[发明专利]煤炭空气部分气化热电燃气多联产装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭部分气化多联产领域，特别涉及一种煤炭空气部分气化热电燃气多联产装置及方法。

背景技术

我国能源结构为富煤、少油、缺气。煤炭资源在目前以及未来很长一段时间都将是我国的主要能源，煤炭资源占我国能源消费总量的70％；然而，现如今煤炭的主要利用方式的直接燃烧发电，效率低下且污染排放严重，对我国经济可持续发展及人民生活都造成了严重影响。现有的循环流化床气化技术碳转化率低，利用效率低，导致资源浪费严重，同时，气化需要大量的纯氧，需要配备大规模的空分装置，系统复杂性增加，运行成本增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有的技术不足，提供一种煤炭空气部分气化热电燃气多联产装置及方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种煤炭空气部分气化热电燃气多联产装置，包括设有排渣口的循环流化床燃烧炉；还包括设有排渣口的循环流化床气化炉；

所述循环流化床燃烧炉的底部设空气入口，中下部设第一循环物料入口，顶部设烟气出口；其中，顶部的烟气出口经第二旋风分离器后接至烟气排放管线，第二旋风分离器的底部经第二返料器接至循环流化床燃烧炉中部的第二循环物料入口；烟气排放管线经过蒸汽发生装置中的烟气换热器后实现排放，蒸汽发生装置通过管线接至供热用户端和/或蒸汽发电机组；

所述循环流化床气化炉的底部设空气入口，中下部设半焦溢流口，中部设煤炭给料口，顶部设燃气出口；其中，顶部的燃气出口经第一旋风分离器后接至燃气排放管线；第一旋风分离器的底部经第一返料器接至循环流化床燃烧炉的第一循环物料入口，半焦溢流口经第三返料器接至第一循环物料入口。

本发明中，所述循环流化床气化炉的内部由下至上分为风室、密相区和稀相区；其中，气化炉空气入口与风室相连，煤炭给料口位于密相区中部，半焦溢流口位于密相区下部，燃气出口位于稀相区顶部；

所述流化床燃烧炉的内部由下至上分为风室、密相区和稀相区；其中，燃烧炉空气入口与风室相连，第一循环物料入口位于密相区下部，第二循环物料入口密相区中部，烟气出口位于稀相区顶部。

本发明中，所述燃气排放管线接至燃气用户端。

本发明中，循环流化床燃烧炉的底部设带排渣口的燃烧炉锁斗，循环流化床气化炉的底部设带排渣口的气化炉锁斗。

本发明进一步提供了基于前述装置的煤炭部分气化分级转化方法，包括下述步骤：

(1)将颗粒状煤炭通过煤炭给料口添加至循环流化床气化炉的密相区中部，控制煤炭和空气的质量比例为1.65～1.8；循环流化床气化炉在常压下运行，运行温度900～1000℃；颗粒状煤炭在密相区与来自底部的空气混合，使煤炭发生部分气化并生成燃气，该过程中空气作为气化剂；

(2)循环流化床气化炉排放的燃气经一级旋风分离器除尘后，通过燃气排放管路送至燃气用户端；分离所得粉尘由返料器送至循环流化床燃烧炉；循环流化床气化炉中经气化反应后生成半焦物料，从半焦溢流口排出后由返料器送至循环流化床燃烧炉；

(3)循环流化床燃烧炉为常压运行，运行温度为900～950℃；控制底部空气与半焦物料的质量比例为1～1.2，使半焦物料在密相区与来自底部的空气发生燃烧反应，生成温度为900-950℃的烟气；

(4)循环流化床燃烧炉中的烟气由旋风分离器进行除尘后送至烟气排放管路，经过蒸汽发生装置中的烟气换热器后实现排放；蒸汽发生装置产生的蒸汽通过管线送至供热用户端和/或蒸汽发电机组，实现蒸汽供热和/或和/或蒸汽发电；

旋风分离器分离所得粉尘由返料器送回至循环流化床燃烧炉，重新参与燃烧反应；步骤(3)中所述半焦物料包括从循环流化床气化炉排出的半焦物料和两个旋风分离器分离所得粉尘。

本发明中，所述颗粒状煤炭的粒度为1～10mm。

发明原理描述：

本发明结合煤炭的化学结构特点，首先将其中活性较好易于气化的部分转化为燃气，供应工业生产，然后将所产生的不易气化的半焦作为原料进行燃烧，生产高温烟气以用于后续工艺中生产高温蒸汽用于发电或者供热。