CN203833895U - 原料煤制备合成气的*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了原料煤制备合成气的***，原料煤制备合成气的***的包括：磨煤-干燥单元，粉煤输送单元，气化余热回收单元和渣水处理单元，磨煤-干燥单元具有原料煤进口和粉煤出口；粉煤输送单元具有粉煤进口和排料口，粉煤进口与所述粉煤出口相连；气化余热回收单元具有进料口、出气口和排渣口，进料口与所述粉煤输送单元的排料口相连；渣水处理单元与气化余热回收单元的排渣口相连。根据本实用新型实施例的原料煤制备合成气的***具有热效率高、碳转化率高、气化效率高、便于放大、便于调节负荷等优点。

Description

原料煤制备合成气的***

技术领域

本实用新型涉及煤化多联产气化技术，尤其涉及原料煤制备合成气的***。

背景技术

现有的用于制备合成气的技术有多种，例如恩德粉煤气化技术，水煤浆加压气化技术，Shell干煤粉加压气化技术以及鲁奇炉气化技术等。

其中，采用恩德粉煤气化技术制备合成气，气化压力为常压和低压、操作压力偏低；有效气体成分较低、含氮量高；单炉气化能力较低；排出细灰量较大，对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待进一步解决。采用水煤浆加压气化技术制备合成气的工艺中，气化用原料煤受气化炉耐火砖衬里的限制，适宜于气化低灰熔点的煤；对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益；碳转化率较低、比氧耗和比煤耗较高；气化炉耐火砖使用寿命较短，一般为1-2年；气化炉烧嘴使用寿命较短，一般使用2个月后，需停车进行检查、维修或更换喷嘴头部。激冷流程***热效率低。另外，还可以采用Shell干煤粉加压气化技术制备合成气，然而该工艺的设备国产化率低，飞灰过滤***复杂、故障率高、***流程长、装置投资高；动力消耗大。采用鲁奇炉气化技术制备合成气，气化炉结构复杂，炉内有破黏和煤分布器、炉箅等转动设备，制造和维修费用大；入炉煤必须是块煤，原料来源受一定限制；出炉煤气中含焦油、酚等煤气净化工艺复杂、流程长、设备多，炉渣含碳5%左右；运行成本高；含焦油、酚等污水处理难度很大，环保压力很大。

因此上述用于制备合成气技术能够达到的效果均不理想，仍存在进一步改进的需求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种原料煤制备合成气的***。

根据本实用新型实施例的原料煤制备合成气的***包括：

磨煤-干燥单元，所述磨煤-干燥单元适于将原料煤进行压轧粉碎和干燥处理，以便得到粉煤；

粉煤输送单元，所述粉煤输送单元设置在所述磨煤-干燥单元和气化余热回收单元之间，所述粉煤输送单元适于将经过所述压轧粉碎和干燥处理的原料煤输送至所述气化余热回收单元内；

气化余热回收单元，所述气化余热回收单元与所述粉煤输送单元相连，所述气化余热回收单元适于将所述粉煤与氧化性气体进行气化反应，以便得到合成气，所述氧化性气体包括氧气和水蒸气；

以及

渣水处理单元，所述渣水处理单元与所述气化余热回收单元相连，所述渣水处理单元适于将所述气化余热回收单元排出的灰渣水进行处理，气化余热回收单元其中，

所述气化余热回收单元包括：

第一炉体，所述第一炉体内具有位于上部的燃烧室、位于所述燃烧室下面的第一废锅冷却室和位于所述第一废锅冷却室下面的激冷室，所述第一废锅冷却室包括第一辐射冷却室和环绕所述第一辐射冷却室的第一对流冷却室，所述第一辐射冷却室的顶端与所述燃烧室的底端连通，所述第一辐射冷却室的底端敞开，所述第一对流冷却室的底端与所述第一辐射冷却室的底端连通，所述第一对流冷却室的上部设有出气口；

第二炉体，所述第二炉体内具有第二废锅冷却室，所述第二废锅冷却室包括第二辐射冷却室和环绕所述第二辐射冷却室的第二对流冷却室，所述第二辐射冷却室的顶端与所述出气口连通，所述第二对流冷却室的底端与所述第二辐射冷却室的底端连通，所述第二对流冷却室的上部设有合成气出口；

上部主喷嘴，所述上部主喷嘴设在所述第一炉体的顶端的中心，所述上部主喷嘴用于从所述燃烧室的顶部向所述燃烧室内喷射蒸汽、干粉煤、主氧气、助燃气体和可燃气体，所述上部主喷嘴内设有一体化的点火及火焰检测装置；上部副喷嘴，所述上部副喷嘴设在所述第一炉体的上部，用于从所述燃烧室的上部向所述燃烧室内喷射蒸汽、氧气和干粉煤。

根据本实用新型实施例原料煤制备合成气的***，气化余热回收单元通过设置两个串联的废锅冷却室（即所述第一废锅冷却室和所述第二废锅冷却室串联，且所述第一废锅冷却室和所述第二废锅冷却室都包括辐射冷却室和对流冷却室），高温合成气中的潜热可以通过所述第一废锅冷却室和所述第二废锅冷却室中的每一个的辐射冷却室和对流冷却室换热，从而可以充分地回收高温气体的潜热，即可以提高热量回收利用效率（所述废锅式气化炉的热效率可以高达90％以上）。所述废锅式气化炉用于IGCC、煤制高浓度CO等项目时，可以使***热效率更高。

