CN102533336B - 一种双炉串联的煤气生产装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双炉串联的煤气生产装置及其工艺，它包括两个固定床气化炉，其中第一气化炉与第二气化炉的顶部通过上行管道相连，并且两个气化炉的顶部分别与蒸汽总管相连，第一气化炉与第二气化炉的底部分别与煤气总管、富氧总管及蒸汽总管相连。利用该装置生产煤气的工艺包括交替进行的正向制气工序和反向制气工序。用本发明的装置及其可以降低煤气中的焦油含量，提高煤气的质量，降低生产成本，减少环境污染，具有很强的实用性。

Description

一种双炉串联的煤气生产装置及工艺
技术领域
本发明涉及工业煤气的生产技术领域，具体是指一种双炉串联的煤气生产装置及工艺。
背景技术
目前，我国合成氨、氮肥生产主要采用固定床间歇气化技术，多以无烟煤或焦炭为原料。传统的固定层气化烟煤技术由于干燥层、干馏层的存在，使得煤气中的焦油含量过高，对管道、设备和触媒都造成了巨大的危害，同时增加了冷却水的净化处理难度，成为制约烟煤固定床气化技术的瓶颈。随着能源价格的上涨，合成氨、氮肥企业的成本压力也愈来愈严重。因此，调整制气的原料路线，以劣质、廉价的年轻烟煤为原料就成为煤化工行业一个重要的研究课题。近几年，国内出现了先进的气流床(粉煤气化、水煤浆气化)、流化床气化技术，这些技术通过控制气化温度在1000-1600℃，使原料煤中的挥发分裂解，从而降低了煤气中的焦油含量，提高了煤气的质量。但这些技术投资高、长周期运行的稳定性差、运行费用高，因此在国内也难以进行大规模推广。
发明内容
本发明的目的是根据上述不足提供一种双炉串联的煤气生产装置，利用该装置生产煤气可以降低煤气中的焦油含量，提高煤气的质量，降低生产成本，减少环境污染。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种双炉串联的煤气生产装置，它包括两个固定床气化炉，其中第一气化炉与第二气化炉的顶部通过上行管道相连，并且两个气化炉的顶部分别与蒸汽总管相连，第一气化炉与第二气化炉的底部分别与煤气总管、富氧总管及蒸汽总管相连；其中，第一气化炉顶部和底部与蒸汽总管之间分别设有第一上吹蒸汽阀和第一下吹蒸汽阀，第二气化炉顶部和底部与蒸汽总管之间分别设有第二上吹蒸汽阀和第二下吹蒸汽阀，第一气化炉底部与煤气总管、富氧总管之间分别设有第一煤气阀和第一富氧阀，第二气化炉底部与煤气总管、富氧总管之间分别设有第二煤气阀和第二富氧阀。
所述上行管道上设有上行煤气阀；所述蒸汽总管上设有蒸汽总阀。
本发明的另一个目的是提供一种利用上述双炉串联的煤气生产装置生产煤气的工艺。
一种利用上述双炉串联的煤气生产装置的生产工艺，它包括交替进行的正向制气工序和反向制气工序，其中所述正向制气工序是将富氧与蒸汽混合从第一气化炉底部进入第一气化炉内，进行气化反应后，产生的煤气从第一气化炉顶部经上行管道与蒸汽混合进入第二气化炉，在第二气化炉中进行气化反应后，产生的煤气从第二气化炉底部出来进入煤气总管；所述反向制气工序是将富氧与蒸汽混合从第二气化炉底部进入第二气化炉内，进行气化反应后，产生的煤气从第二气化炉顶部经上行管道与蒸汽混合进入第一气化炉，在第一气化炉中进行气化反应后，产生的煤气从第一气化炉底部出来进入煤气总管。
所述正向制气工序和反向制气工序之间还包括蒸汽吹净工序，所述蒸汽吹净工序是将蒸汽从第二气化炉底部进入，与第二气化炉中多余煤气一起从第二气化炉的顶部出来，经上行管道与蒸汽混合，从第一气化炉顶部进入第一气化炉内，再从第一气化炉底部出来进入煤气总管。
所述蒸汽吹净工序中阀门的状态为：第一上吹蒸汽阀关，第一下吹蒸汽阀开，第二上吹蒸汽阀开，第二下吹蒸汽阀关，第一煤气阀开，第一富氧阀关，第二煤气阀关，第二富氧阀关。
所述正向制气工序中阀门的状态为：第一上吹蒸汽阀开，第一下吹蒸汽阀关，第二上吹蒸汽阀关，第二下吹蒸汽阀开，第一煤气阀关，第一富氧阀开，第二煤气阀开，第二富氧阀关；所述反向制气工序中阀门的状态为：第一上吹蒸汽阀关，第一下吹蒸汽阀开，第二上吹蒸汽阀开，第二下吹蒸汽阀关，第一煤气阀开，第一富氧阀关，第二煤气阀关，第二富氧阀开。
