CN101550361A - 下置喷嘴式气流床气化激冷装置及激冷工艺 - Google Patents

下置喷嘴式气流床气化激冷装置及激冷工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN101550361A
CN101550361A CNA200910021344XA CN200910021344A CN101550361A CN 101550361 A CN101550361 A CN 101550361A CN A200910021344X A CNA200910021344X A CN A200910021344XA CN 200910021344 A CN200910021344 A CN 200910021344A CN 101550361 A CN101550361 A CN 101550361A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
vapourizing furnace
coal
nozzle
raw gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA200910021344XA
Other languages
English (en)
Inventor
许世森
任永强
刘刚
夏军仓
徐越
王保民
李小宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd filed Critical Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority to CNA200910021344XA priority Critical patent/CN101550361A/zh
Publication of CN101550361A publication Critical patent/CN101550361A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Landscapes

  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

下置喷嘴式气流床气化激冷装置及激冷工艺，包括气化炉1，在气化炉1的下部布置有喷嘴8，气化炉1的气体出口与激冷罐4的粗煤气进口相连通，激冷罐4的气体出口与文丘里洗涤器11的粗煤气进口连接，文丘里洗涤器11的煤气出口与洗涤塔6的煤气进口相连通，通过喷嘴8向气化炉1内喷入粉状或浆态煤粉与气化剂，反应生成粗煤气，粗煤气在气化炉1内自下而上流动，经过煤气激冷器7与冷煤气混合后进入激冷罐4进行水激冷，然后进入文丘里洗涤器11和洗涤塔6洗涤净化，净化后的煤气一部分送至用户使用，另一部分通过换热循环至气化炉1上部的煤气激冷器7对粗煤气进行激冷，具有粗煤气中含有较多的水蒸气、造价低廉、系统总效率高的特点。

