煤的热电气焦油多联产技术的研究与开发.pdfVIP

煤的热电气焦油多联产技术的研究与开发 王勤辉，方梦祥，骆仲泱，施正伦，余春江，王树荣， 程乐呜，周劲松，倪明江，岑可法 浙江大学热能工程研究所 能源清洁利用国家重点实验室，310027，杭州 摘 要：为了洁净、高效地利用煤炭资源，浙江大学开发了一种新颖的煤的热电气焦 油多联产系统。该系统由循环流化床燃烧炉和流化床热解炉组成，煤在气化炉中与来自 燃烧炉的高温灰混合热解，产生的粗煤气经过净化后可作为燃料气或原料气。煤气净化 过程中收集的焦油经过进一步的深加工可以提取单环及多环芳香烃等，或通过加氢精制 制取液体燃料。气化炉中热解产生的半焦则送到循环流化床燃烧炉燃烧，产生的蒸汽用 于电力生产和供热。经过多年研究开发，已完成了1MW小型试验台的建设和大量的热 态试验研究。在此基础上，完成了由75t／h循环流化床锅炉及流化床气化炉组成的热电 气焦油多联产系统示范装置的建设，热态调试运行表明，所建设的多联系统示范装置运 行稳定，调节方便，运行安全可靠，焦油和煤气的生产稳定，实现了以煤为资源在一个有 机集成的系统中生产多种高价值的产品。 关键词：多联产；燃烧；低温干馏；固体热栽体 1．前言 煤是由水分、挥发份、灰分及固定碳等多种物质构成的混合体，是复杂的碳氢高分子 混合物。煤经过各种热化学反应(如气化、液化、热解和燃烧等)可以得到热能、电能或化 学品。目前，绝大部分煤炭是被直接燃烧利用，但直接燃烧单纯地把煤作为燃料利用，不 能有效利用煤炭中所含的高价值组分，导致较大的资源浪费。 利用煤炭联产电力，化学产品及液体燃料等的多联产技术是经济、洁净利用煤炭的 重要途径之一[1，2]。基于煤热载体热解技术及CFB燃烧技术，浙江大学开发了新颖的 煤的循环流化床热电气焦油多联产系统，参见图1。其工艺流程为：循环流化床锅炉运行 温度在850900C之间，大量的高温物料被携带出炉膛，经分离机构分离后部分作为热 载体进入以再循环煤气为流化介质的流化床热解炉。煤经给料机进入热解炉和作为固 体热载体的高温物料混合并加热(运行温度在550～650℃之间)。煤在热解炉中经热解 一230一 产生的粗煤气和细灰颗粒进入热解炉分离装置，经分离后的粗煤气进入煤气净化系统进 行净化。除作为热解炉流化介质的部分再循环煤气外，其余煤气则经脱硫等净化工艺后 作为净煤气供工业燃气、民用煤气或经变换、合成反应生产甲醇等液体产品。收集下来 的焦油可提取高附加值产品或改性变成高品位合成油。煤在热解炉热解产生的半焦、循 环物料及煤气分离器所分离下的细灰(灰和半焦)一起被送入循环流化床锅炉燃烧利用， 用于加热固体热载体，同时生产的水蒸汽用于发电、供热及制冷等。该系统采用较简单 的工艺，在煤燃烧之前，将煤中富氢成分提取出来用作优质燃料(煤气和可进一步加工生 产燃料油的焦油)或高附加值化工原料；剩下的低品质半焦通过燃烧产生热量，用于供热 和发电，从而实现煤的分级转化和利用，大幅度地提高了煤的利用价值。 经过多年的研究开发，浙江大学已完成了1MW煤的热电气多联产试验研究，并与淮 南矿业集团合作开发了12MW煤的热、电、气多联产示范工程，于2007年8月顺利投入 试运行。 本文主要介绍了以淮南烟煤为原料在1MW多联产试验台的试验结果，并给出了 12MW多联产示范装置的设计开发及初步试运行结果。 气 图1 循环流化床热电气焦油联产技术原理图 2．1MW多联产试验装置及结果 2．1煤样特性 试验用煤为淮南烟煤中的一种，为低硫、高灰含量、高灰熔点烟煤，平均粒径0～ oA， 8mm。工业及元素分析见表1。根据格金低温干馏试验分析，煤样的焦油产率8．95 半焦产率80．58％，焦型为E。试验用床料为热电厂CFB锅炉底渣。 表1 煤样的工业及元素分析 工业分析(wt％) 元素分析(wt％)