CN104711027A - 预燃除焦油的煤气制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种预燃除焦油的煤气制备方法，利用该方法可直接生成无焦油或焦油含量极低的煤气。本发明所要解决的技术问题是提供一种无焦油或焦油含量极低的煤气制备方法，该方法可利用各类煤种直接生成无焦油或焦油含量极低的煤气，并且产气效能高。本发明包括预燃烧步骤。预燃烧步骤中，将煤炭在预燃炉燃烧，炉膛温度1300℃以上，使焦油得以分解与燃烧。通入少量气化剂，生成预燃炉煤气，将炽热的煤炭输入主煤气发生炉。将预燃炉煤气与主煤气发生炉煤气混合以制备低焦油煤气，或者将预燃炉煤气通入主反应炉煤层中以制备无焦油煤气。

Description

预燃除焦油的煤气制备方法

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种预燃除焦油的煤气制备方法，利用该方法可直接生成无焦油或焦油含量极低的煤气。

背景技术

煤炭气化是指以含碳燃料（煤、煤焦或生物质等）为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧)、水蒸汽作气化剂，在特定的设备内，在一定温度及压力下发生一系列化学反应，将固体燃料转化为含有CO、H₂、CH₄等可燃气体的过程。我国现有的煤气制备方法很多在生成煤气的同时不可避免地产生了大量的焦油，需要使用专用设备和工艺提取焦油，并且会产生有毒的酚水，处理不当会造成严重环境污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无焦油或焦油含量极低且不产生酚水的煤气制备方法，该方法可利用各类煤种直接生成无焦油或焦油含量极低的煤气，并且产气效能高。

本发明的技术方案为：

一种预燃除焦油的煤气制备方法，包括预燃烧步骤。预燃烧步骤中，将煤炭在预燃炉内加热至炽热，通入气化剂，生成预燃炉煤气，将炽热煤炭输入主煤气发生炉。

具体的，预燃炉煤气与主煤气发生炉产出的主炉煤气混合得到低焦油煤气。

具体的，将预燃炉煤气输入主煤气发生炉，预燃炉煤气中所含的二氧化碳及水蒸气与主煤气发生炉内的煤炭继续反应，并且预燃炉煤气中所含的焦油在高温（1000℃以上）下分解，最终主煤气发生炉输出无焦油煤气。

具体的，煤炭为不粘块煤、弱粘块煤、不粘型煤、弱粘型煤或混合煤，混合煤为含有不粘煤和焦煤的混合煤。

具体的，预燃炉内设置有用于将炽热煤炭推入主煤气发生炉的炉排，炉排为往复炉排或链条炉排。

本发明的有益效果：1.分解焦油，免除酚水污染。现有的煤气制备工艺及煤气炉产出的煤气中含大量焦油。在后续除焦油过程中由于采用水膜除尘冷却工艺，造成酚水污染。利用本发明的预燃除焦油煤气制备方法能够直接产出无焦油或焦油含量极低的煤气，彻底免除了后续分离焦油工序及其带来的各类环境污染。2.提高气化效能。现有煤气发生炉由于高温煤炭构成的反应面很薄，致使气化剂与煤炭的接触反应时间很短，生成的煤气较少，产能低下。现有煤气发生炉的热工工艺是由预热、干馏、煅烧和成渣四层自上而下排列构成，其中能产生煤气的部分仅为厚度很薄的煅烧层。本发明的预燃除焦油煤气制备方法是将预燃烧工序中加热至900℃以上的炽热煤炭输入主煤气发生炉，在主煤气发生炉内形成全厚度的碳层空间热场，极大扩展了气化剂与煤炭的接触面，延长了气化剂与煤炭的反应时间，优化了气化剂与煤炭的反应条件，其气化条件要远远优于现有技术的煤气发生工艺及煤气发生了炉，并且避免了目前广泛使用的双段煤气发生炉因干馏而生成的焦油。利用本发明的预燃除焦油煤气制备方法，主煤气发生炉与目前广泛使用的同直径的双段煤气发生炉相比，气化产能可提高2-3倍。3.提高了煤炭的适用范围。现有的煤气发生炉只能以块状不粘煤为原料制备煤气。本发明的预燃除焦油煤气制备方法不但可以使用不粘或弱粘块煤，还可以使用不粘煤及弱粘的型煤，甚至还可利用不粘煤与焦煤的混合煤，可节约三分之一的煤炭成本。

附图说明

图1为本发明的第一种工艺流程示意图。

图2为本发明第一种工艺设备的结构示意图。

图3为本发明的第二种工艺流程示意图。

图4为本发明第二种工艺设备的结构示意图。

其中，1预燃炉，1-1预燃炉煤炭入口，1-2预燃炉煤气出口,1-3预燃炉气化剂入口，1-4炉排，2主煤气发生炉,2-1主炉煤气出口,2-2主炉气化剂入口，2-3预燃炉煤气入口，3炽热煤炭，4双层密封料门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

