阅读说明：本技术 一种煤粉炉炉前煤提质系统及方法 (system and method for improving quality of coal in front of pulverized coal furnace ) 是由 毕继诚 曲旋 晁兵 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种煤粉炉炉前煤提质系统及方法,涉及低阶煤的提质领域。该系统包括破碎装置、干燥装置、干馏装置、干燥除尘装置、干燥冷却装置、干馏除尘装置、滤料加热装置、干馏冷却装置、煤气净化装置、燃烧装置和烟气除尘装置。破碎后的低阶原煤依次进入干燥装置、干馏装置,利用燃烧装置产生的高温烟气作为热源对其进行提质处理,提质后的煤送入磨煤机制备煤粉炉所需的原料；干燥气相产物经除尘、脱水处理后送入煤粉炉U型炉膛的下降段,产生强还原气氛,抑制炉内NO<Sub>x</Sub>的生成；干馏气相产物经净化处理后送入煤粉炉U型炉膛的上升段,进行乏气再燃,进一步降低NO<Sub>x</Sub>的生成。本发明提供的煤提质系统在工程上容易实现,产业化放大简单易行。(the invention discloses a system and a method for improving the quality of stokehole coal of a pulverized coal furnace, and relates to the field of the quality improvement of low-rank coal. The system comprises a crushing device, a drying device, a dry distillation device, a drying and dust removing device, a drying and cooling device, a dry distillation and dust removing device, a filter material heating device, a dry distillation and cooling device, a coal gas purifying device, a combustion device and a flue gas dust removing device. The crushed low-rank raw coal sequentially enters a drying device and a dry distillation device, high-temperature smoke generated by a combustion device is used as a heat source to carry out quality improvement treatment on the low-rank raw coal, and the quality-improved coal is sent to a coal mill to prepare raw materials required by a pulverized coal furnace; the dry gas-phase product is sent into a descending section of a U-shaped hearth of the pulverized coal furnace after dust removal and dehydration treatment to generate strong reducing atmosphere and inhibit NO in the furnace x generating; the dry distillation gas phase product is purified and then sent to the ascending section of the U-shaped hearth of the pulverized coal furnace for exhaust gas reburning to further reduce NO x and (4) generating. The coal upgrading system provided by the invention is easy to realize in engineering, and the industrialization amplification is simple and feasible.)

一种煤粉炉炉前煤提质系统及方法

技术领域

本发明涉及一种煤粉炉炉前煤提质系统及方法，属于低阶煤提质领域。

背景技术

煤粉锅炉具有燃烧效率高、污染物排放低等优点，是最具发展前景的燃煤工业锅炉。公开资料显示：煤粉工业锅炉热效率一般可达到92%以上，与电站煤粉锅炉、油气锅炉相当，尘、SO₂及NO_x等污染物实际排放与天然气锅炉接近。但是煤粉锅炉对燃料品质的要求相对较高，一般要求原料煤的热值在6000 kcal/kg左右，挥发分含量高于30%，水含量低于5%等，但我国优质煤炭资源有限，煤炭储量中55%以上是褐煤和次烟煤。低质褐煤和次烟煤若直接在煤粉炉中燃烧，受燃烧空间的限制，则会产生燃烧不完全、NO_x 排放高等问题。

发明内容

为了提高煤粉炉对煤种的适用性，拓宽煤粉工业锅炉原料的来源，本发明提供一种用于煤粉炉的炉前煤提质系统及方法，将低品质的褐煤或次烟煤加工成适用于煤粉工业锅炉的原料。

本发明提供了一种煤粉炉炉前煤提质系统，包括：破碎装置、干燥装置、干馏装置、干燥除尘装置、干燥冷却装置、干馏除尘装置、滤料加热装置、干馏冷却装置、煤气净化装置、燃烧装置、磨煤机、煤粉锅炉和烟气除尘装置；

