CN101457160B - 一种适于高灰分高灰熔点煤的采用固态排渣的气流床煤气化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适于高灰分、高灰熔点淮南煤的采用固态排渣的煤气化方法。该方法将气化反应器的温度控制高于1100℃而低于高灰熔点煤的软化温度，通过调整该气化反应器高度与其直径的比、所述气化反应器锥体部分与所述气化反应器竖直壳体部分的夹角、气化反应器内径与排渣口直径之比，不使用助熔剂，达到灰渣以固态排出。这种方法使气化反应器的操作温度大大降低，延长了气化反应器内配件的使用寿命，热量散失少，并且对气化反应器中耐火材料等级要求不高，同时降低了比氧耗和比煤耗，所以既节省了成本还节省了资源。
Description
【技术领域】
本发明涉及煤气化领域，更具体地，本发明涉及一种高灰分高灰熔点煤的采用固态排渣的气流床煤气化方法。
【背景技术】
我国的能源资源结构以煤炭为主，灰分高、灰熔点高或灰分和灰熔点双高的煤炭在现有的煤炭中占有相当的份额。其中尤其突出的是安徽省淮南煤炭，其煤炭资源丰富，远景储量达444×108吨，探明储量达153×108吨，约占全国储量的19％，但是，安徽省淮南煤是一种灰分高与灰熔点高的煤。目前，现有比较成熟的煤气化方法，无论是采用干法进料，还是采用湿法进料，均采用液态排渣技术。这种排渣技术要求将原料煤中的灰在高温下进行熔化，其渣以液体形态从气化反应器排出，因此，要求所使用的原料煤种的灰熔点不能太高。
但是，对于TFT＞1300℃的高灰熔点煤，目前通常采取三种措施实施煤气化技术：一、添加助熔剂；二、提高煤气化温度，使其灰熔化；三、高灰熔点煤与低灰熔点煤按一定比例进行配煤，达到降低灰熔点。由于一些高灰熔点煤的灰含量也很高，例如一般灰含量是8～35％，如果采用添加助熔剂的方法，势必在一定程度上增加了氧耗量、排渣量以及排渣热损失；如果采用提高气化温度(此时要求气化温度在1400℃以上)的方法，则相应增加了氧耗量、煤气中CO2含量以及降低了冷煤气效率和气化炉的使用寿命。此外，目前煤气化炉内都衬有耐火材料，用于防止因砌砖缺陷而使炉砖局部脱落，或因炉渣冲刷磨蚀而使部分炉砖变薄，引起炉壳局部温度过高而发生重大事故，但是，目前使用的煤气化炉耐火衬里材料还不能满足持续1400℃以上高温操作的要求，因此，提高煤气化温度在具体操作上有很大的局限性；如果采用高灰熔点煤和低灰熔点煤的配煤进行液态排渣气化操作，就需要给高灰熔点煤里混合有选择性的煤种，不能从根本上解决高灰熔点煤的气化问题。综上所述，采用现有液态排渣型气流床煤气化技术处理我国以淮南煤为代表的高灰分、高灰熔点煤将面临能量消耗大、排渣困难、气化指标差等诸多问题。为此，本发明人进行了大量研究工作，终于作出了本发明。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种适于高灰分高灰熔点煤的采用固态排渣的气流床煤气化方法。
[技术方案]
本发明的目的是这样实现的：本发明的高灰分高灰熔点煤的采用固态排渣的气流床煤气化方法与通常的湿法料浆加压气化方法基本相同，它们都包括料浆制备与加压气化、高温粗合成气冷却、水浴降温除灰渣、粗合成气降温除尘与洗涤净化，粗灰渣排放和含细灰水处理六个步骤。但是，本发明根据煤的高灰分高灰熔点特点，对气化反应器的结构尺寸与气化反应器内的反应温度进行了优化选择，使灰渣和未反应碳以固态形式从排渣口排出气化反应器，即将高灰分高灰熔点煤破碎后经一次共磨制备出料浆，通过料浆加压泵送入气化反应器，在气化反应器内料浆与气化剂发生剧烈的不完全燃烧反应，控制气化反应器的操作温度，使气化反应器的操作温度高于1100℃而低于高灰熔点煤的软化温度(ST)，生成含有CO、H2和CO2主要组分的高温粗合成气与高温灰渣的混合物。粗煤气经冷却洗涤净化后，生产的原料气满足使用要求，未反应的碳和煤中的灰组成灰渣激冷后以固态排渣方式冷却后排出气流床煤气化反应器排渣口；洗涤产生的灰水先后经闪蒸、沉淀、过滤及脱气的方式除去其携带的灰分，副产的蒸汽可回收灰水的热能，经处理的灰水可返回气化系统循环使用。
