CN212425969U - 一种双床煤气化*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双床煤气化***，属于煤炭清洁技术领域。针对现有煤气化能源利用率低和单一炉型进行气化煤种适用性差的问题，本实用新型提供一种双床煤气化***，它包括固定床气化炉，固定床气化炉中的煤气出口与循环流化床气化炉连接，固定床气化炉和循环流化床气化炉均分别与给料装置连接，还包括余热回收装置和除尘装置，循环流化床气化炉中的煤气出口和除尘装置分别与余热回收装置连接。本实用新型将两个炉型相结合的方式提高了煤气化***的煤种适应性，并且通过余热回收装置与生成的混合煤气进行换热产生蒸汽作为气化剂参与气化反应，提高煤气的气化效率和能源利用率，节省成本投入，整个***结构简单，运行稳定。

Description

一种双床煤气化***

技术领域

本实用新型属于煤炭清洁高效利用技术领域，更具体地说，涉及一种双床煤气化***。

背景技术

我国因“缺油、少气和多煤”的能源结构特征，决定了煤炭能源消费比重大，清洁能源比例较低，也因此导致我国环保事业压力巨大。煤炭利用途径中，煤气化技术最为清洁，煤气化技术是煤炭清洁高效利用的重要途径之一。煤气化是指煤炭在气化介质的参与下，通过一系列的热化学反应过程，转化为可燃气体的过程。煤气化所产生的可燃气体主要有效成分为CO、H₂、CH₄以及部分烷烃类气体。常用的煤气化工艺按照燃料在炉内不同的运动情况，主要分为三类：固定床、流化床、气流床。其中固定床的碳转化率和热效率高，但其生产过程中有较多的焦油产生，环保压力大。相比较来说，流化床和气流床气化技术因气化过程中无焦油及酚的排放，其所产生的煤气清洁程度较高，但流化床也有着生产综合能耗高、燃料使用范围窄(一般为烟煤)等缺点。因此，单一类型的煤炭气化炉有其缺点。目前，循环流化床-固定床双床气化技术一般是应用于生物质的气化：生物质等燃料在流化床生产的气化气经除尘后送入固定床中降温、提质，从而获得低温、热值较高的气化气。此类双床气化工艺将循环流化床气化炉工艺中的换热器改为固定床，无燃气换热器，***简单，运行灵活性好。但后续工艺仍存在着复杂的气化气除焦油措施，设备复杂，酚类废水处理困难，环保压力高。

针对上述问题也进行了相应的修改，如中国专利申请号CN201310607403.8，公开日为2014年3月26日，该专利公开了一种煤气发生装置，包括：煤气化反应室，所述煤气化反应室分为固定床反应室和流化床反应室，所述固定床反应室和流化床反应室的上部相连通；所述固定床反应室外壁设置有给煤口，所述流化床反应室的外壁设置有煤气出口；所述固定床反应室和流化床反应室的外壁均设置有气化剂导入口和排渣口。该专利的不足之处在于：气化过程中产生的热量无法进行有效的回收利用，造成能源的浪费。

又如中国专利申请号CN201610708957.0，公开日为2018年3月6日，该专利公开了一种流化床和固定床组合式催化气化装置及其方法，由上方流化床气化段和下方固定床气化段组成，其特征在于两个气化段采用喉口相连接，流化床气化段中设有原料进口、循环合成气进口、一级回料进口和气体分布器，固定床气化段内设有炉蓖和二级回料进口。主要包括以下步骤：含碳原料、催化剂、一级回料的半焦颗粒、循环合成气和高温混合气体在流化床气化段内进行热解、气化和甲烷化反应，未反应完全粗渣和二级细灰颗粒进入固定床气化段进行燃烧气化反应的技术方案。该专利的不足之处在于：该***结构复杂，成本偏高。

