CN219385071U - 一种低阶煤高效利用气化*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低阶煤高效利用气化***，属于煤化工煤制气粉煤气化技术领域。本实用新型包括主流化床气化炉，主流化床气化炉内用于通入低阶煤粉、蒸汽和氧气进行气化反应；旋风分离器用于分离所述主流化床气化炉内气化反应生成煤气和未反应的含碳飞灰混合形成的气固混合物；气流床燃烧炉内用于通入经所述旋风分离器分离的含碳飞灰，并进行二次燃烧，其产生的高温烟气通过管道输送至主流化床气化炉内。本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种低阶煤高效利用气化***，不仅能够有效提高含碳飞灰、含碳炉渣的利用效率，还能够提高气化炉的反应热效率。

Description

一种低阶煤高效利用气化***

技术领域

本实用新型涉及煤化工煤制气粉煤气化技术领域，更具体地说，涉及一种低阶煤高效利用气化***。

背景技术

目前循环流化床气化炉典型气化工艺为：煤粉、水蒸汽、氧气在高温环境下完成制气气化反应，然后将出气化炉的粗煤气(大颗粒含碳飞灰)经高温旋风分离器分离后直接返回炉膛继续反应，出高温旋风分离器的煤气去后端换热、冷去、除尘等处理后提供给用户，气化炉产生的炉渣直接排出。该制气工艺方法产生的含碳飞灰及含碳炉渣利用效率低，且气化炉在反应过程中热效率低，生成的煤气热值较低。因此，开发低阶煤的气化技术是实现能源清洁转化和利用的重要支撑与保障。

经检索，关于低阶煤的气化***已有大量专利公开，如中国专利申请号：2013102817525，发明创造名称为：一种低阶煤气化装置，该申请案公开了一种低阶煤气化装置，气化炉的顶部设置有原料煤进口，气化炉内设置有煤气重整器，煤气重整器的顶部和底部分别设置有第一粗煤气进口和第一粗煤气出口，气化炉上设置有气化剂进口；气化炉的外侧设置有热回收器，热回收器的底部设置有第二粗煤气进口，第二粗煤气进口通过第一煤气管道与第一粗煤气出口连接；热回收器的顶部设置有第二粗煤气出口，第二粗煤气出口通过第二煤气管道与喷淋冷却器连接；热回收器的侧壁下部和上部分别制有锅炉给水进口和蒸汽出口；喷淋冷却器的顶部和底部分别制有喷淋水进口和洗涤水外排口，喷淋冷却器的右侧设置有第三粗煤气出口。

又如中国专利申请号：2016111605539，发明创造名称为：一种高通量循环流化床低阶煤气化装置及方法，该申请案公开了的一种高通量循环流化床低阶煤气化装置及方法。该煤气化反应装置是由射流强化底灰分离区，低阶煤强混合热解、气化、燃烧区，残炭提升管深度气化区，两级旋风分离器和返料机构组成。该煤气化方法是通过较高的气速和二级返料机构直接连接提升管气化区，实现高通量条件下细灰中残炭的深度气化，以及采用高速射流管和分离柱耦合结构实现底灰的高效分离。

上述两个方案均未对低阶煤气化产生的产物进行回收利用，不能够有效含碳飞灰、含碳炉渣的利用效率。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种低阶煤高效利用气化***，不仅能够有效提高含碳飞灰、含碳炉渣的利用效率，还能够提高气化炉的反应热效率。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种低阶煤高效利用气化***，包括：

主流化床气化炉，所述主流化床气化炉内用于通入低阶煤粉、蒸汽和氧气进行气化反应；

旋风分离器，所述旋风分离器用于分离所述主流化床气化炉内气化反应生成煤气和未反应的含碳飞灰混合形成的气固混合物；

气流床燃烧炉，所述气流床燃烧炉内用于通入经所述旋风分离器分离的含碳飞灰，并进行二次燃烧，其产生的高温烟气通过管道输送至主流化床气化炉内，用于为所述主流化床气化炉提供气化反应的热源。

优选的，还包括：

流化床燃烧炉，所述流化床燃烧炉内用于通入所述主流化床气化炉内气化反应生成炉渣，并进行二次燃烧，其产生的高温烟气通过管道输送至主流化床气化炉内，用于为所述主流化床气化炉提供气化反应的热源。

