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一种洁净 煤气发电、清洁 燃料联产装置及方法

阅读：1发布：2020-12-03

专利汇可以提供一种洁净煤气发电、清洁燃料联产装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种洁净煤气发电、清洁燃料联产装置及方法,包括粗煤气制取系统、煤焦油提质转化系统、发电系统。煤焦油提取反应单元所产生的粗煤气进行除尘、焦油回收、脱硫、脱氨后进燃气轮机进行燃烧，燃烧烟气能量被以电能、热水、制冷水的形式回收，实现了烟气能量的综合利用。回收的煤焦油经预处理单元、煤焦油加氢单元、煤焦油加氢产物分离提纯单元最终转化为煤基清洁液体燃料。与现有技术相比，本发明所具有的优势在于，将无重金属、低NOX、SO2排放的清洁燃气发电技术与煤基清洁燃料生产技术进行了有机结合，实现了低阶煤的高效、清洁转化及能量的梯级综合利用。，下面是一种洁净煤气发电、清洁燃料联产装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种洁净煤气发电、清洁燃料联产装置，其特征在于：包括粗煤气制取系统、煤焦油提质转化系统和发电系统；
所述的粗煤气制取系统包括依次相连的进料单元、煤焦油提取单元和粗煤气净化单元；
所述的煤焦油提质转化系统包括依次相连的粗焦油预处理单元、焦油精炼单元、焦油转化产物净化分离单元；其中粗煤气净化单元的焦油出口与粗焦油预处理单元的入口相连；
所述的发电系统包括依次相连的煤气净化单元、燃气轮机发电单元、供热及供冷单元；
其中煤气净化单元的入口与粗煤气净化单元的煤气出口相连，焦油精炼单元的气体出口与燃气轮机发电单元的入口相连；
所述的煤焦油提取单元包括入口与进料单元相连、煤气出口与粗煤气净化单元相连的煤焦油提取反应器(4)，煤焦油提取反应器(4)采用高倍率内置、外置双循环热灰或多孔介质活性床料或惰性床料作为热载体的一体化集成粉煤快速提质转化装置；
所述的煤焦油提取反应器(4)内置颗粒循环器(5)和用于控制颗粒循环速率的循环速率控制器(6)，内置颗粒循环器(5)通过具有特殊内部流道设计的内构件，在局部形成雷诺数3000～10000的高速涡流区域，在0.01～0.1s的时间内实现50～70％含碳粗颗粒与粗煤气的快速高效分离。
2.根据权利要求1所述的洁净煤气发电、清洁燃料联产装置，其特征在于：所述的粗煤气净化单元包括依次相连的一级气-固分离器(7)、深度除尘器(9)、一级油-气分离塔(11)和深度油气分离塔(12)，其中一级气-固分离器(7)的入口与煤焦油提取反应器(4)相连，深度油气分离塔(12)的出口与煤气净化单元相连，一级气-固分离器(7)、深度除尘器(9)下端出口分别与一级颗粒循环器(8)、细颗粒循环器(10)的入口相连，一级颗粒循环器(8)、细颗粒循环器(10)下端出口与煤焦油提取反应器(4)相连，一级油-气分离塔(11)、深度油气分离塔(12)下端的焦油出口与焦油储罐(13)相连，焦油储罐(13)与粗焦油预处理单元相连。
3.根据权利要求1所述的洁净煤气发电、清洁燃料联产装置，其特征在于：所述的内置颗粒循环速率控制器(6)通过煤焦油提取反应器(4)内流化床床层压降变化、提升管内固含率变化、反应温度、热解煤气组分变化反馈实现含碳粗颗粒循环量的调变。
4.根据权利要求1所述的洁净煤气发电、清洁燃料联产装置，其特征在于：所述的粗焦油预处理单元包括焦油提纯净化塔(14)和初级蒸馏净化塔(15)，其中焦油提纯净化塔(14)经焦油缓冲罐(45)与焦油储罐(13)相连，且在焦油缓冲罐(45)与焦油提纯净化塔(14)之间、焦油提纯净化塔(14)与初级蒸馏净化塔(15)之间的管路上分别安装有焦油提纯净化塔进料泵(48)和初级蒸馏净化塔进料泵(50)；
所述的焦油精炼单元包括依次相连的预加氢反应塔(16)、预加氢反应产物分离塔(17)、气相加氢反应塔(18)和气相加氢反应产物分离塔(19)，其中预加氢反应塔(16)的入口经预加氢反应塔进料泵(52)与初级蒸馏净化塔(15)的出口相连，预加氢产物分离塔(17)中分离所得的未转化的沥青质及助剂混合物流经底部出口(56)回流进入预加氢反应塔(16)中，气相加氢反应产物分离塔(19)塔底产物经出口(58)与焦油转化产物净化分离单元入口相连，依次经油-气分离、除尘、脱硫、脱氨净化后所得的净化煤气与气相加氢反应产物分离塔(19)塔顶出口(70)输出的C1-C3轻组分汇合后与燃气轮机发电单元的入口相连；
所述的焦油转化产物净化分离单元包括与气相加氢反应产物分离塔(19) 塔底产物出口相连的加氢产物精馏塔(20)，加氢产物精馏塔(20)分别通过轻组分出口(60)、重组分出口(61)与轻组分收集罐(21)、重组分收集罐(22)相连接，加氢产物精馏塔(20)顶的废气出口尾气净化塔(23)相连。
