[发明专利]一种煤热解制气、炼油、半焦高温旋流再燃燃烧集成工艺方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤资源高效燃烧技术领域，具体涉及一种煤热解制气、炼油、半焦高温旋流再燃燃烧集成工艺方法及装置。

背景技术

按照我国“十二五”规划纲要的要求，能源工业走高效率、低排放、清洁加工转化利用的发展之路，坚持最大限度的提高煤炭资源利用效率的方针。目前，褐煤和长焰煤等低阶煤占我国煤炭储量和产量的55%以上，低阶煤的化学结构特点决定了可以用最小的能耗和投入，实现煤炭的高效梯级转化以及多联产利用。同时我国褐煤高效开发与利用技术一直是个未解的难题，导致褐煤中蕴含的油气资源白白浪费。随着石油和天然气资源的逐渐枯竭，中、低阶煤资源的高效开发与综合利用日益紧迫。

煤热解后的固体残留物半焦具有高灰分、高固定碳、低挥发份、着火温度高、难以燃烬等特点，我国现阶段普遍应用的是循环流化床燃烧处理半焦，例如，东北电力大学李少华等研发发明的油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺（专利申请公布号CN101117584A）和东北电力大学的王擎等研发的一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置（专利授权公告号CN202953993U）。循环流化床处理半焦工艺具有脱硫及脱硝效率高、负荷变化范围大、调节特性好等特点，同时可以减少对环境的污染排放，但运行过程存在半焦的燃烬率不高、结渣等问题。目前，国内外对于循环流化床处理半焦还有待深入研究。因此，研究半焦的高效燃烧技术以及燃烧系统集成工艺优化，提高中、低阶煤综合利用效率具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种煤热解制气、炼油、半焦高温旋流再燃燃烧集成工艺方法及装置。半焦作为该工艺热解段后的固体残留物，具有高灰分、高固定碳、低挥发份、着火温度高、难以燃烬等特点，针对其特点提出了高温旋流再燃燃烧工艺，使得半焦燃烬率显著提高；同时煤热解产生的热解气回用进入再燃区，作为再燃燃料，还原已生成的N0x（氮氧化物），抑制新的NOx生成，显著降低了N0x排放，达到节能、环保双重目的。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

在本发明的一方面，提供一种煤热解制气、炼油、半焦高温旋流再燃燃烧集成工艺方法，包括如下步骤：粉煤加入旋转料床热解炉中进行热解反应，产生半焦和含焦油的热解气，热解气从旋转料床热解炉上部引出，经分离净化装置分离出焦油和热解气,焦油作为产品排出，热解气的一部分作为产品排出，另一部分作为再燃室的再燃燃料利用，半焦和石灰石被输送至混合仓搅拌，混合均匀后进入磨煤机被磨成粉，磨好的含石灰石的半焦原料通过一次风经旋流燃烧器从旋流燃烧炉顶部进入，燃烧所需的高温二次风沿旋流燃烧炉切线方向喷入，半焦粉在旋流燃烧炉内燃烧产生的烟气经捕渣管进入再燃室，经分离净化装置分离出的热解气作为再燃燃料送入再燃室燃烧补热；从再燃室出口的烟气进入燃烬室充分燃烧，燃烧后烟气依次经过燃烬室内的受热面、尾部烟道内的受热面后进入脱硝一体化空气预热器进行换热冷却后排出烟气，烟气中未燃烬的固体颗粒经过分离器返回旋流燃烧炉燃烧，余下烟气净化后排出。

进一步地，所述含石灰石的半焦原料经过旋流燃烧炉，再燃室，燃烬室高温高效燃烧；所述旋流燃烧炉（7-1）内的平均燃烧温度为1400-1800℃，所述再燃室（7-2）的再燃温度为1100-1300℃；所述燃烬室（7-3）的出口烟气温度为950-1200℃。

进一步地，所述含石灰石的半焦原料可以是半焦，也可以是低挥发分的无烟煤、贫煤、低热值的低阶煤，例如：煤泥、煤矸石等。

进一步地，所述含石灰石的半焦原料进入旋流燃烧炉之前，石灰石和半焦原料先混合磨粉，石灰石占混合粉的重量比例在10%～15%，以降低流渣温度，同时能起到一定的脱硫效果。

进一步地，所述经分离净化装置分离出的热解气作为再燃燃料送入再燃室燃烧补热，再燃室不仅使已生成的N0x得到还原，同时还抑制了新的NO的生成，进一步降低NOx排放。

进一步地，所述半焦和石灰石被输送至混合仓搅拌，混合均匀后进入磨煤机被磨至90μm。

进一步地，从风机出口的空气经过余热回收装置升温至250℃-500℃，然后作为一次风引至磨煤机输送原料；所述旋流燃烧炉内燃烧时生成的液态灰渣经余热回收装置冷却后作为高标号水泥原料。

进一步地，空气经过脱硝一体化空气预热器后温度升至400℃--800℃，作为高温二次风一部分引至旋流燃烧炉，以100米/秒的速度沿旋流燃烧炉切线方向喷入，另一部分引至燃烬室供烟气完全燃烧。