CN103113923A - 四段沫煤富氧气化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四段沫煤富氧气化方法，采用了四段沫煤富氧制气工艺，细小粒度(0.1-0.5mm)的沫煤在气化段与富氧气化剂(氧含量96％)沸腾气化，气化反应完全，碳转化率90％以上，煤炭利用率达86％，较传统的固定床间歇制气工艺提高26％；高温煤气中的CO2在还原段与裂解的C发生还原反应生成CO，减少了煤气中的CO2含量，提高了煤气有效气体的含量，有效气体达到89％，接近粉煤气化工艺的煤气质量；高温煤气通过预热裂解段预热沫煤后，又通过余热回收段产生蒸汽，达到余热充分利用的目的，热效率提高到79％；除渣采用了水封式圆盘除渣机，减少了对环境的污染，达到洁净生产的目的。
Description
技术领域
本发明涉及到合成氨煤气化工艺，尤其涉及到一种四段沫煤富氧气化方法。
背景技术
目前我国有500多家氮肥厂，合成氨原料气的制备几乎全部采用传统的常压固定床煤气化炉，仅有少数几家引进了粉煤气化技术。常压固定床煤气化技术，必须使用山西无烟块煤。由于近几年国内合成氨生产规模的扩大，无烟块煤供不应求，价格大幅度上涨，山西路途远，运价高，致使化肥成本不断提高，生产经营普遍陷入亏损的局面。有不少化肥厂被迫采用沫煤制成型煤与块煤掺烧，每吨型煤需增加300多元的加工费。而引进国外粉煤气化技术投资高达十几亿元，一般化肥厂很难承担，同时存在工艺复杂，操作困难，在高温高压下运行周期短等问题。
寻求一种投资少，工艺简单，操作方便，能利用廉价沫煤直接气化的技术是全国氮肥厂亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是提供一种四段沫煤富氧气化方法，能利用廉价沫煤直接气化、投资少、工艺简单、操作方便。
本发明的目的是这样实现的：
一种四段沫煤富氧气化方法，煤场购进的原煤用原煤粉碎机(1)进行粉碎，经振动筛(2)筛分得到粒度0.1-0.5mm的沫煤，然后用斗式提升机(3)提升到煤斗中；沫煤输送机(4)将沫煤输送到四段富氧气化炉的预热裂解段(5)；
沫煤在预热裂解段(5)的下沉过程中与自下而上的高温煤气逆流接触，进行干燥、干馏、裂解，放出部分可燃气体和焦油等，温度升至400-800℃；
在沫煤富氧气化反应段(6)中，与富氧气化剂发生剧烈的气化反应，并产生大量热量，温度升至1000℃以上；所述富氧气化剂组成(v/v)为纯氧96％、H2O蒸汽3％、氮气1％；
沫煤富氧气化反应段(6)所产生的高温煤气在压力的驱动下，上升至气化还原段(7)，与下降的沫煤逆流接触，高温煤气中的CO2与沫煤中的C发生还原反应，生成CO；
沫煤气化剩余的灰分含CaO、Fe2O3、SiO2、Al2O3，在1000-1100℃的气化段呈熔融状态，在下落过程中聚成渣块，经炉体下端的圆锥体落入水封，在水封中冷却，水封底部安有圆盘除渣机(12)，将灰渣排出炉外。
所述的四段沫煤富氧气化方法，为控制气化温度在1000-1100℃，炉体耐火层内壁安装盘管式水冷壁(13)，从软水进口总管(19)将软水通入盘管式水冷壁(13)，控制炉内温度，高温气体加热盘管式水冷壁(13)管内软水产生高压饱和蒸汽，从蒸汽出口总管(20)送往汽包。
所述的四段沫煤富氧气化方法，沫煤富氧气化反应段(6)产生的高温煤气在0.1MPa压力的驱动下上升，经过还原反应段(7)、预热裂解段(5)，温度降至500℃以下，通过列管式废热锅炉(9)的管程加热，壳程中的软水产生饱和水蒸汽，完成余热回收；出列管式废热锅炉(9)的煤气经煤气出口管进入旋风除尘器(10)，在离心力的作用下，未燃尽的沫煤从旋风除尘器(10)下料管落入煤斗中，与新沫煤混合后重返炉内燃烧，除尘后的煤气从除尘器上部煤气出口管(11)送入煤气总管，输送到净化岗位。