5.根据权利要求1所述的洁净煤气发电、清洁燃料联产装置，其特征在于：所述的煤气净化单元包括依次相连的煤气深度除尘塔(24)、脱硫塔(25)和脱氨塔(26)，其中煤气深度除尘塔(24)的入口与深度油气分离塔(12)的煤气出口相连；
所述的燃气轮机发电单元燃气轮机发电单元包括与脱氨塔(26)的煤气出口、气相加氢反应产物分离塔(19)塔顶出口(70)相连的煤气压缩机(27)，煤气压缩机(27)的出口经管路与燃气轮机(28)相连，燃气轮机中煤气燃烧空气过量系数为1.05～1.20，且在煤气压缩机(27)与燃气轮机(28)相连的管路上还连通有预热空气管道，经燃气轮机(28)产生的高温烟气进入燃气透平(29)中膨胀做功驱动发电机(32)发电，燃气透平(29)中膨胀做功后排出的燃气继续进入余热锅炉(30)中产生的中压蒸汽进入蒸汽透平(31)中膨胀做功驱动另一发电机(32)发电，余热锅炉(30)经过换热后产生的烟气经烟囱(36)外排；
所述的供热及供冷单元包括与蒸汽透平(31)排出的中温乏汽相连的双效溴化锂制冷机组(33)，双效溴化锂制冷机组(33)所产生的低温供冷水及中温热水分别进入蓄热塔(34)及蓄冷塔(35)中；
所述的蒸汽透平(31)可以是背压式或者抽气调解式或凝汽式。
6.一种如权利要求1-5中任意一项装置的洁净煤气发电、清洁燃料联产方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将进料单元制备的粒径50～400μm、含水量低于2.0wt％的煤粉经粉煤输送器(3)送入煤焦油提取反应器(4)内完成煤粉的快速提质转化，粉煤输送器(3)通入的转化剂为水蒸汽与空气或氧含量大于99.6vol％的纯氧或氧含量30～90vol％的富氧气体的中一种或者两种以上经过混合器混合所形成的均相物料；
2)煤焦油提取反应器(4)内产生的气-固混合流体在煤焦油提取反应器(4)顶部的含碳捕集颗粒进行一次气-固两相分离后所得的固体颗粒进入内置颗粒循环器(5)，在内置颗粒循环速率控制器(6)的控制下，以设定的返料速率循环返回煤焦油提取反应器(4)中，煤焦油提取反应器(4)中产生的无机含碳颗粒经其底部灰渣出口进入灰渣收集罐(39)，初步气-固分离后所得的含焦油及粉尘粗煤气通过粗煤气净化单元捕集的高温固体物料由其底部入口(40)循环返回煤焦油提取反应器(4)，分离所得的焦油进入焦油储罐(13)；
3)焦油储罐(13)将焦油送入粗焦油预处理单元进行提纯、净化后送入焦油精炼单元的预加氢反应塔(16)，预加氢产物由预加氢反应塔(16)顶部进入预加氢产物分离塔(17)，分离后所得的轻组分由预加氢产物分离塔(17)顶部出口进入气相加氢反应塔(18)，预加氢产物分离塔(17)中分离所得的未转化的沥青质及助剂混合物流经底部出口回流进入预加氢反应塔(16)中继续进行加氢转化，气相加氢产物由气相加氢反应塔(18)顶部进入气相加氢反应产物分离塔(19)，气相加氢反应产物分离塔(19)塔底产物送入加氢产物精馏塔(20)，经加氢产物精馏塔(20)处理后得到轻组分、得组分分别送入轻组分收集罐(21)和重组分收集罐(22)，加氢产物精馏塔(20)顶废气进入尾气净化塔(23)；
4)粗煤气净化单元的煤气经管路送入煤气净化单元依次经油-气分离、除尘、脱硫、脱氨净化后得的净化煤气与气相加氢反应产物分离塔(19)塔顶出口(70)输出的C1-C3轻组分汇合后形成的低位热值4000～10000kJ/Nm3的混合燃料进入煤气压缩机(27)升压后进入燃气轮机(28)与经过预热的空气(71)在燃气轮机燃烧室内进行充分燃烧，燃烧所产生的
800～1200℃高温烟气进入燃气透平(29)中膨胀做功，驱动发电机(32)发电，燃气透平(29)中膨胀做功后排出的400～600℃的燃气继续进入余热锅炉(30)中产生的中压蒸汽进入蒸汽透平(31)中膨胀做功，驱动发电机(32)发电，蒸汽透平(31)排出的中温烟气进入双效溴化锂制冷机组(33)分别产生低温供冷水及中温热水，余热锅炉(30)经过换热后产生的80～
100℃、SO2浓度低于5mg/Nm3，NOX浓度低于20mg/Nm3，粉尘含量低于1mg/Nm3的烟气经烟囱(36)外排，此外，燃气轮机中煤气燃烧温度范围控制在800～1200℃，可以最大限度的抑制煤气燃烧过程中热力型NOX的生成。
7.根据权利要求6所述的洁净煤气发电、清洁燃料联产方法，其特征在于：所述的煤焦油提取反应器(4)内部的温度场分布、壁面与反应核心区的温度梯度通过内置颗粒循环器(5)、一级颗粒循环器(8)、细颗粒循环器(10)控制下的固体颗粒循环倍率来进行控制。
8.根据权利要求6所述的洁净煤气发电、清洁燃料联产方法，其特征在于：所述的煤气脱硫可以采用湿式脱硫或干法脱硫，当采用干法脱硫时，脱硫塔为内部装填有特定高度在
20～50℃下具备H2S吸附脱除活性的催化剂层，所述的催化剂是以SiO2,Al2O3,TiO2中的一种或者复合氧化物为载体，以Fe2O3,CuO,ZnO,MnO2中的一种或者几种为活性组分的双金属或多金属催化剂。

