CN101260321A

CN101260321A - 气化岛方法

Info

Publication number: CN101260321A
Application number: CNA2007100642376A
Authority: CN
Inventors: 肖云汉; 徐祥; 王岳
Original assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Current assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2008-09-10

Abstract

本发明一种气化岛方法，通过一种新型粉煤加压气化装置，将煤转化为气体产品，可以作为合成原料气或者燃料气。气化岛另外还包括原料制备单元、空气压缩单元、制氧单元、煤气冷却与蒸汽发生单元、灰渣处理单元和干法除尘单元等。空气压缩单元、制氧单元和蒸汽发生装置用于产生气化所需的气化剂，原料制备单元用于制备符合要求的气化原料。煤气冷却单元和干法除尘单元用于对气化产生的煤气进行处理，得到合格的合成气或燃料气。灰渣处理单元用于将气化产生的灰渣和固硫产物进行处理，实现气化原料的高效利用和固硫剂的处理。

Description

气化岛方法

技术领域

本发明涉及气化技术领域，是一种气化岛方法，用于煤(或者石油焦、液体燃料、气体燃料)气化制合成原料气或燃料气。

背景技术

气化技术是将固体原料(如煤炭、石油焦等)转化为气体原料的手段。气化技术源于化工行业，用于将煤炭或者石油焦等转化为合成原料气，主要包括一氧化碳和氢气，用于化工合成。近几十年来，气化技术逐渐应用于煤气化燃气蒸汽联合循环发电(IGCC)领域。

现有煤气化技术主要包括固定床气化技术、流化床气化技术和喷流床气化技术。固定床气化技术采用气固逆流接触，煤从气化炉顶部加入，气化剂从炉底进入，产生的气体产品从炉顶引出，固体灰渣从炉底排出。流化床气化技术采用气固混流接触，煤从气化炉下部加入，气化剂由气化炉底部和下部加入，在炉膛下部发生强烈的混合后从炉顶引出，进入气固分离器。气化产生的灰渣从炉底放渣管排出。喷流传采用气固顺流接触方式，气化剂和气化原料同时进入炉内发生反应，产生的气体产物和灰渣同时引出气化炉。

现有气化技术中，固定床气化技术历史悠久，技术成熟，但由于需用弱粘结性块煤或型煤为原料，原料适应性差；为防止结渣，操作温度较低，水蒸汽用量大；副产焦油和酚等物质，净化处理流程长、投资高，因此新建气化项目已很少采用。流化床气化炉煤种适应性广、造价低、环保性好、水处理系统简单、蒸汽用量少、可炉内脱硫，但碳转化率较低。喷流床气化技术气化效率高，是目前较为先进的气化技术，但氧耗高、投资大，同时气化高硫、高灰和高灰熔点的煤种时效率和经济性都大幅下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的气化岛方法，其整体投资小，效率高，提高了碳利用率。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种气化岛方法，用于煤制合成气或者燃料气，其设备包括空气压缩单元、氧气制备单元、原料制备与输送单元、气化单元、煤气冷却及蒸汽发生单元、干法除尘单元和灰渣处理单元；其气化单元采用粉煤气化装置——输运床气化炉，床内采用高操作气速、高循环倍率和高固体通量，同时采用高效气固分离器和高通量返料装置；气化剂的入炉位置在炉体底部和下部旋流切向进入；气化原料入炉位置在炉体下部混合区；返料位置位于炉体下部混合区；气化炉排渣在炉体底部，或在返料器底部；气化原料中加入脱硫剂，进行炉内脱硫；包括步骤：

A)一部分空气经过空气压缩单元获得压力，另一部分空气经过氧气制备单元获得高纯度和压力的氧气，然后混合，形成富氧空气；

B)原料煤和脱硫剂经过原料制备单元，形成粉煤和细颗粒的脱硫剂；

C)A)步的富氧空气和B)步的粉煤和脱硫剂同时进入气化单元；

D)气化单元采用加压密相输运床气化方式，操作温度在1000℃左右，加压操作，采用高气速和高循环倍率，获得高效气固传热传质，实现煤的高效转化和高效固硫过程；

E)气化单元产生的低含尘量气体进入煤气冷却与蒸汽发生单元，将产品气体进行降温同时产生蒸汽，降温后的气体进入干法除尘单元，进一步除去气体中的粉尘后，做为成品合成气或者燃料气进入后续的工艺；