而且，根据本实用新型实施例的原料煤制备合成气的***中的气化余热回收单元通过设置所述上部主喷嘴和所述上部副喷嘴，可以增加气化余热回收单元内的高温气体的扰动，从而可以使干粉煤和气化剂（例如主氧气、助燃气体、可燃气体、蒸汽等）混合的更加均匀，提高了碳转化率，增加了单位质量的干粉煤的发气量、有效气成分以及蒸汽的分解率。其中，干粉煤中碳的转化率可达99.5％以上，可以显著地提高气化效率。通过设置上部主喷嘴和上部副喷嘴，从而不仅可以更加方便地调节所述第一炉体的负荷，而且可以更加容易地对气化余热回收单元进行放大（即提高气化余热回收单元的体积）。

此外，根据本实用新型实施例的原料煤制备合成气的***还具有磨煤-干燥单元、粉煤输送单元、气化余热回收单元和渣水处理单元，由此可以进一步提高制备合成气的效率，节省能耗。因此，根据本实用新型实施例的原料煤制备合成气的***具有热效率更高、碳转化率高、气化效率高、便于放大、便于调节负荷等优点。

另外，根据本实用新型上述实施例的原料煤制备合成气的***还可以具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述粉煤中粒径不大于90微米粉煤颗粒占90重量%以上，所述粉煤的含水量不大于2重量%。由此可以进一步提高碳转化率、气化效率。

在本实用新型的一些实施例中，上述实施例的原料煤制备合成气的***进一步包括：

排渣单元，所述排渣单元与所述气化余热回收单元的排渣口相连，所述排渣单元适于排出所述气化余热回收单元内产生的废渣。利用该排渣***可以进一步提高排渣效率，避免废渣堵住第一炉体的底端排渣口。

在本实用新型的一些实施例中，上述实施例的原料煤制备合成气的***进一步包括：

合成气洗涤单元，所述合成气洗涤单元与所述合成气出口相连，所述合成气洗涤单元适于对所述合成气进行净化处理。由此可以进一步提高合成气的净化效率。

在本实用新型的一些实施例中，所述合成气洗涤单元包括：

文丘里洗涤器，所述文丘里洗涤器与所述合成气出口相连且适于对所述合成气进行除尘处理；

气液分离器，所述气液分离器与所述文丘里洗涤器相连且适于将从所述文丘里洗涤器中排出合成气和废液进行气液分离，以便得到合成气和第一废液；

洗涤塔，所述洗涤塔与所述气液分离器相连且适于对所述气液分离得到的合成气进行洗涤除尘，以便得到粗合成气和第二废液。

由此，利用上述合成气洗涤单元可以进一步提高合成气的净化效率。

在本实用新型的一些实施例中，所述渣水处理单元包括：

黑水闪蒸装置，所述黑水闪蒸装置与所述排渣单元、气液分离器以及洗涤塔相连，所述黑水闪蒸装置适于对所述排渣单元产生的渣水、所述气液分离器排出的第一废液以及所述洗涤塔排出的第二废液进行闪蒸处理，以便得到蒸汽和固水渣；