所述的四段沫煤富氧气化方法，在沫煤输送机(4)上插入高压氮气管，通入高压氮气将沫煤均匀分布在预热裂解段(5)。
所述的四段沫煤富氧气化方法，来自空气分离岗位的纯氧和来自蒸汽包的水蒸气通过氧气进口管(17)和蒸汽进口管(16)分别通入环状的富氧气化剂总管(8)内混合，然后经环状管圆周对称均布的四只富氧气化剂支管(21)将富氧气化剂输入到炉体内，压力为0.1MPa，与下落的灰渣逆流接触，被预热后，进入富氧气化炉的沫煤富氧气化反应段(6)；在初始开车时，从插入环状管的助燃气进口管(18)中通入助燃剂，用电子打火器点燃并引燃沫煤，当炉内温度升至1000℃以上，关闭助燃剂。
本发明的主要特点是：采用了四段沫煤富氧制气工艺，细小粒度(0.1-0.5mm)的沫煤在气化段与富氧气化剂(氧含量96％)沸腾气化，气化反应完全，碳转化率90％以上，煤炭利用率达86％，较传统的固定床间歇制气工艺提高26％；高温煤气中的CO2在还原段与裂解的C发生还原反应生成CO，减少了煤气中的CO2含量，提高了煤气有效气体的含量，有效气体达到89％，接近粉煤气化工艺的煤气质量；高温煤气通过预热裂解段预热沫煤后，又通过余热回收段产生蒸汽，达到余热充分利用的目的，热效率提高到79％；除渣采用了水封式圆盘除渣机，减少了对环境的污染，达到洁净生产的目的。
附图说明
图1为本发明的工艺流程及四段式富氧气化炉结构示意图；
1-原煤粉碎机，2-振动筛，3-斗式提升机，4-沫煤输送机，5-预热裂解段，6-沫煤富氧气化反应段，7-气化还原段，8-富氧气化剂总管，9-列管式废热锅炉，10-旋风除尘器，11-煤气出口管，12-圆盘除渣机，13-盘管式水冷壁，14-软水进口管，15-蒸汽出口管，16-蒸汽进口管，17-氧气进口管，18-助燃气进口管，19-软水进口总管，20-蒸汽出口总管，21富氧气化剂支管；
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
图1示出了本发明的工艺流程及四段式富氧气化炉结构示意图。
煤场购进的原煤用原煤粉碎机1进行粉碎，经振动筛2筛分得到粒度0.1-0.5mm的沫煤，然后用斗式提升机3提升到煤斗中。沫煤从煤斗流入螺旋输送机，在螺旋输送机的驱动下，沫煤输送机4将沫煤输送到四段富氧气化炉的预热裂解段5。在沫煤输送机4上插入高压氮气管，通入高压氮气将沫煤均匀分布在预热裂解段5。
沫煤在预热裂解段5的下沉过程中与自下而上的高温煤气逆流接触，进行干燥、干馏、裂解，放出部分可燃气体和焦油等，温度升至400-800℃。
在沫煤富氧气化反应段6中，与富氧气化剂(纯氧96％、H2O蒸汽3％、氮气1％，v/v)发生一系列剧烈的气化反应，
2C+O2＝2CO、 
S+H2＝H2S、CO+3H2＝CH4+H2O等，并产生大量热量，温度升至1000℃以上，为控制气化温度在1000-1100℃，炉体耐火层内壁安装盘管式水冷壁13，从软水进口总管19将软水通入盘管式水冷壁13，控制炉内温度，高温气体加热盘管式水冷壁13管内软水产生高压饱和蒸汽，从蒸汽出口总管20送往汽包。
沫煤富氧气化反应段6所产生的高温煤气在压力的驱动下，上升至气化还原段7，与下降的沫煤逆流接触，高温煤气中的CO2与沫煤中的C发生还原反应，生成CO。
来自空气分离岗位的纯氧和来自蒸汽包的水蒸气通过氧气进口管17和蒸汽进口管16分别通入环状的富氧气化剂总管8内混合，然后经环状管圆周对称均布的四只富氧气化剂支管21将富氧气化剂输入到炉体内，压力为0.1MPa，与下落的灰渣逆流接触，被预热后，进入富氧气化炉的沫煤富氧气化反应段6。在初始开车时，从插入环状管的助燃气进口管18中通入助燃剂(CO、H2、CH4之一或其混合气)，用电子打火器点燃并引燃沫煤，当炉内温度升至1000℃以上，关闭助燃剂。