参照图1-2，实施例1中煤炭从预燃炉煤炭入口1-1加入预燃炉1内，预燃炉1的炉膛火焰温度在1300℃以上，从预燃炉气化剂入口1-3向预燃炉1内通入空气和适量水蒸气，它们的作用分别是助燃及为炉排降温，部分水蒸气也起到气化剂的作用。预燃炉1内1300℃以上的高温条件下，挥发酚（焦油）的大分子得以分解，其中一部分被氧化放出热量并生成CO₂及水，因此预燃炉煤气中焦油成分大大降低。利用预燃炉内的炉排1-4（可为往复炉排或链条炉排）将预燃炉1内的炽热煤炭3推入主煤气发生炉2内，炽热煤炭3在主煤气发生炉2内堆积并形成全高度的碳层空间热场，从主炉气化剂入口2-2向主煤气发生炉2内通入由空气和水蒸气组成的气化剂，气化剂与炽热煤炭3充分接触反应生成主炉煤气，由于主煤气发生炉2内整体煤炭温度很高（900℃以上），主煤气发生炉2产出的主炉煤气中无焦油成分。将从预燃炉煤气出口1-2排除的预燃炉煤气与从主炉煤气出口2-1排除的主炉煤气混合，得到焦油含量极低的低焦油煤气，该低焦油煤气不需除焦油处理，可直接作为应用于工业生产的供热燃料，对环境无危害。该低焦油煤气适用于对煤气热值和煤气成分要求不高以及力求设备造价低廉的工业领域。由于实施例1的煤气制备工艺中没有使煤气与水的接触环节，所以不会有酚水产生。实施例1中的煤炭可为不粘块煤、弱粘块煤、不粘型煤、弱粘型煤或混合煤，混合煤指含有不粘煤和焦煤的混合煤。

实施例2

参照图3-4，实施例2中煤炭从预燃炉煤炭入口1-1加入预燃炉1内，预燃炉炉膛火焰温度1300℃以上，从预燃炉气化剂入口1-3向预燃炉1内通入空气和适量水蒸气，它们的作用分别是助燃及为炉排降温，部分水蒸气也起到气化剂的作用。预燃炉1内1300℃以上的高温条件下，挥发酚（焦油）的大分子得以分解，其中一部分被氧化放出热量并生成CO₂及水，因此预燃炉煤气中只含极少量的焦油成分。利用预燃炉内的炉排1-4（可为往复炉排或链条炉排）将预燃炉1内的炽热煤炭3经双层密封料门4推入主煤气发生炉2内，炽热煤炭3在主煤气发生炉2内堆积并形成全高度的碳层空间热场。双层密封料门4能够隔绝预燃炉1与主煤气发生炉2之间的气体流通，双层密封料门4具有冷却系统，能够保证通过双层密封料门4的炽热煤炭3不会损伤双层密封料门4。向主煤气发生炉2内通入预燃炉煤气以及由空气和水蒸气组成的气化剂，其中，预燃炉煤气由设置在主煤气发生炉2上的预燃炉煤气入口2-3输入主煤气发生炉2内，由空气和水蒸气组成的气化剂通过主炉气化剂入口2-2输入主煤气发生炉2内。预燃炉煤气中所含的二氧化碳及水蒸气与主煤气发生炉2内的煤炭继续反应，并且预燃炉煤气中所含的焦油在高温（1000℃以上）下分解，最终主煤气发生炉输出无焦油煤气。预燃炉煤气、气化剂与高温煤炭充分接触反应生成无焦油煤气，反应原理如下：

CO₂+C→2CO

H₂O+C→H₂+CO

实施例2中，一方面，主煤气发生炉2内的全高度碳层空间热场加大了气化剂与炽热煤炭3的接触面和反应时间；另一方面，预燃炉煤气中的CO₂及水蒸气可作为气化剂的一部分，充分利用了预燃炉煤气中的CO₂和水蒸气的潜热，提高了气化效能及热值。另外，实施例2将预燃炉煤气通入主煤气发生炉2内，在主煤气发生炉2的高温条件下预燃炉煤气中所含的极少量焦油被分解，从主煤气发生炉2的主炉煤气出口2-1最终出产的煤气为热值较高、CO₂和水含量较低的无焦油煤气。由于实施例2的煤气制备工艺中没有使煤气与水的接触环节，所以不会有酚水产生。实施例2中的煤炭可为不粘块煤、弱粘块煤、不粘型煤、弱粘型煤或混合煤，混合煤指含有不粘煤和焦煤的混合煤。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种预燃除焦油的煤气制备方法，其特征在于其包括预燃烧步骤，所述预燃烧步骤中将煤炭在预燃炉内加热至炽热，通入气化剂，生成预燃炉煤气，将炽热煤炭输入主煤气发生炉。

2.根据权利要求1所述的一种预燃除焦油的煤气制备方法，其特征在于所述预燃炉煤气与主煤气发生炉产出的主炉煤气混合得到低焦油煤气。

3.根据权利要求1所述的一种预燃除焦油的煤气制备方法，其特征在于所述预燃炉煤气输入主煤气发生炉，所述预燃炉煤气中所含的二氧化碳及水蒸气与主煤气发生炉内的煤炭继续反应，并且所述预燃炉煤气中所含的焦油在高温下分解，最终主煤气发生炉输出无焦油煤气。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种预燃除焦油的煤气制备方法，其特征在于所述煤炭为不粘块煤、弱粘块煤、不粘型煤、弱粘型煤或混合煤，所述混合煤为含有不粘煤和焦煤的混合煤。

5.根据权利要求4所述的一种预燃除焦油的煤气制备方法，其特征在于所述预燃炉内设置有用于将炽热煤炭推入主煤气发生炉的炉排，所述炉排为往复炉排或链条炉排。