灰渣水处理装置，所述灰渣水处理装置与所述黑水闪蒸装置相连，所述灰渣水处理装置适于对所述固水渣进行固液分离。

由此，利用上述渣水处理单元可以有效地对气化余热回收单元和合成气洗涤单元产生的渣水和废液进行处理，避免直接排放造成环境污染。

在本实用新型的一些实施例中，所述黑水闪蒸装置包括：

高压闪蒸罐，所述高压闪蒸罐具有进液口、蒸汽出口和排渣口，所述进液口与所述气液分离器以及洗涤塔相连；

高压闪蒸分离罐，所述高压闪蒸分离罐与所述高压闪蒸罐的蒸汽出口相连；

汽提塔，所述汽提塔与所述高压闪蒸分离罐的蒸汽出口相连；

真空闪蒸罐，所述真空闪蒸罐与所述排渣单元、高压闪蒸罐的排渣口相连；

真空闪蒸冷凝器，所述真空闪蒸冷凝器与所述真空闪蒸罐的蒸汽出口相连；

真空闪蒸分离罐，所述真空闪蒸分离罐与所述真空闪蒸冷凝器的蒸汽出口相连。

由此，利用上述黑水处理***可以进一步提高对黑水处理效率。

在本实用新型的一些实施例中，所述灰渣水处理装置包括：

沉降槽，所述沉降槽与所述真空闪蒸罐的排渣口相连；

灰水罐，所述灰水罐与所述沉降槽的灰水出口相连；以及

絮凝剂加药装置，所述絮凝剂加药装置与所述沉降槽相连，以便适于向所述沉降槽内加入絮凝剂；

分散剂加药装置，所述分散剂加药装置与所述灰水罐、低压灰水泵入口、高压灰水泵入口相连，以便适于向所述灰水罐内加入分散剂。

在本实用新型的一些实施例中，所述粉煤输送单元包括：

常压粉煤贮罐，所述常压粉煤贮罐与所述磨煤-干燥单元相连，以便贮存所述粉煤；

第一粉煤储斗，所述第一粉煤锁斗与所述常压粉煤贮罐相连，以便所述常压粉煤贮罐内贮存的煤粉在重力作用下输送至所述粉煤锁斗内；

第一粉煤锁斗，所述第一粉煤锁斗与所述第一粉煤储斗相连；

加压装置，所述加压装置与所述第一粉煤锁斗相连，以便适于对所述粉煤锁斗进行加压；

第一粉煤贮罐过滤器，所述第一粉煤贮罐过滤器与所述第一粉煤锁斗的排气口相连，以便适于对所述第一粉煤锁斗进行泄压；以及

第一粉煤给料罐，所述第一粉煤给料罐与所述第一粉煤锁斗的出料口、所述上部副喷嘴相连。

由此，利用利用上述粉煤输送单元可以完成对气化余热回收单元连续输送进煤的效果，进而提高制备合成器的效率。

在本实用新型的一些实施例中，所述粉煤输送单元进一步包括：

第二粉煤储斗，所述第二粉煤锁斗与所述常压粉煤贮罐相连，以便所述常压粉煤贮罐内贮存的煤粉在重力作用下输送至所述第二粉煤锁斗内；

第二粉煤锁斗，所述第二粉煤锁斗与所述第二粉煤储斗和加压装置相连；

第二粉煤贮罐过滤器，所述第二粉煤贮罐过滤器与所述第二粉煤锁斗的排气口相连，以便适于对所述第二粉煤锁斗进行泄压；以及

第二粉煤给料罐，所述第二粉煤给料罐与所述第二粉煤锁斗的出料口、所述上部主喷嘴相连。

由此，上述实施例的粉煤输送单元具有两套进煤途径，进而可以更加便于维持连续地向气化余热回收单元输送粉煤，提高制备合成气的效率和能力。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例原料煤制备合成气的***的结构示意图。

图2是根据本实用新型一个实施例原料煤制备合成气的***中的气化余热回收单元的结构示意图。

图3是根据本实用新型一个实施例原料煤制备合成气的***的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1-3描述根据本实用新型实施例的原料煤制备合成气的***。如图1所示，根据本实用新型实施例的原料煤制备合成气的***包括：气化余热回收单元10，磨煤-干燥单元20，粉煤输送单元40，渣水处理单元50；

其中，磨煤-干燥单元20具有原料煤进口21和粉煤出口22；粉煤输送单元40具有粉煤进口41和排料口42，粉煤进口41与粉煤出口22相连；气化余热回收单元10具有进料口11、合成气出口（未示出）和排渣口12，进料口11与粉煤输送单元的排料口42相连；以及渣水处理单元50与气化余热回收单元的排渣口12相连。

磨煤-干燥单元20适于将原料煤进行压轧粉碎和干燥处理，以便得到粉煤；气化余热回收单元10适于将粉煤与氧化性气体进行气化处理，以便得到合成气，氧化性气体包括氧气和水蒸气；粉煤输送单元40适于将经过压轧粉碎和干燥处理的原料煤输送至气化余热回收单元10内；渣水处理单元50适于将气化余热回收单元10排出的废渣水进行处理。

气化余热回收单元10

如图2所示，根据本实用新型的具体实施例，气化余热回收单元10包括：第一炉体100、第二炉体200、上部主喷嘴300和上部副喷嘴400。

第一炉体100内具有位于上部的燃烧室110、位于燃烧室110下面的第一废锅冷却室120和位于第一废锅冷却室120下面的激冷室130，第一废锅冷却室120包括第一辐射冷却室121和环绕第一辐射冷却室121的第一对流冷却室122，第一辐射冷却室121的顶端与燃烧室110的底端连通，第一辐射冷却室121的底端敞开，第一对流冷却室122的底端与第一辐射冷却室121的底端连通，第一对流冷却室122的上部设有出气口1221。

第二炉体200内具有第二废锅冷却室210，第二废锅冷却室210包括第二辐射冷却室211和环绕第二辐射冷却室211的第二对流冷却室212，第二辐射冷却室211的顶端与出气口1221连通，第二对流冷却室212的底端与第二辐射冷却室211的底端连通，第二对流冷却室212的上部设有合成气出口2121。

上部主喷嘴300设在第一炉体100的顶端的中心，上部主喷嘴300用于从燃烧室110的顶部向燃烧室110内喷射蒸汽、干粉煤、主氧气、助燃气体和可燃气体，上部主喷嘴300内设有一体化的点火及火焰检测装置。上部副喷嘴400设在第一炉体100的上部，用于从燃烧室110的上部向燃烧室110内喷射蒸汽、氧气和干粉煤。其中，上下方向如图2中的箭头A所示。

根据本实用新型实施例的气化余热回收单元10通过设置两个串联的废锅冷却室（即第一废锅冷却室120和第二废锅冷却室210串联，且第一废锅冷却室120和第二废锅冷却室210都包括辐射冷却室和对流冷却室），高温合成气中的潜热可以通过第一废锅冷却室120和第二废锅冷却室210中的每一个的辐射冷却室和对流冷却室换热，从而可以充分地回收高温气体的潜热，即可以提高热量回收利用效率（气化余热回收单元10的热效率可以高达70％以上）。气化余热回收单元10用于IGCC、煤制高浓度CO等项目时，可以使***热效率更高。

而且，根据本实用新型实施例的气化余热回收单元10通过设置上部主喷嘴300和上部副喷嘴400，可以增加气化余热回收单元10内的高温气体的扰动，从而可以使干粉煤和气化剂（例如主氧气、助燃气体、可燃气体、蒸汽等）混合的更加均匀，提高了转化率，增加了单位质量的干粉煤的发气量、提高了有效气成分以及蒸汽的分解率。其中，干粉煤中碳的转化率可达99.5％以上，可以显著地提高气化效率。

此外，通过设置上部主喷嘴300和上部副喷嘴400，不仅可以更加方便地调节气化余热回收单元10的负荷，而且可以更加容易地对气化余热回收单元10进行放大（即提高气化余热回收单元10的体积）。因此，根据本实用新型实施例的气化余热回收单元10具有热效率更高、碳转化率高、气化效率高、便于放大、便于调节负荷等优点。

如图2所示，在本实用新型的一些实施例中，上部主喷嘴300可以是第一套管结构，所述第一套管结构可以限定出用于喷射所述蒸汽的第一蒸汽喷射通道、用于喷射所述干粉煤和所述主氧气的干粉煤和主氧气喷射通道以及用于喷射所述助燃气体和所述可燃气体的助燃气体和可燃气体通道。由此可以使气化余热回收单元10的结构更加合理，可以进一步提高煤中碳的转化率。

