阅读说明：本技术 一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统 (System for gasification sensible heat comprehensive utilization production coal gas and tar ) 是由 俞平 于 2020-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明所提供的是一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统,以高挥发份的固体燃料来生产煤气和焦油,其能量转换率高,还能独立输出煤气或以煤气为燃料来代替不适合锅炉燃烧的煤来发电,与常规燃煤火电站联合使用时,则能提供比各自独立使用更高的调峰供电能力,同时还能产出一定的高附加值焦油的一种多联产系统,而干馏产生的半焦则在系统的气化环节中也当燃料消耗掉了,使用的初级燃料是煤或含挥发份的固体燃料,尤其适合于高挥发份和水分的燃料。(The invention provides a system for producing coal gas and tar by comprehensively utilizing gasification sensible heat, which produces the coal gas and the tar by using high-volatile solid fuel, has high energy conversion rate, can independently output the coal gas or use the coal gas as fuel to replace coal which is not suitable for boiler combustion to generate electricity, can provide higher peak regulation power supply capacity than that of the coal gas and the tar which are independently used when being used together with a conventional coal-fired thermal power station, and can also produce certain high-added-value tar.)

一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统

技术领域

本发明涉及发电和焦油生产领域，特别是涉及一种以高挥发份的固体燃料来生产煤气和焦油，其能量转换率高，还能独立输出煤气或以煤气为燃料来代替不适合锅炉燃烧的煤来发电，与常规燃煤火电站联合使用时，则能提供比各自独立使用更高的调峰供电能力，同时还能产出一定的高附加值焦油的一种多联产系统，而干馏产生的半焦则在系统的气化环节中也当燃料消耗掉了，使用的初级燃料是煤或含挥发份的固体燃料，尤其适合于高挥发份和水分的燃料。

背景技术

在煤或含挥发份的固体燃料中，有些原煤含挥发份的固体燃料由于灰熔点太低，在锅炉燃烧和传热过程中容易结焦积垢，或含硫量太高直接燃烧后排放污染太大，需要将原煤制成含灰低和污染小的煤气再进行燃烧，循环流化床气化炉因其炉内温度较锅炉炉膛温度低，煤气脱硫较烟气脱硫处理流量小很多，且副产品价值高，将气化炉用作锅炉燃料的预处理设备，不仅可帮助锅炉使用不宜直接燃烧的固体燃料，还可以与燃气轮机联合循环组成IGCC清洁高效发电设备使用，同时还能生产出高附加值的焦油。

发明内容

一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，其包括循环流化床气化炉、焦油分离装置、煤气余热锅炉和空气鼓风机，以煤或含挥发份的固体燃料为原料，将一部分煤或含挥发份的固体燃料先投入干馏罐，转化成半焦后再投入气化炉，根据半焦的热值和残存的挥发份含量，配以相应的煤或含挥发份的固体燃料量使气化炉燃料热值和挥发份含量都达到或超过气化炉运行的最低要求，半焦的产量则根据气化炉燃料总消耗中的半焦需求来决定，本系统在产出气化炉所需半焦量的同时，又能提供用户需要的煤气和高附加值的煤焦油，循环流化床气化炉出口煤气接至干馏罐，干馏罐中的煤或含挥发份的固体燃料通过吸收荒煤气中的显热来将煤或含挥发份的固体燃料中的挥发份蒸发出来，同时还和半焦层一起过滤掉煤气中的粉尘，出来含挥发份的煤气进入净化装置冷却，并凝成水和焦油的混合液而煤气脱液，再将焦油从水中分离出来，循环流化床气化炉出口与干馏罐入口之间安装有煤气余热锅炉，通过调整煤气余热锅炉换热量大小来控制干馏罐产出的半焦量，以实现在不同条件下的物料平衡，或在安装有煤气余热锅炉的同时再用回流风机从焦油分离装置出口抽取部分冷却脱液后的煤气回注干馏罐入口使干馏罐进口煤气保持在适当温度，来控制半焦和荒煤气的成分和品质，产出的半焦送至空气鼓风的循环流化床气化炉做燃料，或先经半焦回热器通过喷水来冷却热半焦再供气化炉，水自身蒸发为蒸汽，半焦回热器还连接鼓风机，吹来的空气与蒸汽一同进入气化炉生产煤气，降温后的半焦送至气化炉做燃料。