实用新型内容

1、要解决的问题

针对现有煤气化能源利用率低和单一炉型进行气化煤种适用性差的问题，本实用新型提供一种双床煤气化***。本实用新型将两个炉型相结合的方式提高了煤气化***的煤种适应性，并且通过余热回收装置与生成的混合煤气进行换热产生蒸汽作为气化剂参与气化反应，提高煤气的气化效率和能源利用率，节省成本投入，整个***结构简单，运行稳定。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种双床煤气化***，包括固定床气化炉，固定床气化炉中的煤气出口与循环流化床气化炉连接，固定床气化炉和循环流化床气化炉均分别与给料装置连接，还包括余热回收装置和除尘装置，循环流化床气化炉中的煤气出口和除尘装置分别与余热回收装置连接。

更进一步的，所述余热回收装置包括与循环流化床气化炉中的煤气出口连接的高温换热器，与高温换热器连接的废热锅炉，废热锅炉与汽包连接，汽包与脱盐水连接。

更进一步的，循环流化床气化炉和高温换热器之间还设置有旋风分离器。

更进一步的，余热回收装置还包括省煤器，省煤器设置在汽包与脱盐水之间，脱盐水通过省煤器进入到汽包中，且省煤器与废热锅炉连接。

更进一步的，固定床气化炉中的煤气出口与循环流化床气化炉的中上部连接。

更进一步的，循环流化床气化炉内壁设置有耐火砖。

更进一步的，固定床气化炉的底部和循环流化床气化炉的底部均设置有出渣装置。

更进一步的，出渣装置包括出渣管，出渣管一端与固定床气化炉或循环流化床气化炉连接，另一端与出渣机连接。

更进一步的，所述除尘装置包括依次连接的布袋除尘器、煤气冷却器和水洗塔，布袋除尘器的底部设置有仓泵。

更进一步的，固定床气化炉的给料装置中煤粒径为15-50mm，循环流化床气化炉的给料装置中煤粒径为10mm以下。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型使用固定床气化炉和循环流化床气化炉相结合的方式，将固定床气化炉气化工艺中的电捕焦油器、洗涤冷却器等煤气焦油清理装置用循环流化床气化炉代替，固定床气化炉内产生的低温煤气经过循环流化床气化炉内产生的高温煤气高温热解处理后，煤气中无焦油、酚类物质(痕量)，提高了煤气的品质，极大地减轻了煤气化后续***的环保压力，符合国家节能环保要求，同时低温煤气与高温煤气混合后进入余热回收装置，与余热回收装置进行换热生成蒸汽，为气化反应提供气化剂原料，并且对混合煤气进行除尘操作后混合煤气的纯净度得到进一步保证，整个***操作简便，提高煤气的气化效率和能源利用率，节省成本；

(2)本实用新型将高温换热器与循环流化床气化炉煤气出口连接，高温混合煤气在高温换热器中利用其自身热量对参与反应的气化剂进行预热，预热后的气化剂进入到循环流化床气化炉内参与气化反应，无需借助其它设备对气化剂进行预热，节省成本；并且高温的混煤气进入到废热锅炉中与脱盐水换热产生蒸汽，此蒸汽可作为气化剂原料之一参与循环流化床气化炉和固定床气化炉内的气化反应，实现能源的循环使用，提高能源利用率；

(3)本实用新型在循环床气化炉和高温换热器之间设有旋风分离器，旋风分离器对混合煤气进行气固分离，且旋风分离器分离出的含碳固体颗粒再次进入到循环床气化炉内进行进一步反应，提高煤炭的转化率和综合利用；并且脱盐水经省煤器进入到汽包中，省煤器对脱盐水进行预热，提高汽包的使用寿命；同时省煤器利用混合煤气的热量对脱盐水进行预热，实现混合煤气余热利用最大化；

(4)本实用新型将固定床气化炉的煤气出口与循环流化床气化炉的中上部连接，因循环流化床气化炉内生成的高温煤气会向炉上方流动，这样的设置便于固定床气化炉产生的低温煤气与高温煤气充分接触，使得低温煤气反应充分；同时在循环流化床气化炉内壁设置有耐火砖，提高循环流化床气化炉的使用寿命，减小设备维修成本；