上部副喷嘴400可以是第二套管结构，所述第二套管结构可以限定出用于喷射所述蒸汽的第二蒸汽通道、用于喷射所述氧气的氧气喷射通道和用于喷射所述干粉煤的干粉煤喷射通道。由此可以使气化余热回收单元10的结构更加合理，进一步增加气化余热回收单元10内的高温气体的扰动，从而可以进一步提高干粉煤中碳的转化率。

有利地，上部副喷嘴400可以是多个，且这多个上部副喷嘴400可以绕上部主喷嘴300均匀分布。由此可以使干粉煤、主氧气、助燃气体、可燃气体、蒸汽等混合的更加均匀，提高了燃烧室110内的撞击流，由撞击流产生的粉煤流动和流场结构有利于干粉煤的雾化和与气化剂的接触，增强了蒸汽、氧气与干粉煤的混合效果，提高了热质传递速率，延长了干粉煤颗粒的平均停留时间，从而进一步提高了干粉煤中碳的转化率，进一步降低了灰渣中的残碳含量，进一步增加了单位质量干粉煤的发气量、提高了有效气成分以及蒸汽的分解率。

此外，通过设置多个上部副喷嘴400，从而可以进一步提气化余热回收单元10的负荷可调幅能力，大大提高气化余热回收单元10的生产能力。

具体地，每个上部副喷嘴400的中心线与第一炉体100的中心轴线之间的夹角可以是15度-30度。由此不仅可以进一步提高干粉煤、主氧气、助燃气体、可燃气体、蒸汽等的混合效果，而且可以提高燃烧室110的空间利用率。

如图2所示，在本实用新型的一些示例中，第一炉体100可以包括第一炉壳140、设在第一炉壳140内的上部的燃烧室冷却套燃烧室冷却套150和设在第一炉壳140内的下部的第一废锅冷却室壳160，燃烧室冷却套燃烧室冷却套150内可以限定出燃烧室110，第一废锅冷却室壳160内可以设有第一冷却室管161，第一冷却室管161内可以限定出第一辐射冷却室121，第一冷却室管161与第一废锅冷却室壳160之间可以限定出第一对流冷却室122。其中，燃烧室冷却套燃烧室冷却套150、第一废锅冷却室壳160和第一冷却室管161都可以由膜式水壁构成。换言之，燃烧室冷却套燃烧室冷却套150、第一废锅冷却室壳160和第一冷却室管161都可以具有水冷壁内壁。

由此在气化余热回收单元10正常工作时，燃烧室110的水冷壁内壁上可以形成渣保护层，该渣保护层可以保护燃烧室110的水冷壁内壁不受侵蚀，避免了因高温、熔渣腐蚀以及开停车产生的应力对燃烧室110的水冷壁内壁产生破坏而导致气化余热回收单元10无法长时间运行，提高了气化余热回收单元10的生产效率。

而且，通过利用膜式水壁构成燃烧室冷却套燃烧室冷却套150还可以大大提高气化余热回收单元10对煤种的适应性，且气化余热回收单元10可以气化高灰熔点的煤。在气化过程中，气体下行、灰渣沿燃烧室110的中心下行。在煤种波动时，燃烧室110下部的出渣口也不会出现堵塞的情况，从而大大提高了气化余热回收单元10的实用性和工作效率，避免频繁停车清理出渣口。

在本实用新型的一个示例中，如图2所示，燃烧室110的顶部开口内可以设有由膜式水冷壁构成的第一冷却套171，燃烧室110与第一废锅冷却室120的连接处可以设有由膜式水冷壁构成的第二冷却套172。通过设置第一冷却套171和第二冷却套172，从而可以延长燃烧室冷却套燃烧室冷却套150的使用寿命，即可以延长第一炉体100的使用寿命。

如图2所示，在本实用新型的一些实施例中，第二炉体200可以包括第二炉壳220和设在第二炉壳220内的第二废锅冷却室壳230，第二废锅冷却室壳230内可以设有第二冷却室管231，第二冷却室管231内可以限定出第二辐射冷却室211，第二冷却室管231与第二废锅冷却室壳230之间可以限定出第二对流冷却室212。其中，第二废锅冷却室壳230和第二冷却室管231都可以由膜式水壁构成。换言之，第二废锅冷却室壳230和第二冷却室管231都可以具有水冷壁结构。

由此在气化余热回收单元10正常工作时，第二废锅冷却室壳230的水冷壁内壁和第二冷却室管231的水冷壁充分吸收高温气体的潜热，降低了气化炉的出气温度，提高了气化余热回收单元10的热效率。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，第二废锅冷却室210的顶部开口内可以设有由膜式水冷壁构成的第三冷却套240。通过设置第三冷却套240，从而可以延长第二废锅冷却室壳230的使用寿命，即可以延长第二炉体200的使用寿命。

有利地，第一废锅冷却室壳160的端部和第二废锅冷却室壳230的端部可以分别设有法兰。由此可以更加方便地对燃烧室冷却套150、第一冷却套171、第二冷却套172和第三冷却套240进行安装和检修。

第一炉体100上可以设有用于检测燃烧室110内的温度的四个温度检测口180和用于向第一炉壳140与燃烧室冷却套燃烧室冷却套150之间通入保护气的两个保护气入口190。由此可以使气化余热回收单元10的结构更加合理。