所述的干馏罐荒煤气入口和出口之间设置旁通煤出口，部分煤干燥后从旁通出口排出去气化炉，其余部分干馏成半焦从半焦孔排出，或分成两个隔仓一个装部分煤，干燥后从旁通出口排出，另一个装其余的煤干馏后从半焦出口排出，干燥煤从旁通出口排出，将排出的干燥后的煤或固体燃料与干馏后的半焦混合并送至气化炉做燃料，以降低燃料的含水量来提高气化效率。所述的含挥发份的固体燃料包括秸秆或生物质或废橡胶或废塑料或有机垃圾或石油焦或其他含有机物的固体燃料。

所述的焦油分离装置出口管道，将煤气接至发电锅炉，减少锅炉燃料灰分，尤其有利于以低灰熔点煤为燃料的锅炉换热面减少结焦结垢。

所述的焦油分离装置出口的煤气管道，经煤气压缩机增压接至燃气轮机做燃料，从而能提高系统的发电效率。

所述的焦油分离装置出口煤气管道既接至锅炉，又经煤气压缩机增压接至燃气轮机做燃料，不但发电效率提高，调峰灵活性也有增强。

所述的煤气余热锅炉和联合循环余热锅炉生产的蒸汽共同驱动联合循环的汽轮机，煤气余热锅炉和联合循环余热锅炉生产的蒸汽共同驱动联合循环的汽轮机，其连接方式为两种余热锅炉所产蒸汽输入同一台汽轮机供蒸汽。

所述的半焦回热器注入的是焦油分离装置排出的污水，以达到零废液排放的目的。

所述的干馏罐的半焦出口装有密封输送阀，在密封输送阀出口接半焦回热器入口，在半焦回热器的半焦入口至空气出口之间注入蒸汽或惰性气体，将受热的空气与密封输送阀漏出的煤气隔离，以防两者混合引起***。

所述的焦油分离装置包含水洗塔、油/水分离机和电捕焦油器，从干馏罐流出的煤气进水洗塔喷淋洗涤冷却，焦油凝结与水一道通过油/水分离机分离，污水进污水池，焦油被收集起来，喷淋塔出来的煤气经电捕焦油器脱除了焦油和水后供用户。

有益效果

本发明所述的系统能将对煤或含挥发份固体燃料进行气化，产出附加值大为提高的焦油，而自身消化掉半焦，无需依赖外界设备来帮助消耗剩余的半焦，尤其针对低熔点灰分或高含硫煤种发电，不但可降低燃料成本，还可提高发电效率和调峰能力。

附图说明

图1本发明所述的一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，循环流化床气化炉的荒煤气出口经煤气余热锅炉进入干馏罐，干馏罐产出的含挥发份煤气经焦油分离装置，分离出干煤气供用户，焦油单独收集起来，污水进污水池，在安装有煤气余热锅炉的同时，或还装有回流风机从焦油分离装置出口抽取部分冷却脱液后的干煤气回注干馏罐入口，产出的半焦送至空气鼓风的循环流化床气化炉与煤混合做燃料，有汽轮机驱动的鼓风机连接气化炉，从污水池抽水喷入鼓风管道后与空气一道进入气化炉生产煤气，汽轮机所需蒸汽来源于煤气余热锅炉的示意图。