沫煤富氧气化反应段6产生的高温煤气在0.1MPa压力的驱动下上升，经过还原反应段7、预热裂解段5，温度降至500℃以下，通过列管式废热锅炉9的管程加热，壳程中的软水产生饱和水蒸汽，完成余热回收。该软水由泵从列管式废热锅炉9下部的软水进口管14打入，蒸汽从废热锅炉的蒸汽出口管15排出进入上汽包，达到余热的充分回收利用。
出列管式废热锅炉9的煤气经煤气出口管进入旋风除尘器10，在离心力的作用下，未燃尽的沫煤从旋风除尘器10下料管落入煤斗中，与新沫煤混合后重返炉内燃烧，达到煤资源的充分利用。除尘后的煤气从除尘器上部煤气出口管11送入煤气总管，输送到净化岗位。
沫煤气化剩余的灰分主要含CaO、Fe2O3、SiO2、Al2O3等，在1000-1100℃的气化段呈熔融状态，在下落过程中聚成渣块，经炉体下端的圆锥体落入水封，在水封中冷却，水封底部安有圆盘除渣机12，将灰渣排出炉外。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种四段沫煤富氧气化方法，其特征在于，煤场购进的原煤用原煤粉碎机(1)进行粉碎，经振动筛(2)筛分得到粒度0.1-0.5mm的沫煤，然后用斗式提升机(3)提升到煤斗中；沫煤输送机(4)将沫煤输送到四段富氧气化炉的预热裂解段(5)；
沫煤在预热裂解段(5)的下沉过程中与自下而上的高温煤气逆流接触，进行干燥、干馏、裂解，放出部分可燃气体和焦油等，温度升至400-800℃；
在沫煤富氧气化反应段(6)中，与富氧气化剂发生剧烈的气化反应，并产生大量热量，温度升至1000℃以上；所述富氧气化剂组成(v/v)为纯氧96％、H2O蒸汽3％、氮气1％；
沫煤富氧气化反应段(6)所产生的高温煤气在压力的驱动下，上升至气化还原段(7)，与下降的沫煤逆流接触，高温煤气中的CO2与沫煤中的C发生还原反应，生成CO；
沫煤气化剩余的灰分含CaO、Fe2O3、SiO2、Al2O3，在1000-1100℃的气化段呈熔融状态，在下落过程中聚成渣块，经炉体下端的圆锥体落入水封，在水封中冷却，水封底部安有圆盘除渣机(12)，将灰渣排出炉外。
2.根据权利要求1所述的四段沫煤富氧气化方法，其特征在于，为控制气化温度在1000-1100℃，炉体耐火层内壁安装盘管式水冷壁(13)，从软水进口总管(19)将软水通入盘管式水冷壁(13)，控制炉内温度，高温气体加热盘管式水冷壁(13)管内软水产生高压饱和蒸汽，从蒸汽出口总管(20)送往汽包。
3.根据权利要求1所述的四段沫煤富氧气化方法，其特征在于，沫煤富氧气化反应段(6)产生的高温煤气在0.1MPa压力的驱动下上升，经过还原反应段(7)、预热裂解段(5)，温度降至500℃以下，通过列管式废热锅炉(9)的管程加热，壳程中的软水产生饱和水蒸汽，完成余热回收；出列管式废热锅炉(9)的煤气经煤气出口管进入旋风除尘器(10)，在离心力的作用下，未燃尽的沫煤从旋风除尘器(10)下料管落入煤斗中，与新沫煤混合后重返炉内燃烧，除尘后的煤气从除尘器上部煤气出口管(11)送入煤气总管，输送到净化岗位。
4.根据权利要求1所述的四段沫煤富氧气化方法，其特征在于，在沫煤输送机(4)上插入高压氮气管，通入高压氮气将沫煤均匀分布在预热裂解段(5)。
5.根据权利要求1所述的四段沫煤富氧气化方法，其特征在于，来自空气分离岗位的纯氧和来自蒸汽包的水蒸气通过氧气进口管(17)和蒸汽进口管(16)分别通入环状的富氧气化剂总管(8)内混合，然后经环状管圆周对称均布的四只富氧气化剂支管(21)将富氧气化剂输入到炉体内，压力为0.1MPa，与下落的灰渣逆流接触，被预热后，进入富氧气化炉的沫煤富氧气化反应段(6)；在初始开车时，从插入环状管的助燃气进口管(18)中通入助燃剂，用电子打火器点燃并引燃沫煤，当炉内温度升至1000℃以上，关闭助燃剂。
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