一种双流化床热解燃烧余热利用系统及方法
技术领域
本发明属于火力发电技术及煤热解技术领域，具体涉及一种双流化床热解燃烧余热利用系统及方法。
背景技术
近年来，国家重点鼓励劣质煤分级分质转化清洁高效利用技术，其中将循环流化床发电系统和流化床热解系统进行耦合，在一套系统中实现热、电、气、焦油的联合生产。实现煤炭利用系统整体效益最优化，大幅提高劣质烟煤的利用价值和利用效益。
在双流化床热解燃烧系统中，尽管对煤炭实现了分质分级利用，但是仍不可避免的存在一定的余热损失。其中流化床燃烧锅炉的排烟热损失占锅炉总热损失的80％左右，而且排烟温度一般在120℃-150℃，排烟量巨大，有巨大的余热利用价值。在热解系统中产生的大量高温过热蒸汽，通常仅用于管道吹扫、伴热、物料输送等，存在大量高品质汽源没有合理利用的现象。同时，在双流化床热解燃烧系统中常温煤粉和循环煤气不经预热直接进入高温热解炉，势必会降低燃烧锅炉和热解炉床温，影响锅炉燃烧效率、煤粉热解效率和热解气的品质，降低整个系统的效率。在该系统中，发电锅炉排烟进行湿法脱硫的过程中，会有大量水蒸汽随烟气进入大气，产生大量白烟造成环境污染，给周边的生产生活带来不利影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决双流化床热解燃烧系统中存在的余热损失、系统效率低和环境污染的技术问题，提供一种双流化床热解燃烧余热利用系统及方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种双流化床热解燃烧余热利用系统，包括循环流化床发电系统与煤热解系统；所述循环流化床发电系统由锅炉、分离器、空预器、除尘器、脱硫塔、第一汽气换热器和烟囱组成，所述锅炉的烟气出口与分离器的烟气入口通过管道连接，所述分离器的出灰口与锅炉的炉膛通过管道连接，所述分离器的烟气出口与空预器的烟气进口通过管道连接，所述空预器的烟气出口与除尘器的烟气进口通过管道连接，所述除尘器的烟气出口与脱硫塔的烟气进口通过管道连接，所述脱硫塔的烟气出口与第一汽气换热器的烟气进口通过管道连接，所述第一汽气换热器的烟气出口与烟囱的烟气进口通过管道连接；
所述煤热解系统由热解炉、高温过热器、煤气粗净化单元、煤仓、原煤预热器、中间储煤仓、螺旋给煤机、第二汽气换热器、循环风机和煤气后处理系统组成；所述煤仓的出料口与原煤预热器煤粉入口通过管道连接，所述原煤预热器的煤粉出口与中间储煤仓的进料口通过管道连接，所述中间储煤仓的出料口与螺旋给煤机的进料口通过管道连接，所述螺旋给煤机的出料口与热解炉的进料口通过管道连接，所述热解炉的进灰口与分离器的出灰口通过管道连接，所述热解炉的灰渣出口与锅炉的灰渣进口通过管道连接；
所述热解炉的煤气出口与高温过热器的煤气进口通过管道连接，所述高温过热器的煤气出口与煤气粗净化单元的煤气进口通过管道连接，所述煤气粗净化单元的煤气出口一路通过管道与煤气后处理系统连接，所述煤气粗净化单元的煤气出口另一路通过循环风机与第二汽气换热器的煤气进口连接，所述第二汽气换热器的煤气出口与热解炉的煤气入口连接；
所述高温过热器的高温蒸汽入口与循环流化床发电系统的汽轮机四段抽汽出口连接，所述高温过热器的高温蒸汽出口一路与第一汽气换热器的蒸汽进口通过管道连接，所述高温过热器的高温蒸汽出口另一路与第二汽气换热器的蒸汽进口通过管道连接；
所述原煤预热器的烟气进口与除尘器的烟气出口通过管道连接，所述原煤预热器的烟气出口与锅炉的二次风入口通过管道连接。
进一步地，所述除尘器和脱硫塔的连接管路上设有第三引风机。
进一步地，所述第一汽气换热器和烟囱的连接管路上设有第一温度在线监测仪，所述高温过热器和第一汽气换热器的连接管路上设有第一调节门。
进一步地，所述高温过热器和第二汽气换热器的连接管路上设有第二调节门，所述第二汽气换热器和热解炉的连接管路上设有第二温度在线监测仪。
进一步地，所述除尘器与原煤预热器的连接管路上设有第二引风机。
进一步地，所述原煤预热器与锅炉的连接管路上设有第一引风机。
进一步地，所述原煤预热器为流化床预热器。
一种双流化床热解燃烧余热利用方法，包括以下步骤：