本发明涉及一种适于高灰分、高灰熔点煤的采用固态排渣的气流床煤气化方法，该方法包括料浆制备、加压高温气化、高温粗合成气冷却与水浴降温除灰渣、粗合成气降温除尘与洗涤净化、粗灰渣排放和含细灰水处理六个步骤，所述的高灰分、高灰熔点煤是灰分含量高于20重量％而灰分软化温度高于1350℃的煤，其中：
(i)在加压高温气化步骤中使用一种气化反应器，该气化反应器高度与其直径的比是3.5-5.0，以便延长物料停留时间，提高气化效率和碳的转化率，同时可以减少带出物；
所述的气化反应器包括高温反应部分和冷却排渣部分，所述的高温反应部分包括反应区，反应区的上端设置有原料进口，反应区的侧面设置有测压口和测温口，反应区的下端有出渣口，反应区的内壁衬有耐火材料，耐火材料的下端设置有耐火材料承载板；
所述的冷却排渣部分包括出渣口，出渣口耐火衬里采用锥形斜面，出渣口与内导气筒的上端连接，内导气筒向下连接急冷区，急冷区向下通过内导气筒接入水浴区，内导气筒的上端对应的外壳处开有冷却水进口，冷却水进口与激冷器转接，内导气筒的上端和激冷器的溢流口相通，靠冷却水进口下沿的外壳内侧安装有冷却圆盘，冷却圆盘的上端内圈开口直径与内导气筒的外径相当，冷却圆圈下表面的外壳上开有粗煤气出口，冷却圆盘的下表面装有外导气筒，外导气筒和内导气筒同心套装并留有间距构成导气通道，外导气筒的上端沿圆周开有若干个窗口，内导气筒的下端出口和外导气筒的下端出口都在水浴区的水面以下，水浴区的下底端设置有排渣口；
(ii)该气化反应器的气化炉膛锥体底部与气化炉的竖直壳体的夹角为25°-40°，气化反应器内径与排渣口直径之比是1.5-3.5，以便减轻排出灰渣在气化炉膛锥体底部的积累与对排渣口材料的冲刷腐蚀，同时有利于冷却；
(iii)所述料浆与气化剂在该气化反应器内的反应温度高于1100℃而低于高灰熔点煤的软化温度，从而使灰渣激冷后以固态形式由排渣口排出气化反应器；
粗灰渣排放的装置是气流床反应器排灰装置，它包括集灰器、循环泵、灰沉淀池，所述集灰器的顶部依次设有集灰阀门，其底部设有灰水排放阀门，所述集灰器与循环泵之间连接有第三灰水循环控制阀门，集灰器与气流床反应器激冷室之间连接有第一和第二灰水循环控制阀门，循环泵与气流床反应器激冷室之间连接有第一灰水循环控制阀门，集灰器上端左右两侧各设有其带有卸压阀门的卸压管线和其带有冲水阀门的供水管线，第二灰水循环控制阀门和第三灰水循环控制阀门之间连接有闭路循环阀门。
在本发明中，所述的高灰分、高灰熔点煤应该理解是灰分含量高于20重量％而灰分软化温度高于1350℃的煤，例如安徽淮南煤便是这种煤的代表。
在本发明中使用的气化反应器是专利CN 201065399Y中所描述的气流床煤气化反应器。
在本发明中使用的气流床反应器排灰装置是专利CN 2670362Y中所描述的气流床反应器排灰装置。
根据本发明的一种实施方式，该气化反应器高度与其直径的比是3.8-4.5。
优选地，该气化反应器高度与其直径的比是4.0-4.2。
根据本发明的一种实施方式，所述气化反应器锥体部分与所述气化反应器竖直壳体部分的夹角为28°-35°，气化反应器内径与排渣口直径之比是1.5-2.5。
优选地，所述气化反应器锥体部分与所述气化反应器竖直壳体部分的夹角小于30°，气化反应器内径与排渣口直径之比是2.0。
下面对本发明进行详细描述。