优选的，主流化床气化炉的顶部设有混合煤气管道，且所述混合煤气管道的出口与旋风分离器相连通。

优选的，旋风分离器的顶部设有煤气输送管，用于将分离后的洁净煤气输送至煤气分配网进行分配使用；所述旋风分离器的底部设有返料管，且所述返料管的出料口与气流床燃烧炉相连通。

优选的，气流床燃烧炉上设有第一烟气输送管，且所述第一烟气输送管的出口与主流化床气化炉相连通，该第一烟气输送管用于将含碳飞灰二次燃烧后产生的高温烟气输送至主流化床气化炉内。

优选的，主流化床气化炉的底部设有炉渣管，且所述炉渣管的出料口与所述流化床燃烧炉相连通。

优选的，流化床燃烧炉上设有第二烟气输送管，且所述第二烟气输送管的出口与主流化床气化炉相连通，该第二烟气输送管用于将炉渣二次燃烧后产生的高温烟气输送至主流化床气化炉内。

优选的，旋风分离器内部设有加热模块，用于对含碳飞灰进行加热处理。

优选的，第一烟气输送管和/或第二烟气输送管上设有电磁阀。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型的一种低阶煤高效利用气化***，与现有工艺技术相比，本方案中利用飞灰和炉渣二次燃烧产生的高温烟气为主流化床气化炉提供热源，不仅提高了含碳飞灰、含碳炉渣的利用效率，还提高了气化炉的反应热效率，同时增强了主流化床气化炉的热解反应，提高了煤气成分中CH₄的含量，从而提高了煤气热值，增加了碳的有效转化效率，在工艺和经济性上都得到了较大的提升。

附图说明

图1为本实用新型的一种低阶煤高效利用气化***的流程示意图。

示意图中的标号说明：

1、主流化床气化炉；11、混合煤气管道；12、炉渣管；2、旋风分离器；21、煤气输送管；22、返料管；3、气流床燃烧炉；31、第一烟气输送管；4、流化床燃烧炉；41、第二烟气输送管。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种低阶煤高效利用气化***，包括主流化床气化炉1、旋风分离器2和气流床燃烧炉3，所述主流化床气化炉1内用于通入低阶煤粉、蒸汽和氧气进行气化反应，其中低阶煤粉与氧气进行不完全燃烧反应，并与蒸气在高温环境下进行气化反应生成以CO、H₂、CH₄为主的煤气，并在主流化床气化炉1产生含碳炉渣。本实施例中旋风分离器2用于分离所述主流化床气化炉1内气化反应生成煤气和未反应的含碳飞灰混合形成的气固混合物；所述气流床燃烧炉3内用于通入经所述旋风分离器2分离的含碳飞灰，并进行二次燃烧，其产生的高温烟气通过管道输送至主流化床气化炉1内，用于为所述主流化床气化炉1提供气化反应的热源。

优选的，本实施例中还包括流化床燃烧炉4，所述流化床燃烧炉4内用于通入所述主流化床气化炉1内气化反应生成炉渣，并进行二次燃烧，其产生的高温烟气通过管道输送至主流化床气化炉1内，用于为所述主流化床气化炉1提供气化反应的热源。

其中主流化床气化炉1内的气化反应的化学反应式如下所示：

C+CO₂＝2CO-Q；H₂O+CO＝2CO₂+H₂-Q

C+H₂O＝H₂+CO-Q；

C+2H₂O＝CO₂+2H₂-Q；

3H₂+CO＝CH₄+H₂O-Q；

其中“-Q”代表吸收热量，与现有工艺技术相比，本实施例中利用飞灰和炉渣二次燃烧产生的高温烟气为主流化床气化炉1提供热源，不仅提高了含碳飞灰、含碳炉渣的利用效率，还提高了气化炉的反应热效率，使得其热效率≥96％，同时增强了主流化床气化炉1的热解反应，提高了煤气成分中CH₄的含量(CH₄≥10％)，从而提高了煤气热值(煤气热值≥2500kcal/Nm³)，增加了碳的有效转化效率，在工艺和经济性上都得到了较大的提升。

