煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了煤熱解反應(yīng)器?煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其包括煤熱解反應(yīng)器和煤粉鍋爐。本實用新型的聯(lián)用系統(tǒng)可以將煤熱解反應(yīng)器與現(xiàn)有的煤粉鍋爐直接聯(lián)用，而無需對現(xiàn)有的煤粉鍋爐進行改造，煤熱解反應(yīng)器和煤粉鍋爐能夠相對獨立地運行，二者互相干擾相對較小，且該聯(lián)用系統(tǒng)可以有效用于制取可燃氣和熱解油并聯(lián)產(chǎn)電力，并利用現(xiàn)有煤粉鍋爐的輸送系統(tǒng)，實現(xiàn)半焦熱送，保障半焦的燃燒，并降低煤拔頭工藝成本。
【專利說明】
煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及煤炭分階梯級利用技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋 爐聯(lián)用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤熱解后產(chǎn)生的半焦可以作為燃料燃燒發(fā)電，而現(xiàn)有的煤熱解拔頭工藝主要針對 循環(huán)流化床發(fā)電機組，如中科院過程所和浙江大學(xué)利用循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生的熱灰作為熱 載體，并利用下行床工藝實現(xiàn)了對煤熱解，并把油氣回收?，F(xiàn)有的系統(tǒng)由于采取較復(fù)雜的固 體或氣體熱載體的煤熱解拔頭工藝，并且煤熱解工藝產(chǎn)生油氣資源，對于發(fā)電系統(tǒng)來說，需 要配備相應(yīng)油氣處理系統(tǒng)，因此現(xiàn)有系統(tǒng)配置繁多，造價高昂。
[0003] 圖1為一種爐前煤拔頭工藝結(jié)構(gòu)示意圖，該工藝將（圖示A入口）送入固體熱載體氣 化裝置1中，通過煤拔頭把熱解氣和焦油經(jīng)過旋風(fēng)分離器6后，提取出油氣資源（圖示B出 口），分離下來的半焦送入循環(huán)流化床7(圖示F出口），半焦經(jīng)返料器2后一部分（圖示G出口） 送入循環(huán)流化床7的下部作為燃料使用，一部分送入絕熱的煤拔頭燃燒室3中，配空氣燃燒。 燃燒室3產(chǎn)生的煙氣進入旋風(fēng)分離器4,分離下來的半焦經(jīng)返料器5與煤一起進入氣化裝置1 中，而熱煙氣（圖示E)也送入循環(huán)流化床7中。然而，該工藝流程復(fù)雜，主要是因為該工藝采 取半焦作為熱載體，因此工藝流程包括半焦的加熱、提升、分離、混合等工藝，導(dǎo)致系統(tǒng)流程 增加，大大提高了系統(tǒng)故障率；同時，該工藝產(chǎn)生的半焦只能針對流化床鍋爐，不能利用在 煤粉鍋爐上。
[0004] 然而，我國發(fā)電系統(tǒng)中煤粉鍋爐占比很高，由于煤粉鍋爐燃燒對煤揮發(fā)分和粒徑 要求較高，煤拔頭針對煤粉鍋爐的工藝目前很少。
[0005] 因而，目前的煤熱解拔頭工藝仍有待改進。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型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，本實 用新型的目的之一在于提出一種煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)及利用其處理煤的方 法。
[0007] 具體的，本實用新型將輻射管加熱下行式煤熱解反應(yīng)器與煤粉鍋爐聯(lián)用，其中，煤 熱解反應(yīng)器采用了蓄熱式輻射管結(jié)合下行反應(yīng)器，屬于間接加熱，這樣的煤熱解反應(yīng)器允 許與現(xiàn)有的煤粉鍋爐直接聯(lián)用，而無需對現(xiàn)有的煤粉鍋爐進行大范圍改造。本實用新型針 對煤粉鍋爐設(shè)計的該新型煤拔頭工藝，能夠有效制取可燃氣和熱解油并聯(lián)產(chǎn)電力，并利用 現(xiàn)有煤粉鍋爐的輸送系統(tǒng)，實現(xiàn)半焦熱送，保障半焦的燃燒，并降低煤拔頭工藝成本。
[0008] 有鑒于此，在本實用新型的一個方面，本實用新型提供了一種煤熱解反應(yīng)器-煤粉 鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)。根據(jù)本實用新型的實施例，該煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)包括：
[0009] 煤熱解反應(yīng)器，所述煤熱解反應(yīng)器具有煤入口和半焦出口，其中，所述煤入口設(shè)置 于所述煤熱解反應(yīng)器的頂部，所述半焦出口設(shè)置于所述煤熱解反應(yīng)器的底部；
[0010] 所述熱解反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有多根油氣導(dǎo)出管道、多根集氣支管、蓄熱式輻射管，所述 煤熱解反應(yīng)器外設(shè)置有集氣總管，所述集氣總管上設(shè)置有多根連接管路，所述連接管路延 伸穿過所述煤熱解反應(yīng)器的側(cè)壁與所述集氣支管相連通；
