CN1031103A - 一种粉煤流态化的气化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种粉煤流态化气化方法,它利用粉煤
分区流化,以空气和蒸汽为流化介质,将均匀分布的
流态化床分成两个以上的还原气化区,氧化供热区和
残渣燃尽区,实现分区气化,富集煤气中的可燃成份,
再经旋风除尘器和文氏除尘器,冷却后得到室温状态
的煤气。该法使用煤种广泛,常压条件下,输入空气
和蒸汽,可得到完全满足工业炉窑供热要求的煤气。
提高碳的利用率、提高生产率是一种生产价廉的煤气
和操作维修方便的煤气生产方法。
Description
本发明是一种粉煤的流态化气化方法。
我国煤炭资源丰富,品种齐全,所以能源供应是以煤炭为主,将煤炭气化后使用,可比直接燃烧提高燃烧效率10-20%,同时,燃烧煤气可以减少污染,便于操作、控制、回收烟气热量,节约能源,易于实现生产过程的机械化、自动化。因此,这种方法是举世公认的煤炭利用的技术发展方向。
各种煤的气化方法中,以流态化气化方法具有很多优点,它可以使用近代机械化采煤产生的80%左右的碎煤,亦可使用灰份较高的粉煤。生产过程中,没有焦油、苯、酚的污染。该法气化强度大,适应性强、负荷调节性好,根据中国建筑工业出版社出版,卢永昌著的“气化概论”介绍了温克勒气化法,采用空气和水蒸汽作气化介质,可得到发热值为4200-4500KJ/m3的煤气,若采用氧和水蒸汽时,煤气发热值可达10000-11000KJ/m3。气化介质通过分布板使气化炉内的粉煤呈沸腾流态化状态。温克勒气化法的缺点主要是煤气的发热值低,炉气出口温度较高,煤气中带出的可燃物高,灰渣中碳含量较高,碳的利用率低。Cogas气化法是由气化装置和燃烧装置组合构成,是粉煤流化床热分解与半焦粉流化床气化的联合过程,整个过程由煤的预处理、热分解、油的加氢处理和气化等四个主要部分组成。在燃烧器内将870℃焦炭粒提高至940℃,气化器内炉温控制在900℃,用空气助燃可得到1900℃的烟气,它是加热循环焦炭粉的热源和循环焦炭粉的提升气。由于燃烧器在高温和高压下液态排渣,技术上难度较大,目前尚未达到工业性应用。
本发明的目的是针对温克勒气化法的缺点,采用将整个流化床分为三类区域,还原气化区、氧化供热区和残渣燃尽区,采用预热空气和过热蒸气来有效地利用煤气和烟气的余热,采用二级旋风除尘及输入燃尽区提高碳的利用率和煤气的发热值。
本发明粉煤流态化气化装置的结构示于附图,流化床的氧化供热区(1),还原气化区(2)和残碳燃尽区(3)。分布板下面分别输入预热空气(4),过热蒸汽(5)和常温空气(6)。还原气化区上方集气室(7)收集产生的煤气。热煤气经过蒸汽过热器(8),二段旋风除尘器(9),文氏除尘器(10)和水箱(11),可将煤气冷却脱水至室温,而热烟气进入重力除尘室(12),空气预热器(13)和余热锅炉(14),经回收其热量后排至大气。粉煤经过煤仓(15)和给料器(16),首先进入还原气化区,然后往返于氧化供热区和还原气化区,最后进入残渣燃尽区,充分降低残渣中碳量,经排渣器(17)连续排至炉外。
本发明粉煤流态化气化法,在流态化装置内,粉煤经给料器输入还原气化区,经氧化供热区进入残碳燃尽区,将预热空气通入氧化供热区,粉煤燃烧放热向还原气化区提供热量,过热水蒸汽通入还原气化区生产高温煤气,由收集器收集,经过热器,二级旋风除尘器、文氏除尘器、水冷却器后,煤气降至室温。预热空气和常温空气进入氧化供热区和残碳燃尽区产生高温烟气,经重力除尘室、空气预热器进入余热锅炉回收余热后,排入大气,残渣经排渣器排去。
还原气化区内的气化反应
煤气中的主要成份为CO、H2、CH4;不可燃成份为CO2、H2O及少量的N2,煤气冷却过程除去H2O和CO2。
氧化供热区内,进行低含氧量的燃烧反应:
烟气中主要成份为不可燃成份CO2、N2及少量的可燃成份CO,由于流化床内掺混作用,还原气化区内少量的CO、H2、CH4可燃成份,经残碳燃尽区时,与过剩氧的作用全部转为CO2和H2O。
残碳燃尽区内,进行过氧燃烧反应
排出的烟气全部为不可燃成份CO2、H2O,N2。
本发明选用粉煤粒度<8mm,粉煤首先进入还原气化区脱除煤的挥发分,增加了煤气的发热值。充分利用流化状态传递热量,往返于氧化供热区和还原气化区,最后进入残碳燃尽区,粉煤含碳量达25%以上,经充分燃烧后,将碳降至2%以下,其剩余灰渣由排渣口连续排出。空气预热温度大于300℃,蒸汽过热温度大于300℃分别输入氧化供热区和还原气化区,未预热的空气输入残碳燃尽区,其空床速度应≥1.2倍的临界流化速度。
根据煤的种类,流化床内温度控制在800°-1100℃,粉煤的流化层高度和床层宽度之比小于0.5,分布板开孔率小于5%,且具有15度的倾斜角的直孔分布板。还原气化区、氧化供热区和残碳燃尽区的比例随煤的种类变化。粉煤内添加附加物或催化剂,可调节温度,粉煤内加入石灰石,可采用含硫较高的粉煤。
