一种应用于IGCC下的煤热解耦合污泥干燥装置系统的制作方法

本专利涉及到了热电联产技术领域，具体涉及一种应用于igcc下的煤热解耦合污泥干燥装置系统。

背景技术：

对于人类来讲，能源是赖以生存和推动社会发展的很重要的基础。我国的能源储备在世界位于前列，与其他国家相比,我国的煤炭资源较丰富，煤也是推动我国社会发展的主要物质能源之一，对于我国来说，主要的发电形式是燃烧煤炭发电，但是传统的燃烧方式会对环境造成污染，并且能源利用率低。

igcc整体煤气化联合循环技术集成煤气化、煤气净化和燃气蒸汽联合循环发电技术，实现了能的梯级利用。采用igcc技术，可以有效地提高发电效率。煤气化产生的合成气，其成分主要含有co、ch4、h2等可燃气体和co2、n2等非可燃气体，合成气燃烧并冲转燃气轮机，燃气轮机带动发动机进行发电，燃气轮机排出的废气温度仍较高，经余热锅炉放热后排入大气，余热锅炉产生的蒸汽送入蒸汽轮机，使其带动发电机进行发电，同时还可利用这部分热量进行供暖。

合成气燃烧能够产生大量的的氮氧化物，而弥散燃烧作为一种容积燃烧，在燃烧过程中能够很好的实现高效燃烧和低氮氧化物燃污染排放的优势。对于煤的热解来说，低阶煤的化学结构中侧链较多，氢、氧含量较高，结果导致其挥发份含量高、含水多、含氧多、易自燃，热值低。由于水分和氧含量高而热值低，直接利用(燃烧或气化)效率低，经济价值远不如高阶煤，所以最为科学的方法就是热解。通过热解低阶煤可以减少燃烧低阶煤带来的污染，同时提高低阶煤的综合利用价值。

综上所述，通过换热燃烧器，将低阶煤热解产生的热解气中的热量用来预热合成气化产生的合成气以及通入的氧气，很好地利用了这部分热量，同时射入燃烧室中的合成气在特定条件下会进行弥散燃烧，也大大减少了氮氧化物的排放；这套系统既考虑到了不同煤种的处理方式，同时也很好的利用了热量，减少了能量的浪费，既环保又节能，利用余热锅炉排出的烟气热量干燥污泥，对污泥进行了无害化处理，有利于污泥后续的进一步利用，也对于生态环境起到了积极的影响。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是公开一种应用于igcc下的煤热解耦合污泥干燥装置系统，该系统能够高效利用热量，从而起到节能减排的效果。

1.一种应用于igcc下的煤热解耦合污泥干燥装置系统，其主要特征包括如下：煤气化的部分包括以下步骤：煤气化过程采用的煤为高阶煤，将煤先通入磨煤机经研磨之后与水混合，再由高压水煤浆泵喷入气化炉中，同时喷入少量空气，使煤在缺氧的情况下部分燃烧、气化，产生含有杂质的合成气，经由旋风分离器分离杂质之后，生成的合成气则经过水洗塔清洗之后送入新型换热燃烧器；合成气在新型换热燃烧器中的部分包括以下步骤：生成的合成气中，主要含有co、ch4、h2等可燃气体和co2、n2等非可燃气体，合成气与氧气分别通过两个管道进入换热室，两排管道在换热室中呈相互垂直排列，管道设计成弯曲状，增大了合成气在换热室内的换热面积，合成气在换热室中与低阶煤热解放出的热量进行交换，此部分称为预热，经过预热后的合成气和氧气进入上方的燃烧室中，保持合适的温度和压力在燃烧室中会形成弥散燃烧；合成气燃烧并冲转燃气轮机，燃气轮机带动发动机进行发电，燃气轮机排出的废气温度仍较高，经余热锅炉放热后通入喷雾干燥塔中对污泥进行干燥，余热锅炉产生的蒸汽送入蒸汽轮机，使其带动发电机进行发电，同时还可利用这部分热量进行供暖；煤的热解部分包括如下步骤：采用低阶煤进行热解，热解产生的热解气经过换热器放出热量后，通入到热解气收集装置收集起来，在之后可以继续利用；所述换热燃烧器中燃烧室的工作压力为1.5mpa、温度维持在650℃～700℃；所述气化炉的工作压力为2～10mpa、温度维持在1200～1600℃，所述的煤热解部分的工作压力为6mpa、温度维持在为900～1000℃，所述污泥干燥部分的烟气温度为160℃～200℃；整体装置的核心在于利用这种换热燃烧器将igcc以及煤的热解耦合了起来，使得产生的热量得到进一步的利用，高效且环保。

所述换热室，其特征在于，换热燃烧器的换热室中两排管道均与壁面呈45°排列；所述换热室，其特征在于，将氧气量和烟气量以1：4的比例通入到换热燃烧器中；所述的煤的热解装置中通入惰性气体作为保护气体，同时用惰性气体吹扫出热解气。

