CN103320173B - 一种低阶煤气化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤气化技术领域，涉及一种低阶煤气化装置，气化炉的顶部设置有原料煤进口，气化炉内设置有煤气重整器，煤气重整器的顶部和底部分别设置有第一粗煤气进口和第一粗煤气出口，气化炉上设置有气化剂进口；气化炉的外侧设置有热回收器，热回收器的底部设置有第二粗煤气进口，第二粗煤气进口通过第一煤气管道与第一粗煤气出口连接；热回收器的顶部设置有第二粗煤气出口，第二粗煤气出口通过第二煤气管道与喷淋冷却器连接；热回收器的侧壁下部和上部分别制有锅炉给水进口和蒸汽出口；喷淋冷却器的顶部和底部分别制有喷淋水进口和洗涤水外排口，喷淋冷却器的右侧设置有第三粗煤气出口；其装置整体结构简单，成本低，生产环境友好。
Description
技术领域：
本发明属于煤气化技术领域，涉及一种加压气化低阶煤的设备，特别是一种低阶煤气化装置，减少气化后粗煤气中的焦油和酚类等污染物。
背景技术：
褐煤、长焰煤等低阶煤占我国煤炭贮量的30%以上，是我国重要的能源组成部分。由于低阶煤具有活性高、水分含量和挥发分含量高等特点，仅有少数原料煤与气化产物逆向流动的气化工艺可以对其进行直接气化，这些气化工艺包括鲁奇加压气化工艺以及在鲁奇加压气化基础上改进而来的碎煤加压气化和BGL气化，这几类工艺气化时，煤从气化炉顶部加入后，依次通过干燥层、干馏层、甲烷层、第二反应层、第一反应层和灰渣层，最后以灰渣的形式外排；煤气的走向相反，自下而上，最后从干燥层以上的出口采出，这种煤与煤气逆向流动的气化工艺可以在气化反应发生前对煤进行干燥和干馏，有利于保证气化温度和气化条件的稳定，并能充分回收出炉煤气热量，提高热效率；但这类工艺污染严重，在煤入炉后的干燥层和干馏层阶段，煤中的水份和大部分挥发份会挥发而进入煤气中，在对粗煤气进行洗涤冷却时进入洗涤水中形成一些高污染的废水，废水中含有大量的焦油、酚类和脂肪酸类等物质，处理难度很大。据统计，每气化一吨低阶煤，会产生1吨左右COD超过25000mg/L的废水，对于该类废水，需投入巨资设置酚回收装置进行处理，并且吨水的处理成本高达50元以上。因而，采用当前鲁奇系列的气化工艺给生态环境带来巨大压力，且需支付巨额废水处理成本，影响经济效益。因而，寻求一种经济、清洁的低阶煤气化设备对能源的高效清洁利用，具有重要意义。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种加压气化低阶煤的装置，能经济有效地对低阶煤进行直接气化，并且产生的粗煤气中酚类、焦油类污染物含量低，粗煤气中的甲烷、一氧化碳和氢气等含量可根据后续合成气的用途进行调整，不仅能用于新建气化装置中，也能用于现有鲁奇系列气化装置的改造。
为了实现上述目的，本发明的主体结构包括气化炉、煤气重整器、热回收器、喷淋冷却器、原料煤进口、气化剂进口、第一粗煤气进口、第一粗煤气出口、第二粗煤气进口、第二粗煤气出口、锅炉给水进口、蒸汽出口、喷淋水进口、洗涤水外排口、第三粗煤气出口、第一煤气管道和第二煤气管道；炉体为夹套结构的气化炉的顶部设置有原料煤进口，用于加入低阶原料煤；气化炉内自下而上依次铺设式排列顺序为煤渣层、第一反应层、第二反应层、甲烷层、干馏层和干燥层，气化炉内设置有煤气重整器，用于收集并重整气化产生的粗煤气，煤气重整器为长方体、圆筒或列管式结构；煤气重整器