Description

下置喷嘴式气流床气化激冷装置及激冷工艺
技术领域
本发明涉及煤气化技术领域，特别涉及一种下置喷嘴式气流床气化激冷装置及激冷工艺。
背景技术
煤的洁净与高效利用是当今世界能源与环境保护领域的重大技术课题，也是我国国民经济和社会可持续发展的关键技术之一。煤气化技术作为煤炭深度加工、转化的先导技术，是洁净煤技术的关键。煤气化是指将煤投放在气化炉内，在一定的温度及压力条件下，煤中有机质与气化剂如蒸汽/空气或氧气等发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤的气化技术在联合循环(IGCC)发电装置、合成氨以及合成甲醇等行业应用极为广泛，而气化炉则是煤气化的关键设备。因此，世界各国的科技人员研究和开发出了各种类型的气化炉。其中，气流床与固定床、流化床相比，气流床具有较好的煤种与粒度适应性和更优良的技术性能，是煤基大容量、高效洁净、运行可靠的燃气与合成气制备装置的首选技术。
现今气流床气化技术的共同特点是加压(3.0MPa～6.5MPa)、高温(1300～1700℃)、粒度细微，反应迅速高效，但在原料煤处理、输料形式与方法、实现混合、炉壳内衬、排渣、净化处理、余热回收等技术上方式各异，形成不同的技术工艺类型。其中主要包括两种具有特色的技术流派，一种是以美国Texaco公司的技术为代表的水煤浆气化技术；另一种是以荷兰Shell公司的技术为代表的干煤粉气化技术。
美国Texaco公司的气化炉，水煤浆由气化炉炉顶向下喷入，在炉内进行熔渣气化。由于物料在该气化炉内的停留时间分布较宽，部分物料在炉内的停留时间很短，没有达到平均停留时间就逸出炉外，因此，碳转化率一般低于95％。美国Texaco公司的气化炉的气化操作温度为1400～1500℃，气化操作压力为2.5～8.5Mpa。美国Texaco公司的气化炉世界范围内的商业化市场占有量大，技术成熟，它因煤浆制备、计量、输送、控制简单，安全可靠，操作压力高，可达6.5MPa和投资低等技术特点得到广泛应用。
荷兰Shell公司的气化炉属加压对喷式粉煤液态排渣气化炉。干煤粉用加压锁式煤斗，靠氮气或CO2气流输送，与氧气及少量水蒸汽混合喷入炉内，气化炉温度维持在1400～1600℃，形成的熔渣在中间底部排渣口排出，煤气出炉后采用回流冷煤气激冷方式。该炉装有四个煤粉燃烧器，并装设水冷壁，在水冷壁中将产生饱和蒸汽。
在我国，九十年代，随着联合循环(IGCC)等洁净煤发电技术的推广应用，在国家电力公司的资助下，西安热工研究院率先进行了干煤粉加压气化技术研究并建立了国内第一套干煤粉加压气化特性试验装置和干煤粉加压浓相供料装置，日处理煤量为700kg，气化压力为2.0～3.0MPa，并进行了干煤粉气化特性和干煤粉浓相加压供料系统的研究。
“十五”期间，西安热工研究院负责完成了国家高技术研究发展计划(863计划)课题“干煤粉加压气化技术”中试试验研究，发明了带水冷壁和煤气冷却器的两段式干煤粉加压气化工艺，建成了规模为36t/d的中试装置，气化压力为3.0MPa，进行了十几种煤的气化试验，并通过了国家验收。
“十一五”又在“绿色煤电”(863计划)课题项目中承担工艺包设计任务，进一步完善了国内自主的干煤粉加压气化技术。
以往干法气化工艺主要针对发电用途，采用干法除尘，气化炉体后加有庞大的煤气冷却器系统，设备结构复杂、制造成本相对很高；而以往水煤浆激冷工艺采用水煤浆形式进料，入料成分中含有大量水分，造成气化温度较低，大量热能损失，大大限制了可气化煤种的范围，同时气化炉内采用耐火砖结构使得运行周期较短且需定期更换，需设备用炉，增加了运行成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种粗煤气中含有较多的水蒸气、采取冷煤气循环激冷工艺、造价低廉、系统总效率高的下置喷嘴式气流床气化激冷装置及激冷工艺。
本发明的激冷装置，包括开设有气体出口和排渣口的气化炉1，与气化炉1排渣口相连通的排渣罐3，在气化炉1的下部对称均匀布置有一组或一组以上的喷嘴8，气化炉1的气体出口通过管路与激冷罐4的粗煤气进口相连通，激冷罐4的气体出口通过管路与文丘里洗涤器11的粗煤气进口连接，文丘里洗涤器11的煤气出口与洗涤塔6的煤气进口相连通，激冷罐4的下端出口通向灰水处理系统，在激冷罐4的侧壁设有中压给水入水管口，洗涤塔6下端的灰水出口管道与灰水处理系统相连接；在气化炉1的上端还可设置有循环煤气激冷器7，洗涤塔6的净煤气出口一部分通过换热器10换热循环至气化炉1上端煤气激冷器7进行炉内煤气激冷，其余部分作为生产的合成气送至用户使用。
气化炉1的内部设置有水冷壁2，水冷壁2底部设有循环进水口，上部设有水汽出口，水冷壁2底部的循环进水口端与汽包5的循环水出口端相连通，水冷壁2上部的水汽出口端与汽包5的进口端相连通。另外汽包5设有除氧水补充管口和排污管口。
