煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化 床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤熱解后產(chǎn)生的半焦可以作為燃料用于發(fā)電。在現(xiàn)有技術(shù)中，煤熱解拔頭工藝主 要是針對(duì)循環(huán)流化床發(fā)電機(jī)組?，F(xiàn)有的煤熱解發(fā)電系統(tǒng)大多采用的是循環(huán)流化床鍋爐，這 樣的系統(tǒng)由于采取較復(fù)雜的固體熱載體工藝，存在諸多缺陷。例如，現(xiàn)有的循環(huán)流化床發(fā)電 機(jī)組要求循環(huán)流化床鍋爐與煤熱解反應(yīng)器同時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如果一方系統(tǒng)發(fā)生改變，都會(huì)導(dǎo) 致整個(gè)工藝無法穩(wěn)定運(yùn)行，這不符合我國對(duì)發(fā)電穩(wěn)定的要求，并且煤熱解反應(yīng)器中產(chǎn)生的 油氣需要配套的油氣回收利用等化工系統(tǒng)，導(dǎo)致設(shè)備投資成本變大。
[0003] 因此，現(xiàn)有的循環(huán)流化床發(fā)電機(jī)組有待進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的 一個(gè)目的在于提出一種煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)及其應(yīng)用，該聯(lián)用系統(tǒng)可 以解決煤拔頭前段熱解工藝復(fù)雜，且與循環(huán)流化床耦合性高導(dǎo)致操作不穩(wěn)定的問題，同時(shí) 利用該煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電時(shí)能夠確保發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0005] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系 統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，該聯(lián)用系統(tǒng)包括：
[0006] 煤熱解反應(yīng)器，所述煤熱解反應(yīng)器具有半焦出口和熱解氣出口，并且所述煤熱解 反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置有多層蓄熱式輻射管；
[0007] 循環(huán)流化床鍋爐，所述循環(huán)流化床鍋爐具有半焦入口和煙氣出口，所述半焦入口 與所述半焦出口相連；
[0008] 熱解氣處理單元，所述熱解氣處理單元具有熱解氣入口，所述熱解氣入口與所述 熱解氣出口相連。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明的煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng) 包括：
[0010] 煤熱解反應(yīng)器，所述煤熱解反應(yīng)器具有煤入口、半焦出口和熱解氣出口，并且所述 煤熱解反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置多層蓄熱式輻射管，且適于將煤進(jìn)行熱解反應(yīng)，以便得到半焦和熱 解氣；
[0011] 循環(huán)流化床鍋爐，所述循環(huán)流化床鍋爐具有半焦入口、煤進(jìn)口和熱煙氣出口，所述 半焦入口與所述半焦出口相連，且適于將煤和半焦進(jìn)行混合燃燒，以便得到熱煙氣；
[0012] 熱解氣處理單元，所述熱解氣處理單元具有熱解氣入口和可燃?xì)獬隹?，所述熱?氣入口與所述熱解氣出口相連，且適于將所述熱解氣進(jìn)行處理，以便得到可燃?xì)狻?br>[0013] 本發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的煤熱解反應(yīng)器能夠與現(xiàn)有的循環(huán)流化床鍋爐直接 聯(lián)用，而無需對(duì)現(xiàn)有的循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行改造，特別是，在本發(fā)明的煤熱解反應(yīng)器-循環(huán) 流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)中，與現(xiàn)有的煤熱解拔頭工藝-循環(huán)流化床發(fā)電機(jī)組聯(lián)用的系統(tǒng)相比， 煤熱解反應(yīng)器和循環(huán)流化床鍋爐能夠相對(duì)獨(dú)立地運(yùn)行，二者互相干擾相對(duì)較小。當(dāng)本發(fā)明 的煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)用于發(fā)電時(shí)，能夠確保發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述熱解氣處理單元包括:凈化裝置、焦油催化裂解 裝置和余熱回收裝置，其中，所述熱解氣入口設(shè)置在所述凈化裝置上，所述煤熱解反應(yīng)器的 熱解氣出口與所述凈化裝置連接，所述凈化裝置與所述焦油催化裂解裝置連接，所述焦油 催化裂解裝置與所述余熱回收裝置連接。
[0015] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述熱解氣處理單元包括:凈化裝置，所述熱解氣入 口設(shè)置在所述凈化裝置上，所述凈化裝置進(jìn)一步具有凈化熱解氣出口，所述熱解氣入口與 所述熱解氣出口相連，且適于對(duì)所述熱解氣進(jìn)行凈化處理，以便得到凈化熱解氣;焦油催化 裂解裝置，所述焦油催化裂解裝置具有凈化熱解氣入口和第一可燃?xì)獬隹冢鰞艋療峤?氣入口與所述凈化熱解氣出口相連，且適于對(duì)所述凈化熱解氣進(jìn)行裂解處理，以便得到第 一可燃?xì)?余熱回收裝置，所述可燃?xì)獬隹谠O(shè)置在所述余熱回收裝置上，且所述余熱回收裝 置與所述第一可燃?xì)獬隹谙噙B，且適于回收所述第一可燃?xì)庵械挠酂?，以便得到可燃?xì)狻?br>[0016] 本發(fā)明的熱解氣處理單元可以有效降低熱解氣中焦油含量，從而有利于后續(xù)天然 氣合成工藝的操作，同時(shí)可以有效回收系統(tǒng)中的余熱，從而實(shí)現(xiàn)余熱的最大化利用。