破碎装置，用于将低质的褐煤和次烟煤破碎至10mm以下；

干燥装置，所述干燥装置的固体物料入口与破碎装置的出口相连，固体物料出口与干馏装置的固体物料入口相连接，用于将原料煤中的含水量降至3%以下；

干馏装置，所述干馏装置的固体物料出口与煤粉炉的磨煤机入口相连，所述干馏装置用于供热的气流入口有上、下两个，下部的气流入口与燃烧装置的热烟气出口相连，上部的气流入口与滤料加热装置的气流出口相连，用于将干燥煤中剩余的水分、30-50%的挥发分、35-65%的硫及15-35%的氮进行提取；

燃烧装置，所述燃烧装置的固体物料入口与破碎装置的出口相连接，所述燃烧装置的气流出口分为两股，一股与干馏装置的下部气流入口相连，另一股与滤料加热装置的气流入口相连，用于产生800-900 ℃的高温烟气；

烟气除尘装置，所述烟气除尘装置的气流入口与干馏装置用于供热的烟气流出口相连，所述烟气除尘装置的气流出口与干燥装置的气流入口相连，用于脱除烟气中含有的灰尘颗粒；

干燥除尘装置，所述干燥除尘装置的气流入口与干燥装置的气流出口相连，所述干燥除尘装置的气流出口与干燥冷却装置的入口相连，用于脱除干燥装置出口气中的煤尘；

干燥冷却装置，所述干燥冷却装置的气流出口与煤粉锅炉U型炉膛的下降段的气体入口相连，用于脱除干燥气相产物中的水蒸气；

干馏除尘装置，所述干馏除尘装置的气流入口与干馏装置的产品气出口相连，所述干馏除尘装置的气流出口与干馏冷却装置的气流入口相连，所述干馏除尘装置的固体物料入口与滤料加热装置的固体物料出口相连，用于脱除干馏产品气中的焦尘颗粒；

滤料加热装置，所述滤料加热装置的气流入口与燃烧装置的气流出口相连，所述滤料加热装置的气流出口与干馏装置用于供热的上部气流出口相连，用于将固体滤料加热至与干馏装置相当的温度；

干馏冷却装置，所述干馏冷却装置的气流出口与煤气净化装置的气流入口相连，用于分离干馏产品气中的焦油组分；

煤气净化装置，所述煤气净化装置的气流出口与煤粉锅炉U型炉膛上升段的乏气入口相连，用于脱除干馏气中含有的硫、氮污染物。

上述装置中，所述干馏装置用于供热的上部气流出口和下部气流出口先通过管道连通，再一起进入烟气除尘装置；所述燃烧装置采用鼓泡流化床的方式产生800-900 ℃的高温烟气，干燥装置采用流化床，煤与烟气逆向流动，将原煤中的水分降至3%以下；所述干馏装置采用移动床型式，热烟气与干燥煤以间接的方式进行换热；干馏冷却装置采用间接换热的方式，得到焦油产品；所述干燥除尘装置和烟气除尘装置采用布袋除尘器或旋风分离器。

本发明还提供一种用于煤粉炉的炉前煤提质方法，所述的煤提质方法采用上述炉前煤提质系统进行，包括：

低阶原煤进入破碎装置，含水量10-40%的原料煤被破碎至10mm以下，然后分为两股，一股送入燃烧装置，产生800-900 ℃的高温烟气，另一股进入干燥装置，由干燥装置底部进入，来自于烟气除尘装置的180-250 ℃热烟气直接逆向接触，脱除原料煤中的水分，将其含水量降至3%以下；

干燥装置产生的含尘气相产物，进入干燥除尘装置，脱除其含有的煤尘颗粒后，之后进入干燥冷却装置，进一步脱除其水水蒸气后，送入煤粉炉U型炉膛的下降段；

干燥后的煤，进入干馏装置，利用燃烧装置产生的800-900 ^oC的高温烟气和来自于滤料加热装置的450-650 ^oC的热烟气，采用间接接触换热的方式，将干燥煤中剩余的水分、30-50%的挥发分、35-65%的硫及15-35%的氮进行提取；

