專利名稱：煤重整系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于重整低品位煤如具有高水含量的褐煤和次煙煤的煤重整系統。
背景技術：
對于低品位煤，如具有高水含量的褐煤和次煙煤，盡管煤炭礦床的估計儲量巨大，但是每単位重量的發熱量低，并且運輸效率差，所以已經通過對煤進行加熱處理以將其干燥，從而進行増加每單位重量的發熱量的處理。美國專利號5，401，364中已經描述了用于重整這種低品位煤的煤重整系統。
發明內容
在專利文獻I中公開的煤重整系統的概要顯示于圖2中。該煤重整系統包括用于 通過熱空氣干燥將水從低品位煤蒸出并移除的干燥爐110，以及用于對干燥后的煤進行碳化和重整的碳化爐120。然而，在該系統中，用于從在碳化爐120中生成的碳化氣分離并回收副產物焦油的焦油回收裝置130具有這樣的問題因為將碳化氣通過噴嘴冷卻而存在巨大的能量損失，并且同樣該裝置巨大并且建造成本高。同樣，如果升高焦油回收裝置130的出口氣體溫度，并且將含有焦油的循環氣體作為從熱空氣生成爐140經由管線138a送出用于碳化爐的熱空氣的稀釋氣使用，以抑制焦油回收時的熱損失，則產生這樣的問題在管線138a與從用于碳化爐的熱空氣生成爐140送出熱空氣的管線142的會合點處出現結焦(coking)。此外，由焦油回收裝置130回收的副產物焦油是這樣的燃料具有低熱穩定性、易于變質，并且因此附加值低。同樣，副產物焦油具有這樣的問題其與石油基的燃料的相容性差，以致作為燃料的用途是受限的。做出本發明以解決以上問題，并且因此本發明的目標是提供能夠以低的設備成本提高熱效率而不發生結焦的煤重整系統。為實現以上目標，根據本發明的煤重整系統的特征在于所述煤重整系統包括用于干燥低品位煤的干燥設備；用于將干燥后的煤碳化的碳化設備；用于將熱空氣提供至所述干燥設備或所述碳化設備的熱空氣提供設備；以及用于提供碳化氣的碳化氣循環管線，所述碳化氣在所述碳化設備中生成，并且在保持所述碳化氣的溫度的同時，所述碳化氣被作為用于所述熱空氣生成設備的燃料。優選地，根據本發明的煤重整系統還包括熱交換器，所述熱交換器用于在將熱空氣提供設備中生成的熱空氣提供至干燥設備或碳化設備之前，從所述熱空氣回收熱量，并且根據本發明的煤重整系統還包括發電設備，所述發電設備用于借助由所述熱交換器回收的熱發電。如上所述，根據本發明，因為將在碳化設備中生成的碳化氣在保持所述碳化氣的溫度的同時作為燃料提供到熱空氣提供設備，所述熱空氣提供設備用于向用于低品位煤的干燥設備或碳化設備提供熱空氣，與常規系統不同，未將焦油在焦油回收裝置中從碳化氣回收。因此，不需要提供以下設備如用于冷卻井清洗碳化氣的塔、熱交換器、用于除去氣體中煙霧形式的焦油的電沉淀器(electric precipitator)以及焦油儲存槽，以致可以顯著降低建造成本。同樣，在常規焦油回收裝置中，焦油的顯熱和潛熱在焦油循環管路中的熱交換器中損失。然而，根據本發明，可以有效利用焦油具有的熱，以致可以提高熱效率。此夕卜，因為將碳化氣作為用于熱空氣提供設備的燃料再次利用，而不是作為熱空氣的稀釋氣，所以發生結焦的可能性很低。
圖I是顯示了根據本發明的煤重整系統的ー個實施方案的框圖。圖2是顯示了常規煤重整系統的ー個實例的框圖。
具體實施例方式現在將參考附圖描述根據本發明的煤重整系統的ー個實施方案。在圖中，省略了 用于吹入氣體的吹風器以及用于調節氣體提供量的閥等。如圖I中所示，該實施方案的煤重整系統主要包括用于干燥原料如低品位煤的干燥爐10，用于碳化干燥后的原料的碳化爐20，用于碳化爐的、將用于碳化的熱空氣提供至碳化爐20的熱空氣生成爐30，以及用于干燥爐的、將用于干燥的熱空氣提供至干燥爐10的熱空氣生成爐40。干燥爐10是能夠通過熱空氣將所裝入的原料加熱至110至200°C的溫度并除去原料中所含有的水的裝置。