本发明涉及高灰分、高灰熔点煤的气流床煤气化方法，该方法包括料浆制备、加压高温气化、高温粗合成气冷却与水浴降温除灰渣、粗合成气降温除尘与洗涤净化、粗灰渣排放和含细灰水处理六个步骤。
A、料浆制备：即将高灰分、高灰熔点煤经破碎后与水、添加剂水溶液混合物送入磨机(1)进行研磨制浆；该料浆沿管道(2)进入料浆储槽(3)内。
所述的添加剂是一种或多种选自木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、缩聚萘磺酸钠、高聚合萘磺酸钠或非胶状的高磷瓷土的添加剂。优选地所述的添加剂是一种或多种选自木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、缩聚萘磺酸钠或非胶状的高磷瓷土的添加剂，更优选地是木质素磺酸钠或非胶状的高磷瓷土。
B、加压气化：在料浆储槽(3)内的料浆经高压料浆泵(5)提压后将恒定压力的高压料浆送入气流床煤气化反应器(8)，所述的料浆与来自管道(7)的气化剂一同喷入气化反应器(8)燃烧室，将气化反应器(8)内的反应温度控制在高于1100℃而低于高灰熔点煤的软化温度(ST)，压力控制在1.0-15.0MPa，在加压、高温条件下进行剧烈的不完全燃烧反应，生成以CO、H2和CO2为主要组分的高温粗合成气和固态灰渣。
在本发明中，所述气流床煤气化反应器(8)是专利CN 201065399Y中所描述的气流床煤气化反应器，它包括高温反应部分和冷却排渣部分。高温反应区的侧面安装有测压口和测温口，反应区的内壁装有多层耐火材料；炉体出渣口附近耐火材料采用锥形斜面铺设，急冷区设有导气筒，导气筒下部伸入水浴区，在内导气筒内冷却水对粗煤气进行激冷处理，外导气筒上设有条形窗口，条形窗口周向布置在外导气筒的上部将粗煤气排出反应器外。该气流床煤气化反应器适于固态排渣操作，并且具有结构合理，故障率低、生产效率高等优点。
根据所要求的粗合成气成分，所述的气化剂可以选自纯氧、富氧气体或空气。
C、高温粗合成气冷却、水浴降温除灰渣：将上述步骤中加压气化得到的高温粗合成气和高温灰渣混合物与所述气化反应器(8)冷却室的冷却水进行混合，然后，进入位于该反应器(8)冷却室下部的水浴(9)中，经冷却水冷却、水浴(9)降温除灰渣后，粗灰渣滞留在底部，含少量细灰的粗合成气上升，最后沿出口管道(10)流出所述气化反应器(8)。
D、粗灰渣排放：让来自上述步骤C经冷却水冷却、水浴(9)降温除灰渣后的粗灰渣和未反应碳进入底部粗灰渣排放系统，以固态排渣方式排出，灰渣中的水进入含细灰水处理部分的负压蒸发器(28)，即粗渣以固态方式通过锁渣阀门(20)进入集灰器(21)，通过排放阀门(22)排出，粗渣中的水进入负压蒸发器(28)。
在本发明中，所述粗灰渣排放系统是专利CN 2670362Y中所描述的气流床反应器排灰装置，它包括集灰器、循环泵、灰沉淀池，所述集灰器的顶部依次设有集灰阀门，其底部设有灰水排放阀门，所述集灰器与循环泵之间连接有第三灰水循环控制阀门(该专利的权利要求1为灰水循环控制阀门8)，集灰器与气流床反应器激冷室之间连接有第一和第二灰水循环控制阀门(该专利的权利要求1为灰水循环控制阀门4、6)，循环泵与气流床反应器激冷室之间连接有灰水循环控制阀门，集灰器上端左右两侧各设有其带有卸压阀门的卸压管线和其带有冲水阀门的供水管线，灰水循环控制阀门之间连接有闭路循环阀门。