[0011] 其中，所述集氣總管鄰近所述煤熱解反應(yīng)器的外周壁且垂直設(shè)置，
[0012] 所述集氣支管的一端通過所述連接管路與所述集氣總管相連通，另一端連通至所 述油氣導(dǎo)出管道；
[0013] 所述蓄熱式輻射管沿著所述熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根在水 平方向上彼此平行的蓄熱式輻射管；
[0014] 煤粉鍋爐，所述煤粉鍋爐上設(shè)置有燃油燃燒器和半焦燃燒器，所述半焦燃燒器的 入口與所述半焦出口相連。
[0015] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本實用新型的煤熱解反應(yīng)器能夠與現(xiàn)有的煤粉鍋爐直接聯(lián)用，而無 需對現(xiàn)有的煤粉鍋爐進行大范圍改造，與現(xiàn)有的煤熱解拔頭工藝-循環(huán)流化床發(fā)電機組聯(lián) 用的系統(tǒng)相比，本實用新型的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)中，煤熱解反應(yīng)器和煤粉鍋 爐能夠相對獨立地運行，二者互相干擾相對較小。本實用新型的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián) 用系統(tǒng)可以有效用于制取可燃氣和熱解油并聯(lián)產(chǎn)電力，并利用現(xiàn)有煤粉鍋爐的輸送系統(tǒng)， 實現(xiàn)半焦熱送，保障半焦的燃燒，日提高發(fā)電系統(tǒng)的能量利用率并降低煤拔頭工藝成本。當(dāng) 本實用新型的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)用于發(fā)電時，能夠確保發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0016] 可選地，每層所述蓄熱式輻射管包括多個平行并且均勻分布的蓄熱式輻射管，且 每個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蓄熱式輻射管平行并且 沿所述煤熱解反應(yīng)器的高度方向上錯開分布。由此，可以顯著提高煤料的快速熱解效率，進 而提尚焦油的廣率。
[0017] 可選地，所述集氣支管沿所述集氣總管的長度方向彼此平行布置。
[0018] 可選地，所述集氣支管垂直于所述集氣總管。
[0019] 可選地，所述油氣導(dǎo)出管道沿所述熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多 根在水平方向上彼此平行的油氣導(dǎo)出管道。
[0020] 可選地，同一層所述油氣導(dǎo)出管道連通至同一根所述集氣支管。
[0021] 可選地，所述油氣導(dǎo)出管道與所述蓄熱式輻射管平行布置，且所述蓄熱式輻射管 各自的左右兩側(cè)對稱設(shè)置有兩根油氣導(dǎo)出管道。
[0022] 可選地，所述油氣導(dǎo)出管道與鄰近的所述蓄熱式輻射管的管壁之間距離為所述油 氣導(dǎo)出管道管徑d的1/2-3倍。
[0023] 可選地，所述油氣導(dǎo)出管道的管壁上設(shè)置有多個通孔。
[0024] 可選地，所述多個通孔在所述油氣導(dǎo)出管道的長度方向上均勻分布。
[0025] 可選地，所述煤熱解反應(yīng)器_煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)進一步包括：制粉裝置，所述制粉 裝置具有半焦入口、原料煤入口和混合物料出口，所述半焦入口與所述半焦出口相連，所述 混合物料出口與所述半焦燃燒器的入口連通。
[0026]可選地，所述煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)進一步包括：油氣混合物后處理裝 置，所述油氣混合物后處理裝置與所述集氣總管的一端連通。
[0027]可選地，所述油氣混合物后處理裝置包括:油氣分離組件，所述油氣分離組件具有 油氣混合物進口、熱解氣出口和焦油出口，所述油氣混合物進口與所述集氣總管的一端連 通;熱解氣凈化組件，所述熱解氣凈化組件具有熱解氣進口和可燃氣出口，所述熱解氣進口 與所述熱解氣出口相連，焦油精制組件，所述焦油精制組件具有焦油入口和油產(chǎn)品出口，所 述焦油入口與所述焦油出口相連。
[0028] 本實用新型至少具有以下有益效果：
[0029] 1)將輻射管加熱下行式煤熱解反應(yīng)器與煤粉鍋爐聯(lián)用，本實用新型的熱解反應(yīng)器 采用了蓄熱式輻射管結(jié)合下行反應(yīng)器，屬于間接加熱，這樣的熱解反應(yīng)器允許與現(xiàn)有的煤 粉鍋爐直接聯(lián)用，而無需對現(xiàn)有的煤粉鍋爐進行大范圍改造;例如，僅需設(shè)置半焦入口。
[0030] 2)將熱半焦送入煤粉鍋爐，能夠提高發(fā)電系統(tǒng)的能量利用率。