F)气化单元的排渣和干法除尘单元捕集的粉尘进入灰渣处理单元，

将固体中的残碳进行完全燃烧，同时将渣粉内的固硫产物稳定化。所述的气化岛方法，其所述E)步中煤气冷却与蒸汽发生单元的一部分副产蒸汽用做气化剂返回入气化单元。

所述的气化岛方法，其还包括G)步，灰渣处理单元采用流化床的型式，产生的蒸汽和E)步中煤气冷却与蒸汽发生单元的另一部分副产蒸汽一并输出。

所述的气化岛方法，其所述B)步中原料制备单元制备的粉煤，其粒径在0～6mm之间、含水量＜8％。

所述的气化岛方法，其所述C)步中B)步的粉煤和脱硫剂同时进入气化单元，是经过螺旋给料器或者气力输送方式进入气化单元。

所述的气化岛方法，其气化剂制备单元包括空气压缩单元、氧气制备单元和蒸汽发生单元，根据不同的产品要求，可以采用不同的气化剂，如空气或者富氧空气或者纯氧，同时根据需要确定不同的水蒸汽用量。

本发明和现有气化技术的改进和优势在于：

1.可以高效并经济地气化高硫、高灰和高灰熔点的煤种。

2.可以炉内脱硫，简化后续工艺，降低整体投资。

3.负荷调节能力好。

4.可用空气或者富氧或者纯氧进行气化，适用于不同的场合。

5.采用和灰渣处理工艺相结合，有效的提高了整体碳利用率。

附图说明

图1本发明气化岛方法流程图；

图2本发明气化岛方法所用输运床气化炉结构示意图，其中，图2(a)为整体结构图；图2(b)为图2(a)的B-B剖面图；图2(c)为炉体结构图。

具体实施方式

参见附图1，为本发明气化岛一种实施方案的流程简图，称为富氧气化流程，其中，空气压缩单元1；氧气制备单元2；原料制备及输送单元3；气化单元4；灰渣处理单元5；煤气冷却及蒸汽发生单元6；干法除尘单元7。

本发明的整体气化设备包括：原料制备单元、气化剂制备单元、气化单元4、煤气后处理单元和灰渣处理单元5。通过各单元之间的有效匹配实现一种新型气化岛方法，为后续过程(如IGCC或化工合成)提供合格的气体原料，解决现有气化技术在效率、投资方面的矛盾，实现低成本下的高效率。

本装置的技术特征的核心是采用新型粉煤气化装置——输运床气化炉，已另案申请专利，见图2，请参考相关资料。输运床气化炉内采用高操作气速、高循环倍率和高固体通量，同时采用高效气固分离器和高通量返料装置；气化剂的入炉位置在炉体底部和下部旋流切向进入；气化原料入炉位置在炉体下部混合区；返料位置位于炉体下部混合区；气化炉排渣可以在炉体底部，也可以在返料器底部进行。气化原料中加入脱硫剂，进行炉内脱硫。通过输运床气化过程实现灵活的气化剂调节方式(可以是空气或者富氧空气或者纯氧)、炉内脱硫、气化炉负荷调节。原料制备单元为气化过程准备粒度在0～6mm、含水量＜8％的粉煤，原料煤和脱硫剂通过螺旋给料器或者气力输送方式进入气化炉；气化剂，包括一定量的水蒸汽从气化炉底部和下部进入。原料煤、脱硫剂和气化剂在气化炉内发生热解、燃烧、气化、固硫等过程，气化产物包括气体和固体颗粒从气化炉顶部出口进入气固分离装置，分离绝大部分颗粒后，气体进入煤气冷却和蒸汽发生装置，降温后的气体进入干法除尘装置除去大部分粉尘后进入后续工艺。气固分离装置分离下来的固体颗粒循环回气化炉底部继续参与反应。气化炉的排渣可以在气化炉底部放渣管排出或者在返料器位置排出。排出的灰渣和干法除尘装置捕集的粉尘送入灰渣处理单元，采用一台循环流化床锅炉将灰渣中的残碳和固硫产物处理，实现碳的完全利用和固硫产物的稳定化。

