专利名称：一种基于低变质粉煤热解气化的igcc 多联产装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种IGCC多联产工艺装置及方法，具体涉及一种基于低变质粉煤热解气化的IGCC多联产装置及方法。
背景技术：
整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)与传统的燃煤发电装置相比，具有单位热耗低、用水省、占地少，硫、氮氧化物 和颗粒物排放量低、煤气化的副产品可实现煤化工综合利用等优点，能较好的解决能源领域的一系列重大问题，如能源供需与消费结构、生态环境保护与高效、低耗电站等，将成为我国有竞争力的发电方式。但IGCC投资费用高，经济上无法与常规燃煤电站竞争，操作不够灵活，一般只能用作基本负荷电站。煤基多联产系统可将煤化工技术和IGCC耦合，实现物质转换和能量转换的集成，消除常规燃煤污染物排放，更经济地解决燃煤污染问题。因此，IGCC多联产工艺是推动我国IGCC发展的重要途径。IGCC多联产工艺是以煤气化为龙头的煤基化工系统，采用原料主要是烟煤、无烟煤。然而，对于低变质煤，如泥煤、褐煤、长焰煤等，如何更好的发展IGCC多联产工艺，尤其是低变质粉煤如何发展IGCC多联产工艺的问题，需要进一步深入研究。我国低变质煤资源丰富。低变质煤具有化学活性好、高挥发分、高发热量、无粘结性等特性，是低温热解的理想原料。利用低变质煤为原料进行低温热解，得到半焦、煤焦油及煤气等产品，是目前低变质煤发展煤化工的主要工艺。如何优化工艺，延长产业链，提高低变质粉煤综合高效利用水平是当前煤化工企业的主要研究课题。开发一种基于低变质粉煤热解气化的IGCC多联产工艺能够为我国大型低变质粉煤分质转化多联产循环经济做出贡献，对我国低变质粉煤的综合利用具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对低变质粉煤分质转化的产物进行充分利用的装置及方法，基于低变质粉煤热解气化的IGCC多联产装置及方法实现低变质粉煤综合清洁利用，物质转换和能量转换的集成，资源利用率高，热能效率高。为达到上述目的，本发明的装置包括包括热解/气化系统、煤气净化系统、循环流化床锅炉、燃气轮机/蒸汽轮机系统；所述热解/气化系统包括依次相连的烘干机、移动床热解炉、流化床气化炉；所述煤气净化系统包括依次相连的旋风除尘器、高温深度除尘器、激冷塔和脱硫塔，其中旋风除尘器与移动床热解炉相连通；所述循环流化床锅炉的入口与流化床气化炉相连通，循环流化床锅炉的烟气出口经管路与烘干机相连通；所述燃气轮机/蒸汽轮机系统由燃气轮机、余热锅炉、1#汽轮机、2#汽轮机组成，其中燃气轮机的入口与脱硫塔的出口相连通，燃气轮机的烟气出口连接有余热锅炉，余热锅炉的蒸汽出口与1#汽轮机连接，余热锅炉的烟气出口与滚筒烘干机相连通，所述的2#汽轮机与循环流化床锅炉的蒸汽出口相连。所述的高温除尘器的壳体材质为高温合金钢，由净气室、烧结金属网室和灰斗组成。本发明基于低变质粉煤热解气化的IGCC多联产方法，首先将低变质粉煤由滚筒烘干机烘干，烘干介质采用循环流化床锅炉和余热锅炉排出来的烟道气；干燥后的粉煤送至移动床热解炉，粉煤经过数组相互重叠的散料锥、滑料盆，反复均匀滑落，不断同流化床气化炉产生的热煤气进行反复迂回热交换，使粉煤发生热解反应；热解产生的半焦全部进入流化床气化炉，由空气和蒸汽进行部分气化；由流化床气化炉空气部分气化产生的热半焦送入循环流化床锅炉内燃烧，循环流化床锅炉生产的蒸汽进入2#汽轮机发电；移动床热解炉热解产生的煤气、焦油蒸气及夹带的 粉焦由除尘器除尘；经除尘后的热解煤气和焦油蒸气进入激冷塔内激冷，冷凝下来的焦油和水进行分离回收焦油产品；激冷后的煤气进入脱硫塔内脱硫并回收脱硫产品；脱硫后的气体进入燃气轮机发电，排出的烟道气由余热锅炉回收余热生产蒸汽，蒸汽送往1#汽轮机发电。