[0031] 本實用新型的附加方面和優(yōu)點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，或通過本實用新型的實踐了解到。
【附圖說明】
[0032] 圖1為現(xiàn)有爐前煤拔頭工藝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖2是根據(jù)本實用新型一個實施例的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0034] 圖3是根據(jù)本實用新型又一個實施例的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)部分結(jié) 構(gòu)示意圖。
[0035] 圖4是根據(jù)本實用新型另一個實施例的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0036] 圖5是根據(jù)本實用新型再一個實施例的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0037] 圖6是根據(jù)本實用新型再一個實施例的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0038] 圖7是根據(jù)本實用新型一個實施例的利用煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)處理 煤的方法的流程示意圖。
[0039] 圖8是根據(jù)本實用新型另一個實施例的利用煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)處 理煤的方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面詳細描述本實用新型的實施例。下面描述的實施例是示例性的，僅用于解釋 本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。實施例中未注明具體技術(shù)或條件的，按照 本領(lǐng)域內(nèi)的文獻所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生 產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0041] 在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"長度"、"寬 度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內(nèi)"、"外"、 "順時針"、"逆時針"、"軸向"、"徑向"、"周向"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的 方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝 置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型 的限制。
[0042] 此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者 隱含地包括至少一個該特征。在本實用新型的描述中，"多個"的含義是至少兩個，例如兩 個，三個等，除非另有明確具體的限定。
[0043] 在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"、"固 定"等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是 機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個 元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0044] 在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征"上"或"下" 可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特 征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅 表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可以 是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0045] 在本實用新型的一個方面，本實用新型提供了一種煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用 系統(tǒng)。根據(jù)本實用新型的實施例，參照圖2,該煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)包括煤熱解 反應(yīng)器100以及煤粉鍋爐200。
