CN101108986A - 一种灰融聚流化床粉煤气化方法 - Google Patents

一种灰融聚流化床粉煤气化方法 Download PDF

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Abstract

一种灰融聚流化床粉煤气化方法，首先将煤粉加入气化炉内；气化剂经气体分布器的喷嘴、中心管、环管进入气化炉下部使煤粉在流化状态下气化生成煤气；煤气由气化炉顶端进入第一蒸汽发生器后进入一、二级旋风除尘器，进入第二蒸汽发生器并产生饱和蒸汽进入蒸汽过热器及锅炉给水预热器继续回收煤气余热；再经除尘器进一步除尘后进入煤气最终洗涤冷却塔进一步除尘降温后送入后续***。本发明利用流态化原理，将原料粉煤连续加入气化炉密相区，气化剂从气化炉底部吹入，使煤粒沸腾流化。在燃烧产生的高温条件下，气固两相充分混合接触，发生煤的热解、破粘和碳的氧化还原反应，最终实现煤的完全气化。

Description

一种灰融聚流化床粉煤气化方法
技术领域
本发明涉及一种流化床煤气化方法，具体涉及一种灰融聚流化床粉煤气化方法。
背景技术
煤的气化技术主要可分为固定床(如UGI炉、Lurgi炉等)、流化床(如HTW炉、U-gas炉等)、气流床(如K-T炉、Texaco炉、Shell炉等)三类。
固定床气化炉一般以块煤为原料，筛分范围为6～50mm，煤与气化剂在炉内进行逆向流动，固相原料由气化炉上部加入，气化剂自气化炉底部鼓入，含有一定残碳的灰渣自炉底排出，产生的煤气中含有烃类及焦油等。
气流床气化炉中，将原料粉煤(70％以上以通过200目)用气化剂输送入炉中，以并流方式在高温火焰中进行反应，炉内温度很高，煤气中不含焦油等物质。气流床气化炉还可将粉煤制成水煤浆进料(如Texaco炉)，但由于水分蒸发，故耗氧量较高。
流化床的原料煤粒度一般为0～10mm左右，原料煤在自下而上的气化剂的作用下保持着连续不断和无秩序地沸腾和悬浮状态运动，迅速进行混合与热交换，整个床层温度均一，产生的煤气和灰渣在接近炉温下导出，因而煤气中基本不含焦油类物质。
流化床粉煤气化技术还可分为在常压(0.1Mpa)气化技术和加压(＞0.1Mpa)气化两种。常压气化技术生产能力较低，后续***所需压缩能耗高。加压气化技术可大幅度提高生产能力，降低后续***压缩功耗，节能显著。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原料适应性强，操作稳定，抗干扰能力强，弹性大(70～140％)，易于实现长周期稳定运行的灰融聚流化床粉煤气化方法。
为达到上述目的，本明采用的方法为：首先将粒度小于8mm，含水量小于5wt％的煤粉送至煤斗，煤斗中的煤粉经煤锁进入给料斗，给料斗中的煤粉经星形给料器、螺旋给煤机及给煤重力管进入温度为1050～1150℃、压力为0.03～3.0MPa的气化炉内；气化剂经气体分布器的喷嘴或多孔板、中心管、环管进入气化炉下部使煤粉在流化状态下发生破粘、脱挥发份、焦油的裂解、煤焦的氧化还原反应和灰渣的粘聚分离，气化生成煤气；灰渣经气化炉底部的气体分布器、环管连续不断地经螺旋冷渣机、受渣斗落入渣锁送至界区外；生成的煤气由气化炉顶端进入第一蒸汽发生器并产生饱和蒸汽后进入一级旋风除尘器，一级旋风除尘器分离出的含碳粉尘通过一旋料腿返回气化炉的密相区的高温区进一步气化，出一级旋风除尘器的气体再进入一个或两个并联运行的二级旋风除尘器，进一步分离气体中的含碳粉尘，分离出的含碳粉尘，通过二旋料腿返回气化炉的高温区或者通过灰斗、灰锁、螺旋冷灰机排出界区；煤气经二级旋风除尘器除尘后进入第二蒸汽发生器并产生饱和蒸汽进入蒸汽过热器及锅炉给水预热器继续回收煤气余热；出锅炉给水预热器的煤气经除尘器进一步除尘后进入煤气最终洗涤冷却塔进一步除尘降温后送入后续***。
本发明的给料斗的压力高于气化炉的压力。
本发明利用流态化原理，将原料粉煤连续加入气化炉密相区，气化剂(纯氧、二氧化碳和蒸汽)从气化炉底部吹入，使煤粒沸腾流化。在燃烧产生的高温条件下，气固两相充分混合接触，发生煤的热解、破粘和碳的氧化还原反应，最终实现煤的完全气化。
附图说明
图1是本发明的工艺流程简图；
图2是本发明的气体分布器结构简图；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
参见图1，本发明由加煤***、流化床气化***、排渣***、排灰***、废热回收***、除尘***以及煤气洗涤冷却***组成；
