CN103131477A - 一种新型褐煤气化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的褐煤气化工艺，该工艺使用褐煤为原料，包括对褐煤进行初级干燥、主干燥及高温下与气化剂反应燃烧的步骤，利用气化炉生成的高温煤气对新鲜煤粉进行干燥和预热，蒸汽和空气从高低不同的多个层面喷入气化炉，均匀地分散在整个空间。气化炉底部排出的含碳灰渣与整个工艺中产生的含碳细灰送入燃煤锅炉进一步燃烧，使碳转化效率达到95-99%。本发明的褐煤气化工艺可用于生产发生炉煤气、水煤气以及合成气，或者应用于城市煤气、甲醇合成、合成氨以及IGCC发电等领域。本发明的新型褐煤气化工艺在整个工艺流程中，煤粉充分燃烧转化，高温煤气及蒸汽循环使用，能量利用率高，环境友好，无污染物排放。

Description

一种新型褐煤气化工艺

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，具体的说，是涉及由固态含碳物料,特别是用褐煤生产发生炉煤气、水煤气以及合成气的工艺流程技术。

背景技术

近十几年，随着我国国民经济的飞速发展和物质生活水平的极大提高，烟煤、无烟煤等优质不可再生能源已被大量利用，走向枯竭是必然趋势。大力开发利用其它一些资源有利于保障国家能源供应的稳定。褐煤，是煤化程度最低的矿产煤。它是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，因外表呈褐色或暗褐色而得名。褐煤具有灰分高、水分高、挥发分高等特点，热加工易碎，在空气中容易风化；褐煤易挥发、易自燃，化学反应性强，不易储存和远运。我国的褐煤资源丰富，已探明的保有储量达1303亿吨，约占全国煤炭储量的17%，在我国煤炭资源中占有重要地位。发展褐煤气化技术、拓展褐煤开发利用空间是当前我国节能技术政策优先发展的方向之一。

专利CN101432400B公开了一种气化反应器。在气化反应器中使用含氧气体将褐煤等固态燃料部分燃烧，制备得到合成气。专利CN1295305C公开了一种加压气化反应器及其工业应用。在该反应器中，褐煤等固态含碳物料在高温下燃烧，生成的合成气与融熔态灰渣以并流方式从反应器底部出口排出。在以上这些专利中，褐煤等固态含碳物料都直接进入气化反应器中，之前未经过干燥等预处理。褐煤通常含有较高的水分和挥发分，通过预干燥在前端提前脱除褐煤中的水分及挥发分更利于煤料的输送和资源的有效利用。2009年，专利CN201205497Y公开了一种气化反应器，其包括压力壳和反应区。在该气化反应器中，氧气通过器壁下端的一个单一管道进入，与煤混合燃烧。专利CN100535087C公开了一种固态排灰的气流床气化炉及其工业应用。该气化炉是一种多喷嘴配置的以耐火材料为衬里的竖式气流床气化炉。氧气等氧化剂与煤等燃料一起从安装在气化炉上部的喷嘴里喷出，在高温下与燃料混合燃烧。在以上专利中，氧气等氧化剂都是从气化器的某一层上与燃料一起混合进入，在高温下燃烧反应。由于氧化剂是从单一层面进入气化器，其在整个气化器中的分布不一定很均匀，这样会导致氧化剂的利用不充分，煤等燃料的燃烧转化不完全。

发明内容

针对国内外褐煤气化存在的问题，本发明的目的在于开发一种新型褐煤气化工艺，该工艺能够有效的进行褐煤气化。

本发明的技术方案如下：

一种新型褐煤气化工艺，选用成本较低的含水量大、挥发分多的褐煤为原料，降低了原料成本，同时为褐煤的利用提供了新的选择方法。

该工艺包括对褐煤进行初级干燥、主干燥及高温下与气化剂反应燃烧的步骤，有效降低了煤粉的含水量，更有利于煤粉的完全燃烧转化，同时也分离出褐煤中的部分易挥发分，使各种资源得到合理利用。

优选的，在本工艺的主干燥器中，利用气化炉生成的高温煤气对新鲜煤粉进行干燥和预热，气化过程中能量循环利用，并使粉煤以流化态形式在高温粗煤气中充分干燥，合理的利用了高温煤气的热量，有效的提高了整个系统的能量利用率。

优选的，蒸汽和空气从高低不同的多个层面进入气化炉，更均匀的分散在整个气化空间，与气化器中的褐煤燃料充分混合，有利于提高气化剂的使用效率及褐煤的完全转化。

优选的，气化炉底部排出的含碳灰渣与整个工艺中产生的含碳细灰送入燃煤锅炉进一步燃烧，使碳转化效率达到95-99%，提高能源利用效率。产生的蒸汽不但能够满足气化炉气化反应所需的蒸汽消耗，同时富余蒸汽可以送入其他工段（如蒸汽发电，蒸汽换热等）。