[0046] 根據(jù)本實用新型的實施例，煤熱解反應(yīng)器100具有煤入口 110和半焦出口 120。其 中，煤入口 110設(shè)置于煤熱解反應(yīng)器100的頂部，適于將粉煤供給至煤熱解反應(yīng)器100中；半 焦出口 120設(shè)置于煤熱解反應(yīng)器100的底部，適于將煤熱解產(chǎn)生的半焦排出煤熱解反應(yīng)器 100〇
[0047] 根據(jù)本實用新型的實施例，煤熱解反應(yīng)器100內(nèi)設(shè)置有多根油氣導(dǎo)出管道140、多 根集氣支管160、蓄熱式輻射管170。煤熱解反應(yīng)器100外設(shè)置有集氣總管150,集氣總管150 上設(shè)置有多根連接管路180,連接管路180延伸穿過煤熱解反應(yīng)器100的側(cè)壁與集氣支管160 相連通。
[0048] 根據(jù)本實用新型的具體實施例，蓄熱式輻射管160在煤熱解反應(yīng)器100的內(nèi)部沿著 煤熱解反應(yīng)器100的高度方向多層布置，每層具有多根在水平方向上彼此平行的蓄熱式輻 射管。根據(jù)本實用新型的具體實施例，每層蓄熱式輻射管160包括多個平行并且均勻分布的 蓄熱式輻射管且每個蓄熱式輻射管與相鄰上下兩層蓄熱式輻射管中的每一個蓄熱式輻射 管平行。根據(jù)本實用新型的具體示例，蓄熱式輻射管可以為DN200~300mm的圓形或半圓形 輻射管。由此，可以顯著提高熱解料的熱解效率，進而提高熱解油收率。
[0049] 根據(jù)本實用新型的具體實施例，蓄熱式輻射管160的具體設(shè)置方式不受特別限制， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際熱解反應(yīng)需要的溫度場進行合理設(shè)計。在本實用新型的一些 實施例中，蓄熱式輻射管160的具體設(shè)置方式包括但不限于:相鄰蓄熱式輻射管160左右中 心間距可以為300~500mm，相鄰蓄熱式輻射管垂直中心間距可以為400~800mm，多層蓄熱 式輻射管的層數(shù)可以為10-30層。需要解釋的是，相鄰蓄熱式輻射管左右中心間距可以理解 為在同層上蓄熱式輻射管中心間的距離，而相鄰蓄熱式輻射管垂直中心間距可以理解為相 鄰上下兩層間的相鄰蓄熱式輻射管中心間的距離。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該種結(jié)構(gòu)布置可以使得反 應(yīng)器內(nèi)溫度場分布均勻，從而可以顯著提高物料的熱解效率，進而提高熱解油的收率。
[0050] 根據(jù)本實用新型的具體實施例，蓄熱式輻射管可以為單向、燃氣蓄熱式輻射管，即 通過蓄熱式輻射管管體將燃燒燃氣產(chǎn)生的熱量以輻射的方式進行供熱。根據(jù)本實用新型的 具體實施例，蓄熱式輻射管上可以設(shè)置有燃氣調(diào)節(jié)閥（圖中未示出）。由此，可以通過調(diào)整燃 氣調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)通入蓄熱式輻射管的燃氣的流量來實現(xiàn)對熱解過程的精確控溫，從而可以顯 著提高物料的熱解效率，進而提高熱解油的收率。
[0051] 具體的，可以通過調(diào)整通入蓄熱式輻射管的燃氣的流量等實現(xiàn)對熱解過程的精確 控溫，每根蓄熱式輻射管單獨控溫，并且蓄熱式輻射管采用定期換向的燃燒方式，使得單個 蓄熱式輻射管的溫度場相差不大于30°C，從而保證反應(yīng)器內(nèi)溫度場的均勻性，例如通過調(diào) 整通入蓄熱式輻射管的燃氣的流量使得熱解反應(yīng)器自上而下分為三個區(qū)，即干燥脫水區(qū)、 熱解反應(yīng)區(qū)、半焦成熟區(qū)，可以通過對蓄熱式輻射管的控制實現(xiàn)干燥脫水區(qū)的溫度范圍在 680-730攝氏度，由此能夠快速脫去熱解料所含的水分，同時干燥脫水區(qū)溫度稍高，可以減 少干燥脫水區(qū)長度。熱解反應(yīng)區(qū)溫度范圍可以控制在500-650攝氏度，以保證物料的充分熱 解，半焦成熟區(qū)溫度可以控制在500-600攝氏度，從而進一步加熱一部分沒有完全熱解的物 料。
[0052] 根據(jù)本實用新型的實施例，集氣總管150鄰近煤熱解反應(yīng)器100的外周壁且垂直設(shè) 置，集氣總管150上設(shè)置有多根連接管路180,連接管路180延伸穿過煤熱解反應(yīng)器100的側(cè) 壁與集氣支管160的一端相連通，油氣導(dǎo)出管道140與集氣支管160的另一端相連通。其中， 集氣支管160的具體設(shè)置方式不受特別限制，例如包括但不限于沿集氣總管150的長度方向 彼此平行布置。每根集氣支管160可以各自獨立通過一根連通管路180與集氣總管150相連 通，也可以多根集氣支管160靠近集氣總管150的一端通過同一連接管路180連通至集氣總 管150。根據(jù)本實用新型的實施例，集氣支管160和集氣總管150的設(shè)置方向之間可以具有一 定角度，一些具體示例中，集氣支管160垂直于集氣總管150設(shè)置。由此，有利于油氣混合物 的快速導(dǎo)出。