在該實施方案中，干燥爐10是使得熱空氣與原料直接接觸的加熱裝置系統。然而，如果能夠干燥原料而不使其燃燒，可以使用任何其他加熱系統；例如，可以使用外部加熱系統，其中使熱空氣與原料間接接觸。干燥爐10包括用于引入原料的原料入ロ、用于將干燥后的原料提供至碳化爐20的原料出口、用于引入熱空氣的熱空氣入口以及用于在干燥后排出熱空氣的廢氣出口。碳化爐20是能夠通過熱空氣將干燥后的原料加熱到300至450°C的溫度，將低品位煤的原料碳化，并將低品位煤轉化為重整煤的裝置。在該實施方案中，碳化爐20是使得熱空氣與原料直接接觸的加熱裝置系統，并且將所述爐內部的氣氛被維持在低氧水平以使原料不燃燒。可以使用其中使熱空氣與原料間接接觸的外部加熱系統。碳化爐20包括用于從干燥爐10引入原料的原料入口、用于將重整煤排出的重整煤的出口、用于引入熱空氣的熱空氣入口以及用于將已經用于碳化使用過的熱空氣排放的氣體出口。用于碳化爐的熱空氣生成爐30是燃燒燃料以生成用于碳化爐20的熱空氣的裝置，所述熱空氣的溫度在400至1660°C的范圍內。用于碳化爐的熱空氣生成爐30包括用于將從碳化爐20送出的碳化氣作為燃料引入的燃料氣體入口、用于將用于獲得低氧氣體的輔助燃料如甲烷引入的輔助燃料入口以及用于將熱空氣排出的熱空氣出口。用于干燥爐的熱空氣生成爐40是燃燒燃料以生成用于干燥爐10的熱空氣的裝置，所述熱空氣的溫度在400至1660°C的范圍內。用于干燥爐的熱空氣生成爐40包括用于將從碳化爐20送出的碳化氣作為燃料引入的燃料氣體入口、用于將用于獲得低氧氣體的輔助燃料如甲烷引入的輔助燃料入口以及用于將熱空氣排出的熱空氣出口。在圖I中，設置用于干燥爐10和碳化爐20的兩個熱空氣生成爐。然而，可以設置ー個共用的熱空氣生成爐。干燥爐10設置有廢氣管線12，所述廢氣管線12將干燥后的熱空氣送至其廢氣出ロ處的廢氣處理裝置(未顯示)。碳化爐20在其氣體出ロ設置有碳化氣循環管線22，所述碳化氣循環管線22將含有碳化后的熱空氣和由碳化生成的焦油的碳化氣在保持其溫度的同時送至用于碳化爐的熱空氣生成爐30的燃料氣體入ロ，以及用于干燥爐的熱空氣生成爐40的燃料氣體入ロ。碳化爐20在其重整煤出ロ還設置有用于將重整煤排出的重整煤排出管線24。在該重整煤排出管線24上，還可以設置用于將重整煤成型為預定形狀的成型機(未顯示)。用于碳化爐的熱空氣生成爐30在其熱空氣出口設置有碳化熱空氣提供 管線32，所述碳化熱空氣提供管線32將熱空氣送至碳化爐20的熱空氣入ロ。在該碳化熱空氣提供管線32上，從用于碳化爐的熱空氣生成爐30 —側，按以下給出的次序設置用干與熱空氣進行熱交換的熱交換器34，以及第一廢氣循環管線14，所述第一廢氣循環管線14用于將廢氣管線12的一些干燥后的廢氣送至碳化爐20。用于干燥爐的熱空氣生成爐40在其熱空氣出口設置有干燥熱空氣提供管線42，所述干燥熱空氣提供管線42將熱空氣送至干燥爐10的熱空氣入口。在該干燥熱空氣提供管線42上，從用于干燥爐的熱空氣生成爐40 —側，按以下給出的次序設置用于進行與熱空氣的熱交換的熱交換器44，以及第二廢氣循環管線16，所述第二廢氣循環管線16用于將廢氣管線12的一些干燥后的廢氣送至干燥爐10。在相應的管線上，設置用于測量管線中氣體和重整煤的溫度的溫度計13、15、23、25、33、36、38、43、46 和 48。根據上述配置，首先，將作為原料的煤提供至干燥爐10。作為煤，使用含有15至70%,優選20至40%的水的低品位煤,如褐煤(lignite)、褐煤(brown coal)、次煙煤和泥煤。在干燥爐10中，將低品位煤直到其水含量成為大約0%。干燥爐10中的干燥操作通過使溫度為150至300°C的熱空氣與低品位煤直接接觸進行，所述熱空氣從用于干燥爐的熱空氣生成爐40經由干燥熱空氣提供管線42引入。