CN100526437C - 一种粉煤气化工艺中安全密封和气流输送的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种粉煤气化工艺中安全密封和气流输送的方法。该方法利用二氧化碳气或烟道气对粉煤贮仓进行充压安全密封，同时利用烃类气体对粉煤锁斗和粉煤给料仓充压，以便将粉煤输送到气化炉。由于用烃类气体取代了氮气作粉煤气流输送的动力载体，气流输送载体也是合成气制备的原料气，除随粉煤带入的元素氮外，不会增加氮气含量，气体有效成份高；由于用二氧化碳取代氮气作安全密封气，用烃类气体作气流输送的动力载体，随粉煤带入系统的烃类气体及少量二氧化碳进入气化炉后，也参与烃类物质的改质反应，而获得相应的产品气，实现了资源循环使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种粉煤气化工艺中安全密封和气流输送的方法，该方法利用二氧化碳气或烟道气对粉煤贮仓进行充压安全密封，同时利用烃类气体对粉煤锁斗和粉煤给料仓充压，以便将粉煤输送到气化炉。
背景技术
采用以煤为原料制合成气，在国内最早工业化为UGI炉固定床气化制水煤气或半水煤气。在国外目前已工业化的气化炉有柯柏斯——托切克(Koppers-Totzek)炉，鲁奇炉(Lurgi)及温克勒(Winkler)炉三种。正在开发并逐步走向工业化的第二、第三代煤气化炉的主要有德士古(Texaco)炉及谢尔——柯柏斯(Shell-Koppers)炉及GSP气化炉等，除UGI等固定床气化、Lurgi固定床气化及Texaco水煤浆气化外，其余气流床气化工艺，均须将煤磨成小于1mm的粉煤，粉煤与气化剂一道同时喷入气化炉内，所以都有一个粉煤气化工艺的安全密封及粉煤输送问题。
当粉煤与空气接触，有产生爆炸的可能性，因此必须用符合安全要求的气体对粉煤锁斗进行充气充压，使之在微正压以上工作，以达到安全密封的目的。以往粉煤气化工艺采用氮气作惰性气体对及粉煤锁斗和粉煤给料仓进行安全密封，并用氮气来输送粉煤。但是用粉煤气化来生产不需要氮气的合成气或者生产加氢反应用氢气时，如用氮气作为惰性气体进行安全密封或者用氮气来输送粉煤时，则氮气进入系统后，便成了无用的惰性气体，氮气就会增加各项消耗指标，增大装置投资，增加成本。
发明内容
本发明方法的目的是用粉煤气化来生产不含氮气的合成气或生产加氢反应用氢气，解决利用氮气进行安全密封和输送粉煤带来的增加各项消耗指标，增大装置投资，增加成本的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种粉煤气化工艺中安全密封和气流输送的方法。该方法利用二氧化碳气或烟道气对粉煤贮仓进行充压安全密封，同时利用烃类气体对粉煤锁斗和粉煤给料仓充压，以便将粉煤输送到气化炉。
上述方法所述的二氧化碳或烟道气对粉煤贮仓的充气压力为微正压至1.0MPa，温度为常温至小于100℃，优选压力为0.05-0.2Mpa，温度为20-40℃。
上述方法的烃类气体对粉煤锁斗和粉煤给料仓的充气压力为0.1-12MPa，温度为常温至小于350℃，优选压力为0.25-12MPa，温度为30-250℃。
上述方法中所述的粉煤锁斗的数量可以是两个或两个以上，它们交替给粉煤给料仓进料，交替充压，交替泄压。
当生产规模较大时，上述方法中所述的粉煤给料仓可以设置为两个或两个以上，它们交替充压，交替给料，交替泄压。
上述方法中用二氧化碳气作为惰性气体进行安全密封，但没有采用二氧化碳气来输送粉煤到气化炉中去。因为二氧化碳气是较容易液化或者较容易达到临界或超临界状态，且在接近液化条件或者超临界状态时，二氧化碳的性能也会有显著变化，这将会影响到应用的运行效果。因为液化的二氧化碳无法用于粉煤输送，也无法适应粉煤烧咀的正常运行。另一方面当二氧化碳的温度和压力达到或接近临界状态时，二氧化碳的粘度，导热系数，扩散系数，表面张力，溶解度等等都会发生显著变化，此时，二氧化碳已变成了很好的溶剂，它能将煤中的有机大分子化合物(如有机酸，苯羧酸、多环化合物等)萃取出来，此时二氧化碳就不再是顺畅的流体，它会将本已研磨达到细度要求的粉煤发生团聚，破坏了气流输送粉煤的性能，原设计的粉煤烧咀也无法正常运行，因此本发明采用以甲烷为主的烃类气体，如天然气、焦炉气、煤层气和/或水煤气，来输送粉煤，几乎没有输送压力的限制，对本工艺过程是很有利的。