本发明的激冷工艺为：该气化炉1下部对称均匀布置有喷嘴8，通过喷嘴8向气化炉1内以设定速度喷入粉状或浆态煤粉与气化剂，反应生成包括CO和H2的粗煤气，粗煤气在气化炉1内自下而上流动，经过气化炉1上部煤气激冷器7与冷煤气混合后进入激冷罐4进行水激冷，然后进入文丘里洗涤器11和洗涤塔6洗涤净化。净化后的煤气一部分作为产出合成气送至用户使用，另一部分通过换热循环至气化炉1上部的煤气激冷器7对粗煤气进行激冷。
本发明采用了煤气上行、下置喷嘴式气流床气化激冷工艺，即煤气与液渣呈反向流动，煤气向上流动，液渣向下流动的干煤粉加压气化激冷工艺，本工艺不仅适用于干煤粉加压气化工艺，对采用碳质料浆为原料的加压气化方式同样适用。这种工艺造价低廉，系统总效率高。
针对现有技术工艺的缺陷，本发明首次提出了煤气上行式的干煤粉加压气化激冷工艺，这种工艺生产出来的粗煤气含有较多水蒸气，可直接送入变换工序而不需要再补加蒸汽或只需要少补蒸汽，造价低廉，系统总效率高，是煤化工合成氨、甲醇、制H2、合成油等行业的最佳选择。本发明的工艺采取循环冷煤气对气化炉内粗煤气激冷降温，使液态渣极易激冷固化，防止后续系统结焦；粗煤气在激冷罐内进行激冷和洗涤，不需要煤气冷却器等设备，减少了投资和耗功。
附图说明
附图是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见附图，本发明的激冷装置包括开设有气体出口和排渣口的气化炉1，与气化炉1排渣口相连通的排渣罐3，排渣罐3的排渣口与渣池相连通，气化炉1所产生的灰渣以固态形式经排渣口排至排渣罐3，经排渣罐3充水减压排出到渣池；在气化炉1壳体的下部对称均匀布置有一组或一组以上的气化喷嘴8，气化喷嘴8可向气化炉1内喷入粉状或浆态煤粉与气化剂，气化炉1上端设有煤气激冷器7，循环冷煤气通过煤气激冷器7与气化炉1内高热粗煤气混合，使粗煤气达到设计温度范围后去后续设备再处理。气化炉1的气体出口通过管路与激冷罐4的粗煤气进口管路相连通，激冷罐4的气体出口通过管路与文丘里洗涤器11的粗煤气进口管路连接，文丘里洗涤器11的煤气出口与洗涤塔6的煤气进口管路相连通，激冷罐4的下端出口通向灰水处理系统，在激冷罐4侧壁上设有中压给水入水管口9，洗涤塔6下端的灰水出口通过管路与灰水处理系统相连接。洗涤塔6的净煤气出口一部分与用户相连接，送用户使用，另一部分通过换热器10循环至气化炉1上端煤气激冷器7的管道入口进行激冷。文丘里洗涤器11上设有洗涤水进口，洗涤用水来自于洗涤塔循环工艺水系统。
气化炉1可以为干煤粉气化炉，也可以为水煤浆气化炉。如为干煤粉气化炉，则内部设置有水冷壁2，水冷壁2底部设有循环进水口，上部设有水汽出口，水冷壁2的底部的循环进水口端与汽包5的循环水出口端相连通，水冷壁2上部的水汽出口端与汽包5的水汽进口端相连通。另外汽包5设有除氧水补充管口和排污管口。水冷壁2通过汽包5加入除氧水，补充水冷壁2内循环系统，并且汽包5产出蒸汽送至用户，汽包5下部设有排污管道；如为水煤浆气化炉，则内部设置为耐火材料。
本发明的激冷工艺实施步骤是：起始阶段，通过气化炉1下部对称均匀布置的一组或一组以上的气化喷嘴8，煤粉或水煤浆与气化剂(氧气或富氧与水蒸汽)发生气化反应，煤粉或水煤浆与气化剂(氧气或富氧与水蒸汽)发生气化反应(C+O2+H2O)，其中C∶O2为2∶1，H2O含量相对较少。在操作温度1450℃～1700℃，操作压力3.0MPa～8.7MPa的条件下，产生温度为1300～1500℃的粗煤气。气化炉1可以为干煤粉气化炉，也可以为水煤浆气化炉。如为干煤粉气化炉，则内部设置有水冷壁2，且水冷壁2通过汽包5加入除氧水，补充水冷壁2内循环系统，并且水冷壁2底部设有进水口，上部设有出口，汽包5产出蒸汽送至用户，下部设有排污管道；如为水煤浆气化炉，则内部设置为耐火材料。粗煤气在气化炉1内自下向上流动，经过气化炉1上部的煤气激冷器7降温后，煤气温度降至900℃左右，这是本发明的第一次激冷，在此液态渣被固化，灰渣排放即气化炉1产生的熔融态灰渣经排渣罐3由炉底排渣系统排出；经过第一次煤气激冷后的粗煤气进入激冷罐4进行第二次水激冷，此时将粗煤气直接通入激冷罐4液面以下使粗煤气激冷，激冷后粗煤气由激冷罐4上部出口管道进入文丘里洗涤器11及洗涤塔6进行粗煤气洗涤净化，激冷罐4的灰水由下部管道排出进入后续灰水系统处理，在设备运行时，激冷罐4液位通过中压给水入水管口9补充中压水保持，在激冷罐4内粗煤气温度降温后进入文丘里洗涤器11经与工艺水混合洗涤后，粗煤气再进入洗涤塔6洗涤净化，产生的灰水通过洗涤塔6下部灰水出口管道进入灰水处理系统。文丘里洗涤器11上设有洗涤水进口，文丘里洗涤器11洗涤用水来自洗涤塔循环工艺水系统。净化后产生的合成气一部分经过换热器10循环至煤气激冷器7进行粗煤气激冷过程，另一部分合成气通过输气管路供用户使用。
本发明不仅可适用于干煤粉加压气化工艺，对采用碳质料浆为原料的加压气化方式也同样适用。其工艺生产出来的粗煤气含有较多水蒸气，炉内进行循环激冷气降温，使液态渣极易激冷固化，防止后续系统结渣；粗煤气在激冷罐、文丘里洗涤器及洗涤塔内进行激冷和洗涤，造价低，系统总效率高，非常适用于煤化工如合成氨、甲醇、制H2、合成油等行业。

