一种粉状活性焦、热、电联产的系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种粉状活性焦、热、电联产的系统及工艺，该系统中包括旋风分离器、焚烧炉、汽轮机，焚烧炉立式布置，焚烧炉顶部设有热解气燃烧器；粉焦制备装置由燃烧段和制焦段呈U型构成，燃烧段的进口和出口分别设置在燃烧段的顶部和底部，制焦段的进口和出口分别设置在制焦段的底部和顶部，燃烧段的出口与制焦段的进口连接，燃烧段的进口设有制焦燃烧器，燃烧段进口的下部侧壁开设空气进口，燃烧段出口处的侧壁开设水或水蒸气喷口，制焦段的进口上部侧壁开设粗煤粉进口；制焦段出口连接旋风分离器的进口，旋风分离器的固相出口分离出粉焦，旋风分离器的热解气出口连接热解气燃烧器的热解气进口。本发明专利技术在制焦的同时实现热、电联产。

【技术实现步骤摘要】
一种粉状活性焦、热、电联产的系统及工艺
本专利技术涉及煤炭高效清洁综合利用
，尤其涉及一种粉状活性焦、热、电联产的系统及工艺。
技术介绍
煤炭是我国能源消费的主力，煤炭的高效清洁综合利用是目前和未来关注的热点问题。目前，煤炭的综合利用技术多种多样，如煤气化、煤液化、煤干馏等。针对煤炭的高效清洁利用，本申请专利技术人在申请号为CN201310176387.1的专利提供了一种利用煤粉快速制备脱硫用粉末状活性焦的工艺及装置，该技术可以充分利用煤粉传热传质快、加热速率高的优势，实现煤粉快速制备粉状活性焦。针对该技术，本申请专利技术人继续研究，并依次在申请号为CN201710671922.9和CN201720985181.7的专利中分别提出了一种分级分段式粉焦制备系统与工艺和一种用于粉焦制备的U型分段装置，用以进一步提高脱硫用粉状活性焦的性能。同时，在申请号为CN201710671922.9的专利中提及热解气为粉焦分离装置的气体出口端产物，含有细煤粉焦和细煤灰，成分以N2为主，含有部分还原性气体H2、CO、CH4，具有可燃性，有一定热值，可做燃烧用为后续SO2的再生、还原提供热量，可用于SO2还原的还原剂，也可作为联合脱硝的还原剂使用，还可用于制焦用煤粉的输送介质。然而，在热解气中不仅含有H2、CO、CH4，还含有部分焦油，为了利用H2、CO、CH4的燃烧热，需要将热解气中的N2分离，而在分离过程中需要降温，降温使得焦油液化，甚至凝固，导致焦油阻塞管道，从而使得H2、CO、CH4等可燃气体的利用成为难点。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的之一是提供一种粉状活性焦、热、电联产的系统，不仅能够对热解气中的H2、CO、CH4等可燃气体的燃烧热进行充分利用，还能对粉焦制备工艺产生的余热、废热进行充分利用，在制焦的同时实现热、电联产。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种粉状活性焦、热、电联产的系统，包括粉焦制备装置、粉焦收集装置和热解气焚烧余热利用装置，所述粉焦收集装置包括旋风分离器，所述热解气焚烧余热利用装置包括焚烧炉、汽轮机，所述焚烧炉立式布置，所述焚烧炉顶部设有热解气燃烧器；所述粉焦制备装置由燃烧段和制焦段呈U型构成，燃烧段的进口和出口分别设置在燃烧段的顶部和底部，制焦段的进口和出口分别设置在制焦段的底部和顶部，燃烧段的出口与制焦段的进口连接，燃烧段的进口设有制焦燃烧器，燃烧段进口的下部侧壁开设空气进口，燃烧段出口处的侧壁开设水和/或水蒸气喷口，制焦段的进口上部侧壁开设粗煤粉进口；制焦段出口连接旋风分离器的进口，旋风分离器的固相出口分离出粉焦，旋风分离器的热解气出口连接热解气燃烧器的热解气进口。传统制备活性焦的工艺中，热解气的处理方式为降温分离焦油，将降温后的气体分离出氮气后作为燃料进行燃烧提供能量，焦油可以作为商品进行销售。由于热解气中绝大部分的气体为氮气(体积分数约为70％)，二氧化碳约占10％，而一氧化碳、氢气各占5％左右，甲烷、焦油等总计约占1～3％，而一般来说作为燃料的一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体在热解气中的占比太低，产生的能量较低，难以产生明火，根本无法作为汽轮机热源的锅炉的燃料，因而本领域技术人员不会采用制焦过程产生的热解气作为汽轮机热源的锅炉的燃料。本专利技术的专利技术人通过对分级分段制粉焦的研究发现，经过旋风分离器分离出的热解气的温度约为900℃左右，而虽然热解气中一氧化碳、氢气和甲烷(具有作为燃料潜力的可燃气体)的含量较少，但是一氧化碳、氢气、甲烷与焦油的热值在500～1000kcal/Nm3，这部分热量释放后与热解气本身的显热结合，能够使温度达到1100℃以上，从而能够为汽轮机的蒸汽提供足够的热量，进而实现了制粉焦、热、电的联产。本专利技术的目的之二是提供一种粉状活性焦、热、电联产的工艺，提供上述系统，细煤粉进入制焦燃烧器在燃烧段中进行燃烧，燃烧后的物料在燃烧段的出口处经过水蒸气或水调节温度后在制焦段入口与粗煤粉混合，进入制焦段进行热解反应，制焦段反应后的物料经过旋风分离器分离获得粉状活性焦和温度为850～1050℃的热解气，热解气经热解气燃烧器进入焚烧炉，在焚烧炉内热解气经过空气的氧化放热后使热解气的温度上升至1100℃以上，从而为汽轮机的蒸汽提供热源。