专利名称：一种锅炉轻烃煤基双燃料供应系统以及使用方法
技术领域：
本发明涉及一种锅炉燃料供应系统，具体指一种以煤基燃料为主、轻烃原料为辅的燃料系统。
背景技术：
煤基燃料具有以下特点1)煤基燃料成分和特点煤基燃料是由70%左右的煤，30%左右的轻烃和水以及约的化学添加剂制成的浆体燃料，能够泵送、雾化和着火燃烧。热值相当于燃料油的一半。2)煤基燃料的环保特性选用洗精煤做原料煤，具有“两高两低”的特点，即挥发份高、热值高；灰分低、硫分低，热值> 6800Kcal/kg，挥发份> 30 %，灰分< 6 %，硫份 <0.5%。从燃料的源头上减少了污染物含量。3)煤基燃料燃尽率高在燃烧过程中灰分形成多孔烧结物，平均粒径大于0. 2mm, 大大减少了飞灰的形成，同时由于排烟温度较燃油低150 200°C，降低随烟气排出的NOX 的数量，有利于环境保护。4)煤基燃料占地小煤基燃料用储罐存放，无需煤场、渣场，为清洁生产创造了条件。混空轻烃燃气是一种新型城镇燃气，可替代LPG、天然气、柴油等，具有低污染、高效、节能、运行成本低、资源综合利用的突出优点。符合国家能源发展的宏观政策及当前我国城市燃气产业政策，在《产业结构调整指导目录(2005年本)》第40号令中，“油田伴生资源综合利用”、“放空天然气回收利用”被列在了鼓励类中；在《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录(2000年修订)》中，其中"油气伴生资源综合利用"为第八个领域中第5项；随着经济持续发高速发展，我国资源相对不足，对经济发展的约束矛盾将日益突出。必须坚持资源开发与节约开采，把节约放在首位。根据《国务院批转国家经贸类等部关于进一步开展资源综合利用意见》(国发[1996]36号)规定，国家发展改革委、财政部、国家税务总局于2004年1月组织修订了《资源综合利用目录》(2003年修订)。本目录中录入了 “在矿产资源开采加工过程中综合利用共生，伴生资源的产品——原油、开然气生产过程中回收收提取的轻烃”、综合利用废气生产的产品——从炼油及石油化工尾气中回收提取的火炬气、可燃气、轻烃”。该目录是新时期企业享受国家资源综合利用税收优惠政策的依据，体现了国家鼓励资源综合利用发展的政策导向。推广使用混空轻烃燃气是将轻烃资源综合利用的一种高效途径之一。轻烃资源综合利用是指将石油、天然气开采过程中共生，伴生物综合开发与合理利用；对石油炼制过程产生的废气中的轻烃回收和合理使用；对溶剂油、乙烯生产过程中产生的单烯烃裂解碳五寻求到最佳的使用途径及范围。节约资源与提高资源利用率是我国的基本国策，发展循环经济、保护生态环境、加快建设资源节约型、环境友好型的低碳社会是我国当前的一项紧迫任务。近年来在国家政策的引导和扶持下，轻烃资源综合利用的规模不断扩大，利用领域逐步拓宽，技术水平日益提高，产业化进程不断加快，取得了良好的经济、环保、社会多重效益，对缓解资源的约束和环境压力，提高国家能源安全，促进经济社会的低碳可持续发展发挥重要的作用。混空轻烃燃气现已成我国城市燃气中的一个新成员，住房和城乡建设部已经正式颁布了《混空轻烃燃气》行业标准，意味着从此我国混空轻烃燃气行业将步入标准化的可持续健康发展的轨道。随着我国石油开采量、使用量的逐年增加和炼油工业产品的不断提升，以及乙烯产能的高速发展，轻烃的资源量与供应的发展速度急剧增量，而其目前终端使用用途、数量又有限，资源量上供远大于求。轻烃原料具有热值高、易蒸发、安全、环保、使用方便、价格适中等优点，可作为常规燃料的理想替代品，解决无燃气气源的中小城镇，及远离城市基础配套设施的工业园区的供气气源，特别适宜作为10万人左右的中小城镇的用气问题。随着经济增长模式的转变，及大力倡导低碳经济型社会的建设和中小城填城市化进程的加快，混空轻烃燃气的发展速度要超过天然气、液化石油气、二甲醚作为中小城镇/ 工业园区的主力气源。
发明内容