本发明将低变质粉煤经过低温热解和空气部分气化，分质转化为煤气、焦油、半焦，再以高热值的半焦和煤气延伸发展IGCC多联产工艺。本发明的特点及优势体现在I)可清洁发电并联产焦油、硫磺及其它化工产品，对低变质粉煤分质转化的产物进行充分利用，实现物质转换和能量转换的集成，资源利用率高，热能效率高。2)适用泥煤、褐煤、长焰煤、不黏煤等低变质粉煤，原料粒度范围0-8_。3)流化床气化炉产出的高温煤气富含大量的氢气，实现粉煤加氢热解，焦油回收率可达到12%以上。4)具备将操作压力提高到中、高压水平的能力。5)生产过程耗水量小。6)工艺流程简化、减少基本投资和运行费用。
图1是本发明的整体结构框图。其中，1、滚筒烘干机，2、移动床热解炉，3、流化床气化炉，4、循环流化床锅炉，5、旋风除尘器，6、高温深度除尘器，7、激冷塔，8、脱硫塔，9、燃气轮机，10、余热锅炉，11、1#汽轮机，12、2#汽轮机。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。参见图1，本发明的装置包括热解/气化系统、煤气净化系统、循环流化床锅炉、燃气轮机/蒸汽轮机系统；所述热解/气化系统包括依次相连的滚筒烘干机1、移动床热解炉2、流化床气化炉3 ；所述煤气净化系统包括依次相连的旋风除尘器5、高温深度除尘器6、激冷塔7和脱硫塔8，其中旋风除尘器5与移动床热解炉2相连通；
所述循环流化床锅炉4的入口与流化床气化炉3相连通，循环流化床锅炉的烟气出口经管路与滚筒烘干机I相连通；所述燃气轮机/蒸汽轮机系统由燃气轮机9、余热锅炉10、1#汽轮机11、2#汽轮机12组成，其中燃气轮机9的入口与脱硫塔8的出口相连通，燃气轮机9的烟气出口连接有余热锅炉10，余热锅炉蒸汽出口连接1#汽轮机11，余热锅炉10的烟气出口与滚筒烘干机I相连通，所述的2#汽轮机12与循环流化床锅炉4的蒸汽出口相连。本发明中煤气和焦油蒸气在高温条件下高效除尘。高温深度除尘器6设备壳体材质为高温合金钢，主要由净气室、烧结金属网室、灰斗组成。未净化的煤气从灰斗进入除尘器，由灰斗进入烧结金属网净化，从净气室的出口流出除尘器。烧结金属网室采用圆筒形以便气流在设备中以活塞状流动，避免造成死角，提高设备安全性，而且内表面光滑，不积灰。灰斗为圆锥形，倾角大于60°。这样设计一方面除尘器能承受较高的压力，一方面保证不积灰。 高温深度除尘器6是一种高效除尘器，除尘效率在98%以上。经过高温深度除尘器6，煤焦油的含尘量小于O. 1%，煤气中的粉尘含量由原来的5g/Nm3下降为5. Omg/Nm3，然后进入激冷塔7内激冷，避免出现难于处理的油泥。本发明的多联产方法如下首先将粒度小于8_的低变质粉煤由滚筒干燥机I烘干至外在水分小于5%，烘干介质采用后续循环流化床锅炉4和余热锅炉10排出来的烟道气；干燥后的粉煤送至移动床热解炉2，粉煤经过数组相互重叠的散料锥、滑料盆，反复均匀滑落，不断同流化床气化炉3产生的热煤气进行反复迂回热交换，使粉煤在500-600°C发生热解反应；热解产生的半焦全部进入流化床气化炉3，由空气和蒸汽进行部分气化；由流化床气化炉空气部分气化产生的热半焦送入循环流化床锅炉4燃烧，循环流化床锅炉4产生的蒸汽进入2#汽轮机11发电，燃烧产生的灰渣用于生产免烧砖、水泥等建筑材料；热解产生的煤气、焦油蒸气及夹带的粉焦分别由旋风除尘器5、高温深度除尘器6进行初级和深度除尘，最终使煤气中粉尘含量达到5mg/Nm3以下；经除尘后的热解煤气和焦油蒸气进入激冷塔7内激冷，冷凝下来的焦油和水进行分离回收焦油产品；冷却后的煤气进入脱硫塔8内脱硫并回收脱硫产品；脱硫后的气体(根据生产需要一部分可精制合成气，作为化工产品的合成原料气，如合成氨、甲醇等。)进入燃气轮机9发电，排出烟道气由余热锅炉10回收余热生产蒸汽，蒸汽送往1#汽轮机11发电，烟气送入滚筒烘干机I。