(5)本实用新型在固定床气化炉和循环流化床气化炉的底部均设置有出渣装置，及时对炉内气化反应产生的废渣进行清理，避免废渣在炉内堵塞影响气化反应的进行；炉内的废渣通过出渣管进入到出渣机中，出渣机再将废渣进行运输到后续处理工艺中，操作简便且及时，提高整个***的除渣效率；

(6)本实用新型生成的高温混合煤气经过余热回收装置后进入到布袋除尘器中，布袋除尘器对混合煤气进行颗粒的去除，颗粒经过仓泵排出；再经过煤气冷却器对混合煤气进行冷却降温，最终再通过水洗塔对混合煤气进行进一步的除尘降温，提高整个混合煤气的品质。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、固定床大煤斗；2、进煤机构；3、流化床大煤斗；4、流化床小煤斗；5、流化床给煤机；6、固定床气化炉；7、循环流化床气化炉；8、旋风分离器；9、高温换热器；10、废热锅炉；11、除尘装置；12、汽包；13、出渣装置；14、出渣机。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，一种双床煤气化***，包括固定床气化炉6，固定床气化炉6中的煤气出口与循环流化床气化炉7连接，固定床气化炉6和循环流化床气化炉7均分别与给料装置连接，且固定床气化炉6和循环流化床气化炉7上均设置有气化剂进口，气化剂为水蒸汽和空气的混合体或水蒸汽和氧气的混合体；具体的，所述固定床气化炉6的给料装置包括固定床大煤斗1，固定床大煤斗1与进煤机构2连接，进煤机构2为螺旋给料机，给料均匀并且工作平稳，螺旋给料机的出口与固定床气化炉6的进煤口连接，该给料装置结构简单并且密封性能好，避免煤的撒漏；循环流化床气化炉7的给料装置包括依次连接的流化床大煤斗3、流化床小煤斗4和流化床给煤机5，流化床给煤机5的出口与循环流化床气化炉7的进煤口连接，该给料装置结构简单并且密封性能好，避免煤的撒漏，设置两个煤斗可以增加给煤量，煤斗的数量不进行限制，可以根据设备的负荷进行改动；并且在本实施中，固定床大煤斗1中的原料为兰炭或无烟煤，粒径为15～50mm，流化床大煤斗3中的原料为烟煤或褐煤，粒径在10mm以下，将两个大煤斗内的粒径进行控制，便于后续气化反应的正常进行；两个不同的气化炉进行不同原料的补给，弥补了单个炉型进行气化反应时煤种适用性差的问题，本***可以使用兰炭、无烟煤等流化床气化炉气化效果差的煤种，提高了煤气化***的煤种适应性，并且在固定床气化炉6内生成的低温煤气进入到循环流化床气化炉7内，与循环流化床7内生成的高温煤气进行充分混合形成混合煤气，高温煤气利用其自身热量对低温煤气进行热解处理，使得混合煤气中无焦油、酚类物质(痕量)，提高了混合煤气的品质，极大地减轻了煤气化后续***的环保压力，符合国家节能环保要求，循环流化床气化炉7代替了单纯使用固定床气化炉6时所需的电捕焦油器、洗涤冷却器等煤气焦油清理装置，极大节省了生产成本；同时利用固定床气化炉6气化反应的高转化率提高整个煤气化***的气化效率，产生的混合煤气热值高，经济效果好。