Claims (5)

1、下置喷嘴式气流床气化激冷装置，包括开设有气体出口和排渣口的气化炉(1)，与气化炉(1)排渣口相连通的排渣罐(3)，其特征在于：在气化炉(1)的下部对称均匀布置有一组或一组以上的气化喷嘴(8)，气化炉(1)的气体出口通过管路与激冷罐(4)的粗煤气进口相连通，激冷罐(4)的气体出口通过管路与文丘里洗涤器(11)的粗煤气进口连接，文丘里洗涤器(11)的煤气出口与洗涤塔(6)的煤气进口相连通。
2、根据权利要求1所述的下置喷嘴式气流床气化激冷装置，其特征在于：所说的洗涤塔(6)的净煤气出口通过换热器(10)换热循环至气化炉(1)上端的煤气激冷器7内。
3、根据权利要求1或2所述的下置喷嘴式气流床气化激冷装置，其特征在于：所说的气化炉(1)的内部设置有水冷壁(2)，水冷壁(2)底部设有循环进水口，上部设有水汽出口，水冷壁(2)底部的循环进水口端与汽包(5)的循环水出口端相连通，水冷壁(2)上部的水汽出口端与汽包(5)的进口端相连通。
4、下置喷嘴式气流床气化激冷工艺，该气化炉(1)下部对称均匀布置喷嘴(8)，其特征在于：通过喷嘴(8)向气化炉(1)内以设定速度喷入粉状或浆态煤粉与气化剂，反应生成包括CO和H2的粗煤气，粗煤气在气化炉(1)内自下而上流动，经过气化炉(1)上部煤气激冷器(7)与冷煤气混合后进入激冷罐(4)进行水激冷，然后进入文丘里洗涤器(11)和洗涤塔(6)洗涤净化。
5、根据权利要求4所述的下置喷嘴式气流床气化激冷工艺，其特征在于：所说的净化后的煤气一部分作为产出合成气送至用户使用，另一部分通过换热器(10)再循环至气化炉上部激冷器(7)对粗煤气进行激冷。
CNA200910021344XA 2009-03-03 2009-03-03 下置喷嘴式气流床气化激冷装置及激冷工艺 Pending CN101550361A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA200910021344XA CN101550361A (zh) 2009-03-03 2009-03-03 下置喷嘴式气流床气化激冷装置及激冷工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA200910021344XA CN101550361A (zh) 2009-03-03 2009-03-03 下置喷嘴式气流床气化激冷装置及激冷工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101550361A true CN101550361A (zh) 2009-10-07

Family

ID=41154855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA200910021344XA Pending CN101550361A (zh) 2009-03-03 2009-03-03 下置喷嘴式气流床气化激冷装置及激冷工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101550361A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101775313A (zh) * 2010-03-06 2010-07-14 太原理工大学 一种气流床气化炉
CN103194270A (zh) * 2013-03-26 2013-07-10 邰学林 自热式煤气煤粉逆流气流床气化炉
CN103421545A (zh) * 2013-09-04 2013-12-04 煤炭科学研究总院 一种多角度喷射水煤浆气化装置
CN105664690A (zh) * 2016-04-13 2016-06-15 北京凯盛建材工程有限公司 一种利用煤气发生炉对水泥分解炉进行脱硝的系统
CN107033968A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 清华大学煤燃烧工程研究中心 气流床气化系统以及气化方法
CN107151567A (zh) * 2017-06-28 2017-09-12 北京金泰瑞和工程科技有限公司 水煤浆气化系统及其工艺
CN107177383A (zh) * 2017-06-14 2017-09-19 西安热工研究院有限公司 一种以超临界二氧化碳为气化剂的煤气化系统及方法
CN109022042A (zh) * 2018-08-29 2018-12-18 河南能源化工集团洛阳永龙能化有限公司 一种干粉煤加压气化装置及工艺
CN110441491A (zh) * 2018-05-04 2019-11-12 国家能源投资集团有限责任公司 煤种气化评价装置和方法
CN114907882A (zh) * 2021-02-07 2022-08-16 西安航天源动力工程有限公司 煤气化转化系统及方法和煤气化合成氨系统