將干燥后的廢氣經由廢氣管線12送至廢氣處理裝置(未顯示)，并且將廢氣中的一些經由第一和第二廢氣循環管線14和16循環使用。從用于干燥爐的熱空氣生成爐40送出的熱空氣的溫度高于在干燥爐10中用于干燥所需的氣體溫度。因此，通過熱交換器44將用于干燥爐的熱空氣生成爐40的熱空氣的溫度降低至，例如，400至550°C的溫度，并且之后可以通過與溫度為110至130°C的第二廢氣循環管線16的廢氣混合，將其進一步降低至200至300°C的范圍。在熱交換器44中，可以以蒸汽的形式從熱空氣回收熱。通過使用該回收的蒸汽，可以通過使用發電機(未顯示)生成電力。可以將所生成的電カ分派為用于煤重整系統所需的動力，并且，如果有剩余，也可以將剩余的電出售。將已經在干燥爐10中干燥的低品位煤引入至碳化爐20中。在碳化爐20中，通過使熱空氣與低品位煤直接接觸進行碳化，所述熱空氣從用于碳化爐的熱空氣生成爐30經由碳化熱空氣提供管線32引入。將碳化后的熱空氣和含有由碳化生成的焦油的碳化氣經由碳化爐20的氣體出ロ排出。所排出的氣體具有300至500°C的溫度，并且在保持其溫度的同時，將其作為燃料經由碳化氣循環管線22提供至用于碳化爐的熱空氣生成爐30的燃料氣體入口，以及用于干燥爐的熱空氣生成爐40的燃料氣體入口。因此，與常規煤重整系統不同，在不將焦油在焦油回收裝置中從碳化氣回收的情況下，將在碳化爐20中生成的碳化氣作為用于碳化爐的熱空氣生成爐30的燃料提供，并且作為用于干燥爐的熱空氣生成爐40的燃料提供。因此，可以有效地利用焦油的熱，并且從而可以提高煤重整系統的熱效率。從用于碳化爐的熱空氣生成爐30送出的熱空氣的溫度高于在碳化爐20中用于碳化所需的氣體溫度。因此，通過熱交換器34將用于碳化爐的熱空氣生成爐30的熱空氣的溫度降低至，例如，600至700°C的溫度，并且之后可以通過與溫度為110至130°C的第一廢氣循環管線14的廢氣混合，將其進一步降低至350至550°C的范圍。在熱交換器34中，與在上述干燥熱空氣的熱交換器44中相同，可以以蒸汽的形式從熱空氣回收熱。通過使用所回收的蒸汽，可以通過使用發電機(未顯示)發電。實施例通過使用圖I中所示的煤重整系統，進行其中將低品位煤干燥并碳化的模擬。同樣，作為比較例，通過使用圖2中所示的煤重整系統進行類似的模擬。系統中的氣體溫度在表I中給出。模擬的條件和結果也在表2中給出。表I
權利要求
1.一種煤重整系統，所述煤重整系統包括 干燥設備，所述干燥設備用于將低品位煤干燥； 碳化設備，所述碳化設備用于將所述干燥后的低品位煤碳化； 熱空氣提供設備，所述熱空氣提供設備用于將熱空氣提供至所述干燥設備或所述碳化設備；以及 碳化氣循環管線，所述碳化氣循環管線用于提供碳化氣，所述碳化氣在所述碳化設備中生成，并且在保持所述碳化氣的溫度的同時，所述碳化氣被作為用于所述熱空氣生成設備的燃料。
2.根據權利要求I所述的煤重整系統，所述煤重整系統還包括熱交換器，所述熱交換器用于在將所述熱空氣提供設備中生成的熱空氣提供至所述干燥設備或所述碳化設備之前，從所述熱空氣回收熱量。
3.根據權利要求2所述的煤重整系統，所述煤重整系統還包括發電設備，所述發電設備用于借助由所述熱交換器回收的熱發電。
全文摘要
本發明的煤重整系統包括用于將低品位煤干燥的干燥爐，用于將干燥后的低品位煤碳化的碳化爐，用于將熱空氣提供至所述干燥爐或所述碳化爐的熱空氣生成爐，以及用于提供碳化氣的碳化氣循環管線，所述碳化氣在所述碳化爐中生成，并且在保持所述碳化氣的溫度的同時，所述碳化氣被作為用于所述熱空氣生成爐的燃料。
文檔編號C10B57/00GK102690668SQ201210056629
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月6日 優先權日2011年3月22日
發明者佐藤文昭, 大本節男, 洲崎誠 申請人:三菱重工業株式會社