本发明气化岛方法流程，阐述如下：

空气经过空气压缩单元1获得一定压力；空气经过氧气制备单元2获得高纯度和一定压力的氧气，和空气压缩单元1加压后的空气混合，形成富氧空气。可以根据不同的需要调节空气与氧气的比例以获得不同浓度的富氧空气。原料煤和脱硫剂经过原料制备单元3，形成粒度在0～6mm、含水量＜8％的粉煤和细颗粒的脱硫剂，经过螺旋给料器或者气力输送方式进入气化炉4。气化炉4采用加压密相输运床气化方式，气化炉4操作温度在1000℃左右，加压操作，采用高气速和高循环倍率，获得高效气固传热传质，实现煤的高效转化和高效固硫过程。气化炉4顶部引出的气固产物通过气固分离器分离下绝大部分的固体再循环回气化炉4继续参与反应，产生的低含尘量的气体进入煤气冷却与蒸汽发生单元6，将产品气体进行降温同时产生蒸汽。降温后的气体进入干法除尘单元7，进一步除去气体中的粉尘，做为成品合成气或者燃料气进入后续的工艺。煤气冷却与蒸汽发生单元6产生的蒸汽一部分用做气化剂进入气化炉4，另一部分作为气化岛副产蒸汽输出。气化炉4的排渣和干法除尘7捕集的粉尘进入灰渣处理单元5，将固体中的残碳进行完全燃烧，同时将渣粉内的固硫产物稳定化。灰渣处理单元5采用流化床的型式，同时产生的蒸汽和煤气冷却与蒸汽发生单元6的副产蒸汽一并输出。

以上所述，仅是根据本发明技术方案提出的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的权利要求保护范围内。

Claims

1. 一种气化岛方法，用于煤制合成气或者燃料气，其设备包括空气压缩单元、氧气制备单元、原料制备与输送单元、气化单元、煤气冷却及蒸汽发生单元、干法除尘单元和灰渣处理单元；其特征在于，气化单元采用粉煤气化装置——输运床气化炉，床内采用高操作气速、高循环倍率和高固体通量，同时采用高效气固分离器和高通量返料装置；气化剂的入炉位置在炉体底部和下部旋流切向进入；气化原料入炉位置在炉体下部混合区；返料位置位于炉体下部混合区；气化炉排渣在炉体底部，或在返料器底部；气化原料中加入脱硫剂，进行炉内脱硫；其包括步骤：

A)一部分空气经过空气压缩单元获得压力，另一部分空气经过氧气制备单元获得高纯度和压力的氧气，然后混合，形成满足一定浓度要求的富氧空气；

C)A)步的富氧空气和B)步的粉煤和脱硫剂同时进入气化单元；

F)气化单元的排渣和干法除尘单元捕集的粉尘进入灰渣处理单元，将固体中的残碳进行完全燃烧，同时将渣粉内的固硫产物稳定化。

2. 如权利要求1所述的气化岛方法，其特征在于，所述E)步中煤气冷却与蒸汽发生单元的一部分副产蒸汽用做气化剂返回入气化单元。

3. 如权利要求1所述的气化岛方法，其特征在于，还包括G)步，灰渣处理单元采用流化床的型式，产生的蒸汽和E)步中煤气冷却与蒸汽发生单元的另一部分副产蒸汽一并输出。

4. 如权利要求1所述的气化岛方法，其特征在于，所述B)步中原料制备单元制备的粉煤，其粒径在0～6mm之间、含水量＜8％。

5. 如权利要求1所述的气化岛方法，其特征在于，所述C)步中B)步的粉煤和脱硫剂同时进入气化单元，是经过螺旋给料器或者气力输送方式进入气化单元。

6. 气化剂制备单元包括空气压缩单元、氧气制备单元和蒸汽发生单元，根据不同的产品要求，采用不同的气化剂，如空气或者富氧空气或者纯氧，同时根据需要确定不同的水蒸汽用量。