图2本发明所述的一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，有汽轮机驱动的鼓风机出口先连接半焦回热器再连接循环流化床气化炉入口，在半焦回热器的空气入口与出口之间喷入由污水池抽取的废水，干馏罐出来的半焦通过密封输送阀进入半焦回热器，在半焦回热器的半焦入口至其空气出口之间注入蒸汽或惰性气体来隔离煤气和空气，从鼓风机吹来的空气与废水蒸发后的蒸汽一同进入气化炉生产煤气，半焦回热器排出的半焦送至气化炉做燃料的示意图。

图3本发明表示所述的一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，在干馏罐荒煤气入口和出口之间设置旁通煤出口，或分成两个隔仓，一个装干馏煤另一个装干燥煤，干馏煤从半焦出口排出，干燥煤从旁通出口排出，将排出的干燥后的煤或固体燃料与干馏后的半焦混合并送至气化炉做燃料的示意图。

图4本发明表示所述的一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，焦油分离装置出口煤气管道接至发电锅炉的示意图。

图5本发明表示所述的一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，焦油分离装置出口煤气管道，先接脱硫装置再经煤气压缩机增压接至燃气轮机联合循环机组做燃料的示意图。

图6本发明所述的一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，从焦油分离装置出口煤气管道接脱硫装置，脱硫净化后的煤气用管道既接至锅炉，又经煤气压缩机接至燃气轮机联合循环做燃料的示意图。

图7本发明表示所述的一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，煤气余热锅炉和联合循环余热锅炉生产的蒸汽共同驱动联合循环的汽轮机，其连接方式为两种余热锅炉蒸汽出口并联输入汽轮机，或两种余热锅炉串联加热给水或蒸汽，再向汽轮机供蒸汽的示意图。

图8本发明表示所述的一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，焦油分离装置包含水洗塔、油/水分离机和电捕焦油器，从干馏罐流出的煤气进水洗塔喷淋洗涤冷却，焦油凝结与水一道沉积在水洗塔下部，电捕焦油器捕获的含水焦油与水洗塔油水混合液一起通过油/水分离机分离，污水进污水池，焦油被收集起来，喷淋塔出来的煤气经电捕焦油器脱除了焦油和水后供用户的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解为这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。注释：

“干馏罐”是指一种用显热而不是燃烧热来干馏煤的容器；

“焦油分离装置”是指一种可把焦油、水、煤气分离的装置；

“密封输送阀”是指那种能输送固体阻断气体流通的组合型阀门，典型的有旋转密封阀。

如图1所述的一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统：

本发明提供的是一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，循环流化床气化炉1的荒煤气出口经煤气余热锅炉4进入干馏罐2，利用煤气余热锅炉2加热水或蒸汽吸收掉部分荒煤气的显热，通过调整进入干馏罐2的显热热量来控制半焦的产量，与适量的煤混合后，在气化炉1燃料热值和挥发份含量高于下限的基础上，达到半焦的干馏产出与气化消耗的平衡，干馏罐2产出的含挥发份煤气经焦油分离装置3，分离出煤气供用户，焦油单独收集起来，污水进污水池6，在安装有煤气余热锅炉4的同时还装有回流风机12从焦油分离装置3出口抽取部分冷却脱液后的煤气回注干馏罐2入口使进口煤气保持在适当温度，这样可更好地控制半焦、煤气和焦油的成分和品质，使产品的经济效益达到最佳，连接有汽轮机13驱动的鼓风机11，从污水池6抽水吹入空气鼓风中，一同进入气化炉1生产煤气，汽轮机13所需蒸汽来源于煤气余热锅炉4。

如图2为所述的鼓风机11出口先连接半焦回热器5再连接循环流化床气化炉1入口：

本发明提供的是一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，有汽轮机13驱动的鼓风机11其出口先连接半焦回热器5再连接循环流化床气化炉1入口，在半焦回热器5的空气入口与出口之间喷入由污水池6抽取的废水来冷却热半焦，废水蒸发为蒸汽，干馏罐2出来的半焦通过密封输送阀15进入半焦回热器5，在半焦回热器5的半焦入口至其空气出口之间注入蒸汽或惰性气体来隔离煤气和空气，从鼓风机11吹来的空气与废水蒸发后的蒸汽一同进入气化炉1生产煤气，半焦回热器5排出降温后的半焦送至气化炉1做燃料。