E、粗合成气降温除尘、洗涤净化：将来自上述步骤C的含少量细灰的粗合成气或者进入气水分离器(11)内除去其中夹带的含细灰水，除去含细灰水的粗合成气沿管道(12)送到气水混合器(13)；或者将来自步骤C的含少量细灰的粗合成气直接沿管道(10)送到气水混合器(13)；在气水混合器(13)内，该粗合成气与来自气体洗涤塔(15)下部并经灰水循环泵(17)提压到达气水混合器(13)的灰水充分混合；然后粗合成气、水与少量细灰的混合物通过管道(14)进入气体洗涤塔(15)处理；气体在气体洗涤塔(15)内经多级旋流、折流、洗涤、除液沫后，干净的不含液沫的气体由气体洗涤塔(15)顶部沿管道(23)排出得到合成气。
F、含细灰水处理：从气体洗涤塔(15)底部含细灰水、气水分离器(11)分离的含细灰水、气化反应器(8)的冷却室排出的含细灰水分别减压后进行含细灰水处理，首先进入高温热水器(27)降压，降压逸出的气体进入灰水换热器(41)；经降压后的浓缩含细灰水进入负压蒸发器(28)进行降压；在负压蒸发器(28)内逸出的气体经负压冷凝器(42)降温冷却后进入负压分离器(30)，分离水分后进入抽气泵(31)，再经抽气泵分离器(32)分离水分后排空，抽气泵分离器(32)分离的水与负压分离器(30)分离的水流入储水槽(36)，负压蒸发器(28)底部浓缩含细灰水经澄清槽给料泵(33)提压后进入澄清槽(34)；在澄清槽(34)内加入絮凝剂使细灰悬浮物絮凝沉降，上部溢流水流入储水槽(36)，所有流入储水槽(36)的灰水经灰水泵(38)提压后一部分送入脱气水槽(39)，一部分作为冲洗水，少部分外排；在脱气水槽(39)内，循环灰水中夹带的溶解气体经加热后排空，同时在脱气水槽(39)出水口或者在脱气水槽(39)内加入分散剂，以减轻换热器和灰水管道的结垢；循环灰水经脱气水泵(40)提压进入灰水换热器(41)，与高温热水器(27)逸出的气体换热提温后送入气体洗涤塔(15)中循环使用；澄清槽(34)底部含灰量较高的浓缩含细灰水经过滤机给料泵(37)提压进入真空带式过滤机(35)，在真空带式过滤机(35)内将细灰与水分离，细灰收集后排出，分离出的水重新回到澄清槽(34)内。
在本发明中，合成气中气体成分和流量是根据GB/T17132-1997进行分析的。
[有益效果]
本发明具有下面的有益效果：
1、本发明没有采用常规的气化反应器温度高于煤灰熔点80℃～150℃的操作条件，而是采用控制气化反应器操作温度高于1100℃而低于高灰熔点煤的软化温度(ST)，通过调整该气化反应器高度与其直径的比、所述气化反应器锥体部分与所述气化反应器竖直壳体部分的夹角、气化反应器内径与排渣口直径之比，不使用助熔剂，灰渣以固态排出，因此，是一种适于以淮南煤为代表的高灰分、高灰熔点煤的气化方法。这种方法的操作温度不仅大大降低，延长气化反应器的使用寿命，热量散失少，而且还降低对气化反应器的耐火材料等级要求。
2、本发明方法的比氧耗和比煤耗比常规气化方法的低，节省了生产成本，节省了资源。
3、本发明采用了含细灰水经处理后循环利用技术，使整个含碳氢物质料浆加压高温气化系统废水、废气排放量少，因此，本发明的方法是环境友好型的。
总之，本发明的方法可以充分地满足我国以淮南煤为代表的高灰分、高灰熔点煤的气化要求，能够实现能源资源的就地转化，气化指标良好，节能环保，为我国发展煤化工产业提供了一种新的选择，对发展节能、环保型经济具有极大的推动作用。
【附图说明】
图1是料浆制备加压高温气化与粗合成气冷却降温除灰渣流程图；
图2是含细灰水处理流程图；
【具体实施方式】
实施例1：根据本发明的方法使用淮南高灰分高灰熔点煤作为原料生产合成气。
淮南煤的煤质数据分析列于下表1。
表1
使用表1所述煤作为主要原料实施本发明。由上表可知，所述煤的软化温度(ST)是1520℃，因此选择气化温度为1300℃。按照本发明的气化方法，在操作压力4.0MPa，气化温度1300℃条件下进行淮南高灰分高灰熔点煤的气化方法。
