在400℃，其热解时间根据热解器出口的煤热值确定；热解器出口的煤的热值比原低阶煤提高10~30%，其与热解器出口的混合气和细煤灰的送入炉膛燃烧发电，固体输出口煤/半焦的温度为300-400℃；
3）热解器输出的高热值煤和半焦产品在煤/半焦冷却器中冷却到50-60℃后送入煤/半焦仓保存，或输入燃煤电站的锅炉燃烧，产生蒸推动汽轮机带动发电机发电。本发明的有益效果是将低阶煤提质开发使用，大大提高了低阶煤的附加值。该系统提高了低阶煤的能量品味，丰富了低阶煤的使用形式；在满足燃煤电站发电负荷的同时，产生高能量品位的、低活性的、可长途安全运输的煤/半焦，具有较高的实用价值，解决了低阶煤容易自燃和水分高等技术难题。同时系统整体热利用效率较高，对各工艺单元设备要求较低，生产操作简单，具有较好的经济效益。
本发明在满足燃煤电站发电负荷的同时，产生高能量品位的、低活性、可长途安全运输的煤/半焦，具有较高的实用价值，解决了低阶煤容易自燃和水分高等技术难题。同时系统整体热利用效率较高，对各工艺单元设备要求较低，生产操作简单，具有较好的经济效益。
Claims (5)
1.一种燃煤电站与低阶煤提质的集成系统，其特征在于，所述燃煤电站与低阶煤提质的集成系统包括煤的预干燥设备，煤的热解器，煤/半焦冷却器及其辅机设备，其中预干燥设备的固体出口和热解器的热气体出口与燃煤电站的锅炉连接，煤/半焦冷却器的固体出口与燃煤电站的汽轮机回热加热系统连接，组成燃煤电站与低阶煤提质的集成系统。
2.根据权利要求1所述燃煤电站与低阶煤提质的集成系统，其特征在于，所述预干燥设备由低温预干燥设备和中温干燥设备组成，低温预干燥设备设置低阶煤入料口，低温预干燥设备通过管道与中温干燥设备和燃煤电站的锅炉连接；中温干燥设备通过管道与锅炉空气预热器烟气入口处尾部烟道抽气口B连接，中温干燥设备分别与热解器和风机连接；风机再和热解器烟气入口连接；热解器固体入口与中温干燥设备固体出口连接，其气/汽体入口与空气预热器抽气口A热空气和汽轮机抽汽相连接，热解器的气体输出口与锅炉连接，热解器的固体输出口与煤/半焦冷却器的入口相连接；空气预热器排烟处尾部烟道抽气口C与低温预干燥设备气体出口连接；煤/半焦冷却器与汽轮机的高压加热器相连接，其固体出口与煤/半焦仓连接。
3.根据权利要求1所述燃煤电站与低阶煤提质的集成系统，其特征在于，所述热解器的水蒸气入口与汽轮机的中压缸排汽抽汽口连接。
4.根据权利要求1所述燃煤电站与低阶煤提质的集成系统，其特征在于，所述半焦冷却器的冷却介质入口与凝结水泵连接，凝结水泵给半焦冷却器补充冷却水；凝结水在半焦冷却器中加热升温，升温后的凝结水通过水泵返回到较高一级的回热加热器入口。
5.一种燃煤电站与低阶煤提质的集成系统的提质产物综合利用，其特征在于，包括：
1）所述空气经过空气预热器加热到250-350℃，加热后，一部分热空气送入锅炉，另一部分经空气预热器抽气口A送入热解器；空气预热器出口120-140℃的低温烟气一部分经空气预热器后抽气口C进入低温预干燥设备，余下部分进入净化单元；低阶煤经低温预干燥设备后外水分降至原来的60%以下，其干燥时间为2-4分钟；其中一部分低阶煤通过磨煤及输煤系统送入燃煤电站的锅炉燃烧，产生蒸汽推动汽轮机带动发电机发电，其余部分通过管道进入中温干燥设备，低温预干燥设备出口的烟气温为90-100℃，与原锅炉尾部烟道烟气混合后进入烟气净化单元；从空气预热器烟气入口处的300-400℃烟气经过抽气口B输出的中温烟气进入中温干燥设备，对低阶煤进行二次干燥，使煤水分进一步降低到5%以下，所需时间为4-6分钟；干燥时间根据原煤水分变化而变化；中温干燥设备出口的中温烟气温度为120-200℃，再经风机送入热解器；
2）所述中温干燥设备二次干燥后低阶煤通过热解器固体入口进入热解器内，在热解器中，煤与烟气、空气、水蒸气发生化学反应，产生的混合气送入炉膛燃烧发电；其中热解器的空气则来自经空预器加热的热空气，其水蒸气则由汽轮机中压缸排汽提供，空气预热器抽气口A热空气从热解器的空气/汽体入口进入，该处热空气温度为250-350℃；从热解器的水蒸气入口进入，该处的蒸汽压力为0.5-1.0MPa和温度为250-330℃；再由部分煤燃烧提供的热量来保证热解温度维持在300-400℃，其热解时间根据热解器出口的煤热值确定；热解器出口的煤的热值比原低阶煤提高10~30%，其与热解器出口的混合气和细煤灰的送入炉膛燃烧发电，固体输出口煤/半焦的温度为300-400℃；
3）热解器输出的高热值煤和半焦产品在煤/半焦冷却器中冷却到50-60℃后送入煤/半焦仓保存，或输入燃煤电站的锅炉燃烧，产生蒸推动汽轮机带动发电机发电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150513 |