说明书全文

一种洁净煤气发电、清洁 燃料联产装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤炭的高效清洁转化利用及煤基多联产技术领域，具体涉及一种煤提取煤焦油制取清洁燃料，副产粗煤气经油-气分离、除尘、脱硫净化处理后进燃气轮机燃烧发电的洁净煤气发电、清洁燃料联产装置及方法。

背景技术

[0002] 2014年底，全国发电装机容量达136019万千瓦。而发电结构方面，我国火电装机占全部装机容量的67.4％和总发电量的75.2％；火电中燃煤发电则占90％以上，仍占绝对优势地位。研究表明，煤炭燃烧带来的二氧化碳排放占我国能源总碳排放的80％以上，二氧化硫排放占我国二氧化硫总排放量的90％以上，氮氧化物约为50％，此外，在城市上空，NOx可以吸附在空气中的微小颗粒物上，与大气中存在的PAH、SOX、细菌、病毒等形成极具危害性的PM10和PM2.5颗粒，引发雾霾等极端恶劣天气。由于直接燃煤发电对环境尤其是大气环境质量带来的严重的影响，因而推广和应用清洁煤发电技术势在必行。其中最重要的途径之一就是燃用煤气进行发电。清洁煤发电的主要技术方向可以分为如下3类：(1)以煤完全气化为基础的热电气多联产技术(Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC)；(2)以煤部分气化为基础的清洁煤发电技术；(3)以煤热解为基础的清洁煤发电技术。其中，整体煤气化联合循环发电技术以煤完全气化为基础的整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)由于其效率高、排放低、耗水低等特点，近年来受到了国内外的重点关注及研究，但由于投资过高，技术过于复杂等问题，目前还无法达到大批工业化的程度。以煤部分气化为基础的电气多联产技术在国外主要表现为气化燃烧集成利用技术与联合循环技术相结合的燃煤发电技术和多联产技术。该技术目前在国内尚无应用实例，国外也处于中试和工业试验阶段。而以煤热解为基础的清洁煤发电技术在发电的同时，制取煤焦油及煤气。目前，全世界已广泛认识到该技术的重要性和必要性。然而，目前国内外基于煤热解为基础的清洁煤发电技术的基本流程都是先将发电用煤进行热解，产物中的焦油提酚后再进行深度转化，而产物中的固体半焦一般是直接作为燃料进电厂锅炉中燃烧或者将半焦再进行气化，产生的煤气经净化后再进入燃气轮机或锅炉中燃烧发电。这一技术体系的不足之处在于：一是半焦直接燃烧仍然存在大量产生的PM2.5等颗粒物的可能性；二是将所产生的半焦再单独进行气化之后燃烧发电，增加投资成本及工艺流程，技术经济性及能源总利用效率下降；三是煤热解产物中焦油收率较低；四是焦油深度转化利用工艺中反应条件苛刻、焦油转化率低、原料适应性较差。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种能够实现煤炭资源高效、梯级、综合利用，从而将燃煤发电技术、煤基清洁液体燃料生产技术相结合，实现煤基能源多联产及煤炭资源的梯级高效利用的洁净煤气发电、清洁燃料联产装置及方法。