所述加煤***由依次相连的煤斗1、煤锁2、给料斗3、星形给料器4、螺旋给煤机5及给煤重力管6组成；
所述流化床气化***由气化炉8及气体分布器9组成，其中气化炉与给煤重力管6相连通；
所述排渣***由与气化炉8相连通的螺旋冷渣机12、受渣斗13、渣锁14组成；
所述废热回收***由与气化炉8的上端相连的第一蒸汽发生器7、第二蒸汽发生器21、蒸汽过热器22及锅炉给水预热器23组成；
所述除尘***由与第一蒸汽发生器7相连通的一级旋风除尘器10、一个或两个并联的二级旋风除尘器1 5及深度除尘器20组成；
所述排灰***由与二级旋风除尘器15相连通的受灰斗17、灰锁18及螺旋冷灰机19组成；
所述煤气洗涤冷却***由与深度除尘器20相连通的洗涤冷却塔24组成。
参见图2，本发明的气体分布器9由开设在其侧壁上的喷嘴25以及设置在其下的中心管26、环管27组成。
灰融聚流化床粉煤气化方法如下：首先将粒度小于6mm，含水量小于5wt％的煤粉送至煤斗1，煤斗1中的煤粉经煤锁2进入给料斗3，给料斗3中的煤粉经星形给料器4、螺旋给煤机5及给煤重力管6进入温度为1050～1150℃、压力为0.03～3.0MPa的气化炉8内；为防止煤气倒流进入螺旋给煤机5和给料斗3，给料斗3的压力设定高于气化炉8压力0.005MPa；
经计量后的气化剂经气体分布器9的喷嘴或多孔板25、中心管26、环管27进入气化炉8下部使煤粉在流化状态下发生破粘、脱挥发份、焦油的裂解、煤焦的氧化还原反应和灰渣的粘聚分离，气化生成的煤气组成主要包括CO、H2、CO2、CH4、N2、H2S和没有参与反应的水蒸汽；气化生成的煤气；灰渣经气化炉8底部的气体分布器9、环管27连续不断地经螺旋冷渣机12、受渣斗13落入渣锁14，定期送至界区外；
出气化炉8的气体温度约1000℃，由气化炉8顶端进入第一蒸汽发生器7并产生饱和蒸汽后(饱和蒸汽压力0.5～3.82MPa)，煤气温度降至850℃左右，出第一蒸汽发生器7回收显热后的气体进入一级旋风除尘器10(耐高温衬里设备)，一级旋风除尘器10分离出的含碳粉尘通过一旋料腿11返回气化炉8密相区的高温区进一步气化。出一级旋风除尘器10的气体(煤气含尘量降至约30g/Nm3)再进入一个或两个并联运行的二级旋风除尘器15(耐高温衬里设备)，进一步分离气体中的含碳粉尘，分离出的含碳粉尘，通过二旋料腿16返回气化炉8高温区或者通过回收***(受灰斗17、灰锁18、螺旋冷灰机19)增湿或干法排出界区。
煤气经二级旋风除尘器15除尘后(煤气含尘量降至约5～10g/Nm3，温度降至820℃左右)进入第二蒸汽发生器21并产生饱和蒸汽(饱和蒸汽压力0.5～3.82MPa)。出第二蒸汽发生器21的煤气进入蒸汽过热器22及锅炉给水预热器23继续回收煤气余热后，温度降至200℃左右。第一蒸汽发生器7和第二蒸汽发生器21产生的蒸汽一部分经蒸汽过热器22过热后送入本装置自用，另一部分送入工厂蒸汽管网。
出锅炉给水预热器23的煤气经中、深度除尘器20进一步除尘后(煤气含尘量降至约10mg/Nm3)，进入煤气最终洗涤冷却塔24进一步除尘降温后(煤气含尘量小于5mg/Nm3，温度降至约40℃左右)送入后续***。
由于本发明采用了灰融聚及选择性排灰技术，克服了一般流化床对原料煤的高活性要求、粘结性限制以及不能提高操作温度等缺陷，大大放宽了对原料煤的要求，可以适应“三高一低”煤(即高硫、高灰、高灰熔点以及低活性煤)。生物质、褐煤、烟煤、无烟煤、焦粉及石油焦都可以作为灰融聚粉煤气化的原料，原料适应性强，有利于实施原料供应本地化、多样化。
采用小于8mm的煤粉，在有效利用粉煤资源、适应现代化采煤要求的情况下，大大降低了入炉煤的处理费用。
大大提高了转化效率，有效气成分(CO+H2)：70～80％(常压：70～72％，加压：75～80％)；碳转化率：95～96％；热效率：75～80％。
容易实现长周期、平稳运行，安全可靠，装置的可供率高
(1)气化炉属于单段流化床，结构简单；
(2)炉内无传动部件，维修方便，工作量小；
(3)操作稳定，抗干扰能力强，弹性大(70～140％)，易于实现长周期稳定运行。
适应日益严格的环保要求，可以做到“三废”无害化处理和排放。气化反应床层反应温度高且均匀，停留时间适中，气体成分中无焦油及多酚类物质，使煤气水可经简单汽提后即可回用或进行生化处理。另外，气化炉排渣、排灰等均可资源化利用。
本发明根据不同规模和用途(燃料气、合成气、合成氨、醇等)，灰融聚流化床粉煤气化方法可具有激冷或废锅流程；气化剂可采用空气、纯氧、富氧、水蒸汽/二氧化碳等不同介质。