本实用新型所述的双床煤气化***还包括余热回收装置和除尘装置11，循环流化床气化炉7中的煤气出口和除尘装置11分别与余热回收装置连接，余热回收装置对生成的混合煤气进行热量回收利用生成蒸汽，蒸汽可作为气化反应中的气化剂原料；除尘装置11对生成的混合煤气进行进一步除尘降温，使得混合煤气具有较高的品质方便后续工艺的进行。具体的，所述余热回收装置包括与循环流化床气化炉7中的煤气出口连接的高温换热器9，与高温换热器9连接的废热锅炉10，废热锅炉10与汽包12连接，汽包12与脱盐水连接；气化剂需通过高温换热器9预热后进入到循环流化床气化炉7中参与气化反应，而当混合煤气从循环流化床气化炉7的煤气出口进入到高温换热器9中时，高温的混合煤气又可以因其自身的热能对气化剂进行预热，预热后的气化剂可进入到循环流化床气化炉7中参与气化反应，实现热量的利用，节约成本；混合煤气随后进入到废热锅炉10中，因汽包12与脱盐水连接能够实现对整个***进行循环水的补给，并且能够有效回收混合煤气的热量；且汽包12与废热锅炉10双向连接，所以混合煤气在废热锅炉10中与脱盐水换热产生水蒸汽，水蒸汽可作为气化剂原料之一进入到固定床气化炉6和循环流化床气化炉7内参与气化反应，混合煤气的热量得到最大程度的利用，并且能够为气化反应提供原料，节省成本；所述除尘装置11包括依次连接的布袋除尘器、煤气冷却器和水洗塔，布袋除尘器的底部设置有仓泵，布袋除尘器与废热锅炉10的出口连接，混合煤气经废热锅炉10后进入到布袋除尘器，布袋除尘器对混合煤气进行颗粒的去除，颗粒经过仓泵排出；然后经过煤气冷却器对混合煤气进行冷却降温，最终再通过水洗塔对混合煤气进行进一步的除尘降温，提高整个混合煤气的品质，为后续混合煤气的处理工艺提供方便。

在本实施例中固定床气化炉6内的原料采用兰炭，循环流化床气化炉7内的原料采用烟煤，兰炭和烟煤的煤质分析见表1，兰炭在固定床气化炉6内生成的低温煤气与循环流化床气化炉7内生成的高温煤气混合反应生成混合煤气，混合煤气的成本见表2；

表1煤质分析

指标	FCad	Vad	Aad	Mad
					兰炭	86.21	3.03	6.74	4.02
烟煤	58.09	27.33	6.83	7.75

表2混合煤气成分

成分	CO<sub>2</sub>	CO	H<sub>2</sub>	CH<sub>4</sub>	C<sub>n</sub>H<sub>m</sub>	O<sub>2</sub>	N<sub>2</sub>	热值/kCal
									体积分数/％	6.5	24.5	19.5	1.9	0.2	0.4	47	1433.3

由表2可知，本实用新型将两个炉型相结合的方式提高了煤气化***的煤种适应性的同时生成的混合煤气热值相比单一炉型气化生成的煤气热值高，通过余热回收装置与生成的混合煤气进行换热产生蒸汽作为气化剂参与气化反应，提高煤气的气化效率和能源利用率，节省成本投入，整个***结构简单，运行稳定。

实施例2

基本同实施例1，优选的循环流化床气化炉7和高温换热器9之间还设置有旋风分离器8，旋风分离器8对混合煤气进行气固分离，使其进入到余热回收装置中品质较为纯净，且提高煤炭的转化率和利用率；具体的，循环流化床气化炉7的煤气出口与旋风分离器8的进气口连接，旋风分离器8底部的含碳颗粒出口与循环流化床气化炉7底部连接，旋风分离器8的出气口与高温换热器9的进气口连接；混合煤气从循环流化床气化炉7的出气口进入到旋风分离器8，旋风分离器8分离出的含碳固体颗粒再一次进入到循环流化床气化炉7内参与气化反应，从旋风分离器8分离出的混合煤气进入到高温换热器9中对气化剂进行预热，预热后的气化剂进入到循环流化床气化炉7内参与气化反应。