磨煤-干燥单元20

根据本实用新型的具体实施例，利用磨煤-干燥单元20可以将原料煤进行压轧粉碎和干燥处理，以便得到粉煤。

如图3所示，根据本实用新型的具体实施例，磨煤-干燥单元20可以包括：原料煤贮仓201，称重机202，磨煤机203，惰性气体发生器204，燃烧空气鼓风机205。

根据本实用新型的具体实施例，首先来自原料煤贮仓201的碎煤经过称重机202称重后送入到磨煤机203中，被轧辊在研磨台上磨成粉状，并由来自惰性气体发生器204的高温惰性气体进行干燥和输送。惰性气体进入磨煤机203的温度为250～360℃，出磨煤机时的温度为105～110℃。由惰性气体输送的干燥的粉煤进入粉煤输送单元40。惰性气体发生器的燃料气正常情况下采用驰放气或合成气，并用燃烧空气鼓风机205提供助燃空气。

根据本实用新型的具体实施例，磨煤-干燥单元可以设有三条线，每条线的处理能力为设计煤量的50%，从而使得二条线在运行的时候，另一条线可进行维修。

根据本实用新型的具体实施例，磨煤-干燥单元可以控制煤的颗粒尺寸（粒径分布）和粉煤的水分含量。根据本实用新型的具体示例，可以制备得到粉煤中粒径不大于90微米的粉煤颗粒占90重量%，粒径不大于5微米的粉煤颗粒占10重量%，粉煤的含水量不大于2重量%。

粉煤输送单元40

如图3所示，根据本实用新型的具体实施例，粉煤输送单元40包括：常压粉煤贮罐401，第一粉煤储斗402，加压装置403，第一粉煤贮罐过滤器404，第一粉煤给料罐405，第一煤锁斗406，第二粉煤储斗407，第二粉煤贮罐过滤器408，第二煤锁斗409，第二粉煤给料罐410。

根据本实用新型的具体实施例，常压粉煤贮罐401与磨煤-干燥单元20相连，以便贮存粉煤；第一粉煤储斗402与常压粉煤贮罐401相连，以便常压粉煤贮罐401内贮存的煤粉在重力作用下输送至粉煤储斗402内；加压装置403与第一粉煤锁斗406相连，以便适于对粉煤锁斗406进行加压；第一粉煤贮罐过滤器404与第一粉煤锁斗406的排气口相连，以便适于对第一粉煤锁斗406进行泄压；第一粉煤给料罐405与第一粉煤锁斗406的出渣口、上部副喷嘴400相连；第一粉煤贮罐过滤器404气体排大气，固体物料出口与第一粉煤储斗402相连。

根据本实用新型的具体实施例，第二粉煤储斗407与常压粉煤贮罐401相连，以便常压粉煤贮罐401内贮存的煤粉在重力作用下输送至第二粉煤储斗407内；加压装置403与第二粉煤锁斗409相连，以便适于对第二粉煤锁斗409进行加压；第二粉煤贮罐过滤器408与第二粉煤锁斗409的排气口相连，以便适于对第二粉煤锁斗409进行泄压；第二粉煤给料罐410与第二粉煤锁斗409的出渣口、上部主喷嘴300相连；第二粉煤贮罐过滤器408气体排大气，固体物料出口与第二粉煤储斗406相连。

上述实施例的粉煤输送单元40采用锁斗可以更好地完成粉煤的连续加压及输送。

根据本实用新型的一个具体实施例，在一次加料过程中，首先常压粉煤贮罐401内的粉煤通过重力作用进入第一粉煤储斗402、第一粉煤锁斗406、第二粉煤储斗407、第一粉煤锁斗409内；待第一粉煤锁斗406、第二粉煤锁斗409内充满粉煤后，利用加压装置403对第一粉煤锁斗406、第二粉煤锁斗409进行加压，当其压力升至与第一粉煤给料罐405、第二粉煤给料罐410压力相同时，且第一粉煤给料罐405、第二粉煤给料罐410内的料位降低到足以接收一批粉煤时，打开第一粉煤锁斗406与第一粉煤给料罐405、第二粉煤锁斗409与第二粉煤给料罐410之间平衡阀门（未示出）进行压力平衡，然后依次打开第一粉煤锁斗406与第一粉煤给料罐405、第二粉煤锁斗409与第二粉煤给料罐410之间的两个切断阀（未示出），粉煤通过重力作用进入第一粉煤给料罐405、第二粉煤给料罐410。第一粉煤锁斗406、第二粉煤锁斗409卸料完成后，通过将气体排放至第一粉煤贮罐过滤器404、第二粉煤贮罐过滤器408进行泄压，泄压完成后重新于第一粉煤储斗402、第二粉煤储斗407经压力平衡后联通，此时，一次加料完成。

根据本实用新型的具体实施例，第一粉煤锁斗406、第二粉煤锁斗409的加压是通过加压装置403充入高压二氧化碳(开工时为氮气)完成的，高压二氧化碳经充气锥、充气板、管道充气器和锁斗高压过滤器（均未示出）直接进入第一粉煤锁斗406、第二粉煤锁斗409。

为了保证到气化余热回收单元10的烧嘴的煤流量的稳定，需将第一粉煤给料罐405、第二粉煤给料罐410的压力和气化余热回收单元10之间保持一个恒定的压差，此压差的设定值取决于气化余热回收单元10的负荷。

合成气洗涤单元

上述实施例原料煤制备合成气的***中还可以进一步包括：合成气洗涤单元，合成气洗涤单元与合成气出口2121相连，合成气洗涤单元适于对合成气进行净化处理。

如图3所示，根据本实用新型的具体实施例，合成气洗涤单元可以包括：文丘里洗涤器601，气液分离器602，洗涤塔603，

其中，文丘里洗涤器601与合成气出口2121相连且适于对合成气进行除尘处理；气液分离器602与文丘里洗涤器601相连且适于将从文丘里洗涤器中排出合成气和废液进行气液分离，以便得到合成气和第一废液；洗涤塔与气液分离器602相连且适于对气液分离得到的合成气进行洗涤除尘，以便得到粗合成气和第二废液。

