CN105482840B - 煤气化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种煤气化设备，包括：煤热解反应器，设置有粉煤进料口和气固导出口，所述气固导出口用于输出包括煤热解产物和固体热载体的气固混合产物，所述煤热解产物包括半焦和油气；分离装置，与所述气固导出口连通，用于分离所述气固混合产物，设置有油气导出口、半焦导出口和固体热载体出口，且所述固体热载体出口与所述煤热解反应器连通；半焦气化器，与所述半焦导出口连通，设置有半焦气化气导出口，所述半焦气化气导出口与所述煤热解反应器和所述分离装置连通。上述煤气化设备能够油气中的粉煤，使得半焦得到循环利用，并提高半焦、煤气、焦油的分离效率。

Description

煤气化设备
技术领域
本发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种煤气化设备。
背景技术
我国能源的格局为缺油、少气、富煤，从国家能源战略上需要油品和燃气。目前，我国正在实施多元化能源战略，发展洁净煤技术是实施国家能源多元化战略的对策之一。其中粉煤热解技术由于粉煤来源广、粉煤成本低、出油量多等优点，成为具有一定竞争力和发展前景的洁净煤技术。
按照加热方式的不同，粉煤热解技术可分为可分为外热式、内热式和内外并热式热解；按照催化载热体的类型可分为固体催化载热体、气体催化载热体和气-固催化载热体热解；按照固体物料的运行状态分类可分为固定床、流化床和气流床。
其中，内热式热解是借助气体燃烧后的高温烟气作为气体催化载热体把热量传给煤料，催化载热体直接进入干馏室，穿过块状干馏料层，把热量传给给料层。内热式热解炉的不足之处在于装入干馏室的煤必须是块状的，一般要求其粒度在25～80mm，以保证干馏室内的给料层有足够的透气性，保证气体催化载热体能够穿过料层。流化床热解是以粉煤为原料，气体作为流化介质对煤粉进行流化热解。其不足之处在于受除尘技术的限制，使得所制得的焦油中含尘量较高，焦油加工处理难度大。
然而，目前的粉煤热解技术仍然存在多种多样的问题，例如无法处理粉煤，焦油中含煤粉多，粉状半焦无法合理利用，半焦、煤气、焦油的分离效率低等。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中半焦、煤气、焦油的分离效率低的缺陷。
为此，本发明提供了一种煤气化设备，包括：煤热解反应器，设置有粉煤进料口和气固导出口，所述气固导出口用于输出包括煤热解产物和固体热载体的气固混合产物，所述煤热解产物包括半焦和油气；分离装置，与所述气固导出口连通，用于分离所述气固混合产物，设置有油气导出口、半焦导出口和固体热载体出口，且所述固体热载体出口与所述煤热解反应器连通；半焦气化器，与所述半焦导出口连通，设置有半焦气化气导出口，所述半焦气化气导出口与所述煤热解反应器和所述分离装置连通。
作为优选，所述分离装置包括：第一气固分离器，与所述气固导出口连通，设置有用于输出分离得到的含焦粉油气的所述油气导出口，以及用于输出分离得到的固体热载体和半焦的固体物料导出口；固体分离器，与所述固体物料导出口和半焦气化气导出口连通，设置有用于输出半焦的所述半焦导出口，用于输出固体热载体的所述固体热载体出口，以及用于输出包含油气和半焦气化气的混合气的混合气导出口。
作为优选，所述粉煤进料口设置于所述煤热解反应器的底部，所述气固导出口设置于所述煤热解反应器的顶部；所述油气导出口设置于所述第一气固分离器的顶部，所述固体物料导出口设置于所述第一气固分离器的底部；所述半焦导出口设置于所述固体分离器的顶部，所述半焦导出口设置于所述固体分离器的侧壁上，所述固体热载体出口设置于所述固体分离器的底部；所述半焦气化气导出口设置于所述半焦气化器的顶部。
作为优选，所述第一气固分离器的底部装有料封装置。
作为优选，所述分离装置还包括：第二气固分离器，与所述油气导出口连通，用于从所述含焦粉油气中分离出半焦粉，且所述第二气固分离器上设置有与所述半焦气化器连通的第一半焦粉出口。
作为优选，所述分离装置还包括：第三气固分离器，与所述混合气导出口连通，用于从所述混合气中分离出半焦粉，且所述第三气固分离器上设置有与所述半焦气化器连通的第二半焦粉出口。
作为优选，所述煤气化设备还包括与所述第二气固分离器和所述第三气固分离器的出气口连通的冷凝冷却器，用于对从所述第二气固分离器和所述第三气固分离器分离出的气体进行分凝，得到燃气、焦油和含粉油浆。