优选的，所述富氧的质量浓度为35-45％。
优选的，所述蒸汽压力为55-65kPa，温度为155-165℃。
优选的，所述蒸汽与富氧混合后压力为10-12kPa，进气温度为110-130℃。
优选的，入炉蒸汽与入炉富氧量的比值为3.8-4.1kg/Nm3，入炉固定碳与入炉富氧量的比值为0.93-0.94kg/Nm3。
最优选的，利用上述双炉串联的煤气生产装置的生产工艺，它包括交替进行的正向制气工序和反向制气工序，其中所述正向制气工序是将富氧与蒸汽混合从第一气化炉底部进入第一气化炉内，进行气化反应后，产生的煤气从第一气化炉顶部经上行管道与蒸汽混合进入第二气化炉，在第二气化炉中进行气化反应后，产生的煤气从第二气化炉底部出来进入煤气总管；所述反向制气工序是将富氧与蒸汽混合从第二气化炉底部进入第二气化炉内，进行气化反应后，产生的煤气从第二气化炉顶部经上行管道与蒸汽混合进入第一气化炉，在第一气化炉中进行气化反应后，产生的煤气从第一气化炉底部出来进入煤气总管。所述正向制气工序和反向制气工序之间还包括蒸汽吹净工序，所述蒸汽吹净工序是将蒸汽从第二气化炉底部进入，与第二气化炉中多余煤气一起从第二气化炉的顶部出来，经上行管道与蒸汽混合，从第一气化炉顶部进入第一气化炉内，再从第一气化炉底部出来进入煤气总管。
本发明利用从干燥层、干馏层带出的有机组分自上而下通过气化层时由于得到进一步气化燃烧，从而降低煤气中焦油含量这一特点，以双炉串联的方式交替进行上吹和下吹生产煤气。用本发明的装置及工艺生产煤气可以提高蒸汽分解率，降低蒸汽的消耗，回收高温气体显热，节能，同时减少高温对后续旋风除尘器等设备的影响，延长使用寿命，还可以使煤入炉后干馏出的挥发性物质和焦油经过高温炭层发生气化反应，消除这些物质带到后工段产生危害和增加成本。另外本发明能够气化无烟煤及无烟煤以外的煤种，扩大资源的使用范围，降低煤耗、氨耗，减少CO2排放，具有很强的实用性。
附图说明
图1为本发明装置示意图；
1.第一气化炉、2.第二气化炉、3.上行管道、4.蒸汽总管、5.煤气总管、6.富氧总管、7.上行煤气阀、8.蒸汽总阀、9.第一下吹蒸汽阀、10.第二下吹蒸汽阀、11.第一上吹蒸汽阀、12.第二上吹蒸汽阀、13.第一富氧阀、14.第二富氧阀、15.第一煤气阀、16.第二煤气阀。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明：
如图1所示，一种双炉串联的煤气生产装置，它包括两个固定床气化炉，其中第一气化炉1与第二气化炉2的顶部通过上行管道3相连，所述上行管道3上设有上行煤气阀7。并且两个气化炉的顶部分别与蒸汽总管4相连。所述蒸汽总管4上设有蒸汽总阀8。第一气化炉1与第二气化炉2的底部分别与煤气总管5、富氧总管6及蒸汽总管4相连。其中，第一气化炉1顶部和底部与蒸汽总管4之间分别设有第一上吹蒸汽阀9和第一下吹蒸汽阀11，第二气化炉2顶部和底部与蒸汽总管4之间分别设有第二上吹蒸汽阀10和第二下吹蒸汽阀12，第一气化炉1底部与煤气总管5、富氧总管6之间分别设有第一煤气阀15和第一富氧阀13，第二气化炉2底部与煤气总管5、富氧总管6之间分别设有第二煤气阀16和第二富氧阀14。
利用图1所示生产装置生产煤气的生产过程包括交替进行的正向制气工序、蒸汽吹净工序和反向制气工序。
其中正向制气工序中，第一富氧阀13开；第二富氧阀14关；蒸汽总阀8开；第一下吹蒸汽阀9关；第二下吹蒸汽阀10开；第一上吹蒸汽阀11开；第二上吹蒸汽阀12关；上行煤气阀7开；第一煤气阀15关；第二煤气阀16开。富氧与蒸汽混合从第一气化炉1底部进入第一气化炉1内，进行气化反应后，产生的煤气从第一气化炉1顶部经上行管道3与蒸汽混合进入第二气化炉2，在第二气化炉2中进行气化反应后，产生的煤气从第二气化炉2底部出来进入煤气总管5。
