专利汇可以提供一种煤制油及煤气发电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 煤 制油及煤气发电联产装置及方法,包括煤提取煤焦油及制煤气集成装置子系统、煤焦油制取清洁 燃料 子系统、煤气燃烧发 电子 系统。其中,煤提取煤焦油及制煤气集成装置子系统包括进料单元、原煤提质转化单元、原煤提质转化反应产物分离 净化 单元;煤焦油制取清洁燃料子系统包括煤焦油预处理单元、煤焦油加氢单元、煤焦油加氢产物分离提纯单元;煤气燃烧发电子系统包括 蒸汽 发生单元、朗肯-再热循环发电单元。本 发明 实现了煤气发电技术与制取清洁燃料技术的高度耦合,从根本上实现了煤炭资源的 梯级 利用、多元转化及高效清洁转化利用。具有原料煤适应性广、不产生二次污染、 锅炉 烟气中无铅、铬、镉、砷、汞且NOX、SOX浓度极低等。,下面是一种煤制油及煤气发电联产装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种煤制油及煤气发电联产装置,其特征在于:包括煤提取煤焦油及制煤气集成装置子系统、煤焦油制取清洁燃料子系统、煤气燃烧发电子系统;
所述的煤提取煤焦油及制煤气集成装置子系统包括依次相连的进料单元、原煤提质转化单元、原煤提质转化反应产物分离净化单元;
所述的煤焦油制取清洁燃料子系统包括依次相连的煤焦油预处理单元、煤焦油加氢单元、煤焦油加氢产物分离提纯单元;
所述的煤气燃烧发电子系统包括蒸汽发生单元以及与其相连的朗肯-再热循环发电单元。
2.根据权利要求1所述的煤制油及煤气发电联产装置,其特征在于:所述的进料单元包括依次相连的原料煤贮仓(1)、气力输煤管(2)和在0.1~1.0MPa条件下实现粉煤的连续稳定进料加压连续进料器(3);
所述的加压连续进料器(3)采用外置高压惰性气体密封与内腔动态机械密封协同组合的方式,使加压连续进料器(3)在0.1~2.0MPa加压条件下可实现粉煤的连续、稳定、精确定量输送;
所述的原煤提质转化单元包括内内置气化段(4)和热解段(5)的原煤两级提质转化耦合反应器(43),加压连续进料器(3)与气化段相连,在原煤两级提质转化耦合反应器(43)内的热解段(5)上端设置有气-固分流器(6)以及与气-固分流器(6)相连的内置返料管(7),内置返料管(7)的下端与气化段(4)相连通,原煤两级提质转化耦合反应器(43)的下端出口与余炭转化器(8)相连;
所述的原煤提质转化反应产物分离净化单元包括与原煤两级提质转化耦合反应器(43)气体出口相连的含碳颗粒控制器(9),含碳颗粒控制器(9)的下端的出口、上端出口分别与含碳颗粒循环器(10)、深度除尘器(11)相连,深度除尘器(11)下端的出口、上端出口分别与细灰返料器(12)、焦油回收洗涤塔(15)相连,焦油回收洗涤塔(15)下端的出口、上端出口分别与重质焦油收集器(16)、煤气深度冷凝净化塔(17)相连,煤气深度冷凝净化塔(17)下端出口、上端出口分别与轻质焦油收集器(18)相连,重质焦油收集器(16)、轻质焦油收集器(18)依次与焦油储罐(19)、焦油缓冲罐(20)相连,且在含碳颗粒循环器(10)和细灰返料器(12)上分别安装有含碳颗粒循环速率控制器(13)和细灰返料速率控制器(14)。
3.根据权利要求1所述的煤制油及煤气发电联产装置,其特征在于:所述的煤提取煤焦油及制煤气集成装置子系统进料还可以是生物质、石油焦、油页岩、沥青等含碳物料。
4.根据权利要求2所述的煤制油及煤气发电联产装置,其特征在于:所述的煤焦油预处理单元包括依次相连的焦油脱水、脱盐塔(24)和焦油脱灰塔(25),其中焦油脱水、脱盐塔(24)与焦油缓冲罐(20)相连,且在焦油缓冲罐(20)与焦油脱水、脱盐塔(24)、焦油脱水、脱盐塔(24)与焦油脱灰塔(25)相连通的管路上设置有焦油脱水、脱盐塔进料泵(21)和焦油脱灰塔进料泵(22);