作为优选，所述冷凝冷却器上设置有含粉油浆出口、燃气出口和焦油出口，所述含粉油浆出口与所述半焦气化器连通。
作为优选，所述第一气固分离器、所述第二气固分离器和所述第三气固分离器为旋风分离器。
作为优选，将从所述半焦导出口出来的一部分半焦导至所述煤气化设备以外。
作为优选，所述半焦气化器的底部设置有氧气入口和灰渣排出口。
作为优选，所述煤气化设备还包括依次连通的粉煤料仓、粉煤升压仓和粉煤给料仓，且所述粉煤给料仓与所述粉煤进料口连通。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的煤气化设备，包括设置有粉煤进料口和气固导出口的煤热解反应器，与气固导出口连通的分离装置，以及与半焦导出口连通的半焦气化器，且半焦气化器设置有半焦气化气导出口，半焦气化气导出口与所述煤热解反应器和所述分离装置连通。分离装置能够将煤热解反应器产生的气固混合物分离得到油气、半焦导和固体热载体，从而降低了油气中的粉煤；同时，半焦气化器能够将半焦气化，而且半焦气化形成的半焦气化气从底部进入分离装置，一方面半焦气化气将热量传递给固体热载体，另一方面半焦气化气为半焦和固体热载体分离提供流化动力，由于半焦和固体热载体的密度差异(固体热载体密度大于半焦密度)，半焦由分离装置的中上部导出，全部或部分进入半焦气化器进行气化，从而使得半焦得到循环利用，并提高了半焦、煤气、焦油的分离效率。
本发明提供的煤气化设备，将粉煤热裂解和气化在一个工艺内实现，各自实现最大的利用价值，其粉煤碳转化率高，并最大限度增加焦油产率低温快速热解提高焦油的收率；氧耗率低，避免了焦油组分的气化；半焦气化气的出口温度低，高温位能量回收充分，能量利用效率高；该方法不产生额外的含焦油污水，经济环保；浓缩油煤浆返回气化，能解决常规粉煤热解工艺中焦油含煤粉的问题；加压煤热裂解和焦炭气化可以大大降低设备尺寸，充分利用裂解气和合成气的压力能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施方式提供的煤气化设备的结构示意图；
1-煤热解反应器；11-粉煤进料口；12-气固导出口；2-分离装置；21-第一气固分离器；211-油气导出口；212-固体物料导出口；22-固体分离器；221-半焦导出口；222-固体热载体出口；223-混合气导出口；23-第二气固分离器；231-第一半焦粉出口；24-第三气固分离器；241-第二半焦粉出口；3-半焦气化器；31-半焦气化气导出口；32-氧气入口；33-灰渣排出口；4-冷凝冷却器；41-含粉油浆出口；42-燃气出口；43-焦油出口；5-粉煤料仓；6-粉煤升压仓；7-粉煤给料仓。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供了一种煤气化设备，如图1所示，包括：
煤热解反应器1，设置有粉煤进料口11和气固导出口12，所述气固导出口12用于输出包括煤热解产物和固体热载体的气固混合产物，所述煤热解产物包括半焦和油气；
分离装置2，与所述气固导出口12连通，用于分离所述气固混合产物，设置有油气导出口211、半焦导出口221和固体热载体出口222，且所述固体热载体出口222与所述煤热解反应器1连通；
半焦气化器3，与所述半焦导出口221连通，设置有半焦气化气导出口31，所述半焦气化气导出口31与所述煤热解反应器1和所述分离装置2连通。
分离装置能够将煤热解反应器产生的气固混合物分离得到油气、半焦导和固体热载体，从而降低了油气中的粉煤；同时，半焦气化器能够将半焦气化，而且半焦气化形成的半焦气化气从底部进入分离装置，一方面半焦气化气将热量传递给固体热载体，另一方面半焦气化气为半焦和固体热载体分离提供流化动力，由于半焦和固体热载体的密度差异(固体热载体密度大于半焦密度)，半焦由分离装置的中上部导出，全部或部分进入半焦气化器进行气化，从而使得半焦得到循环利用，并提高了半焦、煤气、焦油的分离效率。
粉煤的进料方式有很多种，作为优选的实施方式，所述煤气化设备还包括依次连通的粉煤料仓5、粉煤升压仓6和粉煤给料仓7，且所述粉煤给料仓7与所述粉煤进料口11连通。