锅炉产生的热烟气进入分离器处理，经过分离器处理后的烟气进入空预器中预热一、二次风，再进入除尘器除尘，再进入脱硫塔脱硫，再进入第一汽气换热器换热，最后进入烟囱排放；分离器产生的高温灰一部分进入锅炉的炉膛中，一部分进入热解炉中热解，经热解炉热解后产生的洁净煤灰再次进入锅炉燃烧发电；其中经除尘器除尘后的高温烟气一部分经第二引风机进入原煤预热器作为热源，经原煤预热器利用后的烟气通过第一引风机引入锅炉作为二次风利用；
煤仓中的煤粉进入原煤预热器预热后进入中间储煤仓，再经螺旋给煤机进入热解炉中热解，热解炉产生的热煤气进入高温过热器降温，降温后的煤气进入煤气粗净化单元净化，净化后的煤气一部分通过循环风机进入第二汽气换热器中，再进入热解炉作为热解炉的流化介质，另一部分净化后的煤气进入煤气后处理系统处理；
高温过热器产生的高温蒸汽一部分进入第一汽气换热器中与脱硫塔的出口烟气换热，另一部分进入第二汽气换热器中加热进入热解炉的循环煤气；其中第一汽气换热器与第二汽气换热器放热后的蒸汽用于煤热解系统中其他设备管道的吹扫、伴热、物料输送蒸汽源。
进一步地，一种双流化床热解燃烧余热利用方法，还包括以下步骤：
设置第一温度在线监测仪的烟气温度为80℃，第一调节门根据第一温度在线监测仪所监测的温度自动调节阀门大小，从而调节进入第一汽气换热器中的蒸汽量；
第二温度在线监测仪实时监测进入热解炉的循环煤气的温度，第二调节门根据第二温度在线监测仪所监测的温度自动调节阀门大小，从而调节进入第二汽气换热器中的蒸汽量。
进一步地，所述高温过热器的蒸汽来自循环流化床发电系统的汽轮机四段抽汽。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1、本发明利用燃烧炉热烟气余热来预热进入热解炉的原煤，一方面可以降低排烟热损失提高燃烧炉热效率，另一方面可减少煤粉在热解炉中的吸热量，提高热解炉的热效率，尤其冬季时候，可以使入炉煤解冻，降低煤中水份，提高入炉煤的物理显热。
2、本发明高温蒸汽加热脱硫塔出口烟气后作为煤热解系统其它设备、管道吹扫、伴热、物料输送等蒸汽源，不仅实现蒸汽余热梯级利用的目的，还可以消除烟囱出口白色烟雾。
3、本发明高温蒸汽预热热解炉所需循环煤气后再进行管道吹扫、伴热、物料输送等，在降低煤气进入热解炉的吸热量、提高热解炉热效率的同时实现能量的梯级利用。
4、本发明所述的原煤预热器为流化床预热器，烟气作为流化介质，煤在流化的状态下与烟气直接接触快速换热，可将煤中大部分水分脱除，从而大幅减少煤热解系统生成的含酚废水，降低含酚废水处理费用。
5、本发明原煤预热器出来的烟气作为二次风送入燃烧炉，可以有效降低燃烧炉氧含量，起到降低NOX生成量的作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中，锅炉-1、空预器-2、除尘器-3、脱硫塔-4、第一汽气换热器-5、烟囱-6、热解炉-7、高温过热器-8、煤气粗净化单元-9、煤仓-10、原煤预热器-11、中间储煤仓-12、螺旋给煤机-13、第二汽气换热器-14、循环风机-15、第一引风机-16、第二引风机-17、第三引风机-18、第一调节门-19、第一温度在线监测仪-20、第二调节门-21、第二温度在线监测仪-22、分离器-23、煤气后处理系统-24。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例中的一种双流化床热解燃烧余热利用系统，包括循环流化床发电系统与煤热解系统；所述循环流化床发电系统由锅炉1、分离器23、空预器2、除尘器3、脱硫塔4、第一汽气换热器5和烟囱6组成，所述分离器23为旋风分离器，所述锅炉1的烟气出口与分离器23的烟气入口通过管道连接，所述分离器23的灰出口与锅炉1的炉膛通过管道连接，所述分离器23的烟气出口与空预器2的烟气进口通过管道连接，所述空预器2的烟气出口与除尘器3的烟气进口通过管道连接，所述除尘器3的烟气出口与脱硫塔4的烟气进口通过管道连接，所述脱硫塔4的烟气出口与第一汽气换热器5的烟气进口通过管道连接，所述第一汽气换热器5的烟气出口与烟囱6的烟气进口通过管道连接，所述除尘器3和脱硫塔4的连接管路上设有第三引风机18。
