[发明专利]低阶煤预干燥热解分级转化的双流体循环发电系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤发电技术领域，特别涉及一种低阶煤预干燥热解分级转化的双流体循环发电系统及方法。

背景技术

煤炭在今后相当长的时期内仍将是我国的主要能源。实现煤炭高效清洁的利用是我国目前亟待解决的难题。火力发电消耗了我国半数的煤炭资源，提高火力发电的效率并降低污染排放，是实现经济可持续发展的战略选择。

当前，我国超临界火电机组的发电效率在42％左右，其通过煤在锅炉中燃烧生产超临界参数的蒸汽推动汽轮机做功发电。煤炭与气体燃料的品质及能量转化方式不同，使得燃煤电厂的发电效率比天然气联合循环低10～15％。利用化工技术，将固体燃料转化成气体燃料再在去发电，如IGCC，是一种煤炭资源清洁利用措施。但目前IGCC电厂面临气化过程能耗高、电厂投资成本高及气化煤种限制的弊端。

我国的煤炭资源中低阶煤占有比重大，包括约13％的褐煤、42％的次烟煤，可以采用低能耗的热解技术，分级固体半焦和挥发份产品，再利用不同性质的分级燃料分别去发电。

国外已开展多项煤热解技术如回转炉热解的TOSCOAL技术、移动床的Lurgi-Ruhr技术、流化床的CEOD技术等。我国大连理工大学、浙江大学、清华大学、山西煤化学研究所、过程工程研究所等多家单位也开发了不同的煤热解工艺。

目前，已有的热解技术一般采用气体热载体或固体热载体作为热解热源，采用气体热载体的方式会稀释热解气中可燃气体的比例，从而降低了气体热值，同时还增加了气体净化规模。采用固体热载体方式的热解技术，其热载体中飞灰损失大，磨损严重，运行过程中需定时补加。而且，现有热解技术中得到的热解半焦，在冷却时将损失大量显热，降低了热解效率；此外，热解挥发份组成复杂，焦油冷却过程中容易造成管路堵塞。

发明内容

本发明的目在于，提供一种低阶煤预干燥热解分级转化的双流体循环发电系统及方法，更好利用丰富的低阶煤资源，更新能源转化方式，克服目前常规燃煤电站发电效率低，污染排放量大的弊端。

本发明为解决上述发电技术难题采取的方案是：

一种低阶煤预干燥热解分级转化的双流体循环发电系统，所述发电系统主要由低阶煤预干燥热解单元、燃气-蒸汽双流体循环发电单元及常规蒸汽循环发电单元三部分组成，

所述低阶煤预干燥热解单元包括热解器1，热解器1的半焦出口连接到常规蒸汽循环发电单元，常规蒸汽循环发电单元的热载体返回热解器1；热解器1的热解挥发份出口连接到干燥过滤器2；干燥过滤器2的湿物料进口与料仓3相连，干燥过滤器2的干物料出口与热解器1的物料进口相连，干燥过滤器2还与除尘器4相连，除尘器4与气体净化器5相连；气体净化器5连接到燃气-蒸汽双流体循环发电单元，将净化后的热解气输送到燃气-蒸汽双流体循环发电单元进行发电。

本发明的另一个改进在于，所述燃气-蒸汽双流体循环发电单元包括燃气轮机6和余热锅炉7，燃气轮机6分别与气体净化器5和余热锅炉7相连，余热锅炉7与汽水冷凝器8、水净化器9和回收水泵10串联形成蒸汽的循环利用回路。

优选地，上述循环利用回路可以为：余热锅炉7与汽水冷凝器8相连，汽水冷凝器8将低温燃气-蒸汽冷凝，排出烟气，冷凝后的水输入水净化器9，水净化器9净化后的水一部分回收，另一部分由回收水泵10泵回余热锅炉7，上述设置能更好的利用做功后废气的余热。

本发明的再一个改进在于，所述常规蒸汽循环发电单元包括锅炉11，热解器1的半焦出口连接到锅炉11燃料入口，燃烧生产蒸汽，蒸汽进入汽轮机12进行常规蒸汽循环发电，锅炉11上设置热载体出口，热载体出口连接到热解器1。

进一步地，所述常规蒸汽循环发电单元还包括将汽轮机12输出的蒸汽循环回锅炉11的水回收子单元。

更进一步地，所述水回收子单元包括按顺序串联在一起的冷凝器13、给水泵14、除氧器15和给水加热器16。

本发明中所述干燥过滤器2，是一种煤和挥发份直接接触换热过滤装置，利用挥发份携带的热量干燥湿物料，同时利用物料吸附脱除热解挥发份中的焦油成分，焦油随干物料被送回热解器1反复裂解，生成气体小分子。

本发明中所述燃气轮机6具有多级蒸汽喷入结构，实现蒸汽和高温燃气稳定均匀混合并将蒸汽加热成高温蒸汽。

本发明锅炉产生的热载体为热解器提供热量，使煤热解。

一种低阶煤预干燥热解分级转化的双流体循环发电方法，所述方法包括以下步骤为：