优选的，本工艺使用热空气作为氧化剂直接喷入气化炉中，原料成本较低。对于负荷较大的装置，也可采用纯氧作为氧化剂，从而可用于大型和超大型的煤化工项目。

上述工艺中的气化炉根据工艺需要进行了特别设计，其中蒸汽和空气喷嘴分层在气化炉上设置，层数为1～100，优选5～25层。喷嘴优选对称设置，蒸汽喷嘴和空气喷嘴的每层数量分别为2～20个，喷嘴个数视具体工艺而定。

本工艺中气化炉的工作温度在1000℃左右，较低的气化炉温度也极大的延长了气化炉内耐火材料的寿命，增长了设备的运行周期。对于本工艺采用的气化炉，可采用耐火砖材料作为衬里，也可使用水冷壁内衬里，用于副产蒸汽，根据实际需求可以灵活选择。

本发明的褐煤气化工艺可用于生产发生炉煤气、水煤气以及合成气，或者应用于城市煤气、甲醇合成、合成氨以及IGCC发电（整体煤气化联合循环发电系统）等领域。

本发明采用上述气化方法及装置的创新之处与积极效果是：

本发明的新型褐煤气化工艺在整个工艺流程中，煤粉充分燃烧转化，高温煤气及蒸汽循环使用，能量利用率高，环境友好，无污染物排放。

附图说明

图1褐煤粉煤气化工艺流程示意图。

图2为气化炉结构示意图。

其中：

N1粉煤进料口；N2蒸汽和空气喷嘴；N3循环冷煤气入口；N4粗煤气出口；N5灰渣出口；V1粗煤气旋风分离器

具体实施方案

下面结合附图1对本发明做进一步的说明：

实施例1：一个日处理褐煤53126t的褐煤气化工艺，褐煤煤质组成如表一所示。褐煤煤粉经煤储运系统送入初级干燥器进行初级干燥（温度为150℃），同时煤粉在初级干燥器循环气的推动下流动，经过分离器1进行气固分离后，煤粉被送入主干燥器进行进一步干燥，出分离器1的循环气部分放空，其余返回初级干燥器循环，初级干燥器补入一定量的氮气保持循环气平衡。在主干燥器中，高温煤气（650℃）对煤粉进行直接干燥加热，使煤粉的水分含量进一步降低，以满足气化炉反应的要求。同时，煤粉中的部分易挥发分也被分离出来。出主干燥器的煤粉、易挥发分和粗煤气进入分离器2，进行气固分离。分离后的煤粉(200℃左右)由粉煤进料口N1被送入气化炉，随着由循环冷煤气入口N3进入气化炉底部的高压冷循环净煤气（4.5Mpa）向上流动,然后与气化炉不同高度由蒸汽和空气喷嘴N2喷入的热空气和过热蒸汽进行气化反应，生成粗煤气，其中空气用量为130300Nm³/h,气化炉温度约1000℃，由粗煤气出口N4出气化炉粗煤气的温度约850℃。其中夹带的固体经分离器3（即粗煤气旋风分离器V1）分离后返回气化炉。粗煤气进入主干燥器干燥煤粉，又经过分离器2、除尘器后,总流量约为387500Nm³/h的粗煤气被送入下游工艺。气化炉底部由灰渣出口N5排出的含碳灰渣及整个体系产生的含碳细灰送入燃煤锅炉，用于生产蒸汽。产生的蒸汽除满足气化炉需求外，富余蒸汽可以送入其他工段使用。该工艺的碳转化率达到99%。

表一：褐煤煤质表

表二：去净化工段粗煤气干基组成

Claims (9)

1.一种新型褐煤气化工艺，其特征在于：所述工艺使用褐煤为原料，所述工艺包括对褐煤进行初级干燥、主干燥及高温下与气化剂反应燃烧的步骤。

2.根据权利要求1所述的一种新型褐煤气化工艺，其特征在于：在所述工艺的主干燥器中，利用气化炉生成的高温煤气对新鲜煤粉进行干燥和预热。

3.根据权利要求1所述的一种新型褐煤气化工艺，其特征在于：在所述工艺中，蒸汽和空气从高低不同的多个层面进入气化炉。

4.根据权利要求1所述的一种新型褐煤气化工艺，其特征在于：在所述工艺中，气化炉底部排出的含碳灰渣与整个工艺中产生的含碳细灰送入燃煤锅炉进一步燃烧，碳转化效率达到95-99%。

5.根据权利要求1所述的一种新型褐煤气化工艺，其特征在于：在所述工艺中使用热空气作为氧化剂直接喷入气化炉中。

6.根据权利要求1所述的一种新型褐煤气化工艺，其特征在于：在所述工艺中气化炉的蒸汽和空气喷嘴分层在气化炉上设置，层数为1～100。

7.根据权利要求6所述的一种新型褐煤气化工艺，其特征在于：所述蒸汽和空气喷嘴对称设置，蒸汽喷嘴和空气喷嘴的每层数量分别为2～20个。

8.根据权利要求6所述的一种新型褐煤气化工艺，其特征在于：所述气化炉可采用耐火砖材料作为衬里，也可使用水冷壁内衬里。

9.权利要求1所述的一种新型褐煤气化工艺的应用，其特征在于：所述工艺应用于生产发生炉煤气、水煤气以及合成气，或者应用于城市煤气、甲醇合成、合成氨以及IGCC发电领域。

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