权利要求
1.一种基于低变质粉煤热解气化的IGCC多联产装置，其特征在于包括热解/气化系统、煤气净化系统、循环流化床锅炉、燃气轮机/蒸汽轮机系统；所述热解/气化系统包括依次相连的烘干机(I)、移动床热解炉(2)、流化床气化炉(3)；所述煤气净化系统包括依次相连的旋风除尘器(5)、高温深度除尘器(6)、激冷塔(7)和脱硫塔(8)，其中旋风除尘器(5)与移动床热解炉(2)相连通；所述循环流化床锅炉(4)的入口与流化床气化炉(3)相连通，循环流化床锅炉的烟气出口经管路与烘干机(I)相连通；所述燃气轮机/蒸汽轮机系统由燃气轮机(9 )、余热锅炉(10 )、1#汽轮机(11)、2#汽轮机(12)组成，其中燃气轮机(9)的入口与脱硫塔(8)的出口相连通，燃气轮机(9)的烟气出口连接有余热锅炉(10)，余热锅炉(10)的蒸汽出口与1#汽轮机(11)连接，余热锅炉(10)的烟气出口与滚筒烘干机(I)相连通，所述的2#汽轮机(12)与循环流化床锅炉(4)的蒸汽出口相连。
2.根据权利要求1所述的基于低变质粉煤热解气化的IGCC多联产装置，其特征在于所述的高温除尘器(6)的壳体材质为高温合金钢，由净气室、烧结金属网室和灰斗组成。
3.—种如权利要求1所述装置的基于低变质粉煤热解气化的IGCC多联产方法，其特征在于首先将低变质粉煤由滚筒烘干机(I)烘干，烘干介质采用循环流化床锅炉(4)和余热锅炉(10)排出来的烟道气；干燥后的粉煤送至移动床热解炉(2)，粉煤经过数组相互重叠的散料锥、滑料盆，反复均匀滑落，不断同流化床气化炉(3)产生的热煤气进行反复迂回热交换，使粉煤发生热解反应；热解产生的半焦全部进入流化床气化炉(3)，由空气和蒸汽进行部分气化；由流化床气化炉(3)空气部分气化产生的热半焦送入循环流化床锅炉(4)内燃烧，循环流化床锅炉(4)生产的蒸汽进入2#汽轮机(12)发电；移动床热解炉(2)热解产生的煤气、焦油蒸气及夹带的粉焦由除尘器除尘；经除尘后的热解煤气和焦油蒸气进入激冷塔(7)内激冷，冷凝下来的焦油和水进行分离回收焦油产品；激冷后的煤气进入脱硫塔(8)内脱硫并回收脱硫产品；脱硫后的气体进入燃气轮机发电，排出的烟道气由余热锅炉(10)回收余热生产蒸汽，蒸汽送往1#汽轮机(11)发电。
全文摘要
一种基于低变质粉煤热解气化的IGCC多联产装置及方法，包括热解/气化系统、煤气净化系统、循环流化床锅炉、燃气轮机/蒸汽轮机系统。将低变质粉煤经过低温热解和空气部分气化，分质转化为煤气、焦油、半焦，再以高热值的半焦和煤气延伸发展IGCC多联产工艺。本发明可清洁发电并联产焦油、硫磺及其它化工产品，对低变质粉煤分质转化的产物进行充分利用，实现物质转换和能量转换的集成，资源利用率高，热能效率高。适用泥煤、褐煤、长焰煤、不黏煤等低变质粉煤，原料粒度范围0-8mm。流化床气化炉产出的高温煤气富含大量的氢气，实现粉煤加氢热解，焦油回收率可达到12%以上。
文档编号C10J3/60GK103013576SQ20121052803
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者毛少祥, 毕可军, 柏林红, 孔北方 申请人:陕西华祥能源科技集团有限公司