CN102827640A - 一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***及其气化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其特点是，包括通过管道顺序连接的气化炉、热回收设备、除尘装置、洗涤部件、以及灰水处理单元；气化炉包括炉膛、同轴设置在炉膛顶部的激冷设备、与激冷设备的输出端连接的合成气输送部；炉膛设有至少一个喷嘴；所述的合成气输送部上设有排气口；热回收设备与合成气输送部的排气口连接，其输出端与除尘装置输入端连接；洗涤部件包括一洗涤塔；除尘装置的输出端通过管道与所述的洗涤塔的输入端连接；洗涤塔的输出口输出粗合成气，其底部出口通过管道与灰水处理单元的入口连接；灰水处理单元输出废水。本发明还公开了一种气化方法。具有提高气化效率和能源利用率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***及其气化工艺。
背景技术
现有水煤浆气化炉，其高温合成气的激冷冷却方式一般都采用下行完全激冷流程，其工艺相对简单、成熟，结构也较为简单，造价较低，对某些化工流程比较适合，但是此种工艺的缺点是，冷煤气效率较低，耗氧量大，后续的“黑水”处理难度大，影响长周期运行。
现有干粉气化炉，主要特点是干粉进料，水冷壁内衬，采用冷却后的煤气回炉激冷热煤气，但其回炉激冷用煤气压缩机功耗较大，运行不稳定不利于设备的长周期运行。
发明内容
本发明是为了克服现有技术存在的上述缺点而提供的一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***及其气化工艺，本发明可对现有的激冷流程的干粉或水煤浆气化炉进行改进，提高气化效率，改善灰渣的处理方式，有效提高运行周期。
本发明采取的技术方案是：一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其特点是，包括通过管道顺序连接的气化炉、热回收设备、除尘装置、洗涤部件、以及灰水处理单元；
所述的气化炉包括炉膛、同轴设置在所述炉膛顶部的激冷设备、与激冷设备的输出端连接的合成气输送部；所述的炉膛设有至少一个喷嘴；所述的合成气输送部上设有排气口；
所述的热回收设备的输入端通过管道与所述的合成气输送部的排气口连接；其输出端通过管道与所述的除尘装置输入端连接；
所述的洗涤部件包括一洗涤塔；所述的除尘装置的输出端通过管道与所述的洗涤塔的输入端连接；
所述的洗涤塔的输出口输出粗合成气，其底部出口通过管道与所述的灰水处理单元的入口连接；所述的灰水处理单元输出废水。
上述一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其中，所述的洗涤部件还包括一文丘里洗涤器，设置在所述的洗涤塔的输入端，所述洗涤塔的一输出端通过循环管道与所述文丘里洗涤器的循环输入端连接，形成循环洗涤；所述的除尘装置的输出端通过管道与所述的文丘里洗涤器的输入端连接。
上述一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其中，还包括一渣池，设置在所述的气化炉的炉膛的下方；所述的渣池上部设有水喷头，其底部设有排渣口。
上述一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其中，还包括一锁渣罐和一捞渣池，所述的锁渣罐的入口通过管道与所述的排渣口连接，其出口通过管道与所述的捞渣池连接。
上述一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其中，所述的灰水处理单元还包括一补水口。
上述一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其中，所述气化炉的炉膛设有4～6个喷嘴，对称布置。
上述一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其中，所述气化炉炉膛上部和下部为锥形结构，中间是直筒壁面。
一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***的气化工艺，其特点是，包括以下步骤：
a、产生合成气的步骤：