所述的煤焦油加氢单元包括经高压进料泵(23)与焦油脱灰塔(25)相连的悬浮床加氢裂化反应塔(26),悬浮床加氢裂化反应塔(26)塔顶出口与热高压分离塔(27)入口相连接,热高压分离塔(27)塔底重质产物出口与减压蒸馏塔(28)入口相连接,热高压分离塔(27)塔顶出口输出的气态轻组分与减压蒸馏塔(28)塔顶出口输出的减压蒸馏轻组分汇合后进入固定床加氢精制反应塔(29)进行加氢精制反应;
所述的煤焦油加氢产物分离提纯单元包括与固定床加氢精制反应塔(29)出口相连接的冷高压分离塔(32),冷高压分离塔(32)塔顶出口与尾气净化处理器(69)入口相连接,冷高压分离塔(32)塔底产物出口与加氢精制产物分馏塔(42)入口相连接,加氢精制产物分馏塔(42)的出口分别与石脑油收集罐(33)、柴油收集罐(31)相连接。
5.根据权利要求2所述的煤制油及煤气发电联产装置,其特征在于:所述的蒸汽发生单元包括与煤气深度冷凝净化塔(17)上端出口相连的煤气预热器(34),煤气预热器(34)经煤气-空气预混器(35)与电厂锅炉(36)的燃气注入喷嘴相连接,锅炉(36)的烟气出口经排烟引风机(40)由烟囱(41)排出,经过锅炉(36)的烟气预热的助燃空气(80)分为两路,一路由锅炉(36)底部入口进入锅炉炉膛,另一路则与预热后的煤气在煤气-空气预混器(35)中进行预混;
所述的朗肯-再热循环发电单元包括与锅炉串联的过热高压蒸汽透平(38)和再热中压蒸汽透平(37),锅炉(36)产生的17~18MPa,540~545℃的过热蒸汽进入过热蒸汽高压透平(38)中膨胀做功,热蒸汽高压透平(38)出口与锅炉(36)的再热换热器入口相连接,锅炉(36)再热换热器产生的3.2~3.5MPa,540~545℃的再热蒸汽进入再热蒸汽中压透平(37)中膨胀做功,再热蒸汽中压透平(37)、过热蒸汽高压透平(38)通过联轴器连接,共同驱动发电机组(39)发电。
所述的朗肯-再热循环发电单元为50~600MW级的亚临界、超临界发电机组。
6.根据权利要求2所述的煤制油及煤气发电联产装置,其特征在于:所述的焦油回收洗涤塔(15)在0.1~2.0MPa条件下进行带压操作。
7.根据权利要求2所述的煤制油及煤气发电联产装置,其特征在于:所述的煤气深度冷凝净化塔(17)内布置有盘管式、蛇管式列管冷却器,列管冷却器管道内设置有旋片和导流槽。
8.一种如权利要求1-5中任意一项所述装置的煤制油及煤气发电联产方法,其特征在于包括以下步骤:
1)以褐煤、长焰煤、烟煤、焦炭中的一种或多种低阶煤经粉碎、筛分、烘干得到粒径为
50~400μm的煤粉,以空气+水蒸汽为气化剂在0.1~2.0MPa下将煤粉送入原煤提质转化单元,原煤提质转化单元气化段产生的高温气-固混合流体作为流化气及热载体上行进入热解段,于400~850℃,0.1~2.0MPa的操作条件下迅速完成煤粉的快速热解转化;
2)气化段(4)半焦气化产生的高温、富氢流化气上行进入热解段(5),粉煤在热解段(5)热解产生的气-固混合流体进入内置气-固分流器(6),内置气-固分流器(6)中气-固一次分离所得的粗含碳颗粒通过内置返料管(7)循环回气化段(4)进行气化;
3)初步气-固分离后所得的含焦油及粉尘粗煤气依次通过外置含碳颗粒控制器(9)、深度除尘器(11)实现含油煤气与固体物流的分离,外置含碳颗粒控制器(9)、深度除尘器(11)捕集的高温固体物料分别通过含碳颗粒循环器(10)、细灰返料器(12)返回气化段,完成固体物料在原煤提质转化单元内的循环,其中含碳颗粒循环器(10)、细灰返料器(12)中固体物料的循环速率则通过含碳颗粒循环速率控制器(13)、细灰返料速率控制器(14)进行控制;