将淮南高灰分、高灰熔点煤经破碎后与水、木质素磺酸钠添加剂水溶液混合物送入磨机(1)进行研磨，磨制得到料浆，料浆总流量29071.6kg/h；料浆送入料浆储槽(3)内。在搅拌器搅拌均匀后经高压含料浆泵(5)提压到5.2MPa后，送入气流床煤气化反应器(8)。所述气流床煤气化反应器(8)是专利CN 201065399Y中所描述的气流床煤气化反应器，该气化反应器高度与其直径的比是4.0；所述气化反应器锥体部分与所述气化反应器竖直壳体部分的夹角为35°，气化反应器内径与排渣口直径之比是2.0。气化剂是浓度99.6体积％的纯氧，氧气总流量是10699.3Nm3/h，将氧气压力提到5.5MPa后送到气流床煤气化反应器(8)，在气化反应器上端纯氧和料浆在压力4.0MPa与反应温度1300℃下进行剧烈的不完全燃烧反应，生成的高温粗合成气、高温灰渣、未转化碳和进入气化反应器(8)流量为124292kg/h的冷却水流入下部水浴(9)，粗合成气经水浴(9)降温洗灰后离开气化反应器(8)，其温度221℃，压力3.97MPa。未转化的碳和原料中的灰分以固态粗渣形式通过集灰器(21)排出。该粗渣温度是76℃，流量是以干基计2727.5kg/h。所述粗灰渣排放系统是专利CN 2670362Y中所描述的气流床反应器排灰装置。
来自气化反应器(8)的粗合成气进入气水混合器(13)与来自气体洗涤塔(15)的通过灰水循环泵(17)提压后流量为59892.7kg/h的灰水进行混合增湿除灰，经气水混合器混合，通过气体洗涤塔(15)除灰后送入后续系统作为原料气。洗涤后原料气中的灰含量降低到小于0.8mg/Nm3，温度212℃，压力3.77MPa。
从气化反应器(8)冷却室排出的含细灰水，从气体洗涤塔(15)排出的含细灰水经分别降压后送入含细灰水处理部分的高温热水器(27)内，与此同时下游工序的冷凝液也送到高温热水器(27)中，其中从气化反应器(8)冷却室排出的含细灰水的温度是222℃，流量60572kg/h；气体洗涤塔(15)排出的含细灰水的温度是214℃，流量13582kg/h；该冷凝液的温度是95℃，流量4900kg/h。所述含细灰水与所述冷凝液通过高温热水器(27)进行降压降温，将压力控制为0.5MPa，溶解在水中的气体溢出进入灰水换热器(41)，逸出气体总流量11182Nm3/h，其中蒸汽含量99.2％(体积)，温度156℃，在灰水换热器(41)内对脱气水泵(40)送来的循环灰水加热升温，其循环灰水流量是80083kg/h，温度109℃，升温后的循环灰水以灰水流量80083kg/h、温度140℃通过气体洗涤塔(15)中下部进口到达下部；出灰水换热器(41)的气水混合物以气体流量为102Nm3/h，液态水流量10387kg/h送到气水分离器(29)，通过气水分离器(29)后气体从顶部排出，而分离的灰水以流量10387kg/h、温度138℃再回到脱气水槽(39)；另外，通过高温热水器(27)所浓缩的含细灰水以流量62021kg/h送到负压蒸发器(28)中，与此同时粗灰渣排放部分的渣水以流量28743kg/h送到负压蒸发器(28)，将负压蒸发器控制在压力-0.03MPa、温度68.7℃，由负压蒸发器(28)顶部逸出的气体以流量6341Nm3/h，经负压冷凝器(42)后送到负压分离器(30)，在分离水分后气体送到抽气泵(31)，负压分离器(30)分离液以流量5095kg/h进入储水槽(36)，负压蒸发器(28)底部浓缩液以流量84858kg/h通过澄清槽给料泵(33)送到澄清槽(34)。所述浓缩液中的细灰在以所述絮凝剂作用下进行自然沉降，然后通过过滤机给料泵(37)加压后送入真空带式过滤机(35)，过滤得到浓度49.3％(重量)、流量3441kg/h的细灰，其滤液以流量13125kg/h返回到澄清槽(34)。