[0053]根據(jù)本實用新型的實施例，油氣導(dǎo)出管道140與集氣支管160的一端相連通，并且 油氣導(dǎo)出管140的管壁上設(shè)置有通孔。由此，通過設(shè)置油氣導(dǎo)出管道，使得熱解過程中產(chǎn)生 的熱解油氣快速導(dǎo)出，從而有效抑制油氣二次裂解，提高熱解油收率。根據(jù)本實用新型的實 施例，通孔的數(shù)量不受特別限制，在一些具體示例中，油氣導(dǎo)出管道140的管壁上設(shè)置有多 個通孔，優(yōu)選地，該多個通孔在油氣導(dǎo)出管道140的長度方向上均勻分布。由此，有利于油氣 混合物快速導(dǎo)出。
[0054]根據(jù)本實用新型的實施例，油氣導(dǎo)出管道140沿?zé)峤夥磻?yīng)器100的高度方向多層布 置，每層具有多根在水平方向上彼此平行的油氣導(dǎo)出管道。根據(jù)本實用新型的具體實施例， 同一層油氣導(dǎo)出管道140連通至同一根集氣支管160。由此，能夠?qū)⒂蜌饣旌衔锛小⒖焖俚?導(dǎo)出。
[0055] 根據(jù)本實用新型的實施例，油氣導(dǎo)出管道140與蓄熱式輻射管170平行布置，且蓄 熱式輻射管170的左右兩側(cè)對稱設(shè)置有兩根油氣導(dǎo)出管道140。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過在每根蓄 熱式輻射管兩側(cè)安裝油氣導(dǎo)出管道，熱解產(chǎn)生的油氣混合物通過導(dǎo)出管道被迅速導(dǎo)出，從 而有效地抑制了油氣的二次裂解，進而提高熱解油的收率，經(jīng)濟效益好。
[0056] 根據(jù)本實用新型的實施例，如圖3所示，油氣導(dǎo)出管道140與鄰近的蓄熱式輻射管 170的管壁之間距離L為油氣導(dǎo)出管道管徑d的1/2-3倍。由此可以立刻導(dǎo)出產(chǎn)生的熱解油氣 混合物，避免熱解油裂解，提高熱解油產(chǎn)率。
[0057]根據(jù)本實用新型的實施例，煤熱解反應(yīng)器100上同時還設(shè)置有蓄熱式輻射管燃燒 所需的燃料、空氣和燃燒后的煙氣進出口（圖中未示出），燃氣入口和空氣入口分別和蓄熱 式輻射管170相連。在蓄熱式輻射管內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱煙氣可以用于對待熱解的粉煤原料進 行干燥和預(yù)熱處理，由此進一步提高了煤熱解反應(yīng)器效率和燃燒效率，且實現(xiàn)了綜合利用 資源，降低能耗的目的。
[0058]根據(jù)本實用新型的實施例，煤熱解反應(yīng)器100的高度和寬度宜相當(dāng)，寬度可以為2-6米，高度可以通過控制每層蓄熱式輻射管170的數(shù)量和間距控制，通常煤熱解反應(yīng)器的高 度可以為5~20m。由此，可以實現(xiàn)對物料的完全熱解。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，煤熱解反 應(yīng)器100的高度和寬度不限于上述范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要靈活選擇。 [0059]根據(jù)本實用新型的實施例，煤粉鍋爐200上具有燃油燃燒器210和半焦燃燒器220， 半焦出口 120與半焦燃燒器220上的入口 221相連，煤粉鍋爐200適于將煤和半焦進行混合燃 燒發(fā)電。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將煤熱解反應(yīng)器100中產(chǎn)生的熱半焦直接熱送至煤粉鍋爐200與 煤混合燃燒，不僅能夠確保煤粉鍋爐200的燃燒穩(wěn)定性，而且可以顯著提高能量利用率，并 且當(dāng)利用該煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)進行燃燒發(fā)電時能夠確保發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定 性。
[0060] 根據(jù)本實用新型的實施例，參照圖4,煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)可以進一 步包括：制粉裝置300,該制粉裝置300具有半焦入口 310、原料煤入口 320和混合物料出口 330，其中，半焦入口 310與煤熱解反應(yīng)器100的半焦出口 120相連，混合物料出口 330與半焦 燃燒器220的入口 221相連。由此，通過制粉裝置300可以將原料煤和半焦的粒徑處理至符合 煤粉鍋爐的要求，有利于在煤粉鍋爐中充分燃燒。
[0061] 根據(jù)本實用新型的實施例，參照圖5和圖6,該煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)可 以進一步包括:油氣混合物后處理裝置400,該油氣混合物后處理裝置400與集氣總管150的 一端相連。具體地，油氣混合物后處理裝置400可以包括：油氣分離組件410，熱解氣凈化組 件420和焦油精制組件430。油氣混合物后處理裝置400適于對熱解得到的油氣混合物進行 后處理，依次進行油氣分離、熱解氣凈化和焦油精制等處理，以得到凈煤氣和高附加值油 產(chǎn)品。
[0062]根據(jù)本實用新型的實施例，油氣分離組件410具有油氣混合物進口411、熱解氣出 口412和焦油出口413,油氣混合物進口411與集氣總管150的一端相連，焦油出口413與焦油 精制組件430的焦油入口 431相連，且該油氣分離組件410適于將解熱產(chǎn)生的油氣混合物分 離獲得熱解氣和焦油，油氣分離組件410進行油氣分離的具體方式不受特別限制，例如，包 括但不限于冷凝、噴淋等。
