CN2319410Y - 两级气化流化床焦载热煤气－蒸汽联产装置 - Google Patents
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Abstract
两级气化流化床焦载热煤气－蒸气联产装置,它是在流化床焦载热煤气－蒸气联产装置基础上的进一步改进。其主要特征是煤气发生装置包括两个流化床气化反应器。该装置采用了以焦作为热载体,有效地解决了气化反应器内碳的浓度过低的问题,保证了足够的载热量和较高的反应温度,从而大大提高了煤气产率;同时由于采用两个流化床气化反应器,根据需要,可分别得到含有较多的低碳烃或富含焦油的城市煤气和一船合成原料气以及可作为合成氨原料气的水煤气,因而具有更广泛的适用性。
Description
本实用新型涉及一种用煤制气的流化床煤气-蒸汽联产设备。
现有技术中，采用煤制气的方法很多，除了常规的几种如焦炉、直立炉、水煤气两段炉、加压鲁奇炉等以外，循环流化床粉煤制气技术，特别是循环床煤气-蒸汽联产的一体化工艺，目前也得到了相应的开发和应用。中国发明专利“循环床煤气-蒸汽联产工艺方法及设备”(申请号91103896.5)，就是采用带三旋涡内分离器的循环流化床锅炉产生蒸汽，而在该锅炉之外紧邻布置一个流化床煤裂解炉产生煤气，采用经分离器分离下来的热灰作热载体提供煤热解所需的热源，而粉煤热解后产生的半焦和部分原煤作为锅炉的燃料。此种工艺具有结构简单，运行成本低，能合理利用能源等特点，既可产生中热值煤气供居民生活使用，同时可产生蒸汽供热和发电。但由于上述工艺采用循环灰作为热载体，从而使气化反应器中的焦炭的浓度很低，不利于水煤气反应，故煤气产率低，而且循环灰中的铁载氧循环使煤气中的CO浓度降低，CO2浓度升高，降低了煤气的热值；另一方面，作为热载体的循环灰由于只靠分离器分离，其循环量小，导致裂解炉内的温度偏低，使相当多的挥发分残留在半焦中，这也影响了制气产率。
为了克服上述问题，中国专利申请(申请号96109833.3)提出一种流化床焦载热煤气-蒸汽联产工艺及装置。它包括生产蒸汽的流化床锅炉***和生产煤气的煤气发生***。其煤气发生***包括一个流化床气化反应器和一个顶部装有气固分离器的燃烧提升管及连通阀。原煤在流化床气化反应器内发生裂解反应和水煤气反应，并释放出煤气，生成的焦进入提升管燃烧并放热。大量的焦在提升管和流化床反应器之间循环，将提升管内焦燃烧释放出的热量带入流化床气化反应器，作为煤气化反应的热源，余焦送入锅炉燃烬。此种工艺，采用了以焦作热载体，有效地解决了气化反应器内碳浓度过低的问题，保证了足够的载热量和较高的反应温度，大大提高了煤气产率。本装置可根据需要，通入不同的流化介质后，即可产生城市煤气、一般合成原料气或合成氨原料气。
当生产合成氨原料气时，流化床气化反应器内的流化介质为蒸汽，此时提升管底部既通空气又通蒸汽，即焦在提升管内既燃烧升温，又发生水煤气反应，产生的混合气可与流化床气化反应器内生产的煤气共用于制成合成氨原料气。
在反应器内的气化过程中，由于原煤既发生裂解反应又发生水煤气反应，生成的煤气中含有较多的裂解反应的产物甲烷及其他低碳烃，与提升管产生的混合气混合后，仍含有这些烃。而合成氨生产所需的原料以水煤气反应的产物为主，甲烷等低碳烃必须从原料气中去除。但在目前的条件下，从水煤气混合气中脱除烃的技术难度很大，因此，有必要对技术设备作进一步改进，以生产更符合要求的合成氨原料气。
针对上述情况，本实用新型的目的和任务是对流化床焦载热煤气-蒸汽联产装置作出改进，使其不仅能有效地提高煤气产率，而且使原煤的裂解反应和水煤气反应过程分开，分别得到含有较多的低碳烃或富含焦油的城市煤气和一般合成原料气或可作为合成氨原料气的水煤气，使其具有更广泛的适用性。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：它主要由生产蒸汽的流化床锅炉和生产煤气的煤气发生装置组成，其煤气发生装置包括流化床气化反应器和一个提升管，提升管顶部装有气固分离装置，其特征是煤气发生装置包括两级流化床气化反应器，提升管顶部的气固分离装置与每个流化床气化反应器之间分别装有连通阀，提升管底部分别通过下料管和调节阀与每个流化床气化反应器底部相连通。