粉煤进入气化炉后，与进入气化炉的过热蒸汽及氧气在1000℃以上的高温条件下，会发生非催化改质反应，其主要反应如下：
同时，随粉煤一道进入气化炉的烃类气体，也会发生非催化反应，其主要反应如下：
上述反应均未增加氮气的含量，还增产了有用的气体。
由于用烃类气体取代了氮气作粉煤气流输送的动力载体，因此气流输送载体也是合成气制备的原料气，除随粉煤带入的元素氮外，不会增加氮气含量，气体有效成份高；用二氧化碳取代氮气作安全密封气，因此随粉煤带入系统的少量二氧化碳进入气化炉后，也参与烃类物质的改质反应，而获得相应的产品气，实现了资源循环使用。
本发明方法可用于粉煤气化生产不含氮气的合成气或生产加氢反应用氢气，解决了利用氮气进行安全密封和输送粉煤带来的增加各项消耗指标、增大装置投资、增加成本的问题。
附图说明
图1为本发明方法的系统及工艺流程图。
具体实施方式
参考图1，由螺旋输送机送来的粉煤，经管线1进入粉煤贮仓3，并通过管线2向粉煤贮仓3通入温度在常温至小于100℃，压力为微正压至1.0MPa之间的二氧化碳气(或低氧含量的烟道气)，以维持其微正压操作，并定期通过管线24排除部分废气。
继后粉煤经管线4、5分别进入两个交替开关操作的粉煤锁斗7a和7b，控制粉煤经管线9或者经管线10间断地经管线11进入粉煤给料仓12。温度在常温至小于350℃，压力为0.1～12MPa的烃类气体经管线6或者管线8交错而间断地充入粉煤锁斗，继而进入粉煤给料仓，以维持正常操作，同时间断而交错地经管线26或经管线25泄压，泄压排出的气体送燃料管网。
温度为常温至小于350℃，压力为0.1～12MPa的烃类气体经管线16连续进入粉煤给料仓，并以烃类气体气流为动力带动粉煤经管线13进入气化炉14的粉煤烧咀，在气化炉14内与经管线17进入气化炉14的过热蒸汽和经管线18进入气化炉14的氧气混合，在高温下发生非催化部分气化反应，其主反应式为：
同时输送粉煤的气流—烃类气体和随粉煤一道进入系统的密封用少量二氧化碳气，在气化炉14内，也会发生非催化剂部分氧化反应，其主要反应式为：
粉煤贮仓3的二氧化碳充气管2及废气排放管24上的自动阀门与粉煤锁斗7a、b上的烃类气体充气管6和8以及泄压管26和25上的自动阀门由时间程序控制系统来控制各阀门的开关动作；粉煤给料仓13的烃类气体入口管16和气化炉14的过热蒸汽入口管17和氧气入口管18上的自动阀门，根据气化炉的需要来进行调节。
当生产规模较大时，可以采用两个以上的粉煤锁斗给粉煤给料仓进料，采用两个或两个以上的粉煤给料仓向气化炉输送粉煤。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改和\或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (7)
1、一种粉煤气化工艺中安全密封和气流输送的方法，其特征在于利用二氧化碳气或烟道气对粉煤贮仓进行充压安全密封，同时利用烃类气体对粉煤锁斗和粉煤给料仓充压，以便将粉煤输送到气化炉，其中二氧化碳气或烟道气对所述粉煤贮仓的充气压力为微正压至1.0MPa，温度为常温至小于100℃。
2、根据权利要求1所述的粉煤气化工艺中安全密封和气流输送的方法，其特征在于所述的二氧化碳气或烟道气对所述粉煤贮仓的充气压力为0.05-0.2Mpa，温度为20-40℃。
3、根据权利要求1所述的粉煤气化工艺中安全密封和气流输送的方法，其特征在于所述的烃类气体对粉煤锁斗和粉煤给料仓的充气压力为0.1-12MPa，温度为常温至小于350℃。
4、根据权利要求1所述的粉煤气化工艺中安全密封和气流输送的方法，其特征在于所述的烃类气体对粉煤锁斗和粉煤给料仓的充气压力为0.25-12MPa，温度为30-250℃。
5、根据权利要求1所述的粉煤气化工艺中安全密封和气流输送的方法，其特征在于所述的粉煤锁斗的数量为两个或两个以上，所述两个或两个以上粉煤锁斗交替给粉煤给料仓进料，交替充压，交替泄压。
6、根据权利要求1所述的粉煤气化工艺中安全密封和气流输送的方法，其特征在于所述的粉煤给料仓的数量为两个或两个以上，所述两个或两个以上的粉煤给料仓交替充压，交替给料，交替泄压。
7、根据权利要求1所述的粉煤气化工艺中安全密封和气流输送的方法，其特征在于所述的烃类气体是天然气、焦炉气、煤层气和/或水煤气。
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