[0063]根據(jù)本實用新型的實施例，熱解氣凈化組件420具有熱解氣進口 421和可燃氣出口 422，其中，熱解氣進口 421與熱解氣出口412相連，且熱解氣凈化組件420適于對熱解氣進行 脫硫、脫氨等工序進行凈化處理以獲得潔凈的可燃氣。在一些實施例中，熱解氣凈化組件 420可以設(shè)置有兩個可燃氣出口 422 (圖中未示出），其中一個與煤熱解反應(yīng)器中的蓄熱式輻 射管相連，用于提供蓄熱式輻射管燃燒加熱的燃料，實現(xiàn)熱解產(chǎn)物的合理利用，而另一個熱 解氣出口 422作為產(chǎn)品出氣口。
[0064]根據(jù)本實用新型的實施例，焦油精制組件430具有焦油入口 431和油產(chǎn)品出口 432， 其中，焦油入口 431與焦油出口 413相連。該焦油精制組件430適于對分離獲得的焦油進行精 制處理，以得到高附加值油品，例如包括但不限于對分離得到的焦油進行加氫精制。
[0065] 本實用新型的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)針對煤粉鍋爐設(shè)置煤拔頭工藝， 有效解決了煤拔頭前段熱解工藝復(fù)雜的問題，本實用新型的聯(lián)用系統(tǒng)中煤熱解反應(yīng)器能夠 與現(xiàn)有的煤粉鍋爐直接聯(lián)用，通過一次風(fēng)送熱半焦，無需對現(xiàn)有的煤粉鍋爐進行改造，與現(xiàn) 有的煤熱解拔頭工藝-循環(huán)流化床發(fā)電機組聯(lián)用的系統(tǒng)相比，本實用新型的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)中，煤熱解反應(yīng)器和煤粉鍋爐能夠相對獨立地運行，二者互相干擾相對 較小，熱解產(chǎn)物合理利用，發(fā)電成本大大降低。本實用新型的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用 系統(tǒng)可以有效用于制取可燃氣和熱解油并聯(lián)產(chǎn)電力，并利用現(xiàn)有煤粉鍋爐的輸送系統(tǒng)，實 現(xiàn)半焦熱送至煤粉鍋爐，并保留原先煤粉鍋爐的燃燒系統(tǒng)，實現(xiàn)熱解半焦和煤粉鍋爐中的 煤的摻燒，保障煤粉鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，同時將熱解氣和熱解焦油進行處理，產(chǎn)生可燃氣和 精制焦油作為主產(chǎn)品，實現(xiàn)煤拔頭的經(jīng)濟效益。當(dāng)本實用新型的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián) 用系統(tǒng)用于發(fā)電時，能夠確保發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0066] 在本實用新型的另一方面，本實用新型提供了一種利用前面所述的煤熱解反應(yīng) 器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)處理煤的方法。根據(jù)本實用新型的實施例，參照圖7,該方法包括以下 步驟：
[0067] S100:將煤輸送至所述煤熱解反應(yīng)器進行熱解處理，以便得到半焦和油氣混合物。
[0068]根據(jù)本實用新型的實施例，供給至煤熱解反應(yīng)器的煤的粒徑可以為3毫米以下，由 此，熱解料在熱解反應(yīng)器中受熱均勻，熱解反應(yīng)效率較高，熱解焦油收率較高。
[0069]根據(jù)本實用新型的具體實施例，熱解反應(yīng)器上部的溫度為680-730攝氏度，中部的 溫度為500-650攝氏度，下部的溫度為500-600攝氏度。具體地，熱解料在熱解反應(yīng)器中由上 至下運動，依次經(jīng)過上部干燥脫水區(qū)、中部熱解反應(yīng)區(qū)和下部半焦成熟區(qū)，在干燥脫水區(qū)熱 解料快速脫去水分，然后于熱解反應(yīng)區(qū)進行熱解反應(yīng)，得到油氣混合物和半焦，油氣混合物 通過油氣導(dǎo)出管道快速導(dǎo)出，并經(jīng)集氣支管、集氣總管匯集并供給至油氣混合物后處理裝 置，得到的半焦繼續(xù)向下運動進入半焦成熟區(qū)，然后通過半焦出口排出煤熱解反應(yīng)器。
[0070] S200:將半焦輸送至所述煤粉鍋爐，使半焦與煤進行混合制粉燃燒發(fā)電。
[0071] 根據(jù)本實用新型的實施例，在步驟S100之后，步驟S200之前，該處理煤的方法可以 進一步包括:將半焦和煤進行制粉處理至粒徑不大于200微米。具體而言，該步驟中，將400-600攝氏度的熱解高溫半焦從半焦出口排出，與發(fā)電用原料煤一起進制粉裝置，制得的混合 物粒度約為200微米，經(jīng)一次風(fēng)送至煤粉鍋爐的半焦燃燒器，進行燃燒發(fā)電。
[0072] S300:將所述油氣混合物輸送至所述油氣混合物后處理裝置進行后處理，從而得 到可燃氣和油產(chǎn)品。