所述煤热解系统由热解炉7、高温过热器8、煤气粗净化单元9、煤仓10、原煤预热器11、中间储煤仓12、螺旋给煤机13、第二汽气换热器14、循环风机15和煤气后处理系统24组成；所述煤仓10的出料口与原煤预热器11煤粉入口通过管道连接，所述原煤预热器11的煤粉出口与中间储煤仓12的进料口通过管道连接，所述中间储煤仓12的出料口与螺旋给煤机13的进料口通过管道连接，所述螺旋给煤机13的出料口与热解炉7的进料口通过管道连接，所述热解炉7的进灰口与分离器23的出灰口通过管道连接，所述热解炉7的灰渣出口与锅炉1的灰渣进口通过管道连接接，所述中间储煤仓12与螺旋给煤机13及相关管路系统均做有保温措施。
所述热解炉7的煤气出口与高温过热器8的煤气进口通过管道连接，所述高温过热器8的煤气出口与煤气粗净化单元9的煤气进口通过管道连接，所述煤气粗净化单元9的煤气出口一路通过管道与煤气后处理系统24连接，所述煤气粗净化单元9的煤气出口另一路通过循环风机15与第二汽气换热器14的煤气进口连接，所述第二汽气换热器14的煤气出口与热解炉7的煤气入口连接；
所述高温过热器8的高温蒸汽入口与循环流化床发电系统的汽轮机四段抽汽出口连接，所述高温过热器8的高温蒸汽出口一路与第一汽气换热器5的蒸汽进口通过管道连接，所述高温过热器8的高温蒸汽出口另一路与第二汽气换热器14的蒸汽进口通过管道连接；
所述原煤预热器11为流化床预热器，煤粉与进入流化床预热器的热烟气直接接触换热，换热效率高，有利于煤中水分的脱除，进而大大减少了热解系统含酚废水的生成。所述原煤预热器11的烟气进口与除尘器3的烟气出口通过管道连接，所述除尘器3与原煤预热器11的连接管路上设有第二引风机17，所述原煤预热器11的烟气出口与锅炉1的二次风入口通过管道连接，所述原煤预热器11与锅炉1的连接管路上设有第一引风机16。
所述第一引风机-16、第二引风机-17和第三引风机-18都可以进行变速调节。
所述第一汽气换热器5和烟囱6的连接管路上设有第一温度在线监测仪20，所述高温过热器8和第一汽气换热器5的连接管路上设有第一调节门19。
所述高温过热器8和第二汽气换热器14的连接管路上设有第二调节门21，所述第二汽气换热器14和热解炉7的连接管路上设有第二温度在线监测仪22。
上述双流化床热解燃烧余热利用方法，包括以下步骤：
锅炉1产生的热烟气进入分离器23处理，分离器23处理后的烟气进入空预器2中预热一、二次风，再进入除尘器3除尘，再进入脱硫塔4脱硫，再进入第一汽气换热器5换热，最后进入烟囱6排放；分离器23产生的高温灰一部分进入锅炉1的炉膛中，一部分作为高温热源进入热解炉7中，原煤经热解炉7热解后产生的洁净煤灰再次进入锅炉1燃烧发电；其中经除尘器3除尘后的温度为120℃-150℃高温烟气一部分经第二引风机17进入原煤预热器11作为热源，经原煤预热器11利用后的烟气通过第一引风机16引入锅炉1作为二次风利用，这样既可以利用热烟气余热，降低排烟损失从而提高燃烧炉热效率，还可以降低进入燃烧炉氧含量，减少NOX排放量。
煤仓10中的煤粉进入原煤预热器11预热后进入中间储煤仓12，再经螺旋给煤机13进入热解炉7中热解，热解炉7产生的热煤气进入高温过热器8降温，降温后的煤气进入煤气粗净化单元9净化，净化后的煤气一部分通过循环风机15进入第二汽气换热器14中，再进入热解炉7作为热解炉7的流化介质，另一部分净化后的煤气进入煤气后处理系统23处理；
所述高温过热器8的蒸汽来自循环流化床发电系统的汽轮机四段抽汽。高温过热器8产生的温度为500℃左右的高温蒸汽一部分进入第一汽气换热器5中与脱硫塔4的出口烟气换热，另一部分进入第二汽气换热器14中加热进入热解炉7的循环煤气；其中第一汽气换热器5与第二汽气换热器14放热后的蒸汽用于煤热解系统中其他设备管道的吹扫、伴热、物料输送蒸汽源。
进入第一汽气换热器5中的蒸汽量可通过第一调节门19和第一温度在线监测仪20进行调节及关断，第一温度在线监测仪20可实时监测进入进入第一汽气换热器5的蒸汽的温度。首先设置第一温度在线监测仪20的烟气温度为80℃，第一调节门19可根据第一温度在线监测仪20所监测的温度自动调节阀门大小，从而调节进入第一汽气换热器5中的蒸汽量；
进入第二汽气换热器14中的蒸汽量可通过第二调节门21和第二温度在线监测仪22进行调节及关断，第二温度在线监测仪22可实时监测进入热解炉7的循环煤气的温度。第二调节门21可根据第二温度在线监测仪22所监测的温度自动调节阀门大小，从而调节进入第二汽气换热器14中的蒸汽量。