干馏装置产生的包含有氢气、一氧化碳、甲烷、烃类气体（C2-C4）、二氧化碳、硫化氢、氨、氰化氨、水蒸气、焦油蒸汽及焦粉的混合物，进入干馏除尘装置，使用固体颗粒滤料，在等温条件下脱除混合物中的焦粉，干馏除尘装置用固体颗粒滤料的预热，在滤料加热装置中完成，利用燃烧装置产生的部分高温烟气将其预热至所需的温度；除尘后的混合物进入干馏冷却装置脱除水蒸气和焦油蒸汽，之后进入煤气净化装置，脱除其中的含硫和含氮物质后，将其送入煤粉炉U型炉膛的上升段；

经干馏后的提质煤，进入煤粉锅炉的磨煤机。

进一步地，所述的固体颗粒滤料为高温焦化产生的半焦、石英砂或氧化铝小球。

本发明采用干燥和干馏相结合的手段，将低质褐煤或次烟煤加工成适用于煤粉炉的低水、低污染和高热值的原料，有效避开了干馏过程中焦油产品和水的分离难题，采用分级脱除污染物的方式，有效降低了原料中硫、氮的脱除成本。

本发明的有益效果为：

（1）首先利用高温烟气将低质褐煤或次烟煤中的水分进行提取，有效避开了干馏过程中焦油产品和水的分离难题；

（2）干馏过程可将原料煤中35-65%的含硫化合物及15-35%的含氮化合物进行提取，从而降低了提质煤中硫、氮污染元素的含量，进而降低了煤粉锅炉的脱硫、脱氮负荷，此外干馏产品气的气体体积相对较小（约为煤粉炉烟气量的1/40），致使硫氮污染物的浓度相对较高，更易于脱除，采用分级脱除污染物的方式，有效降低了原煤中硫、氮的脱除成本；

（3）干馏过程将煤中30-50%的挥发分进行提取，充分利用原煤中宝贵的烃类资源，获取高附加值焦油产品的同时，提高了提质煤的后续制粉过程中的安全性；

（4）干馏装置得到的提质煤，在不降温的条件下直接进入煤粉锅炉的磨煤机，充分利用了提质煤的显热，提高了过程的热效率；

（5）干燥过程产生的气相产物，经除尘、冷却后送入煤粉炉U型炉膛的下降段，产生强还原气氛，抑制炉内NO_x的生成，干馏煤气送入煤粉炉U型炉膛的上升段，进行乏气再燃，进一步降低NO_x的生成。

附图说明

图1为本发明煤粉炉前煤提质系统的结构示意图。

图中：1、破碎装置，2、干燥装置，3、干馏装置，4、燃烧装置，5、干燥除尘装置，6、干燥冷却装置，7、干馏除尘装置，8、滤料加热装置，9、干馏冷却装置，10、煤气净化装置，11、磨煤机，12、煤粉锅炉，13、烟气除尘装置。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

本发明提供的煤粉炉炉前煤提质系统包括：

破碎装置，用于将低质的褐煤和次烟煤破碎至10mm以下；

干燥装置，所述干燥装置的固体物料入口与破碎装置的出口相连，固体物料出口与干馏装置的固体物料入口相连接，用于将原料煤中的含水量降至3%以下；

干馏装置，所述干馏装置的固体物料出口与煤粉炉的磨煤机入口相连，所述干馏装置用于供热的气流入口有上、下两个，下部的气流入口与燃烧装置的热烟气出口相连，上部的气流入口与滤料加热装置的气流出口相连，用于将干燥煤中剩余的水分、30-50%的挥发分、35-65%的硫及15-35%的氮进行提取；

燃烧装置，所述燃烧装置的固体物料入口与破碎装置的出口相连接，所述燃烧装置的气流出口分为两股，一股与干馏装置的下部气流入口相连，另一股与滤料加热装置的气流入口相连，用于产生800-900 ^oC的高温烟气；