[0073 ] 根據(jù)本實用新型的實施例，參照圖8，步驟S300可以進一步包括以下步驟:S310:將 油氣混合物進行油氣分離處理，得到焦油和熱解氣；S320:將熱解氣進行凈化處理，得到可 燃氣；以及S330:將焦油進行精制處理，得到油產(chǎn)品。由此，可以有效地對熱解產(chǎn)物進行適宜 的后處理，得到潔凈的可燃氣和高附加值油品。
[0074]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在該方法中，可以利用煤熱解反應(yīng)器與現(xiàn)有的煤粉鍋爐直接聯(lián)用，而 無需對現(xiàn)有的煤粉鍋爐進行改造，煤熱解反應(yīng)器和煤粉鍋爐能夠相對獨立地運行，二者互 相干擾相對較小。該方法可以有效用于制取可燃氣和熱解油并聯(lián)產(chǎn)電力，并利用現(xiàn)有煤粉 鍋爐的輸送系統(tǒng)，實現(xiàn)半焦熱送，保障半焦的燃燒，并降低煤拔頭工藝成本。
[0075] 下面參照圖6和圖8,詳細描述本實用新型的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)和 利用其處理煤的方法的工作狀態(tài)進行描述。
[0076] 具體地，通過煤入口 110將預(yù)先將粒徑破碎至3毫米以下的粉煤供給至煤熱解反應(yīng) 器100,粉煤在煤熱解反應(yīng)器100中由上至下運動，在蓄熱式輻射管提供的溫度場下進行熱 解反應(yīng)，產(chǎn)生油氣混合物和半焦。一方面，得到的油氣混合物通過油氣導(dǎo)出管道140的通孔 進入油氣導(dǎo)出管道140,通過油氣導(dǎo)出管道140導(dǎo)入至集氣支管160,然后通過連通管路180 匯集至集氣總管150,并通過油氣混合物入口 411進入油氣分離組件410中進行油氣分離處 理，分離得到的熱解氣經(jīng)熱解氣出口412排出，然后經(jīng)熱解氣進口421進入熱解氣凈化組件 420,在熱解氣凈化組件420中，熱解氣進行脫硫、脫氨等工序進行凈化處理，得到的凈煤氣 部分經(jīng)可燃氣出口 422排出，得到可燃氣產(chǎn)品，一部分可以通過另一可燃氣出口 422供給至 煤熱解反應(yīng)器中的蓄熱式輻射管，用于燃燒加熱，油氣分離組件410中分離得到的焦油依次 經(jīng)焦油出口 413和焦油進口 431進入焦油精制組件430,在焦油精制組件430中對焦油進行加 氫處理，得到的高附加值油品經(jīng)油品出口432排出。另一方面，熱解產(chǎn)生的半焦經(jīng)半焦出口 120排出煤熱解反應(yīng)器100,然后經(jīng)半焦入口 310進入制粉裝置300,同時經(jīng)原料煤入口320向 制粉裝置300中供給原料煤，在制粉裝置300中將半焦和原料煤處理至粒徑不大于200微米， 然后得到的混合物依次經(jīng)混合物料出口 330和半焦燃燒器的入口 221進入半焦燃燒器220， 在半焦燃燒器220中半焦和煤進行摻燒發(fā)電。
[0077]實施例
[0078]熱解煤粉碎到粒徑3mm以下，送入本實用新型的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng) 中進行處理，得到凈煤氣和高品質(zhì)油品。具體步驟參照上述對本實用新型的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)和利用其處理煤的方法的工作狀態(tài)的描述。其中，熱解氣組成如下表所 示，產(chǎn)生的熱解半焦溫度為515°C，通過與發(fā)電煤混合進制粉系統(tǒng)，得200微米的煤粉直接送 入煤粉鍋爐燃燒發(fā)電。
[0080]與煤粉鍋爐的燃料全部為發(fā)電原料煤的情況相比，從煤熱解反應(yīng)器排出的熱解半 焦占煤粉鍋爐燃料總重量的50%時，整個系統(tǒng)能量利用效率提高了3.94%，把凈煤氣和煤 焦油的收益折算到發(fā)電成本中，發(fā)電成本降低了約5.91 %。
[0081 ]在本實用新型的描述中，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示 或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的 特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，"多個"的 含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0082]在本說明書的描述中，參考術(shù)語"一個實施例"、"一些實施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表 述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以 在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進 行結(jié)合和組合。
[0083] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是 示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的范圍 內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項】