将干煤粉或水煤浆与氧化剂一起送入气化炉的炉膛、经炉内剧烈反应产生高温高压的合成气；所述合成气的温度约为1100～1700℃；
b、捕捉煤粉中的灰排到渣池中淬冷，然后将渣水分离的步骤：
煤粉中的灰在高温环境中主要以熔融渣的形态靠惯性作用被气化炉炉膛上部锥形结构捕捉下来，再顺直筒壁面流淌汇集到炉膛底部的流渣口，排到位于炉膛下方的渣池中淬冷，然后经过锁渣罐进入捞渣池，将渣水分离；
c、对产生的合成气进行部分激冷的步骤：
其余的飞灰被合成气夹带从炉膛上部排出，经激冷设备对从炉膛顶部排出的高温高压合成气进行部分激冷；所述激冷后的温度降低到700～1000℃；
d、对部分激冷后的合成气进行废热回收和冷却降温的步骤：
经部分激冷后的合成气通过合成气输送管道，进入合成气废热回收设备，经冷却后降温到250～400℃的步骤；
e、对降温后的合成气除灰、洗涤、再次降温冷却的步骤：
降温后的合成气进入除尘装置除去大部分干灰后，进入文丘里洗涤器，然后进入洗涤塔，去除合成气中残余的大部分灰并进行降温冷却到60～200℃；
f、得到合格的合成气。
上述一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***的气化工艺，其中，还包括将洗涤塔排出的灰水进入灰水处理单元进行水处理的步骤。
上述一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***的气化工艺，其中，所述的除尘装置为旋风分离器或陶瓷过滤器。
本发明由于采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的：
1、本发明采用水/汽部分激冷从气化炉炉膛上方排出的高温合成气，并通过废热回收设备进一步降低合成气的温度，降温后的合成气进入除尘设备去除大部分的干灰，从而减少后续净化设备的负荷，初步净化的合成气进入水洗涤***进一步净化得到合格的合成气，方法简便、可靠、效果好；
2、本发明采用含灰合成气上行，灰渣下行，灰渣分离处理的方法，相对于对完全水激冷方式（合成气和灰渣同时下行），尽量捕捉合成气中携带的熔渣，减少合成气中携带的飞灰量，然后进入废热回收装置进行热量回收，具有提高气化效率和能源利用率的优点；
3、本发明气化炉喷嘴数量为4～6个对称布置，有效的提高了单炉产量，并能使炉膛内合成气能产生旋流，具有停留时间长，反应充分，负荷容易调节的优点；
4、相对于压缩返回冷煤气激冷的干煤粉方式来讲，省略了激冷压缩机，减少***的耗功；
5、把气化产生的灰和渣进行有效的分离处理，解决了灰渣混合难以处理的难题，同时可以有效利用干灰和渣分离的市场价值，有利于循环利用；
6、将干粉或水煤浆进行气化，用水/汽进行部分激冷气化后的高温含尘合成气，之后进入除尘湿洗装置达到降温除灰目的的设备及工艺。
附图说明
图1是本发明一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***的整体结构示意图（剖视图）。
图2是本发明一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***的气化工艺流程图。
具体实施方式
为了能更好地对本方案进行理解，下面通过具体的实施案例并结合附图进行详细地说明：
请参阅图1，本发明一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，包括通过管道顺序连接的气化炉1、热回收设备2、除尘装置3、洗涤部件4、以及灰水处理单元5。
所述的气化炉1包括炉膛11、同轴设置在所述炉膛顶部的激冷设备12、与激冷设备的输出端连接的合成气输送部13；所述的炉膛的上部和下部为锥形结构，中间是直筒壁面。该炉膛设有至少一个喷嘴111，本实施例所述气化炉的炉膛设有4～6个喷嘴，对称布置。所述的合成气输送部上设有排气口121。
所述的热回收设备2的输入端通过管道与所述的合成气输送部13的排气口连接；其输出端通过管道与所述的除尘装置3的输入端连接；该热回收设备还包括一冷却水输入口21和一蒸汽输出口22。除尘装置3的底部设有干灰输出口31。
所述的洗涤部件4包括一洗涤塔41，所述的洗涤塔41上设有补水输入口411。为进一步除尘，所述的洗涤部件4还包括一文丘里洗涤器42，设置在所述的洗涤塔41的输入端，所述洗涤塔的一输出端通过循环管道43与所述文丘里洗涤器的循环输入端连接，形成循环洗涤；所述的除尘装置的输出端通过管道与所述的文丘里洗涤器的输入端连接。
