一种型煤热解气发电系统
阅读：996发布：2020-11-17
专利汇可以提供一种型煤热解气发电系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供了一种型 煤 热解 气发电系统，包括干馏热解 气化 装置、型 碳 生产处理装置、煤气提炼装置、焦油生产处理装置及煤气 净化 装置，所述干馏热解气化装置分别与型碳生产处理装置、煤气提炼装置相连，所述煤气提炼装置分别与焦油生产处理装置、煤气净化装置相连，还包括型煤成型生产装置、煤气发电装置，所述型煤成型生产装置与干馏热解气化装置相连，用以处理 煤粉 或炭粉，所述煤气发电装置与所述煤气净化装置相连以将产生的煤气作为 燃料 进行发电。本实用新型将火电厂与低阶煤热解分质“油气碳”装置系统耦合形成“煤化电”系统，利用煤粉等劣质煤资源得到附加值高的焦油及型碳，并将煤气进行发电，实现火电厂节能减排及增效，同时实现型碳热解废气烟气的环保处理。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利，下面是一种型煤热解气发电系统专利的具体信息内容。
1.一种型煤热解气发电系统，包括干馏热解气化装置(2)、型碳生产处理装置(6)、煤气提炼装置(3)、焦油生产处理装置(7)及煤气净化装置(4)，所述干馏热解气化装置(2)分别与型碳生产处理装置(6)、煤气提炼装置(3)相连，所述煤气提炼装置(3)分别与焦油生产处理装置(7)、煤气净化装置(4)相连，其特征在于，还包括型煤成型生产装置(1)、煤气发电装置(5)，所述型煤成型生产装置(1)与干馏热解气化装置(2)相连，用以处理原煤、煤粉或炭粉，所述煤气发电装置(5)与所述煤气净化装置(4)相连以将产生的煤气作为燃料进行发电。
2.根据权利要求1所述的型煤热解气发电系统，其特征在于，所述型煤成型生产装置(1)包括选煤装置、粘合剂供给装置、粘合压缩定型装置。
3.根据权利要求1所述的型煤热解气发电系统，其特征在于，所述煤气发电装置(5)为电站煤粉锅炉混烧煤气发电装置、煤气燃气轮机发电装置、煤气内燃发电装置、煤气锅炉蒸汽轮机发电装置、煤气斯特林发电装置中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的型煤热解气发电系统，其特征在于，所述型煤热解气发电系统还包括氨气处理装置(8)，所述氨气处理装置(8)分别与煤气提炼装置(3)及煤气净化装置(4)相连，产生低温氨气以冷却并净化煤气。
5.根据权利要求1所述的型煤热解气发电系统，其特征在于，所述型碳生产处理装置(6)包括依次连接的熄焦装置(601)、烘干机(602)和筛焦装置(603)。
6.根据权利要求5所述的型煤热解气发电系统，其特征在于，所述熄焦装置(601)采用清水熄焦、循环冷却熄焦、惰性气体干熄焦、氮气熄焦工艺中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的型煤热解气发电系统，其特征在于，所述煤气提炼装置(3)包括集气槽(301)、气液分离器(302)、直冷塔(303)。
8.根据权利要求1所述的型煤热解气发电系统，其特征在于，所述干馏热解气化装置(2)采用低温干馏、中低温干馏、中温干馏、高温干馏中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的型煤热解气发电系统，其特征在于，所述焦油生产处理装置(7)包括焦油氨水澄清池(701)、焦油罐(702)。
一种型煤热解气发电系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及煤热解领域，特别涉及一种型煤热解气发电系统。