1. 一種煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，包括： 煤熱解反應(yīng)器，所述煤熱解反應(yīng)器具有煤入口和半焦出口，其中，所述煤入口設(shè)置于所 述煤熱解反應(yīng)器的頂部，所述半焦出口設(shè)置于所述煤熱解反應(yīng)器的底部； 所述煤熱解反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有多根油氣導(dǎo)出管道、多根集氣支管和蓄熱式輻射管，所述 煤熱解反應(yīng)器外設(shè)置有集氣總管，所述集氣總管上設(shè)置有多根連接管路，所述連接管路延 伸穿過所述煤熱解反應(yīng)器的側(cè)壁與所述集氣支管相連通； 其中，所述集氣總管鄰近所述煤熱解反應(yīng)器的外周壁且垂直設(shè)置， 所述集氣支管的一端通過所述連接管路與所述集氣總管相連通，另一端連通至所述油 氣導(dǎo)出管道； 所述蓄熱式輻射管沿著所述煤熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根在水平 方向上彼此平行的蓄熱式輻射管； 煤粉鍋爐，所述煤粉鍋爐上設(shè)置有燃油燃燒器和半焦燃燒器，所述半焦燃燒器的入口 與所述半焦出口相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，每層所述蓄 熱式輻射管包括多個平行并且均勻分布的蓄熱式輻射管，且每個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蓄熱式輻射管平行并且沿所述煤熱解反應(yīng)器的高度方 向上錯開分布。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述集氣支 管沿所述集氣總管的長度方向彼此平行布置， 任選地，所述集氣支管垂直于所述集氣總管， 任選地，多根所述集氣支管通過一根所述連接管路與所述集氣總管連通。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述油氣導(dǎo) 出管道沿所述煤熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根在水平方向上彼此平行的 油氣導(dǎo)出管道， 任選地，同一層所述油氣導(dǎo)出管道連通至同一根所述集氣支管。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述油氣導(dǎo) 出管道與所述蓄熱式輻射管平行布置，且所述蓄熱式輻射管各自的左右兩側(cè)對稱設(shè)置有兩 根油氣導(dǎo)出管道。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述油氣導(dǎo) 出管道與鄰近的所述蓄熱式輻射管的管壁之間距離為所述油氣導(dǎo)出管道管徑d的1/2-3倍。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述油氣導(dǎo) 出管道的管壁上設(shè)置有多個通孔， 任選地，所述多個通孔在所述油氣導(dǎo)出管道的長度方向上均勻分布。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括： 制粉裝置，所述制粉裝置具有半焦入口、原料煤入口和混合物料出口，所述半焦入口與 所述半焦出口連通，所述混合物料出口與所述半焦燃燒器的入口連通。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括： 油氣混合物后處理裝置，所述油氣混合物后處理裝置與所述集氣總管的一端連通。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的煤熱解反應(yīng)器-煤粉鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述油氣混 合物后處理裝置包括： 油氣分離組件，所述油氣分離組件具有油氣混合物進口、熱解氣出口和焦油出口，所述 油氣混合物進口與所述集氣總管的一端連通； 熱解氣凈化組件，所述熱解氣凈化組件具有熱解氣進口和可燃氣出口，所述熱解氣進 口與所述熱解氣出口相連， 焦油精制組件，所述焦油精制組件具有焦油入口和油產(chǎn)品出口，所述焦油入口與所述 焦油出口相連。
【文檔編號】C10B53/00GK205653402SQ201620271306
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年4月1日 公開號201620271306.5, CN 201620271306, CN 205653402 U, CN 205653402U, CN-U-205653402, CN201620271306, CN201620271306.5, CN205653402 U, CN205653402U
【發(fā)明人】梅磊, 陳水渺, 肖磊, 薛遜, 吳道洪
【申請人】北京神霧電力科技有限公司