根据本实用新型的一个具体实施例，合成气洗涤单元是按照下列步骤进行洗涤的：从第二废锅冷却室210排出的合成气进入文丘里洗涤器601，气体中的固体被完全浸湿后进入气液分离器602进行气液分离，分离出来的液体在液位的控制下连续排放到高压闪蒸罐。气体进入合成气洗涤塔603，向下经洗涤塔603内的下降管6031进入洗涤塔底部直接冲击液面，大部分夹带的固体从气体中除去。合成气通过下降管6031周围的环形空间向上经位于洗涤塔603上部的两道喷淋塔盘6032，与来自变换单元的工艺冷凝液通过逆流接触洗去其余的固体颗粒，在经除沫器进行汽液分离后，基本上不含固体颗粒的合成气离开洗涤塔送至后***（固体含量＜10mg/Nm³）。在洗涤塔的合成气出口可以安装有在线分析仪，对CH₄和CO₂等组分含量进行连续监测。

由变换单元送来的工艺凝液一部分进入洗涤塔的塔盘，另一部分进入到塔釜，在开工时由锅炉水替代变换工艺凝液。为了降低洗涤塔底水中的固体浓度及微量组分的富集，洗涤塔底部部分的水和固体在流量控制下被排放到黑水闪蒸装置。同时为了补充由合成气带走的水及由洗涤塔、气化余热回收单元排出的水，由洗涤塔给料泵送来的工艺水被补充到洗涤塔603塔釜中。

从洗涤塔603出来的激冷水经激冷水泵604送至气化余热回收单元的冷却环、渣池（未示出）及文丘里洗涤器601。

排渣单元

根据本实用新型的具体实施例，上述实施例的原料煤制备合成气的***还可以进一步包括：排渣单元，排渣单元与气化余热回收单元的排渣口12相连，排渣单元适于排出气化余热回收单元10内产生的废渣。

如图3所示，排渣单元可以包括：破渣机701，渣锁斗702，捞渣机703，锁斗冲洗罐704，锁斗循环泵705；

在气化余热回收单元内排出的废渣被破渣机701破碎，然后通过渣锁斗702排至捞渣机703。

为了确保顺利排渣，在气化余热回收单元的激冷室130底端和渣锁斗702之间设有一台锁斗循环泵705，使渣水在渣锁斗702和激冷室130底端之间进行循环。

在渣锁斗702与激冷室130底端联通后，经过一段预定的时间，一般约为45分钟后，排渣程序将会启动。首先将锁斗循环泵705阀门打开，再将锁斗循环泵705进口阀关闭，再关闭渣锁斗702进口阀，然后通过渣锁斗702泄压阀对渣锁斗702进行泄压。泄压后，打开渣锁斗702的出口阀，将渣和水送入捞渣机703，卸料过程约2分钟。

在渣锁斗702卸料过程中，打开锁斗冲洗水罐704出口阀对渣锁斗702进行冲洗，保证在卸料过程中渣锁斗702始终充满水。经过预先设定的时间或者在锁斗冲洗水罐704达到低液位后，渣锁斗702出口阀门关闭。当渣锁斗702出口高水位开关被激活后，锁斗冲洗水罐704出口阀关闭，锁斗冲洗水罐704开始再次补充来自水回收部分的灰水。渣锁斗702利用高压灰水进行加压，当渣锁斗702和气化余热回收单元之间的压差小于设定值0.18MPa时，关闭渣锁斗702加压阀，渣锁斗702进口阀打开。与此同时，从渣锁斗702通向锁斗循环泵705进口阀门打开，而锁斗循环泵705的循环阀关闭。因此，上述实施例的排渣单元的排渣过程为降压、卸料、再次注水、加压、收渣，以此循环进行，排一次渣大概需要45分钟。

渣水处理单元50

根据本实用新型的具体实施例，上述实施例的原料煤制备合成气的***中的渣水处理单元50可以包括：黑水闪蒸装置，灰渣水处理装置。

其中，黑水闪蒸装置与排渣单元、气液分离器602以及洗涤塔603相连，黑水闪蒸装置适于对排渣单元产生的渣水、气液分离器排出的第一废液以及洗涤塔排出的第二废液进行闪蒸处理，以便得到蒸汽和固水渣；灰渣水处理装置与黑水闪蒸装置相连，灰渣水处理装置适于对固水渣进行固液分离。

根据本实用新型的具体实施例，黑水闪蒸装置可以具体包括：高压闪蒸罐501，高压闪蒸分离罐502，汽提塔503，真空闪蒸罐504，真空闪蒸冷凝器505，真空闪蒸分离罐506，

其中，高压闪蒸罐501的进液口与排渣单元、气液分离器602以及洗涤塔603相连；高压闪蒸分离罐502与高压闪蒸罐501的蒸汽出口相连；汽提塔503与高压闪蒸分离罐502的蒸汽出口相连；真空闪蒸罐504与高压闪蒸罐501的排渣口相连；真空闪蒸冷凝器505与真空闪蒸罐504的蒸汽出口相连；真空闪蒸分离罐506与真空闪蒸冷凝器505的蒸汽出口相连。

根据本实用新型的具体实施例，上述实施例黑水闪蒸装置可以按照下列方式进行工作：从分离器(602)、合成气洗涤塔(603)底部来的黑水在减压后送入高压闪蒸罐501进行闪蒸，闪蒸蒸汽流经高压闪蒸分离罐502后，分离出来的冷凝液送到汽提塔503，蒸汽一部分送去汽提塔503作为加热蒸汽用，其余部分送至硫回收岗位作为工艺蒸汽。