背景技术
[0002] 我国的能源结构表现为“富煤、贫油、少气”，相比于石油、天然气和其他能源资源，我国煤炭资源丰富，是世界最大的煤炭生产和消费国，产量占世界煤炭总产量的37％。煤炭在我国一次能源结构中的比例约为70％，预计这种局面在今后几十年内不会发生根本改变。然而目前我国煤炭大约80％以直接燃烧的方式产生电能，不仅效率低、浪费资源且污染环境，因此寻求煤炭的综合利用，提高煤炭附加值已成为近年来煤化工产业热点。
[0003] 型碳(某些煤种碳化后叫兰碳)是煤转换的产品，是无黏性或弱黏性的高挥发分烟煤经低温干馏后，得到的较低挥发分的固体碳质产品。煤在热解过程中，较多挥发分、硫、氮等杂原子和水分提前释放，得到了具有含硫低(＜0.5％)、挥发分低(＜7％)、灰分低(＜10％)、固定碳高(＞82％)、发热量高(＞25MJ)，以及化学活性高的优质型碳。作为一种环保燃料，型碳各项指标均优于烟煤和部分无烟煤。型碳具有很多优质特性，在铁合金、化肥、电石、高炉喷吹等行业可取代部分冶金焦，也可用作煤制甲醇、煤制油、制水煤浆、制活性碳、制超纯煤等的原料，还能直接用于民用及工业燃用、气化等，具有良好的市场竞争力。
[0004] 目前普遍采用的型碳生产工艺(内热式碳化)要求原料煤须有一定的粒度(>30mm)，保证煤料内部有足够的空隙，使烟气热载体顺利通过。但是，煤炭开采、运输过程中产生大量粉煤，型碳生产过程中另有约15％型碳末副产品产生。而煤粉煤及型碳末不仅难以利用，且容易造成大量积压，甚至浪费资源；另外，在型碳生产过程中热解碳化产生的荒煤气大多返回热解炉焚烧或对空焚烧排放，不仅荒煤气利用效率低、且空气污染严重。
[0005] 综上所述，如何将难利用的煤粉煤及型碳末用于生产高附加值的型碳及其他化工原料，并高效利用荒煤气来发电，初步实现火电厂耦合煤化工厂的工业模式，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。实用新型内容
[0006] 有鉴于此，本实用新型旨在将制备型煤与煤化工中的煤热解气化及电厂发电相结合，不仅实现对煤粉及炭粉的利用，且通过热解气化制备型碳及焦油等化工原料，提高煤粉的附加值，并将荒煤气进行发电并对产生的烟气处理以实现清洁生产。
[0007] 为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
[0008] 一种型煤热解气发电系统，包括干馏热解气化装置、型碳生产处理装置、煤气提炼装置、焦油生产处理装置及煤气净化装置，所述干馏热解气化装置分别与型碳生产处理装置、煤气提炼装置相连，所述煤气提炼装置分别与焦油生产处理装置、煤气净化装置相连，还包括型煤成型生产装置、煤气发电装置，所述型煤成型生产装置与干馏热解气化装置相连，用以处理原煤、煤粉或炭粉，所述煤气发电装置与所述煤气净化装置相连以将产生的煤气作为燃料进行发电。
[0011] 更进一步的，所述型煤热解气发电系统还包括氨气处理装置，所述氨气处理装置分别与煤气提炼装置及煤气净化装置相连，产生低温氨气以冷却并净化煤气。
[0012] 进一步的，所述型碳生产处理装置包括依次连接的熄焦装置、烘干装置和筛焦装置。
[0013] 更进一步的，所述熄焦装置采用清水熄焦、循环冷却熄焦、惰性气体干熄焦、氮气熄焦工艺中的任意一种。
[0014] 进一步的，所述煤气提炼装置包括集气单元、气液分离器、直冷塔。
[0015] 进一步的，所述干馏热解气化装置采用低温干馏、中低温干馏、中温干馏、高温干馏中的任意一种。
[0016] 进一步的，所述焦油生产处理装置包括焦油氨水澄清池、焦油罐。
[0017] 一种型煤热解气发电系统的控制方法，该系统按下列步骤进行实施：