Claims (2)

1.一种灰融聚流化床粉煤气化方法，其特征在于：
1)首先将粒度小于8mm，含水量小于5wt％的煤粉送至煤斗(1)，煤斗(1)中的煤粉经煤锁(2)进入给料斗(3)，给料斗(3)中的煤粉经星形给料器(4)、螺旋给煤机(5)及给煤重力管(6)进入温度为1050～1150℃、压力为0.03～3.0MPa的气化炉(8)内；
2)气化剂经气体分布器(9)的喷嘴或多孔板(25)、中心管(26)、环管(27)进入气化炉(8)下部使煤粉在流化状态下发生破粘、脱挥发份、焦油的裂解、煤焦的氧化还原反应和灰渣的粘聚分离，气化生成煤气；灰渣经气化炉(8)底部的气体分布器(9)、环管(27)连续不断地经螺旋冷渣机(12)、受渣斗(13)落入渣锁(14)送至界区外；
3)生成的煤气由气化炉(8)顶端进入第一蒸汽发生器(7)并产生饱和蒸汽后进入一级旋风除尘器(10)，一级旋风除尘器(10)分离出的含碳粉尘通过一旋料腿(11)返回气化炉(8)的密相区的高温区进一步气化，出一级旋风除尘器(10)的气体再进入一个或两个并联运行的二级旋风除尘器(15)，进一步分离气体中的含碳粉尘，分离出的含碳粉尘，通过二旋料腿(16)返回气化炉(8)的高温区或者通过灰斗(17)、灰锁(18)、螺旋冷灰机(19)排出界区；
4)煤气经二级旋风除尘器(15)除尘后进入第二蒸汽发生器(21)并产生饱和蒸汽进入蒸汽过热器(22)及锅炉给水预热器(23)继续回收煤气余热；
5)出锅炉给水预热器(23)的煤气经除尘器(20)进一步除尘后进入煤气最终洗涤冷却塔(24)进一步除尘降温后送入后续***。
2.根据权利要求1所述的灰融聚流化床粉煤气化方法，其特征在于：所说的给料斗(3)的压力高于气化炉(8)的压力。
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