***运行时，用于生产煤气的煤直接加入到第一级流化床气化反应器中，该反应器分别以蒸汽、煤气或蒸气与煤气的混合物作流化介质。煤在其中发生裂解反应，生成的中热值煤气和焦油蒸汽由气化反应器顶部流出；气化反应生成的焦随作为热载体的循环焦一起从流化床气化反应器底部排出，经下料管及调节阀流入提升管。从提升管底部通入的空气携带着焦以一定速度上升，并同时燃烧、放热。在这里焦被加热并被提升到顶部的一个气固分离装置。被分离下来的焦分成两路，其中一部分返回到加煤的第一级气化反应器，以提供煤裂解反应所需的热量，而另一部分则流到第二级流化床气化反应器中(采用蒸气作为流化介质)，焦在其中与蒸汽发生水煤气反应，生成的水煤气从流化床气化反应器顶部流出。由提升管顶部排出热烟气送入流化床锅炉作余热吸收。
附图1为生成城市煤气或一般合成原料气的原发明的结构原理示意图。
附图2为生成合成氨原料气和城市煤气或一般合成原料气的本发明的工艺流程及结构原理示意图。
下面结合附图详细描述本发明的工作原理，具体结构及实施方式：
本实用新型主要包括生产蒸气的流化床锅炉1和煤气发生装置，该煤气发生装置是由两级流化床气化反应器2和2′，提升管3，气固分离装置4以及相应的阀及管道组成。原煤加入到第一级气化反应器2内，气化反应器2设有给煤口8和煤气出口9以及流化介质进口10；第二级气化反应器2′可不设给煤口，只设有煤气出口9′以及流化介质的进口10′。气化原煤由给煤口8进入气化反应器2，其床温控制在500℃-850℃。其流化介质视生成的煤气用途不同而有所区别。当生产城市煤气时，其流化介质应采用煤气，而生产合成原料气时，采用蒸汽或蒸汽与煤气的混合气作流化介质。煤气化后生成的焦随作为热载体的循环焦一起落入气化反应器2底部的下料管7，下料管与一个L型调节阀6相连通，焦经此阀流入提升管的下部。
提升管底部12通入空气。空气以一定的速度进入提升管，携带着焦向上运动，并且与焦发生燃烧反应。当循环焦到达提升管顶部的气固分离装置4时，燃烧放出的热量把气固混合物加热到950℃-1000℃。被气固分离器分离下来的焦，一部分经连通阀5流入气化反应器2，作为再循环的热载体向气化器提供煤裂解和气化的热量；而另一部分焦经连通阀5′流入气化反应器2′，其床温控制在850℃-950℃。气化反应器2′采用蒸汽和空气的混合气作为流化介质，循环焦和蒸气发生水煤气反应，反应所需的热量由作为循环热载体的循环焦提供。生成的煤气从煤气出口9′排出。气化后的余焦作为循环焦一起落入气化反应器2′底部的下料管7′，下料管与一个L型调节阀6′相连通，余焦经此阀流入提升管3的下部，重新参与循环。
从气固分离装置分离出来的热烟气送入锅炉1燃烧。
从气化反应器2和2′出来的粗煤气分别由气化器顶部的煤气出口9和9′流出，先分别进入一个旋风分离器11和11′，将其夹带的固体颗粒分离下来，然后进行进一步清洗处理。由旋风分离器分离下来的焦粉也可送入锅炉燃烧。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明与一般的煤全气化装置相比，不仅技术简单，投资和成本较低，而用能合理的利用能源；与循环灰作热载体的煤气-蒸汽联产装置相比，由于采用了以焦作为热载体，有效地解决了气化反应器内碳的浓度过低的问题，保证了足够的载热量和较高的反应温度，从而大大提高了煤气产率；由于采用了两级流化床气化反应器，能够分别得到含有较多的低碳烃的城市煤气和一般合成原料气或可作为合成氨原料气的水煤气，因而具有更广泛的适用性。
Claims (2)
1、一种两级气化流化床焦载热煤气一蒸气联产装置，主要由生产蒸气的流化床锅炉[1]和生产煤气的煤气发生装置组成，其煤气发生装置包括流化床气化反应器和一个提升管3，提升管顶部装有气固分离装置[4]，其特征是煤气发生装置包括两级流化床气化反应器[2]和[2’]，提升管顶部的气固分离装置与每个流化床气化反应器之间分别装有连通阀[5]和[5’]，提升管底部分别通过下料管[7]、[7’]和调节阀[6]、[6’]与每个流化床反应器底部相连通。
2、按照权利要求1所述的两级气化流化床焦载热煤气一蒸气联产装置，其特征是在第一级流化床气化反应器上设有给煤口[8]、流化介质入口[10]和煤气出口[9]，而在第二级流化床气化反应器上只设有流化介质入口[10’]和煤气出口[9’]。
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