[0018] S1：根据原煤状态，选择送入型煤成型生产装置，生产出符合后续工艺要求的型煤；
[0019] S2：根据型煤类型和尺寸，选择型煤气化工艺，进行气化反应，得到型碳粗品及荒煤气；
[0020] S3：步骤S2得到的型碳粗品送入型碳生产处理装置处理；
[0021] S4：步骤S2得到的荒煤气送入煤气提炼装置处理，得到煤气及粗焦油；
[0022] S5：步骤S4得到的煤气送入煤气净化装置进行净化处理，净化后的煤气送入煤气发电装置进行发电，并产生废气；
[0023] S6：产生的废气循环进入干馏热解气化装置或经废气处理装置处理后排放。
[0024] 本实用新型的有益效果是：
[0025] (1)本实用新型将火电厂与低阶煤热解分质“油气碳”装置系统耦合形成“煤化电”系统，利用型煤热解制型碳工艺流程，不仅得到附加值高的焦油及型碳，并将煤气进行发电，实现火电厂节能减排及增效。
[0026] (2)本实用新型中热解气化装置及煤气净化装置产生的废气或废水浓缩后进入废气处理装置一并进行烟气处理，实现清洁生产。
[0028] 构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
[0029] 图1为型煤热解气发电系统的内部结构的示意图。
[0030] 图2为实施例3所述的提供的型煤热解气发电系统的结构示意图。
[0031] 图3为实施例4所述的提供的型煤热解气发电系统的结构示意图。
[0032] 附图标记说明
[0033] 型煤成型生产装置-1、
[0035] 煤气提炼装置-3、集气槽301、气液分离器302、直冷塔303；
[0039] 焦油生产处理装置-7、焦油氨水澄清池701、焦油罐702；
[0041] 废气处理装置-10。
具体实施方式
[0043] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0044] 实施例1
[0045] 如图1所示，一种型煤热解气发电系统，包括：
[0046] (a)依次连接的型煤成型生产装置1、干馏热解气化装置2、煤气提炼装置3、煤气净化装置4，用以将煤粉或炭粉制备洁净的煤气；
[0047] (b)与干馏热解气化装置2相连的型碳生产处理装置6，用以制备成品型碳；
[0048] (c)所述与煤气提炼装置3相连的焦油生产处理装置7，用以生产高附加值的成品焦油；
[0049] (d)与煤气净化装置4相连的煤气发电装置5，用于将煤气燃烧发电。
[0050] (e)分别与煤气提炼装置3、焦油生产装置7相连的氨气处理装置8；
[0051] (f)分别与煤气发电装置5、煤气提炼装置3相连的废气处理装置10。
[0052] 低附加值且难利用的煤粉或炭粉通过型煤成型生产装1置处理后生成型煤，型煤经干馏热解气化装置2得到型碳粗品及荒煤气；型碳粗品经过型碳生产处理装置6后生成成品型碳；同时荒煤气经过煤气提炼装置3及焦油生产处理装置7后生成成品焦油；而经过煤气提炼装置3产生的煤气经过煤气净化装置4处理，最终进入煤气发电装置5以发电。煤气提炼装置3及煤气发电装置5产生的废气经废气处理装置10处理后达标排放。
[0053] 进一步的，所述型煤成型生产装置1包括选煤装置、粘合剂供给装置、粘合压缩定型装置。通过所述选煤设备对煤粉或炭粉粒径进行筛分。作为优选，用于型煤成型的煤粉或炭粉中粒径<0.15mm占比大于40％。通过粘合剂供给装置向煤粉中提供粘合剂，作为优选，粘合剂的组成为淀粉：膨润土：煤焦油沥青＝2：7：5。将粘合剂与煤粉充分搅拌(时间＞20min)混匀后，通过粘合压缩定型装置进行成型，优选条件为：成型压力20MPa、成型水分
10％。
10％。