的顶部设置有第一粗煤气进口，第一煤气进口位于气化炉内干燥层的上方；煤气重整器的底部设置有第一粗煤气出口，第一煤气出口位于气化炉内干馏层的下方；煤气重整器或设置在气化炉的内侧壁上；气化炉上设置有气化剂进口；气化炉的外侧固定设置有夹套或管壳结构的热回收器，热回收器的底部设置有第二粗煤气进口，第二粗煤气进口通过第一煤气管道与第一粗煤气出口管道式连接；热回收器的顶部设置有第二粗煤气出口，第二粗煤气出口通过第二煤气管道与喷淋冷却器管道式连接；热回收器的侧壁下部和上部分别制有锅炉给水进口和蒸汽出口；热回收器或直接设置在气化炉的夹套内；喷淋冷却器的顶部和底部分别制有喷淋水进口和洗涤水外排口，喷淋水由喷淋水进口进入喷淋冷却器内洗涤冷却粗煤气后经洗涤水外排口排出循环使用；喷淋冷却器的右侧中部设置有第三粗煤气出口，经洗涤冷却的粗煤气由第三粗煤气出口排出进入下一工序。
本发明实现低阶煤气化的具体工艺步骤为：
（1）、先将原料煤从原料煤进口加入气化炉内，原料煤在气化炉内向下移动，同时，将气化剂从气化炉下部的气化剂进口加入，使原料煤在气化炉内气化产生粗煤气；
（2）、第一粗煤气进口收集气化产生的粗煤气并将粗煤气送入煤气重整器，粗煤气自上而下通过煤气重整器并在550-1200℃温度环境下进行重整，重整后的粗煤气中的焦油类、脂肪酸类和石油烃类物质转化成小分子的合成气组分和碳，CH4、CO2、CO和H2的组成根据重整温度的不同而发生变化，能根据需要实现粗煤气组成的调节；煤气重整器的热量来自气化炉内的反应热，其温度能通过变换重整器的结构和在气化炉内的位置调整，重整后的粗煤气由第一粗煤气出口排出；
（3）由第一粗煤气出口排出的粗煤气通过第一煤气管道进入夹套或管壳结构的热回收器冷却，同时，锅炉给水通过锅炉给水进口进入热回收器的夹套或管壳结构内，热回收器的夹套或管壳结构中的锅炉给水吸收粗煤气的热量后汽化成中压或高压蒸汽由蒸汽出口进入对应压力的蒸汽管网中，粗煤气被冷却至250-550℃，得到冷却后的粗煤气；
（4）、冷却后的粗煤气由第二粗煤气出口排出后进入喷淋冷却器，喷淋水由喷淋水进口进入喷淋冷却器内洗涤冷却粗煤气，经洗涤冷却的粗煤气由第三粗煤气出口排出进入下一工序，洗涤冷却粗煤气后的喷淋水由洗涤水外排口排出循环使用。
本发明与现有技术相比，在保持现有逆向流动气化工艺优势的基础上，将粗煤气中的焦油、酚类和脂肪酸类等长链的物质转化为合成气组分和碳，有效减少后续废水的污染负荷，并能通过变化重整条件调整合成气的组成，满足后续装置对合成气组成的要求；其装置整体结构简单，成本低，生产环境友好，可降低废水的污染负荷，具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明：
图1为本发明的主体结构原理示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
本实施例的主体结构包括气化炉1、煤气重整器2、热回收器3、喷淋冷却器4、原料煤进口5、气化剂进口6、第一粗煤气进口7、第一粗煤气出口8、第二粗煤气进口9、第二粗煤气出口10、锅炉给水进口11、蒸汽出口12、喷淋水进口13、洗涤水外排口14、第三粗煤气出口15、第一煤气管道16和第二煤气管道17；气化炉1的顶部设置有原料煤进口5，用于加入低阶原料煤；气化炉1内自下而上依次铺设式排列顺序为煤渣层18、第一反应层19、第二反应层20、甲烷层21、干馏层22和干燥层