本实施例中主流化床气化炉1的顶部设有混合煤气管道11，且所述混合煤气管道11的出口与旋风分离器2相连通。所述旋风分离器2的顶部设有煤气输送管21，用于将分离后的洁净煤气输送至煤气分配网进行分配使用；所述旋风分离器2的底部设有返料管22，且所述返料管22的出料口与气流床燃烧炉3相连通。所述旋风分离器2内部设有加热模块，用于对含碳飞灰进行加热处理，加热后的含碳飞灰送入气流床燃烧炉3内进行二次燃烧，能够有效提高含碳飞灰的二次燃烧效率。本实施例中气流床燃烧炉3上设有第一烟气输送管31，且所述第一烟气输送管31的出口与主流化床气化炉1相连通，该第一烟气输送管31用于将含碳飞灰二次燃烧后产生的高温烟气输送至主流化床气化炉1内。

本实施例中主流化床气化炉1的底部设有炉渣管12，且所述炉渣管12的出料口与所述流化床燃烧炉4相连通。所述流化床燃烧炉4上设有第二烟气输送管41，且所述第二烟气输送管41的出口与主流化床气化炉1相连通，该第二烟气输送管41用于将炉渣二次燃烧后产生的高温烟气输送至主流化床气化炉1内。所述第一烟气输送管31和/或第二烟气输送管41上设有电磁阀，便于控制输入主流化床气化炉1内的高温烟气的输送量。

本实施例中采用气化炉和多种燃烧炉的组合使用，充分利用各装置的优势，该气化***的煤炭综合转化率高，其反应热效率高达99％，冷煤气效率高达80％，实现流化床媲美气流床的冷煤气转化效率，具有超高的煤气热值，该装置所产煤气热值能达到4000大卡/Nm³。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种低阶煤高效利用气化***，其特征在于，包括：

主流化床气化炉（1），所述主流化床气化炉（1）内用于通入低阶煤粉、蒸汽和氧气进行气化反应；

旋风分离器（2），所述旋风分离器（2）用于分离所述主流化床气化炉（1）内气化反应生成煤气混合物；

气流床燃烧炉（3），所述气流床燃烧炉（3）内用于通入经所述旋风分离器（2）分离的含碳飞灰，并进行二次燃烧，其产生的高温烟气通过管道输送至主流化床气化炉（1）内，用于为所述主流化床气化炉（1）提供气化反应的热源。

2.根据权利要求1所述的一种低阶煤高效利用气化***，其特征在于，还包括：

流化床燃烧炉（4），所述流化床燃烧炉（4）内用于通入所述主流化床气化炉（1）内气化反应生成炉渣，并进行二次燃烧，其产生的高温烟气通过管道输送至主流化床气化炉（1）内，用于为所述主流化床气化炉（1）提供气化反应的热源。

3.根据权利要求2所述的一种低阶煤高效利用气化***，其特征在于，所述主流化床气化炉（1）的顶部设有混合煤气管道（11），且所述混合煤气管道（11）的出口与旋风分离器（2）相连通。

4.根据权利要求3所述的一种低阶煤高效利用气化***，其特征在于，所述旋风分离器（2）的顶部设有煤气输送管（21），用于将分离后的洁净煤气输送至煤气分配网进行分配使用；所述旋风分离器（2）的底部设有返料管（22），且所述返料管（22）的出料口与气流床燃烧炉（3）相连通。

5.根据权利要求4所述的一种低阶煤高效利用气化***，其特征在于，所述气流床燃烧炉（3）上设有第一烟气输送管（31），且所述第一烟气输送管（31）的出口与主流化床气化炉（1）相连通，该第一烟气输送管（31）用于将含碳飞灰二次燃烧后产生的高温烟气输送至主流化床气化炉（1）内。

6.根据权利要求5所述的一种低阶煤高效利用气化***，其特征在于，所述主流化床气化炉（1）的底部设有炉渣管（12），且所述炉渣管（12）的出料口与所述流化床燃烧炉（4）相连通。

7.根据权利要求6所述的一种低阶煤高效利用气化***，其特征在于，所述流化床燃烧炉（4）上设有第二烟气输送管（41），且所述第二烟气输送管（41）的出口与主流化床气化炉（1）相连通，该第二烟气输送管（41）用于将炉渣二次燃烧后产生的高温烟气输送至主流化床气化炉（1）内。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种低阶煤高效利用气化***，其特征在于，所述旋风分离器（2）内部设有加热模块，用于对含碳飞灰进行加热处理。

9.根据权利要求5所述的一种低阶煤高效利用气化***，其特征在于，所述第一烟气输送管（31）和/或第二烟气输送管（41）上设有电磁阀。