澄清槽(34)溢流水以流量81417kg/h送到储水槽(36)，同时抽气泵分离器(32)分离的灰水以灰水总流量6090kg/h流到该储水槽(36)。所有流入储水槽(36)的水经灰水泵(38)提压后小部分以流量8542kg/h外排处理，一部分以流量49091kg/h送到脱气水槽(39)，一部分以流量34969kg/h返回用作冲洗水，脱气水槽(39)同时还需以总流量21605kg/h补充一部分水，其中包括后续系统的冷凝液和原水，在脱气水槽(39)内加入分散剂，让水中溶解的不凝气体放空后，灰水以流量80083kg/h、温度109℃经脱气水泵(40)提压后送到灰水换热器(41)，被来自高温热水器(27)顶部降压逸出汽加热后温度升高到140℃，再进入气体洗涤塔(15)。
该实施例所得到的有效气体成分是根据GB/T17132-1997进行分析的，这些数据分析结果列于下表2：
表2
实施例2(对比)
使用上述淮南煤，采用现有技术液态排渣的气化技术，即使用添加助熔剂和提高气化温度的气化技术进行了与前面同样的试验。
现有液态排渣技术采用添加助熔剂降低气化温度的方法。
本实施例需要使用大量的助熔剂，添加的助熔剂量是其灰分量的50％(重量)，气化反应器的操作温度是1400℃，气化压力是4.0Mpa。
根据GB/T17132-1997进行分析。该合成气中的有效气体(CO+H2)是77.65％，生产1000Nm3(CO+H2)煤耗为753kg，生产1000Nm3(CO+H2)氧耗为456Nm3。
现有技术采取提高气化温度的液态排渣气化方法。对于上述的淮南煤，需要将其操作温度提高到1650～1700℃，而目前的气化反应器内耐火衬里材料还没有达到承受这么高温度的水平，并且在1650～1700℃高温条件下，对气化反应器以及相关设备的损伤是非常大的，所以，这种方法在实际运行中是不可取的。
由此可见，与实施例1相比，使用添加助熔剂和提高气化温度的气化技术的实施效果都不及实施例1的实施效果。
实施例3：使用实施例1淮南高灰分高灰熔点煤实施本发明。
按照与实施例1同样的方式进行，只是本实施例的气化条件为气化压力4.0MPa和气化温度为1250℃。
该实施例所得到的有效气体成分是根据GB/T17132-1997进行分析的，这些数据分析结果列于下表3。
表3
实施例4：使用实施例1淮南高灰分高灰熔点煤实施本发明。
按照与实施例1同样的方式进行，只是本实施例的气化条件为气化压力4.0MPa和气化温度为1180℃。
该实施例所得到的有效气体成分是根据GB/T17132-1997进行分析的，这些数据分析结果列于下表4。
表4
实施例5：使用淮南高灰分高灰熔点煤和内蒙伊泰低灰熔点煤以2∶1混配的配煤采用现有液态排渣的气化技术，即使用添加助熔剂的气化技术进行了与前面同样的试验。
所述配煤煤质分析结果如下表5所示。
表5
按照与实施例1同样的方式进行，只是本实施例需要使用大量的助熔剂，添加的助熔剂量是其灰分量的20％，气化反应器的操作温度达1400℃，气化压力为4.0Mpa。
根据GB/T17132-1997进行合成气有效成分分析。该合成气中的有效气体(CO+H2)为78.23％，生产1000Nm3(CO+H2)煤耗为721kg，生产1000Nm3(CO+H2)氧耗为435Nm3。
该实施例的现有技术方法与实施例1相比，可以认为：使用配煤增加了氧气和煤的消耗量，并且气化指标不及实施例1中采用本发明方法。
通过上面实施例中的数据对比分析，可以发现，本发明的气流床煤气化方法能够解决目前采用液态排渣方法对于国内高灰分高灰熔点煤气化存在的效果差、能量与原材料消耗大的问题。本发明的方法对于煤气化装置，原料消耗低，气化性能指标良好，并且气化温度低从而延长设备使用寿命，节省成本。从上述实施例中的数据对比分析我们还可以发现，在不同温度条件下，气化指标有所差异，气化温度偏高或者偏低都会影响到气化效果，当温度达到一个比较合适的值，采用该气流床煤气化固态排渣工艺就能非常好地解决我国以淮南煤为代表的高灰分高灰熔点煤目前难以气化的问题。