所述的洗涤塔的输出口44输出粗合成气，其底部出口通过管道与所述的灰水处理单元5的入口连接；该灰水处理单元还包括一补水口51。所述的灰水处理单元5输出废水。
本发明一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***的气化炉中还包括一渣池14，设置在所述的气化炉的炉膛的下方；所述的渣池上部设有水喷头141，其底部设有排渣口142。
本发明一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***中，还包括一锁渣罐6和一捞渣池7，所述的锁渣罐6的入口通过管道与所述的排渣口142连接，其出口通过管道与所述的捞渣池7连接。管道上分别设有阀门1421、71。
本发明的工作原理是：
干煤粉或水煤浆与氧化剂（氧气，水蒸汽）一起由气化炉上的喷嘴进入气化炉的炉膛，在炉内剧烈反应产生高温高压的合成气，主要为一氧化碳和氢气的混合气，温度约为1100-1700℃。产生的合成气在炉膛中产生向上旋流，气流旋流向上，可使炉膛内火焰的充满度较好，温度场也较为均匀。煤粉中的灰在高温环境中主要以熔融渣的形态靠惯性作用被气化炉单元上部锥形结构捕捉下来，再顺直筒壁面流淌汇集到炉膛底部的流渣口，排到位于气化炉下方的渣池中淬冷，然后经过渣锁斗，进入捞渣池，将渣水分离。其余的飞灰被合成气夹带从气化炉上部排出。
气化炉上部出口布置初步激冷设备，通过水/汽对从气化炉顶部排出的高温高压合成气进行部分激冷，将合成气从1100～1700℃降低到700～1000℃以利于熔渣固化。避免合成气携带熔渣进入下游设备。
经部分激冷后的合成气通过合成气输送通道，进入合成气废热回收设备（多为对流换热面），经冷却后降温到250～400℃，降温后的合成气进入除尘装置（多为旋风分离器或陶瓷过滤器等）除去大部分干灰后，进入文丘里洗涤器，然后进入洗涤塔，去除合成气中残余的大部分灰并进行降温冷却到60～200℃，从而得到合格的合成气。
经除尘装置分离的干灰可以作为水泥原料进行回收利用。
洗涤塔排出的灰水，进入灰水处理单元进行水处理。采用除尘装置可分离出大部分的干灰，从而大大减轻了洗涤塔和灰水处理单元的负荷，节约50％的用水量，同时灰水的处理难度减小。
请参阅图2。本发明一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***的气化工艺，其特点是，包括以下步骤：
a、产生合成气的步骤S1：
将干煤粉或水煤浆与氧化剂一起送入气化炉的炉膛、经炉内剧烈反应产生高温高压的合成气；所述合成气的温度约为1100～1700℃；
b、捕捉煤粉中的灰排到渣池中淬冷，然后将渣水分离的步骤S2：
煤粉中的灰在高温环境中主要以熔融渣的形态靠惯性作用被气化炉炉膛上部锥形结构捕捉下来，再顺直筒壁面流淌汇集到炉膛底部的流渣口，排到位于炉膛下方的渣池中淬冷，然后经过锁渣罐进入捞渣池，将渣水分离；
c、对产生的合成气进行部分激冷的步骤S3：
其余的飞灰被合成气夹带从炉膛上部排出，经激冷设备对从炉膛顶部排出的高温高压合成气进行部分激冷；所述激冷后的温度降低到700～1000℃；
d、对部分激冷后的合成气进行废热回收和冷却降温的步骤S4：
经部分激冷后的合成气通过合成气输送管道，进入合成气废热回收设备（废热锅炉，可采用火管锅炉），经对流换热面冷却降温到250～400℃的步骤；
e、对降温后的合成气除灰、洗涤、再次降温冷却的步骤S5：
降温后的合成气进入除尘装置（例如为旋风分离器或陶瓷过滤器）除去大部分干灰后，进入文丘里洗涤器，然后进入洗涤塔，去除合成气中残余的的飞灰并进行降温冷却到60-200℃；
f、得到合格的合成气S6。
本发明一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***的气化工艺，其中，还包括将洗涤塔排出的灰水进入灰水处理单元进行水处理的步骤S7。
本发明用水/汽部分激冷从气化炉炉膛上方排出的高温合成气，并通过除尘装置脱除合成气中大部分干灰飞灰，通过渣池淬冷液态排渣来处理渣。不但能把气化产生的灰和渣进行有效的分离处理，解决了灰渣混合难以处理的难题，同时利用合成气废热回收设备回收合成气显热，提高了能源利用效率。
Claims (10)