[0004] 为达到上述目的，本发明的装置包括粗煤气制取系统、煤焦油提质转化系统和发电系统；

[0005] 所述的粗煤气制取系统包括依次相连的进料单元、煤焦油提取单元和粗煤气净化单元；

[0006] 所述的煤焦油提质转化系统包括依次相连的粗焦油预处理单元、焦油精炼单元、焦油转化产物净化分离单元；其中粗煤气净化单元的焦油出口与粗焦油预处理单元的入口相连；

[0007] 所述的发电系统包括依次相连的煤气净化单元、燃气轮机发电单元、供热及供冷单元；其中煤气净化单元的入口与粗煤气净化单元的煤气出口相连，焦油精炼单元的气体出口与燃气轮机发电单元的入口相连。

[0008] 所述的煤焦油提取单元包括入口与进料单元相连、煤气出口与粗煤气净化单元相连的煤焦油提取反应器，煤焦油提取反应器是一种采用高倍率内置、外置双循环热灰或多孔介质活性床料或惰性床料作为热载体的一体化集成粉煤快速提质转化装置。

[0009] 所述的粗煤气净化单元包括依次相连的一级气-固分离器、深度除尘器、一级油-气分离塔和深度油气分离塔，其中一级气-固分离器的入口与煤焦油提取反应器相连，深度油气分离塔的出口与煤气净化单元相连，一级气-固分离器、深度除尘器下端出口分别与一级颗粒循环器、细颗粒循环器的入口相连，一级颗粒循环器、细颗粒循环器下端出口与煤焦油提取反应器相连，一级油-气分离塔、深度油气分离塔下端的焦油出口与焦油储罐相连，焦油储罐与粗焦油预处理单元相连。

[0010] 所述的煤焦油提取反应器置颗粒循环器和用于控制颗粒循环速率的循环速率控制器，内置颗粒循环器通过具有特殊内部流道设计的内构件，在局部形成雷诺数3000～10000的高速涡流区域，在0.01～0.1s的时间内实现50～70％含碳粗颗粒与热解气的快速高效分离。

[0011] 所述的内置颗粒循环速率控制器通过煤焦油提取反应器内流化床床层压降变化、提升管内固含率变化、反应温度、热解煤气组分变化反馈实现含碳粗颗粒循环量的调变。

[0012] 所述的粗焦油预处理单元包括焦油提纯净化塔和初级蒸馏净化塔，其中焦油提纯净化塔经焦油缓冲罐与焦油储罐相连，且在焦油缓冲罐与焦油提纯净化塔之间、焦油提纯净化塔与初级蒸馏净化塔之间的管路上分别安装有焦油提纯净化塔进料泵和初级蒸馏净化塔进料泵；

[0013] 所述的焦油精炼单元包括依次相连的预加氢反应塔、预加氢反应产物分离塔、气相加氢反应塔和气相加氢反应产物分离塔，其中预加氢反应塔的入口经预加氢反应塔进料泵与初级蒸馏净化塔的出口相连，预加氢产物分离塔中分离所得的未转化的沥青质及助剂混合物流经底部出口回流进入预加氢反应塔中，气相加氢反应产物分离塔塔底产物经出口与焦油转化产物净化分离单元入口相连，依次经油-气分离、除尘、脱硫、脱氨净化后所得的净化煤气与气相加氢反应产物分离塔塔顶出口输出的C1-C3轻组分汇合后与燃气轮机发电单元的入口相连；