从气化炉底部渣池、高压闪蒸罐501底部的水和固体通过液位控制进入到真空闪蒸罐504。在真空闪蒸罐504的黑水进一步进行闪蒸，闪蒸出其中溶解的少量气相组分。真空闪蒸罐504顶蒸汽经过真空闪蒸冷凝器505冷却，再经真空闪蒸分离罐506分离后，不凝气由真空闪蒸真空泵513排至大气，真空闪蒸分离罐506底液体进入灰渣水处理装置。真空闪蒸罐504底部的液体和固体混合物自流进入沉降槽507。

根据本实用新型的具体实施例，灰渣水处理装置可以具体包括：沉降槽507，絮凝剂加药装置508，灰水罐511，分散剂加药装置514。沉降槽507与真空闪蒸罐504的排渣口相连；灰水罐511与沉降槽507的灰水出口相连，以及絮凝剂加药装置508与沉降槽507相连，以便适于向沉降槽507内加入絮凝剂。分散剂加药装置514与灰水罐511、低压灰水泵515的入口、高压灰水泵512入口相连，以便适于向灰水罐511和低压灰水泵515以及高压灰水泵512内加入分散剂。

根据本实用新型的具体实施例，上述实施例的原料煤制备合成气的***中的灰渣水处理装置可以按照下列方式进行工作：

从真空闪蒸罐504来的含有固体的水、开工阶段由渣池来的水以及由后续的真空带式过滤机分离出的滤液都进入沉降槽507进行重力沉降固液分离。为了促进固体沉降，需通过絮凝剂加药装置508向沉降槽507中加入絮凝剂来促进沉降作用，在沉降槽内还安装了一个缓慢转动的刮泥机（未示出）把沉降下来的固体送到沉降槽底部的出口。在沉降槽底部沉降出的渣浆通过沉降槽底流泵509送至真空带式过滤机510进行过滤，过滤机滤出的滤饼用汽车送往厂外，滤液经滤液池由滤液泵输送返回沉降槽507。从沉降槽507顶部溢流出来的水可流进入灰水罐511。

灰水罐511是整个***中所用各种水的缓冲罐，整个***的水均可返回到灰水罐，为了防止下游的水***中出现结垢，将灰水罐511顶部和低压灰水泵515入口和高压灰水泵512入口与分散剂加药装置514相连，以便加入分散剂。为了维持整个***的微量组分及固体含量的稳定，其中小部分回收的水作为废水送至厂内污水处理厂，其余大部分水作为工艺水循环使用。灰水罐511回收的灰水由低压灰水泵515送出，由低压灰水泵515送出的灰水的小部分经废水冷却器冷却后送至污水处理厂，其余的部分作为锁斗冲洗水送至锁斗冲洗水冷却器冷却后进入锁斗冲洗水罐704以及部分送入汽提塔503。

除了来自低压灰水泵的灰水进入汽提塔503进行处理外，为了补充***损失的水，还要向汽提塔503补充部分脱盐水。为了控制腐蚀，各种水流入汽提塔503中，用高压闪蒸罐501闪蒸出的蒸汽和来自管网的低压蒸汽给进行加热。低压蒸汽和闪蒸汽在需要的时候可以通过压力控制加入。

汽提塔503的灰水经高压灰水泵512加压，送到洗涤塔603。为了防止在洗涤塔603和下游的水***中出现结垢，在泵的入口加入分散剂。

根据本实用新型上述实施例的原料煤制备合成气的***还具有下列优点：

1、原料煤适应性强

原料煤制备合成气的***可以气化褐煤、烟煤、无烟煤等所有煤种；对入炉粉煤粒径要求：≤90μm大于90%，≤5μm小于10%，水分小于2%，灰份10%以上。粒度过大影响碳的转化率，水分太高会影响到粉煤输送单元40的煤粉输送效率。灰份小水冷壁挂渣困难，难以形成稳定的保护渣层。

2、开停车时间短，负荷升降快

原料煤制备合成气的***具有开停车时间短，负荷升降快的特点。从停车到开车整个过程可以在2个小时内完成，气化余热回收单元从投料时的40%负荷，升到气化余热回收单元的100%负荷可以在2小时内完成，减少了开停车过程中的各项物料消耗。

3、全部开车过程电视监控，安全直观

原料煤制备合成气的***中的气化余热回收单元运用了最新技术成果，取消了火焰检测器。在两个火检管上安装了两个高清晰度的摄像头，在总控制室设有显示屏，从烧嘴点火，到烧嘴升温升压及粉煤投料的全过程，都在电视监控器的监控下，可以直接看到炉内的燃烧情况，具有安全、方便、直观的特点。

4、原料输送气量消耗低

（1）干煤粉进料，5～90微米煤粉颗粒，可以使用氮气或二氧化碳输送。

（2）进料煤粉的水含量（外水）需严格控制<2%。

（3）干煤粉密相输送技术成熟,悬浮速度7～10m/s，固气比可达480kg/m³。

5、工艺技术指标先进、各项消耗低：

（1）气化余热回收单元操作温度1400～1700℃。煤的灰熔点可选范围宽（1250～1600℃），煤种适应性范围广，基本可以实现原料煤的本地化。

（2）气化余热回收单元操作压力：1.5～6.5MPa，装置负荷调节范围60%～110%，调节操作弹性大。

（3）出口合成气有效气体(CO+H₂)体积≥88%，CH₄体积≤350ppm，粗合成气品质好。

（4）两个废锅回收热量及水浴式合成气冷却及洗涤方案，合成气中热量回收利高，除渣、除灰效果好。

（5）氧气消耗≤330Nm³/1000Nm³(CO+H₂),≤700Nm³/t氨醇，氧耗量较低。

（6）原煤消耗≤650kg/1000Nm³(CO+H₂),≤1330kg/t氨醇，煤耗量较低。

6、设备结构合理，全部实现国产化：

（1）气化余热回收单元设备结构紧凑，尺寸小，占地面积小，燃烧效率高。

（2）控制***自动化程度高，有完善的安全联锁***。

（3）主烧嘴和副烧嘴的混合式燃烧器，集高能电子点火装置，开工烧嘴、生产烧嘴为一体，控制***简单。独立的冷却水外夹套，拆装维护方便。

（4）水冷壁外依次有SiC耐火材料、固渣及熔态渣，从而保证SiC材料的使用温度＜1400℃，并“以渣抗渣”，减少SiC材料受到的冲刷和磨损。

（5）气化余热回收单元、燃烧器、水冷壁等全部实现国产化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种原料煤制备合成气的***，其特征在于，包括：

