CN102277200A - 粉煤分级气化制取煤气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种粉煤分级气化制取煤气的方法，其步骤为：入炉煤粉在流化床中与快速流化的高温颗粒以及气化气掺混，中小颗粒煤粉向上流动，高温900-1000℃热解，经气固混合管路进入旋风分离器分离，中颗粒经过一级返料器返回循环流化床主体下部，煤气携带小颗粒从旋风分离器上口出来，经过高温煤气管路进入过热蒸汽换热器进行换热并分离，再进入环流分离器，煤气从供用户煤气出口排出。本发明具有循环流化床和气流床为一体，气化强度大，生产负荷调节灵活，运行稳定可靠、运转率高，降低煤气生产成本，不产生酚水污染等特点。
Description
技术领域
本发明属于煤炭气化领域，特别是涉及一种粉煤分级气化制取煤气的方法。
背景技术
目前，国内外煤气化技术按气化方式主要分为：固定床块煤气化技术；循环流化床粉煤气化技术；气流床气化技术。
固定床(移动床)煤气化技术，是块煤空气水蒸气造气。其优点：是技术成熟、设备投资少，尤其是间歇式固定床煤气化不需要纯氧，用水蒸气和空气造气就可得到不含氮气的合成气。其缺点：煤灰中残碳含量高(10％～30％)，煤种限制严，气化优质块煤，造成许多企业原料费用高，生产成本居高不下，其炉型主要有干法排灰的单段炉(GEGas、鲁奇、MERC等)、干法排灰的两段炉(ATC/Wellman、FW-stoic、鲁尔-100)、液态排渣固定床气化炉(BGG/Lurgi、GFETC)，产生酚水有污染。
流化床粉煤气化技术，是用粉煤为原料，以氧气水蒸气为气化剂连续造气。其优点：直接用价格低廉的各种粉煤作原料、煤气生产能力适中、气化效率高、环境污染少、煤气生产成本低。其缺点：设备投资较高、飞灰量大且残碳含量高(20％～30％)、煤灰中残碳含量较高(5～15％)，即有上吐下泻难题。主要炉型有温克尔气化炉、高温温克尔气化炉、CO2接受体气化、U-Gas灰熔聚流化床、西屋流化床气化、中科院山西煤化所灰熔聚流化床等。
气流床煤气化技术，是细粉煤为原料，以氧气水蒸气为气化剂连续造气，液态排渣。其优点是煤气生产能力高、气化效率高、环境污染少、煤灰中残碳含量较高(2～7％)、煤气生产成本低。其缺点是：设备投资高、煤粉细度要求高，粉碎能耗高；反应温度高(1400℃左右)时间短(几秒)但进料煤粉不能预热，氧气耗量大，能量利用不合理，尤其水煤浆进料氧气耗量高，碳有效利用率较低。炉型主要有K-T煤气化、德士古煤气化法，两段气流床气化法，国内尚在研究。
这些煤气化方法根据用户不同的要求，采用不同的气化剂(如空气-水蒸气、氧气-水蒸汽、富氧-水蒸气)可生产不同热值和组分的煤气，作为燃料煤气、合成气和还原气以及氢气或联合循环发电。
发明内容
本发明的目的针对上述现有技术的缺点，提供一种循环流化床和气流床为一体，气化强度大，生产负荷调节灵活，运行稳定可靠、运转率高，降低煤气生产成本，不产生酚水污染的粉煤分级气化制取煤气的方法。
为此目的，本发明采用如下技术方案：
粉煤分级气化制取煤气的方法，其步骤为：煤料通过加煤口送入循环流化床主体的中部腔内，来自过热蒸汽换热器的过热蒸汽，由过热蒸汽管路进入混合器与鼓风机的空气混合，从循环流化床主体底部的分布器进入循环流化床，入炉煤粉在流化床中与快速流化的高温颗粒以及气化气掺混，中小颗粒煤粉向上流动，高温900-1000℃热解，经气固混合管路进入旋风分离器分离，中颗粒经过一级返料器返回循环流化床主体下部，煤气携带小颗粒从旋风分离器上口出来，经过高温煤气管路进入过热蒸汽换热器进行换热并分离，再进入环流分离器，煤气从供用户煤气出口排出，过热蒸汽换热器分离的中小颗粒经沉降管路和环流分离器分离开的细颗粒通过二级返料器进入气流床反应器，鼓风机的空气经空气支管进入气流床反应器进行氧化反应，分离开的细颗粒经过二级返料器进入气流床反应器，反应后液态渣排入循环流化床主体内下部与固体灰混合用作气化热，低含碳灰渣经由换热式螺旋排灰机排于密闭灰斗。
