煤炭高效低碳利用

【中试放大】循环流化床煤燃烧热解多联供技术

发布时间:2016-08-29

  一、技术简介 

  目前我国煤炭绝大部分用于直接燃烧发电,不但热效率低、污染物排放量大,而且煤中具有较高经济价值的烃类组分(挥发分)得不到合理利用。中科院山西煤炭化学研究所开发的循环流化床煤燃烧热解多联供技术是将循环流化床燃烧过程与煤的低温干馏过程有机地结合起来,用循环流化床锅炉的高温循环热灰作为载热体使煤发生热解,产生焦油和煤气,热解后的半焦作为锅炉燃料送入炉内燃烧以生产蒸汽,用来发电和供热。多联供集成系统比单纯发电系统的总能效率提高约10%,烟气的脱硫负荷减少约30%。在循环流化床煤燃烧热解多联供过程中,循环流化床锅炉旋风分离器下来的热灰通过分灰器一部分返回锅炉、另一部分送入热解反应器对煤进行加热干馏,分灰器可瞬间开启或关闭,不影响燃烧过程,具有很高的实用性;热解反应器中,循环灰与煤利用自身的重力达到充分混合,可避免热解反应器内发生半焦粘结,保证了多联供系统的稳定运行;热解过程可使煤中的有机硫化物大部分脱除,大幅度降低了循环流化床锅炉烟气的净化负荷;同时,自主研发的“热态颗粒床除尘+间接冷却”煤气净化系统可在热态下将煤气中的粉尘进行高效的脱除,大幅降低热解焦油中的含尘量。 

  循环流化床煤燃烧热解多联供技术实现了煤的梯级转化,可以从燃烧和气化用煤中提取富含轻质油、酚(PCX)、苯(BTX)等价值高、目前依赖于石油资源生产的燃料油和化学品,不仅实现了煤的高值化综合利用,而且符合我国以煤替代石油的战略要求。同时,这种煤高值化综合利用的技术可简单地与煤种适应性最强的循环流化床锅炉集成,在理论上技术难度低,现实可应用性强,而且适合我国煤炭资源中70%以上的中高挥发分煤的资源特征。该技术已经完成与75t/h循环流化床锅炉匹配的中试验证,系统运行稳定并顺利得到了目标产物煤气和焦油。以陕西的府谷烟煤为原料,热解煤气的产率8wt%,焦油产率6wt%,焦油中的含尘量为3-4wt%。技术经济分析表明,干馏系统工艺简单,设备投资少,动力消耗低,两年内可收回投资成本。在中试基础上,对整个工艺进行了优化和提升,完成了与300MW循环流化床锅炉匹配的工业示范平台的初步设计。 

  二、技术指标 

  热解煤气收率5-10wt%,热解油收率6-10wt%,热解油中的含尘量低于5wt%。

  三、市场前景 

  循环流化床煤燃烧热解多联供系统产出的是电、热、煤气和低温煤焦油,煤气富含氢气、甲烷和低碳烃(高热值燃气),可用作城市煤气或化学合成。低温煤焦油经加工可提取高附加值的汽柴油及化学品。可以通过市场需求来调节电、热、煤气和煤焦油四种产品的产出,以达到最高的经济效益。工业示范成功后,可望向全国循环流化床锅炉燃煤电站进行推广。

  四、主要设备及投资 

  循环流化床煤燃烧热解多联供系统中的主要设备有循环流化床锅炉、热灰分配器、移动床干馏反应器、气固分离器、冷凝器和气液分离器等。以一台300MW循环流化床发电锅炉匹配处理煤量60t/h的干馏系统计算:总投资7.15亿元(其中锅炉发电系统的总投资7亿元,煤干馏系统的投资为0.15亿元),锅炉发电成本0.33元/度,供电效率33%;焦油产率6wt%,煤气产率120m3(标况)/吨煤,与单独发电相比,新增干馏系统的投资回收期为2年。

  五、合作方式 

  合作开发或技术转让。

  六、联系方式

  电话:0351-4041154,传真:0351-4041153,邮箱:liangchen@sxicc.ac.cn,hanxinyu@sxicc.ac.cn。


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