具体地，粉煤进料和反应的过程为：粉煤通过输送设备被输送至粉煤料仓5中，然后通过粉煤升压仓6对粉煤进行升压后间断送至粉煤给料仓7中，粉煤给料仓7为粉煤热解反应器1提供连续稳定的粉煤进料。而来自粉煤给料仓的粉煤和来自固体分离器22的固体热载体在热解反应器1底部均匀混合，迅速完成热交换过程，并在半焦气化气的输送下，在粉煤热解反应器1内快速向上提升并完成热解反应过程，生成煤焦油、热解气和半焦。
作为优选的实施方式，所述分离装置2包括：第一气固分离器21，与所述气固导出口12连通，设置有用于输出分离得到的含焦粉油气的所述油气导出口211，以及用于输出分离得到的固体热载体和半焦的固体物料导出口212；固体分离器22，与所述固体物料导出口212和半焦气化气导出口31连通，设置有用于输出半焦的所述半焦导出口221，用于输出固体热载体的所述固体热载体出口222，以及用于输出包含油气和半焦气化气的混合气的混合气导出口223。
上述第一气固分离器21的作用是完成油气和固体的分离，即将含焦粉油气与固体热载体和半焦分离开。上述固体分离器22主要作用是完成半焦和热载体分离。而且，半焦气化形成的半焦气化气从底部进入固体分离器22，一方面半焦气化气将热量传递给固体热载体，另一方面半焦气化气为半焦和固体热载体分离提供流化动力。由于半焦和固体热载体的密度差异(固体热载体密度大于半焦密度)，半焦由固体分离器22的中上部导出，全部或部分进入半焦气化器3进行气化。
作为改进的实施方式，第一气固分离器21和上述固体分离器22整合在一个装置中，即分离装置2是包括第一气固分离器21和上述固体分离器22的一体式设备。
作为进一步优选的实施方式，所述粉煤进料口11设置于所述煤热解反应器1的底部，所述气固导出口12设置于所述煤热解反应器1的顶部；所述油气导出口211设置于所述第一气固分离器21的顶部，所述固体物料导出口212设置于所述第一气固分离器21的底部；所述半焦导出口221设置于所述固体分离器22的顶部，所述半焦导出口221设置于所述固体分离器22的侧壁上，所述固体热载体出口222设置于所述固体分离器22的底部；所述半焦气化气导出口31设置于所述半焦气化器3的顶部。
作为优选的实施方式，所述第一气固分离器21的底部装有料封装置，用来防止固体分离器22内的气体反串。料封装置，以是U型料封装置，也可以是滑阀料封。
为了对气相中的固体颗粒进行进一步分离，作为优选的实施方式，所述分离装置2还包括：第二气固分离器23，与所述油气导出口211连通，用于从所述含焦粉油气中分离出半焦粉，且所述第二气固分离器23上设置有与所述半焦气化器3连通的第一半焦粉出口231；第三气固分离器24，与所述混合气导出口223连通，用于从所述混合气中分离出半焦粉，且所述第三气固分离器24上设置有与所述半焦气化器3连通的第二半焦粉出口241。
油气、半焦及热载体在第一气固分离器21内完成气固分离，绝大部分的固体热载体和大部分的半焦被分离下来送至固体分离器22内，含油少量焦粉的油气进入第二气固分离器23进行再次分离。而且，固体分离器(22)输出的包含焦粉油气和半焦气化气的混合气通入第三气固分离器24，并从所述混合气中分离出半焦粉。
作为进一步优选的实施方式，所述第一气固分离器21、所述第二气固分离器23和所述第三气固分离器24为旋风分离器。
上述半焦气化器3是将粉状半焦气化的装置。半焦气化器3的目的是为粉煤热解反应提供热源，并将多余的粉状半焦进行气化。半焦气化器3的结构型式可以有多种方式，例如，可以采用气流床气化炉的型式，即采用喷嘴将粉状半焦和氧气、蒸汽等气化剂充分混合喷入到半焦气化器3内进行气化；也可以采用流化床气化炉的型式，氧气和水蒸气从半焦气化器3底部通入。半焦气化器3可以是液态排渣，也可以是固态排渣。
优选地，所述半焦气化器3的底部设置有氧气入口32和灰渣排出口33。优选地，将从所述半焦导出口221出来的一部分半焦导至所述煤气化设备以外。
作为优选的实施方式，所述煤气化设备还包括与所述第二气固分离器23和所述第三气固分离器24的出气口连通的冷凝冷却器4，用于对从所述第二气固分离器23和所述第三气固分离器24分离出的气体进行分凝，得到燃气、焦油和含粉油浆。
从第三气固分离器24顶部导出的合成气和热解气一起/分别送至冷凝冷却器4，实现焦油、煤气、含粉油浆的分离，含粉油浆可送回半焦气化器3内进行再次气化。