1.一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其特征在于，包括通过管道顺序连接的气化炉、热回收设备、除尘装置、洗涤部件、以及灰水处理单元；
所述的气化炉包括炉膛、同轴设置在所述炉膛顶部的激冷设备、与激冷设备的输出端连接的合成气输送部；所述的炉膛设有至少一个喷嘴；所述的合成气输送部上设有排气口；
所述的热回收设备的输入端通过管道与所述的合成气输送部的排气口连接；其输出端通过管道与所述的除尘装置输入端连接；
所述的洗涤部件包括一洗涤塔；所述的除尘装置的输出端通过管道与所述的洗涤塔的输入端连接；
所述的洗涤塔的输出口输出粗合成气，其底部出口通过管道与所述的灰水处理单元的入口连接；所述的灰水处理单元输出废水。
2.根据权利要求1所述的一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其特征在于，所述的洗涤部件还包括一文丘里洗涤器，设置在所述的洗涤塔的输入端，所述洗涤塔的一输出端通过循环管道与所述文丘里洗涤器的循环输入端连接，形成循环洗涤；所述的除尘装置的输出端通过管道与所述的文丘里洗涤器的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其特征在于，还包括一渣池，设置在所述的气化炉的炉膛的下方；所述的渣池上部设有水喷头，其底部设有排渣口。
4.根据权利要求3所述的一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其特征在于，还包括一锁渣罐和一捞渣池，所述的锁渣罐的入口通过管道与所述的排渣口连接，其出口通过管道与所述的捞渣池连接。
5.根据权利要求1所述的一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其特征在于，所述的灰水处理单元还包括一补水口。
6.根据权利要求1所述的一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其特征在于，所述气化炉的炉膛设有4～6个喷嘴，对称布置。
7.根据权利要求1所述的一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***，其特征在于，所述气化炉炉膛上部和下部为锥形结构，中间是直筒壁面。
8.一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***的气化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a、产生合成气的步骤：
将干煤粉或水煤浆与氧化剂一起送入气化炉的炉膛、经炉内剧烈反应产生高温高压的合成气；所述合成气的温度约为1100～1700℃；
b、捕捉煤粉中的灰排到渣池中淬冷，然后将渣水分离的步骤：
煤粉中的灰在高温环境中主要以熔融渣的形态靠惯性作用被气化炉炉膛上部锥形结构捕捉下来，再顺直筒壁面流淌汇集到炉膛底部的流渣口，排到位于炉膛下方的渣池中淬冷，然后经过锁渣罐进入捞渣池，将渣水分离；
c、对产生的合成气进行部分激冷的步骤：
其余的飞灰被合成气夹带从炉膛上部排出，经激冷设备对从炉膛顶部排出的高温高压合成气进行部分激冷；所述激冷后的温度降低到700～1000℃；
d、对部分激冷后的合成气进行废热回收和冷却降温的步骤：
经部分激冷后的合成气通过合成气输送管道，进入合成气废热回收设备，经冷却后降温到250～400℃的步骤；
e、对降温后的合成气除灰、洗涤、再次降温冷却的步骤：
降温后的合成气进入除尘装置除去大部分干灰后，进入文丘里洗涤器，然后进入洗涤塔，去除合成气中残余的大部分灰并进行降温冷却到60～200℃；
f、得到合格的合成气。
9.根据权利要求8所述的一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***的气化工艺，其特征在于，还包括将洗涤塔排出的灰水进入灰水处理单元进行水处理的步骤。
10.根据权利要求8所述的一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化***的气化工艺，其特征在于，所述的除尘装置为旋风分离器或陶瓷过滤器。
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