同时，余热回收装置还包括省煤器，省煤器设置在汽包12与脱盐水之间，脱盐水通过省煤器进入到汽包12中，且省煤器与废热锅炉10连接，省煤器的设置一方面将脱盐水进入到汽包14之前进行一个加热作用，减少除氧脱盐水在受热面的吸热，可以用省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面；另一方面脱盐水温度提高进入汽包12就会减小汽包12的壁温差，热应力相应减小，延长汽包12的使用寿命；并且省煤器是利用混合煤气自身的热量对除氧脱盐水进行预热，实现混合煤气余热利用最大化。

实施例3

基本同实施例1，优选的固定床气化炉6中的煤气出口与循环流化床气化炉7的中上部连接，所谓中上部即是指循环流化床气化炉7中部以上的位置，因循环流化床气化炉7内生成的高温煤气会向炉上方流动，这样的设置便于固定床气化炉6产生的低温煤气与高温煤气充分接触，使得低温煤气中的焦油、酚类物质在高温下分解完全，提高混合煤气的品质；并且更进一步的，循环流化床气化炉7内壁设置有耐火砖，提高循环流化床气化炉7的使用寿命。

并且在本实施例中，固定床气化炉6的底部和循环流化床气化炉7的底部均设置有出渣装置13，出渣装置13能够及时对两个气化炉内气化反应产生的废渣进行及时清理，避免废渣在炉内堵塞影响气化反应的进行；具体的，所述出渣装置13包括出渣管，出渣管一端与固定床气化炉6或循环流化床气化炉7连接，另一端与出渣机14连接，在这里值得说明的是，两个炉分别设置有出渣管和出渣机14，出渣机14与出渣管连接完成对两个炉内废渣的处理，因两个炉内产生的废渣粒径和性能均不一致，因此分开进行除渣操作，方便后续废渣的进一步处理。

本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双床煤气化***，包括固定床气化炉(6)，固定床气化炉(6)中的煤气出口与循环流化床气化炉(7)连接，固定床气化炉(6)和循环流化床气化炉(7)均分别与给料装置连接，其特征在于：还包括余热回收装置和除尘装置(11)，循环流化床气化炉(7)中的煤气出口和除尘装置(11)分别与余热回收装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种双床煤气化***，其特征在于：所述余热回收装置包括与循环流化床气化炉(7)中的煤气出口连接的高温换热器(9)，与高温换热器(9)连接的废热锅炉(10)，废热锅炉(10)与汽包(12)连接，汽包(12)与脱盐水连接。

3.根据权利要求2所述的一种双床煤气化***，其特征在于：循环流化床气化炉(7)和高温换热器(9)之间还设置有旋风分离器(8)。

4.根据权利要求3所述的一种双床煤气化***，其特征在于：余热回收装置还包括省煤器，省煤器设置在汽包(12)与脱盐水之间，脱盐水通过省煤器进入到汽包(12)中，且省煤器与废热锅炉(10)连接。

5.根据权利要求1所述的一种双床煤气化***，其特征在于：固定床气化炉(6)中的煤气出口与循环流化床气化炉(7)的中上部连接。

6.根据权利要求5所述的一种双床煤气化***，其特征在于：循环流化床气化炉(7)内壁设置有耐火砖。

7.根据权利要求1或6所述的一种双床煤气化***，其特征在于：固定床气化炉(6)的底部和循环流化床气化炉(7)的底部均设置有出渣装置(13)。

8.根据权利要求7所述的一种双床煤气化***，其特征在于：出渣装置(13)包括出渣管，出渣管一端与固定床气化炉(6)或循环流化床气化炉(7)连接，另一端与出渣机(14)连接。

9.根据权利要求1所述的一种双床煤气化***，其特征在于：所述除尘装置(11)包括依次连接的布袋除尘器、煤气冷却器和水洗塔，布袋除尘器的底部设置有仓泵。

10.根据权利要求1或9所述的一种双床煤气化***，其特征在于：固定床气化炉(6)的给料装置中煤粒径为15-50mm，循环流化床气化炉(7)的给料装置中煤粒径为10mm以下。

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