[0017] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，每層所述蓄熱式輻射管包括多個(gè)平行并且均勻分布 的蓄熱式輻射管，且每個(gè)所述蓄熱式輻射管與相鄰上下兩層蓄熱式輻射管中的每一個(gè)蓄熱 式輻射管平行并且沿所述煤熱解反應(yīng)器的本體高度方向上錯(cuò)開分布。由此，可以顯著提高 煤料的快速熱解效率，進(jìn)而提高焦油的產(chǎn)率。
[0018] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)進(jìn)一 步包括:U型閥，所述U型閥設(shè)置在所述煤熱解反應(yīng)器的下部，所述U型閥連接所述煤熱解反 應(yīng)器的半焦出口和所述循環(huán)流化床鍋爐的半焦入口。這樣的U型閥可以通過風(fēng)送將所述半 焦供給至所述循環(huán)流化床鍋爐，從而顯著降低系統(tǒng)的故障率和能耗。風(fēng)送可以通過吹入惰 性氣體來實(shí)現(xiàn)，例如氮?dú)獾取?br>[0019] 在本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明的煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)可以 用于發(fā)電。
[0020] 當(dāng)本發(fā)明的聯(lián)用系統(tǒng)用于發(fā)電時(shí)，將本發(fā)明聯(lián)用系統(tǒng)中由循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生的 煙氣與循環(huán)流化床鍋爐中的換熱系統(tǒng)進(jìn)行換熱，產(chǎn)生水蒸汽，由此利用產(chǎn)生的水蒸汽進(jìn)行 發(fā)電。利用本發(fā)明的聯(lián)用系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，可以實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用，并且保證發(fā)電系統(tǒng)具有 較高的穩(wěn)定性。
[0021] 在本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種處理煤的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方 案，該方法是利用前述煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)進(jìn)行的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施 方案，該方法包括：
[0022] (1)將煤輸送至所述煤熱解反應(yīng)器進(jìn)行熱解處理，以便得到半焦和熱解氣；
[0023] (2)將所述半焦輸送至所述循環(huán)流化床鍋爐，使所述半焦與煤進(jìn)行混合燃燒，以便 得到熱煙氣；
[0024] (3)將所述熱解氣輸送至所述熱解氣處理單元進(jìn)行處理，從而得到可燃?xì)狻?br>[0025] 由此，本發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的煤熱解反應(yīng)器能夠與現(xiàn)有的循環(huán)流化床鍋 爐直接聯(lián)用，而無需對(duì)現(xiàn)有的循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行改造，特別是，在本發(fā)明的煤熱解反應(yīng) 器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)中，與現(xiàn)有的煤熱解拔頭工藝-循環(huán)流化床發(fā)電機(jī)組聯(lián)用的系 統(tǒng)相比，煤熱解反應(yīng)器和循環(huán)流化床鍋爐能夠相對(duì)獨(dú)立地運(yùn)行，二者互相干擾相對(duì)較小。當(dāng) 本發(fā)明的煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)用于發(fā)電時(shí)，能夠確保發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定 性。
[0026] 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案中，本發(fā)明方法中的步驟(3)按照下列步驟進(jìn)行： [0027] (3-1)將所述熱解氣輸送至所述凈化裝置進(jìn)行凈化處理，以便得到凈化熱解氣；
[0028] (3-2)將所述凈化熱解氣輸送至所述焦油催化裂解裝置進(jìn)行裂解處理，以便得到 第一可燃?xì)猓?br>[0029] (3-3)將所述第一可燃?xì)廨斔椭了鲇酂峄厥昭b置，以便得到所述可燃?xì)狻?br>[0030] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述處理煤的方法進(jìn)一步包括:將最終獲得的可燃 氣的一部分供給至所述蓄熱式輻射管作為燃料使用。通過本實(shí)施方案的方法，本發(fā)明煤熱 解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)中產(chǎn)生的可燃?xì)饪梢员辉撓到y(tǒng)自身利用，實(shí)現(xiàn)自熱。
[0031] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在步驟(2)中，通過所述U型閥將所述半焦供給至所 述循環(huán)流化床鍋爐。由此，可以顯著降低系統(tǒng)的故障率和能耗。
[0032] 本發(fā)明的方法可以有效降低熱解氣中焦油含量，從而有利于后續(xù)天然氣合成工藝 的操作，同時(shí)可以有效回收系統(tǒng)中的余熱，從而實(shí)現(xiàn)余熱的最大化利用。
[0033]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0034] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得 明顯和容易理解，其中：
[0035] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0036] 圖2是根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0037] 圖3是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的煤熱解反應(yīng)器-循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0038] 圖4是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施