[0014] 所述的焦油转化产物净化分离单元包括与气相加氢反应产物分离塔塔底产物出口相连的加氢产物精馏塔，加氢产物精馏塔分别通过轻组分出口、重组分出口与轻组分收集罐、重组分收集罐相连接，加氢产物精馏塔顶的废气出口尾气净化塔相连。

[0015] 所述的煤气净化单元包括依次相连的煤气深度除尘塔、脱硫塔和脱氨塔，其中煤气深度除尘塔的入口与深度油气分离塔的煤气出口相连；

[0016] 所述的燃气轮机发电单元燃气轮机发电单元包括与脱氨塔的煤气出口、气相加氢反应产物分离塔塔顶出口相连的煤气压缩机，煤气压缩机的出口经管路与燃气轮机相连，燃气轮机中煤气燃烧空气过量系数为1.05～1.20，且在煤气压缩机与燃气轮机相连的管路上还连通有预热空气管道，经燃气轮机产生的高温烟气进入燃气透平中膨胀做功驱动发电机发电，燃气透平中膨胀做功后排出的燃气继续进入余热锅炉中产生的中压蒸汽进入蒸汽透平中膨胀做功驱动另一发电机发电，余热锅炉经过换热后产生的烟气经烟囱外排；

[0017] 所述的供热及供冷单元包括与蒸汽透平排出的中温乏汽相连的双效溴化锂制冷机组，双效溴化锂制冷机组所产生的低温供冷水及中温热水分别进入蓄热塔及蓄冷塔中。

[0018] 所述的蒸汽透平可以是背压式或者抽气调解式或凝汽式。

[0019] 本发明方法包括以下步骤：

[0020] 1)将进料单元制备的粒径50～400μm、含水量低于2.0wt％的煤粉经粉煤输送器送入煤焦油提取反应器内完成煤粉的快速提质转化，粉煤输送器通入的转化剂为水蒸汽与空气或氧含量大于99.6vol％的纯氧或氧含量30～90vol％的富氧气体的中一种或者两种以上经过混合器混合所形成的均相物料；

[0021] 2)煤焦油提取反应器内产生的气-固混合流体在煤焦油提取反应器顶部的含碳捕集颗粒进行一次气-固两相分离后所得的固体颗粒进入内置颗粒循环器，在内置颗粒循环速率控制器的控制下，以设定的返料速率循环返回煤焦油提取反应器中，煤焦油提取反应器中产生的无机含碳颗粒经其底部灰渣出口进入灰渣收集罐，初步气-固分离后所得的含焦油及粉尘粗煤气通过粗煤气净化单元捕集的高温固体物料由其底部入口循环返回煤焦油提取反应器，分离所得的焦油进入焦油储罐；

[0022] 3)焦油储罐将焦油送入粗焦油预处理单元进行提纯、净化后送入焦油精炼单元的预加氢反应塔，预加氢产物由预加氢反应塔顶部进入预加氢产物分离塔，分离后所得的轻组分由预加氢产物分离塔顶部出口进入气相加氢反应塔，预加氢产物分离塔中分离所得的未转化的沥青质及助剂混合物流经底部出口回流进入预加氢反应塔中继续进行加氢转化，气相加氢产物由气相加氢反应塔顶部进入气相加氢反应产物分离塔，气相加氢反应产物分离塔塔底产物送入加氢产物精馏塔，经加氢产物精馏塔处理后得到轻组分、得组分分别送入轻组分收集罐和重组分收集罐，加氢产物精馏塔顶废气进入尾气净化塔；

[0023] 4)粗煤气净化单元的煤气经管路送入煤气净化单元依次经油-气分离、除尘、脱硫、脱氨净化后得的净化煤气与气相加氢反应产物分离塔塔顶出口输出的C1-C3轻组分汇合后形成的低位热值4000～10000kJ/Nm3的混合燃料进入煤气压缩机升压后进入燃气轮机与经过预热的空气在燃气轮机燃烧室内进行充分燃烧，燃烧所产生的800～1200℃高温烟气进入燃气透平中膨胀做功，驱动发电机发电，燃气透平中膨胀做功后排出的400～600℃的燃气继续进入余热锅炉中产生的中压蒸汽进入蒸汽透平中膨胀做功，驱动发电机发电，蒸汽透平排出的中温烟气进入双效溴化锂制冷机组分别产生低温供冷水及中温热水，余热锅炉经过换热后产生的80～100℃、SO2浓度低于5mg/Nm3，NOX浓度低于20mg/Nm3，粉尘含量3
低于1mg/Nm的烟气经烟囱外排。此外，燃气轮机中煤气燃烧温度范围控制在800～1200℃，可以最大限度的抑制煤气燃烧过程中热力型NOX的生成。