23，气化炉1内设置有煤气重整器2，用于收集并重整气化产生的粗煤气，煤气重整器2为长方体、圆筒或列管式结构；煤气重整器2的顶部设置有第一粗煤气进口7，第一煤气进口7位于气化炉1内干燥层的上方；煤气重整器2的底部设置有第一粗煤气出口8，第一煤气出口8位于气化炉1内干馏层的下方；煤气重整器2或设置在气化炉1的内侧壁上；气化炉1上设置有气化剂进口6；气化炉1的外侧固定设置有夹套或管壳结构的热回收器3，热回收器3的底部设置有第二粗煤气进口9，第二粗煤气进口9通过第一煤气管道16与第一粗煤气出口8管道式连接；热回收器3的顶部设置有第二粗煤气出口10，第二粗煤气出口10通过第二煤气管道17与喷淋冷却器4管道式连接；热回收器3的侧壁下部和上部分别制有锅炉给水进口11和蒸汽出口12；热回收器3或直接设置在气化炉1的夹套内；喷淋冷却器4的顶部和底部分别制有喷淋水进口13和洗涤水外排口14，喷淋水由喷淋水进口13进入喷淋冷却器4内洗涤冷却粗煤气后经洗涤水外排口14排出循环使用；喷淋冷却器4的右侧中部设置有第三粗煤气出口15，经洗涤冷却的粗煤气由第三粗煤气出口15排出进入下一工序。
本实施例实现低阶煤气化的具体工艺步骤为：
（1）、先将原料煤从原料煤进口5加入气化炉1内，原料煤在气化炉1内向下移动，同时，将气化剂从气化炉1下部的气化剂进口6加入，使原料煤在气化炉1内气化产生粗煤气；
（2）、第一粗煤气进口7收集气化产生的粗煤气并将粗煤气送入煤气重整器2，粗煤气自上而下通过煤气重整器2并在550-1200℃温度环境下进行重整，重整后的粗煤气中的焦油类、脂肪酸类和石油烃类物质转化成小分子的合成气组分和碳，CH4、CO2、CO和H2的组成根据重整温度的不同而发生变化，能根据需要实现粗煤气组成的调节；煤气重整器2的热量来自气化炉内的反应热，其温度可通过变换重整器的结构和在气化炉内的位置调整，重整后的粗煤气由第一粗煤气出口8排出；
（3）由第一粗煤气出口8排出的粗煤气通过第一煤气管道16进入夹套或管壳结构的热回收器3冷却，同时，锅炉给水通过锅炉给水进口11进入热回收器3的夹套或管壳内，热回收器3的夹套或管壳中的锅炉给水吸收粗煤气的热量后汽化成中压或高压蒸汽由蒸汽出口12进入对应压力的蒸汽管网中，粗煤气被冷却至250-550℃，得到冷却后的粗煤气；
（4）、冷却后的粗煤气由第二粗煤气出口10排出后进入喷淋冷却器4，喷淋水由喷淋水进口13进入喷淋冷却器4内洗涤冷却粗煤气，经洗涤冷却的粗煤气由第三粗煤气出口15排出进入下一工序，洗涤冷却粗煤气后的喷淋水由洗涤水外排口14排出循环使用。
实施例1：
本实施例对一台产能为35000标立/小时的鲁奇气化炉进行改进，改进前的鲁奇气化炉每小时产生废水量50吨，废水的COD高达32000mg/L，含油量为2800mg/L，含酚量为6500mg/L，处理难度大；改进后的鲁奇气化炉增设煤气重整器2和热回收器3，煤气重整器2和热回收器3之间的第一煤气通道16选用矩形管，煤气重整器2底部的第一粗煤气出口8设置在气化炉1内的干馏层下部，控制调整煤气重整器2内的温度为700℃；热回收器3直接设置在气化炉1原有的夹套内；粗煤气经煤气重整器2重整后进入热回收器3，再冷却至400℃进入喷淋冷却器4内洗涤冷却，洗涤冷却后的粗煤气由第三粗煤气出口15排出进入后续工序；改进后，产生的粗煤气中甲烷含量增加30%，生产煤制天然气更加经济；在同样循环量的情况下，外排气化废水的COD降低至6000mg/L，含油量300mg/L，含酚500mg/L，可直接进入生化段处理，一吨水的处理成本降低50元，提高经济效益。