4)深度除尘器(11)顶部输出的含焦油煤气进入焦油回收洗涤塔(15)进行油气混合流体的初步分离,分离所得的重质焦油通过焦油回收洗涤塔(15)底部出口进入重质焦油收集器(16),焦油回收洗涤塔(15)顶部出口与煤气深度冷凝净化塔(17)入口相连接,经过初步油气分离的煤气进入煤气深度冷凝净化塔(17)进行油-气两相的深度净化分离,煤气深度冷凝净化塔(17)顶部脱油煤气出口与煤气预热器(34)入口相连接,煤气深度冷凝净化塔(17)底部轻质焦油出口与轻质焦油收集器(18)入口相连接;
5)重质焦油、轻质焦油送入焦油储罐(19)、油缓冲罐(20),经焦油脱水、脱盐塔(24)、焦油脱灰塔(25)进行脱水、脱盐脱灰后进入后续的煤焦油加氢单元进行全馏分加氢深度转化,煤焦油依次经过悬浮床加氢裂化反应塔(26)加氢、加氢裂化产物热高压分离塔(27)输出的气态轻组分与减压蒸馏塔(28)塔顶输出的减压蒸馏轻组分汇合后进入固定床加氢精制反应塔(29)进行加氢精制反应,后经冷高压分馏塔(32)、加氢精制产物分离塔(42)最终的产物分别进入石脑油收集罐(25)、柴油收集装置(26),其中石脑油占比10~25wt%,柴油占比55~65wt%,液化气占比2~5wt%;
6)煤气深度冷凝净化塔(17)产生的煤气送入煤气预热器(34)预热后再送入煤气-空气预混器(35),经过烟气预热的助燃空气(80)分为两路,一路由锅炉(36)底部进入锅炉炉膛,另一路则与预热后的煤气在煤气-空气预混器(35)中进行预混后经燃气注入喷嘴
3
(77、78、79)进入锅炉(36)燃烧,进入锅炉(36)中的粗煤气热值为4000~8000kJ/Nm,粗
3 3
煤气燃烧所需的空气量为1.0~2.0Nm干空气/Nm 干煤气,粗煤气燃烧的空气过量系数
3 3
为1.02~1.15,炉膛中粗煤气燃烧的烟气量为2.0~3.0Nm烟气/Nm 干煤气,烟气温度范围为1500~1700℃,保证炉膛辐射换热的炉膛黑度值为0.5~0.9,锅炉(36)炉膛出口烟气温度范围为950~1150℃,产生的1500~1700℃的高温烟气依次经过锅炉内的辐射换热及对流换热之后最终温度降低至100~140℃,低温烟气经引风机(40)加压后经过烟囱(41)排空,锅炉(36)产生的17~18MPa,540~545℃的过热蒸汽进入过热蒸汽高压透平(38)中膨胀做功,热蒸汽高压透平(38)出口与锅炉(36)的再热换热器入口相连接,锅炉(36)再热换热器产生的3.2~3.5MPa,540~545℃的再热蒸汽进入再热蒸汽中压透平(37)中膨胀做功,再热蒸汽中压透平(37)、过热蒸汽高压透平(38)通过联轴器连接,共同驱动发电机组(39)发电。
9.根据权利要求8所述的煤制油及煤气发电联产方法,其特征在于:所述的焦油回收洗涤塔(15)顶部设有以焦油组份中馏程230~300℃的馏分洗油作为洗涤液的喷洒系统,洗涤塔内还装填有吸附填料床层,采用表面具有大量极性基团的亲油疏水性改性纤维球、芳香基共聚物/交联树脂高分子聚合物材料为吸附剂。
10.根据权利要求8所述的煤制油及煤气发电联产方法,其特征在于:所述的煤气深度冷凝净化塔(17)所采用的制冷剂是由盐水与乙醇、乙二醇、甘油中的一种或几种根据煤气中低分子烃类、酚类含量及种类所配制的V(盐水):V(乙醇):V(乙二醇/甘油)=(4.0~
8.0):(1.0~3.5):(0.5~4.0)的复合制冷剂。
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