优选地，

烟气除尘装置，所述烟气除尘装置的气流入口与干馏装置用于供热的烟气流出口相连，所述烟气除尘装置的气流出口与干燥装置的气流入口相连，用于脱除烟气中含有的灰尘颗粒；

干燥除尘装置，所述干燥除尘装置的气流入口与干燥装置的气流出口相连，所述干燥除尘装置的气流出口与干燥冷却装置的入口相连，用于脱除干燥装置出口气中的煤尘；

干燥冷却装置，所述干燥冷却装置的气流出口与煤粉锅炉U型炉膛的下降段的气体入口相连，用于脱除干燥气相产物中的水蒸气；

干馏除尘装置，所述干馏除尘装置的气流入口与干馏装置的产品气出口相连，所述干馏除尘装置的气流出口与干馏冷却装置的气流入口相连，所述干馏除尘设备的固体物料入口与滤料加热装置的固体物料出口相连，用于脱除干馏产品气中的焦尘颗粒；

滤料加热装置，所述滤料加热装置的气流入口与燃烧装置的气流出口相连，所述滤料加热装置的气流出口与干馏装置用于供热的上部气流出口相连，用于将固体滤料加热至与干馏装置相当的温度；

干馏冷却装置，所述干馏冷却装置的气流出口与煤气净化装置的气流入口相连，用于分离干馏产品气中的焦油组分；

煤气净化装置，所述煤气净化装置的气流出口与煤粉锅炉U型炉膛上升段的乏气入口相连，用于脱除干馏气中含有的硫、氮污染物。

参考图1，其为本发明实施例煤粉炉前煤提质系统的结构示意图。作为本发明的一个实施例，本发明提供的煤粉炉炉前煤提质系统包括破碎装置1、干燥装置2、干馏装置3、燃烧装置4、干燥除尘装置5、干燥冷却装置6、干馏除尘装置7、滤料加热装置8、干馏冷却装置9、煤气净化装置10、磨煤机11、煤粉锅炉12、烟气除尘装置13，所述破碎装置1、干燥装置2、干馏装置3、磨煤机11依次相连。具体地，干燥装置2的煤流入口与破碎装置1的煤流出口相连，干馏装置3的煤流入口与干燥装置2的煤流出口相连，磨煤机11的煤流入口与干馏装置3的煤流出口相连，磨煤机制得的粉料直接送入煤粉锅炉12。燃烧装置4的煤料入口与破碎装置1的煤料出口相连接。

而且，燃烧装置4的烟气出口分别与干馏装置3用于供热的下部气流入口和滤料加热装置8的气流入口相连，为其提供800-900 ^oC的高温烟气，分别用于干燥煤干馏所需的大部分热量和滤料预热所需的热量。滤料加热装置8的气流出口与干馏装置3用于供热的上部气流入口相连，为其提供450-650 ^oC的热烟气，用于提供干燥煤干馏所需的剩余热量。烟气除尘装置13的气流入口与干馏装置3用于供热的气流出口相连，用于脱除热烟气中的灰尘，烟气除尘装置13的气流出口与干燥装置2的气流入口相连，为其提供180-250 ^oC的热烟气，用于原煤脱水。干燥除尘装置5的气流入口与干燥装置2的气流出口相连，干燥冷却装置6的气流入口与干燥除尘装置5的气流出口相连，干燥冷却装置6的气流出口与煤粉锅炉12的U型炉膛下降段的气流入口相连。干馏装置3的产物气流出口与干馏除尘装置7的气流入口相连，干馏冷却装置9的气流入口与干馏除尘装置7的气流出口相连，煤气净化装置10的气流入口与干馏冷却装置9的气流出口相连，煤气净化装置10的气流出口与煤粉锅炉12的U型炉膛上升段的气流入口相连。

优选地，干馏装置3用于供热的上部气流出口和下部气流出口先通过管道连通，再一起进入烟气除尘装置13。

较佳地，燃烧装置4采用鼓泡流化床的方式产生800-900 ^oC的高温烟气，干燥装置2采用流化床的方式，煤与烟气逆向流动，将原煤中的水分降至3%以下，干馏装置3采用移动床型式，热烟气与干燥煤以间接的方式进行换热。干馏冷却装置9采用间接换热的方式，得到焦油产品。