[0054] 所述干馏热解气化装置2包括炭化炉202及与其相连的空气风机203。所述干馏热解气化装置2采用低温干馏、中低温干馏、中温干馏、高温干馏中的任意一种。作为优选，本实用新型采用中温干馏热解气化装置。所述型煤成型生产装置1用于制备型煤，并供应给炭化炉202，所述空气风机203用于为炭化炉202提供燃烧所需的空气。
[0055] 所述煤气提炼装置3与干馏热解气化装置2相连，包括依次连接的集气槽301、气液分离器302和直冷塔303。炭化炉202生成的荒煤气收集在所述集气槽301内，之后通过气液分离器302进行气液分离，生成煤气和焦油氨水混合物；生成的煤气进入直冷塔303冷却，产生更加纯净的煤气、焦油氨水混合物和纯氨水，并分别进入煤气净化装置4、焦油生产处理装置7及氨气处理装置8内进行下一步处理。
[0056] 所述煤气净化装置4与所述直冷塔303相连，包括横管初冷器401、冷水池402、电捕焦油器403和脱硫净化装置404。所述横管初冷器401与冷水池402相连以建立循环水路，从而为横管初冷器401提供冷量来源。作为优选，所述横管初冷器401上设有新水泵405，所述新水泵405用于向横管初冷器401中补充新水，避免冷水池402中的冷水减少。经直冷塔303的煤气进入横管初冷器401内进行二次冷却，之后通过电捕焦油器403将煤气中的焦油被进一步分离；作为优选，所述横管初冷器401和电捕焦油器403之间的通路上设有第一风机406，所述第一风机406用于加强向电捕焦油器403吹入煤气；再由脱硫净化装置404以去除煤气中的硫，最终产生洁净的成品煤气。作为优选，所述电捕焦油器403和脱硫净化装置404之间的通路上设有第二风机407，所述第二风机407用于加强向脱硫净化装置404吹入煤气。
[0057] 所述煤气发电装置5包括电站混烧锅炉501、燃气轮机或内燃机502、发电机-503。将成品煤气通入电站混烧锅炉501内进行燃烧，产生蒸汽带动汽轮机做功，进而带动发电机
503发电。或者将成品煤气通入燃气轮机或内燃机502内燃烧，进而直接带动发电机503产生电能。所述煤气发电装置5为电站煤粉锅炉混烧煤气发电装置、煤气燃气轮机发电装置、煤气内燃发电装置、煤气锅炉蒸汽轮机发电装置、煤气斯特林发电装置中的任意一种。
503发电。或者将成品煤气通入燃气轮机或内燃机502内燃烧，进而直接带动发电机503产生电能。所述煤气发电装置5为电站煤粉锅炉混烧煤气发电装置、煤气燃气轮机发电装置、煤气内燃发电装置、煤气锅炉蒸汽轮机发电装置、煤气斯特林发电装置中的任意一种。
[0058] 所述型碳生产处理装置6与干馏热解气化装置2相连，包括依次连接的熄焦装置601、烘干机602和筛焦装置603。所述熄焦装置601采用清水熄焦、循环冷却熄焦、惰性气体干熄焦、氮气熄焦工艺中的任意一种。作为优选，本实用新型采用采用清水熄焦工艺。干馏热解气化装置2的炭化炉202产生的碳化燃烧后生产的型碳，通过熄焦装置601将型碳熄焦生成含水型碳，依次再经过烘干机602的烘干和筛焦装置603的筛焦后，生成成品型碳。
[0059] 所述焦油生产处理装置7与煤气提炼装置3相连，包括焦油氨水澄清池701和焦油罐702，所述焦油氨水澄清池701分别与气液分离器302、直冷塔303、氨水循环槽801、焦油罐702相连。由气液分离器302及直冷塔303产生的焦油氨水混合物收集至焦油氨水澄清池701并进行澄清，将澄清出的焦油输入到焦油罐452中，进而得到成品焦油；将分离出的纯氨水通入氨水循环槽801中。进一步的，所述焦油氨水澄清池701还与冷水池402相连，能够向焦油氨水澄清池701中提供冷水，由于煤气和焦油温度较高，喷氨后的澄清池内温度较高，需要水冷却吸热余热利用。