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101775313A (zh) * 2010-03-06 2010-07-14 太原理工大学 一种气流床气化炉
CN101775313B (zh) * 2010-03-06 2011-03-30 太原理工大学 一种气流床气化炉
CN103194270A (zh) * 2013-03-26 2013-07-10 邰学林 自热式煤气煤粉逆流气流床气化炉
CN103194270B (zh) * 2013-03-26 2014-09-03 邰学林 自热式煤气煤粉逆流气流床气化炉
CN103421545A (zh) * 2013-09-04 2013-12-04 煤炭科学研究总院 一种多角度喷射水煤浆气化装置
CN107033968A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 清华大学煤燃烧工程研究中心 气流床气化系统以及气化方法
CN107033968B (zh) * 2016-02-04 2020-01-17 清华大学煤燃烧工程研究中心 气流床气化系统以及气化方法
CN105664690A (zh) * 2016-04-13 2016-06-15 北京凯盛建材工程有限公司 一种利用煤气发生炉对水泥分解炉进行脱硝的系统
CN105664690B (zh) * 2016-04-13 2018-08-24 北京凯盛建材工程有限公司 一种利用煤气发生炉对水泥分解炉进行脱硝的系统
CN107177383A (zh) * 2017-06-14 2017-09-19 西安热工研究院有限公司 一种以超临界二氧化碳为气化剂的煤气化系统及方法
CN107151567A (zh) * 2017-06-28 2017-09-12 北京金泰瑞和工程科技有限公司 水煤浆气化系统及其工艺
CN110441491A (zh) * 2018-05-04 2019-11-12 国家能源投资集团有限责任公司 煤种气化评价装置和方法
CN109022042A (zh) * 2018-08-29 2018-12-18 河南能源化工集团洛阳永龙能化有限公司 一种干粉煤加压气化装置及工艺
CN114907882A (zh) * 2021-02-07 2022-08-16 西安航天源动力工程有限公司 煤气化转化系统及方法和煤气化合成氨系统
CN114907882B (zh) * 2021-02-07 2023-12-15 西安航天源动力工程有限公司 煤气化转化系统及方法和煤气化合成氨系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101550361A (zh) 下置喷嘴式气流床气化激冷装置及激冷工艺
US10208948B2 (en) Solid fuel grade gasification-combustion dual bed poly-generation system and method thereof
CN1328356C (zh) 一种干粉固体燃料气化方法
CN103740409B (zh) 一种多级配气高温煤气化装置及方法
CN104629807A (zh) 一种带高温热回收装置的激冷流程气化炉
CN101906324A (zh) 生物质水蒸汽间接气化工艺及其设备
CN201195718Y (zh) 一种有利于热量回收的新型气化炉
CN102796561A (zh) 生物质燃料二氧化碳循环无氧气化方法及设备
CN104629809B (zh) 用富氧燃烧锅炉高温烟气制取高热值生物质气化气的系统
CN206706032U (zh) 一种废锅激冷一体式水煤浆水冷壁气化炉
CN102146301A (zh) 一种复合外热固定床两段式煤气化的方法及煤气炉
CN204550484U (zh) 一种带高温热回收装置的激冷流程气化炉
CN104593085A (zh) 一种熔渣造粒煤气化炉及煤气制备工艺
CN202898362U (zh) 一种部分激冷的干煤粉或水煤浆气化系统
CN102559266A (zh) 固定床纯氧连续气化生产水煤气的方法
CN101665724A (zh) 水煤浆气化方法及气化炉
CN105154140B (zh) 一种耦合高温变换的多段气流床煤气化的方法及设备
CN203079923U (zh) 水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置
CN1900234A (zh) 一种干煤粉加压气化激冷装置及激冷工艺
CN107057768B (zh) 带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉及其方法
CN101906339A (zh) 煤气化和甲烷化一体化生产代用天然气的工艺及装置
CN101570699B (zh) 固体燃料的气化装置及生产合成气体的方法
CN201376958Y (zh) 一种气流床气化激冷装置
CN107723031A (zh) 一种粉煤高压气化热解一体化装置
CN201770674U (zh) 生物质水蒸气间接气化设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20091007