[0024] 所述的煤焦油提取反应器内部的温度场分布、壁面与反应核心区的温度梯度通过内置颗粒循环器、一级颗粒循环器、细颗粒循环器控制下的固体颗粒循环倍率来进行控制。

[0025] 所述的煤气脱硫可以采用湿式脱硫或干法脱硫，当采用干法脱硫时，脱硫塔为内部装填有特定高度在20～50℃下具备H2S吸附脱除活性的催化剂层，所述的催化剂是以SiO2,Al2O3,TiO2中的一种或者复合氧化物为载体，以Fe2O3,CuO,ZnO,MnO2中的一种或者几种为活性组分的双金属或多金属催化剂。

[0026] 与直接燃煤发电技术相比，可实现以下有益的结果：

[0027] 1)将煤基清洁油品燃料生产与燃气发电技术进行了高度集成；

[0028] 2)实现了煤炭资源的高效、清洁及梯级利用；

[0029] 3)热解煤气经过净化处理后进燃气轮机发电，所产生的烟气中PM2.5及PM10等可吸入颗粒物浓度极低；

[0030] 4)在煤气燃烧前脱硫，无需后置烟气脱硫、脱硝设备，大幅削减投资强度，可实现SO2、NOX超低浓度排放，同时燃烧烟气中几乎不含铅、铬、镉、砷、等重金属。附图说明

[0031] 图1为本发明的整体结构示意图。

[0032] 图中：1、粉煤制备间2、粉煤干燥间3、粉煤输送器4、煤焦油提取反应器5、内置颗粒循环器6、内置颗粒循环速率控制器7、一级气-固分离器8、一级颗粒循环器9、深度除尘器10、细颗粒循环器11、一级油-气分离塔12、深度油气分离塔13、焦油储罐14、焦油提纯净化塔15、初级蒸馏净化塔16、预加氢反应塔17、预加氢反应产物分离塔18、气相加氢反应塔19、气相加氢反应产物分离塔20、加氢产物精馏塔21、轻组分收集罐22、重组分收集罐23、尾气净化塔24、煤气深度除尘塔25、煤气脱硫塔26、煤气脱氨塔27、煤气压缩机28、燃气轮机29、燃气透平30、余热锅炉31、蒸汽透平32、发电机33、制冷机组34、蓄热塔35、蓄冷塔36、烟囱
37、粉煤喷嘴38、开工进料备用喷嘴39、灰渣收集罐40、煤焦油提取反应器底部入口41、一级油-气分离塔入口42、一级油-气分离塔塔顶出口43、焦油储罐入口44、焦油储罐底部出口
45、焦油缓冲罐46、焦油缓冲罐入口47、焦油缓冲罐底部出口48、焦油提纯净化塔进料泵49、焦油提纯净化塔顶部出口50、初级蒸馏净化塔进料泵51、初级蒸馏净化塔顶部出口52、预加氢反应塔进料泵53、预加氢反应塔顶部出口54、进入预加氢产物分离塔入口55、预加氢产物分离塔顶部出口56、预加氢产物分离塔底部出口57、气相加氢反应塔顶部出口58、气相加氢反应产物分离塔塔底产物经出口60-61、加氢产物精馏塔出口62、轻组分收集罐入口63、重组分收集罐入口64、深度油气分离塔出口65、煤气深度除尘塔入口66、煤气深度除尘塔顶部出口67、煤气脱硫塔入口68、煤气脱硫塔顶部出口69、煤气脱氨塔入口70、气相加氢反应产物分离塔塔顶出口71、预热空气。

具体实施方式

[0033] 为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明晰，下面结合附图及实施例，对本发明所申请公开的一种洁净煤气发电、清洁燃料联产装置及方法进行进一步详细说明。