本发明的将高阶煤低阶煤分开处理，很好的利用了不同煤种的特点，同时也适用于其他原料，例如生物质等；减少了热力性氮氧化物的生成，对环境友好；该方法收集了低阶煤热解气的热量，减少了不必要的浪费，使得换热燃烧器能够更高效运转；合成气化产生的合成气耦合igcc可用于发电及供暖等，同时余热锅炉产生的烟气还可以对污泥进行干燥，干燥后的污泥可以被继续利用，对环境又好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中，1-磨煤机，2-煤浆泵，3-固定床合成气化炉，4-旋风分离器，5-水洗塔，6-换热室，7-燃烧室，8-热解装置，9-热解气收集装置，10-燃气轮机，11-压气机12-发电机13-余热锅炉14-烟囱15-供暖装置16-蒸汽轮机17-发电机18-喷雾干燥塔。

具体实施方式

参见图1，本发明的一种应用于igcc下的煤热解耦合污泥干燥装置系统，主要包括换热燃烧器6、7部分，固定床气化炉3的反应部分和煤的热解部分以及igcc和污泥干燥部分。

煤气化的部分包括以下步骤：煤气化过程采用的煤为高阶煤，将煤先通入磨煤机1经研磨之后与水混合，再由高压水煤浆泵2喷入气化炉3中，少量的高压氧气也同时喷入，使煤在缺氧的情况下部分燃烧，气化产生含有杂质的合成气，经由旋风分离器4分离杂质之后，生成的合成气则经过水洗塔5水洗之后送入新型换热燃烧器；合成气在新型换热燃烧器中的部分包括以下步骤：生成的合成气中，主要含有co、ch4、h2等可燃气体和co2、n2等非可燃气体，合成气与氧气分别通过两个管道进入换热室6，两排管道在换热室中呈相互垂直排列，管道设计成弯曲状，增大了合成气在换热室内的换热面积，合成气在换热室中与低阶煤热解放出的热量进行交换，此部分称为预热，经过预热后的合成气和氧气进入上方的燃烧室7中，在燃烧器的下半部分进行点火操作，保持合适的温度和压力在燃烧室中会形成弥散燃烧；合成气燃烧并冲转燃气轮机10，燃气轮机10带动发动机12进行发电，燃气轮机10排出的废气温度仍较高，经余热锅炉13放热后产生的高温烟气通入到喷雾干燥塔18中对污泥进行干燥，干燥后的污泥可以进一步利用，余热锅炉产生的蒸汽送入蒸汽轮机16，使其带动发电机17进行发电，同时还可利用这部分热量进行供暖15；煤的热解部分包括如下步骤：将低阶煤通入热解装置8进行热解，热解产生的热解气经过换热室6放出热量后，通入到热解气收集装置9收集起来。

技术特征：

1.一种应用于igcc下的煤热解耦合污泥干燥装置系统，其主要特征包括如下：煤气化的部分包括以下步骤：煤气化过程采用的煤为高阶煤，将煤先通入磨煤机经研磨之后与水混合，再由高压水煤浆泵喷入气化炉中，同时喷入少量空气，使煤在缺氧的情况下部分燃烧、气化，产生含有杂质的合成气，经由旋风分离器分离杂质之后，生成的合成气则经过水洗塔清洗之后送入新型换热燃烧器；合成气在新型换热燃烧器中的部分包括以下步骤：合成气与氧气分别通过两个管道进入换热室，两排管道在换热室中呈相互垂直排列，管道设计成弯曲状，增大了合成气在换热室内的换热面积，合成气在换热室中与低阶煤热解放出的热量进行交换，经过预热后的合成气和氧气进入上方的燃烧室中，保持合适的温度和压力在燃烧室中会形成弥散燃烧；煤的热解部分包括如下步骤：将低阶煤进行热解，热解产生的热解气经过换热器放出热量后，通入到热解气收集装置收集起来，在之后可以继续利用；所述换热燃烧器中燃烧室的工作压力为1.5mpa、温度维持在750℃～800℃；所述气化炉的工作压力为2～10mpa、温度维持在1200～1600℃，所述的煤热解部分的工作压力为6mpa、温度维持在为900～1000℃，所述污泥干燥部分的烟气温度为160℃～200℃；整体装置的核心在于利用这种换热燃烧器将igcc以及煤的热解耦合了起来，同时利用余热干燥污泥，使得产生的热量得到进一步的利用，高效且环保。

2.根据权利要求书1所述换热室，其特征在于，换热燃烧器的换热室中两排管道均与壁面呈45°排列。

3.根据权利要求书1所述换热室，其特征在于，将氧气量和烟气量以1：4的比例通入到换热燃烧器中。

4.根据权利要求书1所述的煤的热解装置中通入惰性气体作为保护气体，同时用惰性气体吹扫出热解气。

技术总结
本发明涉及一种应用于IGCC下的煤热解耦合污泥干燥装置系统。具体而言，煤热解过程和煤气化过程通过换热燃烧器进行热量交换，其中换热燃烧器分为上下两个部分，上半部分为燃烧室，下半部分为换热室；煤气化系统包括磨煤机、煤浆泵、气化炉、水洗塔；整体系统通过换热燃烧器进行换热燃烧，利用燃气轮机以及余热锅炉产生的蒸汽发电，利用排出的烟气对污泥进行干燥。本发明能够使得煤的热解气以及煤气化产生的热量得到充分利用，使得系统的效率大大提升。

技术研发人员：吕薇;王乾;陶立;钱德玉;梁禹淇;王旭;万馨瞳
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2021.03.15
技术公布日：2021.06.18