[0060] 所述氨气处理装置8包括氨水循环槽801和蒸汽氨产生装置802，所述。所述氨水循环槽801分别与焦油氨水澄清池701、直冷塔303及蒸汽氨产生装置802相连接。焦油氨水澄清池701及直冷塔303中分离的氨水收集在氨水循环槽801内，氨水通过蒸汽氨产生装置802转化为蒸汽氨并通入脱硫净化装置404中，用于对煤气进行脱硫净化。
[0061] 所述废气处理装置10包括依次连接的烟气处理装置、活性碳吸附装置和除尘器，从煤气发电装置产生的废气经过烟气处理装置进行脱硝、脱硫以进行初次净化，之后通过活性碳吸附装置进行二次净化，通过除尘器除去固体颗粒，形成达标废气。
[0062] 实施例2
[0063] 本实用新型还提供了一种型煤热解气发电系统的控制方法，该系统按下列步骤进行实施：
[0064] S1：根据煤粉的状态，选择送入型煤成型生产装置1，生产出符合后续工艺要求的型煤；
[0065] 若煤粉的粒径符合型煤成型要求，即粒径<0.15mm占比大于40％，则直接在型煤成型生产装置1进行混合、成型；若煤粉的粒径不符合型煤成型要求，则需将煤粉送入选煤设备进行粒径筛分。
[0066] S2：根据型煤类型和尺寸，选择型煤气化工艺，进行气化反应，得到型碳粗品及荒煤气；
[0067] 所述型煤气化工艺为固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术中的任意一种；若型煤的粒径大于10mm，则选择固定床气化技术；若型煤为粒径：0.1-10mm的小颗粒煤，则选择流化床气化技术，若型煤为粒径小于100μm的微小颗粒煤，则选择气流床气化技术；
[0068] 所述气化反应的载热剂采用烟气、空气、水蒸汽中的至少一种；
[0069] 根据气化反应能量平衡方程，控制送入干馏热解气化装置2的型煤量及载热剂的温度、流量以进行气化反应，
[0070] S3：步骤S2得到的型碳粗品送入型碳生产处理装置6处理；
[0071] 所述型碳粗品经过熄焦装置601熄焦后，成为含水型碳，所述含水型碳经过烘干机602烘干，烘干后的型碳经过筛焦装置603筛焦，得到附加值高的成品型碳；
[0072] S4：步骤S2得到的荒煤气送入煤气提炼装置处理3，得到煤气及粗焦油；
[0073] 所述荒煤气汇集至集气槽301内并通过气液分离器302进行气液分离，得到煤气和焦油氨水混合物。其中，焦油氨水混合物通入焦油氨水澄清池701进行焦油和氨水的分离，并将分离的焦油暂存至焦油罐702，得到附加值高的成品焦油；
[0074] S5：步骤S4得到的煤气送入煤气净化装置4进行净化处理，净化后的煤气送入煤气发电装置5进行发电，产生废气；
[0075] 从气液分离器302中分离出的煤气通过直冷塔303冷却，进一步分离出煤气、焦油氨水混合物和纯氨水。煤气从直冷塔303中流出后，再由横管初冷器401进行二次冷却。冷却后的煤气经过电捕焦油器403进行深度除焦并通过脱硫净化装置404内进行脱硫净化，从而得到成品煤气，并进行发电。
[0076] S6：产生的废气循环进入干馏热解气化装置2或经废气处理装置10处理后排放。
[0077] 从煤气发电装置产生的废气经过烟气处理装置进行脱硝、脱硫以进行初次净化，之后通过活性碳吸附装置进行二次净化，通过除尘器除去固体颗粒，形成达标废气；
[0078] 此外，从脱硫净化装置404及煤气发电装置5产生的废气也可根据需要进入干馏热解气化装置2进行循环，为热解气反应提供热量。
[0079] 实施例3
[0080] 如图2所示，向煤粉或炭粉经选煤装置筛分后，加入一定量的粘合剂，充分搅拌混匀后，通过粘合压缩定型装置后形成湿的型煤。湿的型煤除去型煤表面的粉末后，被投入炭化炉202进行碳化，所述炭化炉202在空气风机203的鼓风下，以型煤为原料，制造出型碳和荒煤气；