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术直接利用分级分段制粉焦的热解气的显热，并空气通过将一氧化碳、氢气、甲烷与焦油氧化使其中的热值释放，从而能够为汽轮机的蒸汽提供足够的热量，实现了制粉焦、热、电的联产。2.本专利技术直接将热解气输入至焚烧炉进行氧化放热，直接利用热解气的显热，省去预热阶段，高效节能，又能够将制焦段产生的焦油及可燃有毒物质氧化去除，可有效避免焦油冷凝、可燃有毒气的污染问题。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本专利技术的系统结构示意图；其中，1、原煤仓；2、碎煤机；3、碎煤仓；4、磨煤机；5、粗煤粉分离器；6、粗煤粉仓；7、粗煤粉称重给料机；8、粗煤粉输送管道；9、粗煤粉上升管；10、细煤粉下降管；11、细煤粉收集器；12、细煤粉仓；13、细煤粉称重给料机；14、细煤粉输送管道；15、旋流燃烧器；16、空气喷口；17、制焦炉燃烧段；18、水/水蒸气喷口；19、灰斗；20、渣池；21、捞渣机；22、制焦煤粉喷口；23、制焦炉制焦段；24、粉焦分离器；25、粉焦冷却器；26、粉焦仓；27、粉焦产品；28、热解气燃烧器；29、助燃风喷口；30、焚烧炉绝热燃烧段；31、螺旋管式水冷壁；32、过热器；33、省煤器；34、空气预热器；35、冷空气；36、布袋除尘器；37、汽轮机；38、过热蒸汽。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在热解气中可燃物质较少、无法直接作为燃料的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种粉状活性焦、热、电联产的系统及工艺。本申请的一种典型实施方式，提供了一种粉状活性焦、热、电联产的系统，包括粉焦制备装置、粉焦收集装置和热解气焚烧余热利用装置，所述粉焦收集装置包括旋风分离器，所述热解气焚烧余热利用装置包括焚烧炉、汽轮机，所述焚烧炉立式布置，所述焚烧炉顶部设有热解气燃烧器；所述粉焦制备装置由燃烧段和制焦段呈U型构成，燃烧段的进口和出口分别设置在燃烧段的顶部和底部，制焦段的进口和出口分别设置在制焦段的底部和顶部，燃烧段的出口与制焦段的进口连接，燃烧段的进口设有制焦燃烧器，燃烧段进口的下部侧壁开设空气进口，燃烧段出口处的侧壁开设水和/或水蒸气喷口，制焦段的进口上部侧壁开设粗煤粉进口；制焦段出口连接旋风分离器的进口，旋风分离器的固相出口分离出粉焦，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉状活性焦、热、电联产的系统，其特征是，包括粉焦制备装置、粉焦收集装置和热解气焚烧余热利用装置，所述粉焦收集装置包括旋风分离器，所述热解气焚烧余热利用装置包括焚烧炉、汽轮机，所述焚烧炉立式布置，所述焚烧炉顶部设有热解气燃烧器；所述粉焦制备装置由燃烧段和制焦段呈U型构成，燃烧段的进口和出口分别设置在燃烧段的顶部和底部，制焦段的进口和出口分别设置在制焦段的底部和顶部，燃烧段的出口与制焦段的进口连接，燃烧段的进口设有制焦燃烧器，燃烧段进口的下部侧壁开设空气进口，燃烧段出口处的侧壁开设水和/或水蒸气喷口，制焦段的进口上部侧壁开设粗煤粉进口；制焦段出口连接旋风分离器的进口，旋风分离器的固相出口分离出粉焦，旋风分离器的热解气出口连接热解气燃烧器的热解气进口。

【技术特征摘要】
1.一种粉状活性焦、热、电联产的系统，其特征是，包括粉焦制备装置、粉焦收集装置和热解气焚烧余热利用装置，所述粉焦收集装置包括旋风分离器，所述热解气焚烧余热利用装置包括焚烧炉、汽轮机，所述焚烧炉立式布置，所述焚烧炉顶部设有热解气燃烧器；所述粉焦制备装置由燃烧段和制焦段呈U型构成，燃烧段的进口和出口分别设置在燃烧段的顶部和底部，制焦段的进口和出口分别设置在制焦段的底部和顶部，燃烧段的出口与制焦段的进口连接，燃烧段的进口设有制焦燃烧器，燃烧段进口的下部侧壁开设空气进口，燃烧段出口处的侧壁开设水和/或水蒸气喷口，制焦段的进口上部侧壁开设粗煤粉进口；制焦段出口连接旋风分离器的进口，旋风分离器的固相出口分离出粉焦，旋风分离器的热解气出口连接热解气燃烧器的热解气进口。2.如权利要求1所述的系统，其特征是，燃烧段和制焦段共用一个灰斗，燃烧段的出口与制焦段的进口通过灰斗连通，灰斗底部设有渣池，渣池内设有捞渣机。3.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述焚烧炉底部安装焚烧炉产生烟气的流向依次安装螺旋管式水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器及布袋除尘器。4.如权利要求3所述的系统，其特征是，空气预热器的空气出口连接制焦燃烧器的空气进口和焚烧炉的空气进口。5.如权利要求6所述的系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春元，周滨选，王涛，张振，付加鹏，张立强，赵希强，程星星，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37