如图3为所述的干馏罐2的低温段有一部分煤或含挥发份的固体燃料加热干燥：

本发明提供的是一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，自然存放的无论是煤还是固体燃料或多或少都会含有一定的水分，在气化燃烧时，水分会消耗更多的热量降低了气化效率，将气化的煤与干馏的煤一起加入干馏罐2，利用干馏罐2低温段荒煤气显热来蒸发煤或固体燃料中的水分，在干馏罐2荒煤气入口和出口之间设置旁通煤出口，或分成两个隔仓，一个装干馏煤另一个装干燥煤，干馏煤从半焦出口排出，干燥煤从旁通煤出口排出，将排出的干燥后的煤或固体燃料与干馏后的半焦混合并送至气化炉1做燃料，以提高气化效率。

如图4为所述的焦油分离装置3出口煤气管道接至发电锅炉16：

本发明提供的是一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，发电锅炉16对于煤或其他固体燃料的杂质含量是有一定要求的，低熔点的灰分含量过高会造成锅炉16换热面结焦，将焦油分离装置3出口煤气管道接至发电锅炉16，减少锅炉16中固体燃料的消耗量，用冷却除灰脱液后的煤气替代，减少烟气中的灰含量，从而降低了锅炉16结焦的威胁。

如图5为所述的焦油分离装置3出口煤气管道接燃气轮机14联合循环：

本发明提供的是一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，焦油分离装置3出口煤气管道先接脱硫装置7再经煤气压缩机8增压接至燃气轮机16联合循环机组做燃料，由于燃气轮机14联合循环效率发电比蒸汽锅炉16发电明显效率要高，煤气脱硫比锅炉16的烟气脱硫处理量小，前者的生成物硫比后者的石膏价值高，在同样可以使用煤气发电时，燃气轮机14联合循环比锅炉16发电的效率高投资小。如图6为所述的焦油分离装置3出口煤气管道既接至锅炉16就又接燃气轮机14联合循环：

本发明提供的是一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，从焦油分离装置3出口煤气管道接脱硫装置3，脱硫净化后的煤气用管道既接至锅炉16，又经煤气压缩机8增压接至燃气轮机14联合循环做燃料，当负荷高峰的时候煤气供燃气轮机14开启并满负荷运行，当负荷低谷时燃气轮机14停机，煤气供锅炉16稳定火焰低负荷燃烧，在气化干馏系统保持满负荷稳定运行的条件下，既最大限度地生产了焦油，又实现了更大幅度的负荷调节，非常适合于电网的高效调峰。

如图7为所述的煤气余热锅炉4和联合循环余热锅炉10生产的蒸汽共同驱动联合循环汽轮机9：

本发明提供的是一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，由于循环流化床气化炉1出口的煤气温度远比联合循环余热锅炉10的进口烟气温度高，煤气余热锅炉4则能比联合循环余热锅炉10生产出更高参数的蒸汽，来驱动更高效率的联合循环汽轮机9发电，其连接方式为两种余热锅炉蒸汽出口并联输入汽轮机，或两种余热锅炉串联加热给水或蒸汽，再向汽轮机供蒸汽。如图8为所述的焦油分离装置3：

本发明提供的是一种气化显热综合利用生产煤气和焦油的系统，焦油分离装置3包含水洗塔31、油/水分离机32和电捕焦油器33，从干馏罐2流出的煤气进水洗塔31喷淋洗涤冷却，焦油凝结与水一道沉积在水洗塔31下部，电捕焦油器33捕获的含水焦油与水洗塔31油水混合液一起通过油/水分离机32分离，污水进污水池6，焦油被收集起来，喷淋塔31出来的煤气经电捕焦油器33脱除了焦油和水后供用户使用。