可选地，干燥除尘装置5和烟气除尘装置13采用布袋除尘器或旋风分离器。

本发明还提供了一种用于煤粉炉的炉前煤提质方法，所述的煤提质方法根据上述炉前煤提质系统进行，包括：

低阶原煤进入破碎装置1，含水量10-40%的原料煤被破碎至10mm以下，破碎后的原料煤由破碎装置排出后分为两股，一股送入燃烧装置4，产生800-900 ^oC的高温烟气，另一股进入干燥装置2，与由干燥装置底部进入，来自于烟气除尘装置13的180-250 ^oC热烟气直接逆向接触，通过控制热烟气的温度和流量对原料煤进行脱水，将其含水量降至3%以下；

优选地，所述的破碎装置1排出的原料煤，分别进入燃烧装置4和干燥装置2的质量流率之比为1:10~1:30；

干燥装置2产生的含尘气相产物，进入干燥除尘装置5，脱除其含有的煤尘颗粒后，进入干燥冷却装置6，进一步脱除其含有的水蒸气后，送入煤粉炉12U型炉膛的下降段，产生强还原气氛，抑制炉内NOx的生成；

干燥后的煤，进入干馏装置3，利用燃烧装置4产生的800-900 ^oC的高温烟气和来自于滤料加热装置8的450-650 ^oC的热烟气，采用间接接触换热的方式，对干燥煤进行部分干馏，将干燥煤中剩余的水分、30-50%的挥发分、35-65%的硫及15-35%的氮进行提取；

干馏装置3产生的包含有氢气、一氧化碳、甲烷、烃类气体（C2-C4）、二氧化碳、硫化氢、氨、氰化氨、水蒸气、焦油蒸汽及焦粉的混合物，进入干馏除尘装置7，使用固体颗粒滤料，在等温条件下脱除混合物中的焦粉，干馏除尘装置7使用固体颗粒滤料的预热，在滤料加热装置8中完成，利用燃烧装置4产生的部分高温烟气将其预热至所需的温度；除尘后的混合物进入干馏冷却系统9脱除水蒸气和焦油蒸汽，之后进入煤气净化装置10，脱除其中的含硫和含氮物质后，将其送入煤粉炉12U型炉膛的上升段，进行乏气再燃，进一步降低NOx的生成；

优选地，所述燃烧装置4产生的800-900 ^oC的高温烟气，分为两股，分别进入干馏装置3和滤料加热装置8的体积流率比为8:1~3:1；

较佳地，所述的煤气净化装置10内，采用克劳斯法脱除干馏气体中的含硫物质，利用碱吸收法脱除其中的含氮物质；

经干馏后的提质煤，进入磨煤机11，制备煤粉锅炉12所需的原料。

在本发明的一个实施例中，含水量30.10%的内蒙宝日希勒褐煤，进入破碎装置1，将其破碎至10mm以下，之后进入干燥装置2，来自于烟气除尘装置13的200 ^oC热烟气直接逆向接触，经干燥后其含水量降至2.50%，干燥后的煤进入干馏装置3，利用燃烧装置4产生的850 ^oC的高温烟气和来自于滤料加热装置8的500 ^oC的热烟气，采用间接接触换热的方式，在550 ^oC下进行干馏，之后进入磨煤机11进行制粉。

将原煤与经本发明处理后的提质煤分别进行对比，结果见下表1。

表1

由表1可以看出，含水量30.10%，热值15.42 MJ/kg（3670 kcal/kg）的内蒙宝日希勒褐煤，经本发明提供的方法，可得到热值24.48 MJ/kg（5830 kcal/kg）提质煤；同时与原煤相比，提质煤中的挥发分降低了约50%，确保了磨煤机制取细粉过程的安全性；提质过程中由于水分和部分挥发分的释放，提质煤的产率为72%，提质煤中的硫相比于原煤降低了50%，氮降低了17%，这将大幅降低煤粉锅炉污染物的脱除负荷。

所述领域的普通人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。