进一步优选的，所述冷凝冷却器4上设置有含粉油浆出口41、燃气出口42和焦油出口43，所述含粉油浆出口41与所述半焦气化器3连通。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种煤气化设备，其特征在于，包括：
煤热解反应器(1)，设置有粉煤进料口(11)和气固导出口(12)，所述气固导出口(12)用于输出包括煤热解产物和固体热载体的气固混合产物，所述煤热解产物包括半焦和油气；
分离装置(2)，与所述气固导出口(12)连通，用于分离所述气固混合产物，设置有油气导出口(211)、半焦导出口(221)和固体热载体出口(222)，且所述固体热载体出口(222)与所述煤热解反应器(1)连通；
半焦气化器(3)，与所述半焦导出口(221)连通，设置有半焦气化气导出口(31)，所述半焦气化气导出口(31)与所述煤热解反应器(1)和所述分离装置(2)连通；
所述分离装置(2)包括：
第一气固分离器(21)，与所述气固导出口(12)连通，设置有用于输出分离得到的含焦粉油气的所述油气导出口(211)，以及用于输出分离得到的固体热载体和半焦的固体物料导出口(212)；
固体分离器(22)，与所述固体物料导出口(212)和半焦气化气导出口(31)连通，设置有用于输出半焦的所述半焦导出口(221)，用于输出固体热载体的所述固体热载体出口(222)，以及用于输出包含焦粉油气和半焦气化气的混合气的混合气导出口(223)。
2.根据权利要求1所述的煤气化设备，其特征在于，
所述粉煤进料口(11)设置于所述煤热解反应器(1)的底部，所述气固导出口(12)设置于所述煤热解反应器(1)的顶部；
所述油气导出口(211)设置于所述第一气固分离器(21)的顶部，所述固体物料导出口(212)设置于所述第一气固分离器(21)的底部；
所述混合气导出口(223)设置于所述固体分离器(22)的顶部，所述半焦导出口(221)设置于所述固体分离器(22)的侧壁上，所述固体热载体出口(222)设置于所述固体分离器(22)的底部；
所述半焦气化气导出口(31)设置于所述半焦气化器(3)的顶部。
3.根据权利要求2所述的煤气化设备，其特征在于，所述第一气固分离器(21)的底部装有料封装置。
4.根据权利要求1所述的煤气化设备，其特征在于，所述分离装置(2)还包括：
第二气固分离器(23)，与所述油气导出口(211)连通，用于从所述含焦粉油气中分离出半焦粉，且所述第二气固分离器(23)上设置有与所述半焦气化器(3)连通的第一半焦粉出口(231)。
5.根据权利要求4所述的煤气化设备，其特征在于，所述分离装置(2)还包括：
第三气固分离器(24)，与所述混合气导出口(223)连通，用于从所述混合气中分离出半焦粉，且所述第三气固分离器(24)上设置有与所述半焦气化器(3)连通的第二半焦粉出口(241)。
6.根据权利要求5所述的煤气化设备，其特征在于，所述煤气化设备还包括与所述第二气固分离器(23)和所述第三气固分离器(24)的出气口连通的冷凝冷却器(4)，用于对从所述第二气固分离器(23)和所述第三气固分离器(24)分离出的气体进行分凝，得到燃气、焦油和含粉油浆。
7.根据权利要求6所述的煤气化设备，其特征在于，所述冷凝冷却器(4)上设置有含粉油浆出口(41)、燃气出口(42)和焦油出口(43)，所述含粉油浆出口(41)与所述半焦气化器(3)连通。
8.根据权利要求5所述的煤气化设备，其特征在于，所述第一气固分离器(21)、所述第二气固分离器(23)和所述第三气固分离器(24)为旋风分离器。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的煤气化设备，其特征在于，将从所述半焦导出口(221)出来的一部分半焦导至所述煤气化设备以外。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的煤气化设备，其特征在于，所述半焦气化器(3)的底部设置有氧气入口(32)和灰渣排出口(33)。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的煤气化设备，其特征在于，所述煤气化设备还包括依次连通的粉煤料仓(5)、粉煤升压仓(6)和粉煤给料仓(7)，且所述粉煤给料仓(7)与所述粉煤进料口(11)连通。
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