本发明针对现有的两种燃料原料的工作原理进行研究，对现有的锅炉燃料供应系统进行了改造，提供了一种锅炉轻烃煤基双燃料供应系统，所述系统具有节省能源、切换容易的技术优点。此外，本发明还公开了一种锅炉轻烃煤基双燃料供应系统的使用方法。根据本发明的一个方面，本发明提供了一种锅炉轻烃煤基双燃料供应系统，包括燃料供应站系统，包括，混空轻烃燃料供应单元和煤基燃料供应单元，两者同时连接一个控制单元，并且，该控制单元连接一个与用气设备单元连接在一起的实时负荷监测单元，其中，当所述用气设备单元的在额定负荷的40% 100%时，所述控制单元控制所述煤基燃料供应单元开启；当所述用气设备单元启动或小于额定负荷的40%时，所述控制单元控制所述混空轻烃燃料供应单元开启并运行。进一步地，优选的结构是，所述混空轻烃燃料供应单元包括，全密闭接卸车单元、 原料油储存单元、压力式供油单元、蒸发气化混气釜单元、空气单元、补热单元、重碳烃储存单元以及燃气混合单元；其中，所述全密闭接卸车单元、原料油储存单元、压力式供油单元、 蒸发气化混气釜单元、以及燃气混合单元顺次连接；所述空气单元分别连接到所述原料油储存单元、蒸发气化混气釜单元和重碳烃储存单元；所述燃气混合单元和重碳烃储存单元还连接到所述补热单元；所述补热单元连接到所述蒸发气化混气釜单元。进一步地，优选的结构是，所述煤基燃料供应单元和混空轻烃燃料供应单元在总平面上分区布置在一起。进一步地，优选的结构是，所述用气设备单元是选自锅炉、工业窑炉、建筑陶瓷窑炉、玻璃窑炉任一或其组合。进一步地，优选的结构是，所述空气系统中设置有多个储气罐和/或空气调压器。根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种锅炉轻烃煤基双燃料供应系统的使用方法，包括
A、设定一个负荷阈值；B、实时检测用气设备单元的工作负荷并与负荷阈值相比较；其中，C、当所述工作负荷小于负荷阈值时，启动混空轻烃燃料供应单元并向用气设备单元输出混空轻烃燃料；D、当所述工作负荷大于等于负荷阈值时，启动煤基燃料供应单元并向用气设备单元输出煤基燃料。其中，该使用方法进一步包括生成混空轻烃燃料过程，包括采用空气鼓泡制气工艺，将常温常压下为液态的轻烃原料转化为混空轻烃燃气。其中，优选的方法包括，根据要输出的混空轻烃燃气的氧含量，调整在鼓泡制气过程中的轻烃原料温度、液位高低以及组份。本发明在采取了上述技术方案以后，由于采用双燃料系统设计，并且，以煤基液体燃料作为主要燃料供锅炉使用，实现了煤炭的清洁利用；此外，扩大了轻烃原料使用范围， 降低轻烃原料购置成本；另外，在空气系统中设置了一定容量的储气罐，进而消除压力波动，保证了用气设备的输出热负荷的稳定性。
下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。图1是本发明锅炉轻烃煤基双燃料供应系统的框架示意图；图2是本发明锅炉轻烃煤基双燃料供应系统的框架示意图；图3是本发明中煤基燃料供应单元的工艺流程示意图；图4是本发明中混空轻烃燃气供应单元工艺流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例来对本发明进行一个详细的描述。图1是本发明锅炉轻烃煤基双燃料供应系统的框架示意图；如图所示，所述锅炉轻烃煤基双燃料供应系统，包括燃料供应站系统，其包括，混空轻烃燃料供应单元和煤基燃料供应单元，两者同时连接一个控制单元，并且，该控制单元连接一个与用气设备单元连接在一起的实时负荷监测单元，其中，当所述用气设备单元的在额定负荷的40% 100%时，所述控制单元控制所述煤基燃料供应单元开启；当所述用气设备单元启动或小于额定负荷的40%时，所述控制单元控制所述混空轻烃燃料供应单元开启并运行。并且，所述煤基燃料供应单元和混空轻烃燃料供应单元在总平面上分区布置在一起。图2是本发明锅炉轻烃煤基双燃料供应系统的框架示意图。如图所示，所述混空轻烃燃料供应单元通过一个混空轻烃燃气输气管网与用气设备单元连接在一起；所述煤基燃料供应单元通过输送煤基燃料管道与用气设备单元连接在一起。并且，所述用气设备单元是选自锅炉、工业窑炉、建筑陶瓷窑炉、玻璃窑炉任一或其组合。其中，本发明的锅炉轻烃煤基双燃料供应系统的使用方法，包括