所述蒸汽吹净工序中，第一富氧阀13关；第二富氧阀14关；蒸汽总阀8开；第一下吹蒸汽阀9开；第二下吹蒸汽阀10关；第一上吹蒸汽阀11关；第二上吹蒸汽阀12开；上行煤气阀7开；第一煤气阀15开；第二煤气阀16关。蒸汽从第二气化炉2底部进入，与第二气化炉2中多余煤气一起从第二气化炉2的顶部出来，经上行管道与蒸汽混合，从第一气化炉1顶部进入第一气化炉1内，再从第一气化炉1底部出来进入煤气总管5。
所述反向制气工序中，第一富氧阀13关；第二富氧阀14开；蒸汽总阀8开；第一下吹蒸汽阀9开；第二下吹蒸汽阀10关；第一上吹蒸汽阀11关；第二上吹蒸汽阀12开；上行煤气阀7开；第一煤气阀15开；第二煤气阀16关。富氧与蒸汽混合从第二气化炉2底部进入第二气化炉2内，进行气化反应后，产生的煤气从第二气化炉2顶部经上行管道3与蒸汽混合进入第一气化炉1，在第一气化炉1中进行气化反应后，产生的煤气从第一气化炉1底部出来进入煤气总管5。
富氧质量浓度为38％，蒸汽压力为60kPa，温度为160℃，蒸汽与富氧混合后压力为10kPa，进气温度为110℃，入炉蒸汽与入炉纯氧量的比值为4.0kg/Nm3，入炉固定碳与入炉纯氧量的比值为0.94kg/Nm3，蒸汽分解率为47-50％。正向或反向制气时，第一气化炉产生的煤气从顶部出，温度为500-600℃，产生的煤气从第二个固定床气化炉底部出，温度≤300℃，吨氨产焦油22.5kg/t，单炉最大发气量9600Nm3/h，煤气组成为：H2：36.5％，CO：22％，N2：18.5％，CO2：20.1％，O2：0.4％，CH4：2.1％，H2S：437.2mg/Nm3。

Claims (1)

1.一种利用双炉串联的煤气生产装置的生产工艺，它包括交替进行的正向制气工序和反向制气工序，其中所述正向制气工序是将富氧与蒸汽混合从第一气化炉底部进入第一气化炉内，进行气化反应后，产生的煤气从第一气化炉顶部经上行管道与蒸汽混合进入第二气化炉，在第二气化炉中进行气化反应后，产生的煤气从第二气化炉底部出来进入煤气总管；所述反向制气工序是将富氧与蒸汽混合从第二气化炉底部进入第二气化炉内，进行气化反应后，产生的煤气从第二气化炉顶部经上行管道与蒸汽混合进入第一气化炉，在第一气化炉中进行气化反应后，产生的煤气从第一气化炉底部出来进入煤气总管；所述双炉串联的煤气生产装置，它包括两个固定床气化炉，其中第一气化炉与第二气化炉的顶部通过上行管道相连，并且两个气化炉的顶部分别与蒸汽总管相连，第一气化炉与第二气化炉的底部分别与煤气总管、富氧总管及蒸汽总管相连；其中，第一气化炉顶部和底部与蒸汽总管之间分别设有第一上吹蒸汽阀和第一下吹蒸汽阀，第二气化炉顶部和底部与蒸汽总管之间分别设有第二上吹蒸汽阀和第二下吹蒸汽阀，第一气化炉底部与煤气总管、富氧总管之间分别设有第一煤气阀和第一富氧阀，第二气化炉底部与煤气总管、富氧总管之间分别设有第二煤气阀和第二富氧阀；所述上行管道上设有上行煤气阀；所述蒸汽总管上设有蒸汽总阀；所述富氧的质量浓度为35-45%；所述蒸汽压力为55-65kPa，温度为155-165℃；所述蒸汽与富氧混合后压力为10-12kPa，进气温度为110-130℃；入炉蒸汽与入炉富氧量的比值为3.8-4.1kg/Nm3，入炉固定碳与入炉富氧量的比值为0.93-0.94kg/Nm3；所述正向制气工序和反向制气工序之间还包括蒸汽吹净工序，所述蒸汽吹净工序是将蒸汽从第二气化炉底部进入，与第二气化炉中多余煤气一起从第二气化炉的顶部出来，经上行管道与蒸汽混合，从第一气化炉顶部进入第一气化炉内，再从第一气化炉底部出来进入煤气总管；所述蒸汽吹净工序中阀门的状态为：第一上吹蒸汽阀关，第一下吹蒸汽阀开，第二上吹蒸汽阀开，第二下吹蒸汽阀关，第一煤气阀开，第一富氧阀关，第二煤气阀关，第二富氧阀关；所述正向制气工序中阀门的状态为：第一上吹蒸汽阀开，第一下吹蒸汽阀关，第二上吹蒸汽阀关，第二下吹蒸汽阀开，第一煤气阀关，第一富氧阀开，第二煤气阀开，第二富氧阀关；所述反向制气工序中阀门的状态为：第一上吹蒸汽阀关，第一下吹蒸汽阀开，第二上吹蒸汽阀开，第二下吹蒸汽阀关，第一煤气阀开，第一富氧阀关，第二煤气阀关，第二富氧阀开。
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