本发明具有的特点是：1、一个设备同时具有循环流化床和气流床两部分，其循环流化床和气流床为一体，实现了煤的分级气化；2、气化强度大，设备体积小，钢材耗量低，固定投资大大降低；3、操作简单，开停车方便，生产负荷调节灵活，连续性好，煤种适应性强；4、通过设置分级分离器，使夹带半焦按粒度的不同进入不同的床层，运行稳定可靠、运转率高；5、仅以空气和蒸汽为气化剂，煤气中甲烷含量就很高，煤气热值高，基本上不含焦油；6、可利用价格低廉褐煤和低变质烟煤作为燃料，降低煤气生产成本；7、实现反应器内部分脱硫，简化了净化过程，不产生酚水无污染，8、气流床中生成的高温气和液态灰渣同时为循环流化床供热，液态灰渣转化为固体灰渣排出，排灰过程简单。
附图说明
附图：本发明的工艺流程示意图。
图中标号：1.循环流化床主体，2、气固混合管路，3.旋风分离器，4.加煤口，5.分布器，6.换热式螺旋排灰机，7.一级返料器，8.鼓风机，9、混合器，10.、空气支管，11气流床反应器，12.二级返料器，13.过热蒸汽管路，14、沉降管路，15、环流分离器，16、过热蒸汽换热器，17、中温煤气管路，18、供用户煤气出口，19、高温煤气管路。
具体实施方式
小于10mm的合格粉煤和少量的石灰石等添加剂的煤料通过加煤口4送入循环流化床主体1的中部腔内，来自过热蒸汽换热器16的过热蒸汽，由过热蒸汽管路13进入混合器9与来自于鼓风机8的空气混合，作为气化剂和流化介质，从循环流化床主体1底部的分布器5进入循环流化床，入炉煤粉在流化床中与快速流化的高温颗粒以及气化气掺混，中小颗粒煤粉向上流动，高温900-1000℃热解，经气固混合管路2进入旋风分离器3分离，中颗粒经过一级返料器7返回循环流化床主体下部，煤气携带小颗粒从旋风分离器3上口出来，经过高温煤气管路19进入过热蒸汽换热器16进行换热并分离，再进入环流分离器15，煤气从供用户煤气出口18排出，过热蒸汽换热器16分离的中小颗粒经沉降管路14和环流分离器15分离开的细颗粒通过二级返料器12进入气流床反应器11，鼓风机8的空气经空气支管10进入气流床反应器11进行氧化反应，反应后液态渣排入循环流化床主体1内下部与流化床下部固体灰混合用作气化热，低含碳灰渣经由换热式螺旋排灰机6排于密闭灰斗，定期排出炉渣，经皮带送到临时储渣场。
运行时，在循环流化床主体1内较粗颗粒向下直接落入炉底，在沸腾状炉料中，气、固两相发生剧烈传质和传热，并发生燃烧反应和水蒸汽反应生成H2、CO2等，石灰石作为脱硫剂脱除了煤气中的硫，密相段温度分布均匀，反应温度为900-1100℃，大大减少煤受热后快速热解产生的焦油、酚和轻油等，在床层高温条件下裂解主要生成CH4等小分子，其余入炉细粉和大颗粒因受热而裂解产生的小颗粒由反应气体携带离开密相段，在循环流化床主体1的上部形成稀相区，旋风分离器3分离得到的半焦和灰经一级返料器7被水蒸气送回到循环流化床主体1底部，环流分离器15分离得到的细粉经二级返料器12被水蒸气和空气切向带入气流床反应器11，螺旋式斜向下流动发生气化反应，液体熔渣和气体流入循环流化床主体1，低含碳灰渣经由换热式螺旋排灰机6排于密闭灰斗，定期排到炉底渣车，再倒运入渣仓，经短皮带送到临时储渣场。
Claims (1)
1.一种粉煤分级气化制取煤气的方法，其特征在于：煤料通过加煤口送入循环流化床主体的中部腔内，来自过热蒸汽换热器的过热蒸汽，由过热蒸汽管路进入混合器与鼓风机的空气混合，从循环流化床主体底部的分布器进入循环流化床，入炉煤粉在流化床中与快速流化的高温颗粒以及气化气掺混，中小颗粒煤粉向上流动，高温900-1000℃热解，经气固混合管路进入旋风分离器分离，中颗粒经过一级返料器返回循环流化床主体下部，煤气携带小颗粒从旋风分离器上口出来，经过高温煤气管路进入过热蒸汽换热器进行换热并分离，再进入环流分离器，煤气从供用户煤气出口排出，过热蒸汽换热器分离的中小颗粒经沉降管路和环流分离器分离开的细颗粒通过二级返料器进入气流床反应器，鼓风机的空气经空气支管进入气流床反应器进行氧化反应，分离开的细颗粒经过二级返料器进入气流床反应器，反应后液态渣排入循环流化床主体内下部与固体灰混合用作气化热，低含碳灰渣经由换热式螺旋排灰机排于密闭灰斗。
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