Claims (5)
1.一种适于高灰分、高灰熔点煤的采用固态排渣的气流床煤气化方法，该方法包括料浆制备、加压高温气化、高温粗合成气冷却与水浴降温除灰渣、粗合成气降温除尘与洗涤净化、粗灰渣排放和含细灰水处理六个步骤，所述的高灰分、高灰熔点煤是灰分含量高于20重量％而灰分软化温度高于1350℃的煤，其特征在于：
(i)在加压高温气化步骤中使用一种气化反应器，该气化反应器高度与其直径的比是3.5-5.0，以便延长物料停留时间，提高气化效率和碳的转化率，同时可以减少带出物；
所述的气化反应器包括高温反应部分和冷却排渣部分，所述的高温反应部分包括反应区，反应区的上端设置有原料进口，反应区的侧面设置有测压口和测温口，反应区的下端有出渣口，反应区的内壁衬有耐火材料，耐火材料的下端设置有耐火材料承载板；
所述的冷却排渣部分包括出渣口，出渣口耐火衬里采用锥形斜面，出渣口与内导气筒的上端连接，内导气筒向下连接急冷区，急冷区向下通过内导气筒接入水浴区，内导气筒的上端对应的外壳处开有冷却水进口，冷却水进口与激冷器转接，内导气筒的上端和激冷器的溢流口相通，靠冷却水进口下沿的外壳内侧安装有冷却圆盘，冷却圆盘的上端内圈开口直径与内导气筒的外径相当，冷却圆圈下表面的外壳上开有粗煤气出口，冷却圆盘的下表面装有外导气筒，外导气筒和内导气筒同心套装并留有间距构成导气通道，外导气筒的上端沿圆周开有若干个窗口，内导气筒的下端出口和外导气筒的下端出口都在水浴区的水面以下，水浴区的下底端设置有排渣口；
(ii)该气化反应器的气化炉膛锥体底部与气化炉的竖直壳体的夹角为25°-40°，气化反应器内径与排渣口直径之比是1.5-3.5，以便减轻排出灰渣在气化炉膛锥体底部的积累与对排渣口材料的冲刷腐蚀，同时有利于冷却；
(iii)所述料浆与气化剂在该气化反应器内的反应温度高于1100℃而低 于高灰熔点煤的软化温度，从而使灰渣激冷后以固态形式由排渣口排出气化反应器；
粗灰渣排放的装置是气流床反应器排灰装置，它包括集灰器、循环泵、灰沉淀池，所述集灰器的顶部依次设有集灰阀门，其底部设有灰水排放阀门，所述集灰器与循环泵之间连接有第三灰水循环控制阀门，集灰器与气流床反应器激冷室之间连接有第一和第二灰水循环控制阀门，循环泵与气流床反应器激冷室之间连接有第一灰水循环控制阀门，集灰器上端左右两侧各设有其带有卸压阀门的卸压管线和其带有冲水阀门的供水管线，第二灰水循环控制阀门和第三灰水循环控制阀门之间连接有闭路循环阀门。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该气化反应器高度与其直径的比是3.8-4.5。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于该气化反应器高度与其直径的比是4.0-4.2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述气化炉膛锥体底部与所述气化炉竖直壳体的夹角为28°-35°，气化反应器内径与排渣口直径之比是1.5-2.5。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述气化炉膛锥体底部与所述气化炉竖直壳体的夹角小于30°，气化反应器内径与排渣口直径之比是2.0。
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