磨煤-干燥单元，所述磨煤-干燥单元具有原料煤进口和粉煤出口；

粉煤输送单元，所述粉煤输送单元具有粉煤进口和排料口，所述粉煤进口与所述粉煤出口相连；

气化余热回收单元，所述气化余热回收单元具有进料口、合成气出口和排渣口，所述进料口与所述粉煤输送单元的排料口相连；以及

渣水处理单元，所述渣水处理单元与所述气化余热回收单元的排渣口相连，

其中，

所述气化余热回收单元包括：

第一炉体，所述第一炉体内具有位于上部的燃烧室、位于所述燃烧室下面的第一废锅冷却室和位于所述第一废锅冷却室下面的激冷室，所述第一废锅冷却室包括第一辐射冷却室和环绕所述第一辐射冷却室的第一对流冷却室，所述第一辐射冷却室的顶端与所述燃烧室的底端连通，所述第一辐射冷却室的底端敞开，所述第一对流冷却室的底端与所述第一辐射冷却室的底端连通，所述第一对流冷却室的上部设有出气口；

第二炉体，所述第二炉体内具有第二废锅冷却室，所述第二废锅冷却室包括第二辐射冷却室和环绕所述第二辐射冷却室的第二对流冷却室，所述第二辐射冷却室的顶端与所述出气口连通，所述第二对流冷却室的底端与所述第二辐射冷却室的底端连通，所述第二对流冷却室的上部设有合成气出口；

上部主喷嘴，所述上部主喷嘴设在所述第一炉体的顶端的中心，所述上部主喷嘴用于从所述燃烧室的顶部向所述燃烧室内喷射蒸汽、干粉煤、主氧气、助燃气体和可燃气体，所述上部主喷嘴内设有一体化的点火及火焰检测装置；上部副喷嘴，所述上部副喷嘴设在所述第一炉体的上部，用于从所述燃烧室的上部向所述燃烧室内喷射蒸汽、氧气和干粉煤。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，进一步包括：

与所述气化余热回收单元的排渣口相连且适于排出所述气化余热回收单元内产生的废渣的排渣单元。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，进一步包括：

与所述合成气出口相连且适于对所述合成气进行净化处理的合成气洗涤单元。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述合成气洗涤单元包括：

文丘里洗涤器，所述文丘里洗涤器与所述合成气出口相连；

气液分离器，所述气液分离器与所述文丘里洗涤器相连；

洗涤塔，所述洗涤塔与所述气液分离器相连。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述渣水处理单元包括：

黑水闪蒸装置，所述黑水闪蒸装置与所述排渣单元、气液分离器以及洗涤塔相连；

灰渣水处理装置，所述灰渣水处理装置与所述黑水闪蒸装置相连。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述黑水闪蒸装置包括：

高压闪蒸罐，所述高压闪蒸罐具有进液口、蒸汽出口和排渣口，所述进液口与所述气液分离器以及洗涤塔相连；

高压闪蒸分离罐，所述高压闪蒸分离罐与所述高压闪蒸罐的蒸汽出口相连；

汽提塔，所述汽提塔与所述高压闪蒸分离罐的蒸汽出口相连；

真空闪蒸罐，所述真空闪蒸罐与所述排渣单元、高压闪蒸罐的排渣口相连；

真空闪蒸冷凝器，所述真空闪蒸冷凝器与所述真空闪蒸罐的蒸汽出口相连；以及

真空闪蒸分离罐，所述真空闪蒸分离罐与所述真空闪蒸冷凝器的蒸汽出口相连。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述灰渣水处理装置包括：

沉降槽，所述沉降槽与所述真空闪蒸罐的排渣口相连；

灰水罐，所述灰水罐与所述沉降槽的灰水出口相连；以及

絮凝剂加药装置，所述絮凝剂加药装置与所述沉降槽相连；

分散剂加药装置，所述分散剂加药装置与所述灰水罐、低压灰水泵的入口、高压灰水泵入口相连。

8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述粉煤输送单元包括：

常压粉煤贮罐，所述常压粉煤贮罐与所述磨煤-干燥单元相连；

第一粉煤储斗，所述第一粉煤锁斗与所述常压粉煤贮罐相连；

第一粉煤锁斗，所述第一粉煤锁斗与所述第一粉煤储斗相连；

加压装置，所述加压装置与所述第一粉煤锁斗相连；

第一粉煤贮罐过滤器，所述第一粉煤贮罐过滤器与所述第一粉煤锁斗的排气口相连；以及

第一粉煤给料罐，所述第一粉煤给料罐与所述第一粉煤锁斗的出料口、所述上部副喷嘴相连。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述粉煤输送单元进一步包括：

第二粉煤储斗，所述第二粉煤锁斗与所述常压粉煤贮罐相连；

第二粉煤锁斗，所述第二粉煤锁斗与所述第二粉煤储斗和加压装置相连；

第二粉煤贮罐过滤器，所述第二粉煤贮罐过滤器与所述第二粉煤锁斗的排气口相连；以及

第二粉煤给料罐，所述第二粉煤给料罐与所述第二粉煤锁斗的出料口、所述上部主喷嘴相连。