Claims (2)
1.一种低阶煤气化装置，其特征在于主体结构包括气化炉、煤气重整器、热回收器、喷淋冷却器、原料煤进口、气化剂进口、第一粗煤气进口、第一粗煤气出口、第二粗煤气进口、第二粗煤气出口、锅炉给水进口、蒸汽出口、喷淋水进口、洗涤水外排口、第三粗煤气出口、第一煤气管道和第二煤气管道；炉体为夹套结构的气化炉的顶部设置有原料煤进口，用于加入低阶原料煤；气化炉内自下而上依次铺设式排列顺序为煤渣层、第一反应层、第二反应层、甲烷层、干馏层和干燥层，气化炉内设置有煤气重整器，用于收集并重整气化产生的粗煤气，煤气重整器为长方体、圆筒或列管式结构；煤气重整器的顶部设置有第一粗煤气进口，第一粗煤气进口位于气化炉内干燥层的上方；煤气重整器的底部设置有第一粗煤气出口，第一粗煤气出口位于气化炉内干馏层的下方；煤气重整器设置在气化炉的内侧壁上；气化炉上设置有气化剂进口；气化炉的外侧固定设置有夹套或管壳结构的热回收器，热回收器的底部设置有第二粗煤气进口，第二粗煤气进口通过第一煤气管道与第一粗煤气出口管道式连接；热回收器的顶部设置有第二粗煤气出口，第二粗煤气出口通过第二煤气管道与喷淋冷却器管道式连接；热回收器的侧壁下部和上部分别制有锅炉给水进口和蒸汽出口；热回收器直接设置在气化炉的夹套内；喷淋冷却器的顶部和底部分别制有喷淋水进口和洗涤水外排口，喷淋水由喷淋水进口进入喷淋冷却器内洗涤冷却粗煤气后经洗涤水外排口排出循环使用；喷淋冷却器的右侧中部设置有第三粗煤气出口，经洗涤冷却的粗煤气由第三粗煤气出口排出进入下一工序。
2.根据权利要求1所述的低阶煤气化装置，其特征在于实现低阶煤气化的具体工艺步骤为：
（1）、先将原料煤从原料煤进口加入气化炉内，原料煤在气化炉内向下移动，同时，将气化剂从气化炉下部的气化剂进口加入，使原料煤在气化炉内气化产生粗煤气；
（2）、第一粗煤气进口收集气化产生的粗煤气并将粗煤气送入煤气重整器，粗煤气自上而下通过煤气重整器并在550-1200℃温度环境下进行重整，重整后的粗煤气中的焦油类、脂肪酸类和石油烃类物质转化成小分子的合成气组分和碳，CH4、CO2、CO和H2的组成根据重整温度的不同而发生变化，能根据需要实现粗煤气组成的调节；煤气重整器的热量来自气化炉内的反应热，其温度能通过变换重整器的结构和在气化炉内的位置调整，重整后的粗煤气由第一粗煤气出口排出；
（3）由第一粗煤气出口排出的粗煤气通过第一煤气管道进入夹套或管壳结构的热回收器冷却，同时，锅炉给水通过锅炉给水进口进入热回收器的夹套或管壳结构内，热回收器的夹套或管壳结构中的锅炉给水吸收粗煤气的热量后汽化成中压或高压蒸汽由蒸汽出口进入对应压力的蒸汽管网中，粗煤气被冷却至250-550℃，得到冷却后的粗煤气；
（4）、冷却后的粗煤气由第二粗煤气出口排出后进入喷淋冷却器，喷淋水由喷淋水进口进入喷淋冷却器内洗涤冷却粗煤气，经洗涤冷却的粗煤气由第三粗煤气出口排出进入下一工序，洗涤冷却粗煤气后的喷淋水由洗涤水外排口排出循环使用。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140416 Termination date: 20150705 |
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