[0081] 所述型碳经过熄焦装置601熄焦后，成为含水型碳，所述含水型碳经过烘干机602烘干，烘干后的型碳经过筛焦装置603筛焦，得到附加值高的成品型碳；
[0082] 所述荒煤气汇集至集气槽301内，之后通过气液分离器302进行气液分离，得到煤气和焦油氨水混合物。其中，焦油氨水混合物通入焦油氨水澄清池701进行焦油和氨水的分离，并将分离的焦油暂存至焦油罐702，得到附加值高的成品焦油；
[0083] 从气液分离器302中分离出的煤气通过直冷塔303冷却，进一步分离出煤气、焦油氨水混合物和纯氨水。其中，焦油氨水混合物通入焦油氨水澄清池701中处理，纯氨水通入氨水循环槽801中处理；
[0084] 煤气从直冷塔303中流出后，再经过横管初冷器401进行二次冷却。冷却后的煤气经过电捕焦油器403进行深度除焦；之后通入脱硫净化装置404内，同时通入由蒸汽氨产生装置802制备的蒸汽氨，对煤气进行脱硫净化，从脱硫净化装置404中流出的煤气即为成品煤气，并进行发电。
[0085] 所述煤气发电装置5由燃气轮机或内燃机502及发电机503组成。将成品煤气通入燃气轮机或内燃机502内以可代替部分的燃煤进行燃烧，燃气轮机或内燃机502将热能转化动能，进而带动发电机503发电。
[0086] 本实用新型所述型煤热解气发电系统，可将煤粉或炭粉进行充分利用，不仅能产生高附加值的型碳、焦油，而且进化后的煤气可在燃气轮机或内燃机502内燃烧做功以带动发电机503产生电能，从而形成完整的“煤化电”系统，实现火电厂节能减排及增效的双重目标。
[0087] 实施例4
[0088] 如图3所示，向煤粉或炭粉经选煤装置筛分后，加入一定量的粘合剂，充分搅拌混匀后，通过粘合压缩定型装置后形成湿的型煤。湿的型煤除去型煤表面的粉末后，被投入炭化炉202进行炭化，所述炭化炉202在空气风机203的鼓风下，以型煤为原料，制造出型碳和荒煤气；
[0089] 所述型碳经过熄焦装置601熄焦后，成为含水型碳，所述含水型碳经过烘干机602烘干，烘干后的型碳经过筛焦装置603筛焦，得到附加值高的成品型碳；
[0090] 所述荒煤气汇集至集气槽301内，之后通过气液分离器302进行气液分离，得到煤气和焦油氨水混合物。其中，焦油氨水混合物通入焦油氨水澄清池701进行焦油和氨水的分离，并将分离的焦油暂存至焦油罐702，得到附加值高的成品焦油；
[0091] 从气液分离器302中分离出的煤气通过直冷塔303冷却，进一步分离出煤气、焦油氨水混合物和纯氨水。其中，焦油氨水混合物通入焦油氨水澄清池701中处理，纯氨水通入氨水循环槽801中处理；
[0092] 煤气从直冷塔303中流出后，再经过横管初冷器401进行二次冷却。冷却后的煤气经过电捕焦油器403进行深度除焦；之后通入脱硫净化装置404内，同时通入由蒸汽氨产生装置802制备的蒸汽氨，对煤气进行脱硫净化，从脱硫净化装置404中流出的煤气即为成品煤气，并进行发电。
[0093] 所述煤气发电装置5由电站混烧锅炉501、汽轮机、发电机503组成。将成品煤气通入电站混烧锅炉501内以可代替部分的燃煤进行燃烧，从而将水转化成高温蒸汽，将高温蒸汽带动汽轮机运动做功，进而带动发电机503发电。
[0094] 本实用新型所述型煤热解气发电系统，可将煤粉或炭粉进行充分利用，不仅能产生高附加值的型碳、焦油，而且进化后的煤气可在电站混烧锅炉501内燃烧将水转化成高温蒸汽，高温蒸汽带动汽轮机运动做功，进而带动发电机503产生电能，从而形成完整的“煤化电”系统，实现火电厂节能减排及增效的双重目标。
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