A、设定一个负荷阈值；B、实时检测用气设备单元的工作负荷并与负荷阈值相比较；其中，C、当所述工作负荷小于负荷阈值时，启动混空轻烃燃料供应单元并向用气设备单元输出混空轻烃燃料；D、当所述工作负荷大于等于负荷阈值时，启动煤基燃料供应单元并向用气设备单元输出煤基燃料。根据本发明的实施例，当所述用气设备单元的在额定负荷的40% 100%时，所述控制单元控制所述煤基燃料供应单元开启；当所述用气设备单元启动或小于额定负荷的 40 %时，所述控制单元控制所述混空轻烃燃料供应单元开启并运行。图3是本发明中煤基燃料供应单元的工艺流程示意图；图4是本发明中混空轻烃燃气供应单元工艺流程示意图。进一步地参照上述附图对本发明进行详细的描述；如图所示，在一个优选的实施例之中，所述混空轻烃燃料供应单元包括，全密闭接卸车单元、 原料油储存单元、压力式供油单元、蒸发气化混气釜单元、空气单元、补热单元、重碳烃储存单元以及燃气混合单元；其中，所述全密闭接卸车单元、原料油储存单元、压力式供油单元、 蒸发气化混气釜单元、以及燃气混合单元顺次连接；所述空气单元分别连接到所述原料油储存单元、蒸发气化混气釜单元和重碳烃储存单元；所述燃气混合单元和重碳烃储存单元还连接到所述补热单元；所述补热单元连接到所述蒸发气化混气釜单元。如图所示，上述空气系统(空气压缩机、空气储罐、空气调压器、管路、电磁阀、切断阀等)、重碳烃储供系统(重碳烃储罐、管路、电磁阀、切断阀等)、补热系统(高位日用油箱、油/气常压热水锅炉、高位水箱、循环水泵、管路、阀门等)、轻烃气化系统(轻烃鼓泡气化器、液位计、钼电阻、电磁阀、切断阀、管路等)、混空轻烃燃气除雾捕沫系统(缓冲平衡罐、管路、阀门、氧含量分析仪等。其中，混空轻烃燃气制气工艺为空气鼓泡法，主要设备为轻烃鼓泡气化器。在轻烃鼓泡气化器内设置有空气泡发生装置、气化潜热补充装置、液位监测装置、温度监测装置、 压力监测装置。轻烃气化器内轻烃原料液位可随轻烃原料性质设定，空气泡发生装置设置在气化器底部，通过它可以在气化器轻烃原料内形成许多直径约3mm的空气泡，这些小空气泡具有很大的传质面积。在制气中当小空气泡脱离空气泡发生装置在气化器底部充满整个气化器断面，并且在重力、浮力、阻力作用下将会从液体底部向液面上浮，直至跃出液面破裂。在小空气泡上浮过程中，由于在小空气泡膜内外存在着轻烃原料的压力差、浓度差，空气泡膜外的轻烃通过泡膜向泡膜内蒸发，并逐渐向空气泡中心处扩散，进行传质。当空气泡跃出液面破裂时，便形成了工艺要求的混空轻烃燃气。混空轻烃燃气后经除雾捕沫，通过输气管网供至用气锅炉使用。并且，空气供给系统通过空气压缩机、空气储罐，经空气调压器将空气压力调整至工艺要求规定值后供至气化器的空气泡发生装置。由于轻烃原料转换为混空轻烃燃气时，需及时补充气化潜热。补热系统通过油/ 气常压热水锅炉、循环泵将轻烃气化器内的轻烃原料的温度稳定在工艺要求的范围。并且，轻烃气化器内的液位控制由“酸蛋泵”完成，即利用原料储罐与轻烃气化器的压力差实施供液，通过电磁阀、液位计实施。
其中，轻烃原料由生产地或由储备库通过槽车运至燃料供应站单元，利用站内的密闭卸车单元(快装接头、胶管、拉断阀、切断阀等)将槽车内的轻烃原料接卸至原料储罐， 槽车内尾部低压部分由空气压缩机将储罐顶气化气体加压泵入槽车，将残余轻烃原料压入储罐储存。此外，如图3所示，所述煤基燃料供应单元由燃料储罐、卸浆母管、卸浆泵、供浆泵及阀门、管道组成。其中，煤基燃料由生产地通过槽车运至供应站内接卸栈台(高出地坪Im)，通过高度差利用重力卸在母管内，再经过卸浆泵打至储罐内储存。储罐内的煤基燃料通过供浆泵、 环形输浆管道供至锅炉的炉前供浆系统，供锅炉使用。