[0034] 参见图1，本发明包括粗煤气制取系统、煤焦油提质转化系统和发电系统；

[0035] 所述的粗煤气制取系统包括依次相连的进料单元、煤焦油提取单元和粗煤气净化单元；

[0036] 所述的煤焦油提质转化系统包括依次相连的粗焦油预处理单元、焦油精炼单元、焦油转化产物净化分离单元；其中粗焦油预处理单元的入口与粗煤气净化单元的焦油出口相连；

[0037] 所述的发电系统包括依次相连的煤气净化单元、燃气轮机发电单元、供热及供冷单元；其中煤气净化单元的入口与粗煤气净化单元的煤气出口相连，焦油精炼单元的气体出口与燃气轮机发电单元的入口相连。

[0038] 所述的进料单元包括依次相连的粉煤制备间1、粉煤干燥间2和粉煤输送器3，所述的粉煤输送器3的出口与煤焦油提取单元的粉煤喷嘴38相连。

[0039] 所述的煤焦油提取单元反应单元包括入口与进料单元相连、煤气出口与粗煤气净化单元相连的煤焦油提取反应器4，煤焦油提取反应器4下端连接有灰渣收集罐39，在煤焦油提取反应器4内设置有颗粒循环器5和用于控制颗粒循环器循环速率的颗粒循环速率控制器6。

[0040] 所述的粗煤气净化单元包括依次相连的一级气-固分离器7、深度除尘器9、一级油-气分离塔11和深度油气分离塔12，其中一级气-固分离器7的入口与煤焦油提取反应器4相连，深度油气分离塔12的出口与煤气净化单元相连，一级气-固分离器7、深度除尘器9下端出口分别与一级颗粒循环器8、细颗粒循环器10的入口相连，一级颗粒循环器8、细颗粒循环器10下端出口与煤焦油提取反应器4相连，一级油-气分离塔11、深度油气分离塔12下端的焦油出口与焦油储罐13相连，焦油储罐13与粗焦油预处理单元相连。

[0041] 所述的粗焦油预处理单元包括焦油提纯净化塔14和初级蒸馏净化塔15，其中焦油提纯净化塔14经焦油缓冲罐45与焦油储罐31相连，且在焦油缓冲罐45与焦油提纯净化塔14之间、焦油提纯净化塔14与初级蒸馏净化塔15之间的管路上分别安装有焦油提纯净化塔进料泵48和初级蒸馏净化塔进料泵50；

[0042] 所述的焦油精炼单元包括依次相连的预加氢反应塔16、预加氢反应产物分离塔17、气相加氢反应塔18和气相加氢反应产物分离塔19，其中预加氢反应塔16的入口经预加氢反应塔进料泵52与初级蒸馏净化塔15的出口相连，预加氢产物分离塔17中分离所得的未转化的沥青质及助剂混合物流经底部出口56回流进入预加氢反应塔16中，气相加氢反应产物分离塔19塔底产物经出口58与焦油转化产物净化分离单元入口相连，气相加氢反应产物分离塔19塔顶出口70输出的C1-C3轻组分汇合后与燃气轮机发电单元的入口相连；

[0043] 所述的焦油转化产物净化分离单元包括与气相加氢反应产物分离塔19塔底产物出口相连的加氢产物精馏塔20，加氢产物精馏塔20分别通过轻组分出口60、重组分出口61与轻组分收集罐21、重组分收集罐22相连接，加氢产物精馏塔20顶的废气出口尾气净化塔23相连。

[0044] 所述的煤气净化单元包括依次相连的煤气深度除尘塔24、脱硫塔25和脱氨塔26，其中煤气深度除尘塔24的入口与深度油气分离塔12的煤气出口相连；

[0045] 所述的燃气轮机发电单元燃气轮机发电单元包括与脱氨塔26的煤气出口、气相加氢反应产物分离塔19塔顶出口70相连的煤气压缩机27，煤气压缩机27的出口经管路与燃气轮机28相连，且在煤气压缩机27与燃气轮机28相连的管路上还连通有预热空气管道71，经燃气轮机28产生的高温烟气进入燃气透平29中膨胀做功驱动发电机32发电，燃气透平29中膨胀做功后排出的燃气继续进入余热锅炉30中产生的中压蒸汽进入蒸汽透平31中膨胀做功驱动另一发电机32发电，余热锅炉30经过换热后产生的烟气经烟囱36外排；