本发明粉煤流态化气化方法,在采用无烟煤发热量为25000KJ/kg时,还原气化区、氧化供热区和残碳燃尽区之比为4∶4∶2~5∶3∶2,粉煤量500~1000kg/m3,粒度为1~8mm,分布板开孔率小于5%,空管速度≥1.2倍临界流化速度。在还原气化区和氧化供热区渣中含碳量≥25%,在残碳燃尽区的渣中含碳量应小于2%,空气和蒸汽过热温度>300℃,炉温控制在800~1100℃,料层高度与床宽之比小于0.5,粉煤先输入还原气化区内,经二级旋风除尘器回收的飞灰进入氧化供热区,这时气化效率大于65%,碳的利用率大于90%。
本发明可使用无烟煤、烟煤,甚至劣质煤。在常压的条件下,输入空气,也可生产出发热值6500~8500KJ/m3的煤气,煤气不含焦油、苯、酚等成份,气化率大于65%,碳的利用率大于90%。气化炉内结构简单,易于操作,维修方便,负荷变动范围大,适应性强是一种适合于工业炉用燃气的煤气生产方法。
Claims (6)
1、一种粉煤流态化气化方法,在流化装置内,采用空气、水蒸汽通过分布板流化粉煤,造气,其特征在于将流化装置分成氧化供热区,还原气化区和残碳燃尽区,粉煤经给煤器输入还原气化区,再经氧化供热区进入残碳燃尽区。预热空气输入氧化供热区,与粉煤燃烧向还原气化区提供热量,过热蒸汽通过还原气化区反应产生高温煤气,由收集器收集后,经过过热器、二级旋风除尘器、文氏管除尘器、水冷却器后,煤气降至室温。氧化供热区和残碳燃尽区产生的高温烟气,经重力除尘室、空气预热器输入余热锅炉回收热量后,排入大气,残渣由排渣口排出。
2、根据权利要求1所述的气化方法,其特征在于粉煤粒度<8mm,粉煤首先进入还原气化区,脱除煤的挥发分,增加煤的发热值,利用流态化状态传递热量,粉煤经二级旋风除尘后,送入氧化供热区,最后进入残碳燃尽区,此时,粉煤残渣含炭量为25%以上,再经充分燃烧,将碳降至2%以下,其灰渣由排渣口连续排出。
3、根据权利要求1所述的气化方法,其特征在于空气预热温度大于300℃,蒸汽过热度大于300℃,将其分别输入氧化供热区和还原气化区,常温空气输入残碳燃尽区,其空床速度应≥1.2倍的临界流化速度。
4、根据权利要求1所述的气化方法,其特征在于床内温度,根据煤的种类控制在800~1100℃。采用粉煤内添加附加物或催化剂来调节温度,粉煤内加入石灰石时,可选用含碳较高的粉煤。
5、根据权利要求1所述气化方法,其特征在于粉煤流化层高度与床层宽度之比<0.5,分布板开孔率<5%,且具有15度的倾斜角的直孔分布板。
6、根据权利要求1所述气化方法,其特征在于流化床包括两个以上氧化供热区、还原气化区和残碳燃尽区,根据所用煤的种类可以选择三个区域的比例不同,无烟煤的发热值为25000KJ/kg时,三个区域的比例为4∶4∶2~5∶3∶2。
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---|---|---|---|
CN 87105200 CN1017254B (zh) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | 一种粉煤流态化的气化方法 |
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CN 87105200 CN1017254B (zh) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | 一种粉煤流态化的气化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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ID=4815234
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CN 87105200 Expired CN1017254B (zh) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | 一种粉煤流态化的气化方法 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1323142C (zh) * | 2005-08-24 | 2007-06-27 | 太原理工大学 | 复合循环流化床煤气化方法及设备 |
CN101838557A (zh) * | 2010-02-10 | 2010-09-22 | 马鞍山科达洁能有限公司 | 煤气发生炉和煤气生产方法 |
CN108774549A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-11-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 气流床粉煤加氢气化炉、加氢气化***及加氢气化方法 |
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1987
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