本发明在采取了上述技术方案以后，由于采用双燃料系统设计，并且，以煤基液体燃料作为主要燃料供锅炉使用，实现了煤炭的清洁利用；此外，扩大了轻烃原料使用范围， 降低轻烃原料购置成本；另外，在空气系统中设置了一定容量的储气罐，进而消除压力波动，保证了用气设备的输出热负荷的稳定性。需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种锅炉轻烃煤基双燃料供应系统，其特征在于，包括燃料供应站系统，所述燃料供应站系统包括，混空轻烃燃料供应单元和煤基燃料供应单元，两者同时连接一个控制单元， 并且，该控制单元连接一个与用气设备单元连接在一起的实时负荷监测单元，其中，当所述用气设备单元的在额定负荷的40% 100%时，所述控制单元控制所述煤基燃料供应单元开启；当所述用气设备单元启动或小于额定负荷的40%时，所述控制单元控制所述混空轻烃燃料供应单元开启并运行。
2.根据权利要求1所述的锅炉轻烃煤基双燃料供应系统，其特征在于，所述混空轻烃燃料供应单元包括，全密闭接卸车单元、原料油储存单元、压力式供油单元、蒸发气化混气釜单元、空气单元、补热单元、重碳烃储存单元以及燃气混合单元；其中，所述全密闭接卸车单元、原料油储存单元、压力式供油单元、蒸发气化混气釜单元、以及燃气混合单元顺次连接；所述空气单元分别连接到所述原料油储存单元、蒸发气化混气釜单元和重碳烃储存单元；所述燃气混合单元和重碳烃储存单元还连接到所述补热单元；所述补热单元连接到所述蒸发气化混气釜单元。
3.根据权利要求1所述的锅炉轻烃煤基双燃料供应系统，其特征在于，所述煤基燃料供应单元由燃料储罐、卸浆母管、卸浆泵、供浆泵及阀门、管道组成。
4.根据权利要求1或2所述的锅炉轻烃煤基双燃料供应系统，其特征在于，所述煤基燃料供应单元和混空轻烃燃料供应单元在总平面上分区布置在一起。
5.根据权利要求1或2所述的锅炉轻烃煤基双燃料供应系统，其特征在于，所述用气设备单元是选自锅炉、工业窑炉、建筑陶瓷窑炉、玻璃窑炉任一或其组合。
6.根据权利要求2所述的锅炉轻烃煤基双燃料供应系统，其特征在于，所述空气系统中设置有多个储气罐和/或空气调压器。
7.一种锅炉轻烃煤基双燃料供应系统的使用方法，包括A、设定一个负荷阈值；B、实时检测用气设备单元的工作负荷并与负荷阈值相比较；C、当所述工作负荷小于负荷阈值时，启动混空轻烃燃料供应单元并向用气设备单元输出混空轻烃燃料；D、当所述工作负荷大于等于负荷阈值时，启动煤基燃料供应单元并向用气设备单元输出煤基燃料。
8.根据权利要求7所述的锅炉轻烃煤基双燃料供应系统的使用方法，其特征在于，进一步包括生成混空轻烃燃料过程，采用空气鼓泡制气，将常温常压下为液态的轻烃原料转化为混空轻烃燃气。
9.根据权利要求8所述的锅炉轻烃煤基双燃料供应系统的使用方法，其特征在于，根据要输出的混空轻烃燃气的氧含量，调整在鼓泡制气过程中的轻烃原料温度、液位高低以及组份。
全文摘要
本发明公开了一种锅炉轻烃煤基双燃料供应系统，包括燃料供应站系统，包括，混空轻烃燃料供应单元和煤基燃料供应单元，两者同时连接一个控制单元，并且，该控制单元连接一个与用气设备单元连接在一起的实时负荷监测单元，其中，当所述用气设备单元的在额定负荷的40％～100％时，所述控制单元控制所述煤基燃料供应单元开启；当所述用气设备单元启动或小于额定负荷的40％时，所述控制单元控制所述混空轻烃燃料供应单元开启并运行。由于采用双燃料系统设计，以煤基液体燃料作为主要燃料供锅炉使用，实现了煤炭的清洁利用；此外，扩大了轻烃原料使用范围，保证了用气设备的输出热负荷的稳定性。本发明还公开了上述系统的使用方法。
文档编号F23K5/00GK102297444SQ201110190440
公开日2011年12月28日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者刘开湘 申请人:湖南万通达燃气技术有限公司