[0046] 所述的供热及供冷单元包括与蒸汽透平31排出的中温烟气相连的双效溴化锂制冷机组33，双效溴化锂制冷机组33所产生的低温供冷水及中温热水分别进入蓄热塔34及蓄冷塔35中。

[0047] 本发明的洁净煤气发电、清洁燃料联产方法如下：

[0048] 粉煤制备间1内制备出的粒径范围50～400μm的粉料在粉煤干燥间2内干燥后含水量低于2.0wt％，合格煤粉经粉煤输送器3由煤焦油提取反应器4的粉煤喷嘴37进入反应器内部，于450～850℃，0.1～1.0MPa的操作条件下迅速完成煤粉的快速热解转化。煤焦油提取反应器4的进料喷嘴38为反应器开工进料备用喷嘴。

[0049] 煤焦油提取反应器4内产生的气-固混合流体在煤焦油提取反应器4顶部的含碳捕集颗粒进行一次气-固两相分离后所得的固体颗粒进入内置颗粒循环器5，在内置颗粒循环速率控制器6的控制下，以一定的返料速率循环返回煤焦油提取反应器4。

[0050] 煤焦油提取反应器4中产生的无机含碳颗粒经其底部灰渣出口进入灰渣收集罐39，初步气-固分离后所得的含焦油及粉尘粗煤气依次通过一级气-固分离器7、深度除尘器
9实现含油煤气与固体物流的分离。一级气-固分离器7、深度除尘器9捕集的高温固体物料分别通过一级颗粒循环器8、细颗粒循环器10由其底部入口40循环返回煤焦油提取反应器
4，完成固体物料在煤焦油提取反应器内的循环。深度除尘器9顶部输出的含焦油煤气通过入口41进入一级油-气分离塔11，油气混合流体在一级油-气分离塔11内进行初步分离，进行初步油-气分离后仍含大量轻油组分的煤气由一级油-气分离塔11塔顶出口42进入深度油气分离塔12，一级油-气分离塔11、深度油气分离塔12中分离所得的焦油汇流后由入口43进入焦油储罐13，焦油储罐底部出口44与焦油缓冲罐45入口46相连接，焦油缓冲罐45底部出口47与焦油提纯净化塔14进料泵48相连接，净化除尘后的焦油由焦油提纯净化塔14顶部出口49经初级蒸馏净化塔进料泵50进入初级蒸馏净化塔15，蒸馏净化后的焦油由初级蒸馏净化塔15顶部出口51经预加氢反应塔进料泵52进入预加氢反应塔16，预加氢产物由预加氢反应塔16顶部出口53经入口54进入预加氢产物分离塔17，分离后所得的轻组分由预加氢产物分离塔17顶部出口55进入气相加氢反应塔18,预加氢产物分离塔17中分离所得的未转化的沥青质及助剂混合物流经底部出口56回流进入预加氢反应塔16中继续进行加氢转化。

[0051] 气相加氢产物由气相加氢反应塔18顶部出口57进入气相加氢反应产物分离塔19，气相加氢反应产物分离塔19塔底产物经出口58与加氢产物精馏塔20入口59相连接，加氢产物精馏塔20出口60、61分别与轻组分收集罐21的入口62、重组分收集罐22的入口63相连接。加氢产物精馏塔20顶废气经出口进入尾气净化塔23。

[0052] 深度油气分离塔12顶部脱油煤气出口64与煤气深度除尘塔24入口65相连接，煤气深度除尘塔24顶部出口66与煤气脱硫塔25入口67相连接，煤气脱硫塔25顶部出口68与煤气脱氨塔26入口69相连接，依次经油-气分离、除尘、脱硫、脱氨净化后所得的净化煤气与气相加氢反应产物分离塔19塔顶出口70输出的C1-C3轻组分汇合后进入煤气压缩机27升压后进入燃气轮机28与经过预热的空气71在燃气轮机燃烧室内进行充分燃烧，燃烧所产生的800～1200℃高温烟气进入燃气透平29中膨胀做功，驱动发电机32发电，燃气透平29中膨胀做功后排出的400～600℃的燃气继续进入余热锅炉30中产生的中压蒸汽进入蒸汽透平31中膨胀做功，驱动另一发电机32发电，蒸汽透平31排出的中温烟气进入双效溴化锂制冷机组33分别产生低温供冷水及中温热水。所产生的低温供冷水及中温热水分别进入蓄热塔34及蓄冷塔35中待用。余热锅炉30经过换热后产生的80～100℃烟气经烟囱36外排。

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