CN105694982A - 一种生产合成气的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种生产合成气的装置和方法，该装置包括磨煤机，磨煤机煤粉出口连接常压粉仓入口，常压粉仓出口通过煤粉烧嘴连接气化炉，在常压粉仓和气化炉连通的管路上连通有输送气体管路并设置有煤粉泵，气化炉的反应区出口布置捕渣设备，气化炉的下渣口连通渣罐，气化炉的合成气出口连通废热锅炉入口，废热锅炉出口连通干法除尘器入口，干法除尘器合成器出口连通合成气下游用户，干法除尘器飞灰出口依次连通灰锁斗、飞灰储罐和飞灰再循环管道，飞灰再循环管道出口连接常压粉仓入口；本发明还提供该装置生产合成气的方法；具有碳转化率高、成渣率高、气化效率高、投资和工程造价低的特点。

Description

一种生产合成气的装置和方法
技术领域
本发明属于一种以煤为原料制备合成气的方法和装置，具体地说涉及一种干煤粉常压气流床气化方法生产合成气的装置和方法。
背景技术
目前，煤气作为工业燃料气，广泛的应用于冶金、建材、机械等行业。如在陶瓷、玻璃行业，虽然全世界都在推广优质燃料，如天然气、石油等，但我国现阶段的能源结构还难以改变，主要原因是煤多、油气少；另一方面，由于油价远远高于煤炭，若采用煤作燃料，燃料成本可大大降低，所以，煤气仍是炉窑常用的一种燃料。
煤气是由煤和气化剂经过气化反应制成的。煤的气化反应是发生在碳和载氧的气化剂(O2、H2O、CO2)之间的一种不完全氧化反应。目前成熟的煤气化技术按照化学工程特征可分为固定床、流化床和气流床三种。而其中气流床气化炉具有单炉处理能力强、煤种适应性广、碳转化率高和负荷调节性好等优点，代表了今后煤气化技术的发展方向。煤的气化反应既可以在常压下进行，又可以在加压条件下进行，加压气化技术是在常压技术基础上发展起来的第二代粉煤气化技术，由于其单炉生产能力大、气化效率高、比煤耗和比氧耗较低等突出优点，成为大型煤气化技术的首选，并广泛应用在大型煤化工和IGCC发电项目中。但是冶金、建材、机械等行业内的多数企业一般需要的燃料煤气量相对较少，且不需要煤气有太高的压力，同时希望煤气站的投资相对较小，所以，投资相对较低的常压气化技术成为其首选技术。
目前典型的常压气化技术有一段式固定床气化炉、二段式固定床气化炉和K-T炉。固定床气化炉有煤种适应性差、单炉生产能力小、煤气中有烃类、焦油和酚等、环境问题多等缺点，是落后的气化技术。K-T炉是一种常压气流床气化技术，气化温度高，环境友好，但是由于常压设备受尺寸影响，煤粉颗粒在气化炉内停留时间不足，碳转化率低，飞灰含碳量高。
发明内容
针对目前已有常压气流床气化炉存在的碳转化率低，飞灰含碳量高，单元制气能耗高的缺点，本发明的目的是提供一种生产合成气的装置和方法，具有碳转化率高、成渣率高、气化效率高、投资和工程造价低的特点。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种生产合成气的装置，包括磨煤机1，磨煤机1煤粉出口连接常压粉仓2入口，常压粉仓2出口通过煤粉烧嘴4连接气化炉5，在常压粉仓2和气化炉5连通的管路上连通有输送气体管路并设置有煤粉泵3，气化炉5的反应区出口布置捕渣设备13，气化炉5的下渣口连通渣罐8，气化炉5的合成气出口连通废热锅炉9入口，废热锅炉9出口连通干法除尘器10入口，干法除尘器10合成器出口连通合成气下游用户，干法除尘器10飞灰出口依次连通灰锁斗11、飞灰储罐12和飞灰再循环管道14，飞灰再循环管道14出口连接常压粉仓2入口。
所述输送气体管路内的输送气体为氮气、二氧化碳或空气。
所述气化炉5为常压气流床气化炉，采用液态排渣方法，气化温度高于灰熔点。
所述煤粉泵3后设置有螺旋给料器。
上述所述生产合成气的装置生产合成气的方法，包括如下步骤：
步骤(a)：原煤经过磨煤机1磨煤和干燥后，送入常压粉仓2；
步骤(b)：利用煤粉泵3，煤粉通过煤粉烧嘴4送入气化炉5内；
步骤(c)：水蒸气和氧气也通过煤粉烧嘴4进入气化炉5内，与煤粉反应，生产合成气；
步骤(d)：反应过程产生的液态的灰颗粒通过气化炉水冷壁和捕渣设备13捕集，从下渣口排至渣罐8，并排出界区；
步骤(e)：气化炉5生产的高温合成气携带部分灰颗粒进入废热锅炉9，在废热锅炉9内降温后，进入干法除尘器10，合成气和灰分离；
步骤(f)：含碳飞灰经过灰锁斗11和飞灰储罐12，通过飞灰再循环管道14输送至常压粉仓2，与煤粉混合后重新进入气化炉5内反应，事故状态时，含碳飞灰直接外排。
所述磨煤机1内煤粉干燥水分满足煤粉泵3输送要求。
所述气化炉5的原料为干煤粉，或含碳和氢的固体物料；气化炉5的气化剂为纯氧和蒸汽或富氧。
与现有技术相比，本发明的创新点是：
1)利用飞灰再循环管道，将高含碳飞灰返回至气化炉内，再次气化，回收飞灰含碳的热量，产生更多的合成气，提高了气化效率和总碳转化率，降低了单元煤耗。
2)由于气化炉设计突破了碳转化率及停留时间要求的限制，气化炉尺寸和形状能够改型，从而降低成本。常压高温煤气在废热锅炉内被降温，常压煤气废热锅炉更易设计，造价低。
3)气化炉上部布置捕渣设备，气化炉捕渣率高，避免了飞灰再循环投用后，除尘器负荷过大，设备造价高，运行不稳定的问题。
4)采用常压煤粉储仓和煤粉泵，飞灰循环至煤粉储仓，煤粉和飞灰输送简单，输送系统造价低。
附图说明
图1为本发明装置和方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，本发明生产合成气的装置生产合成气的方法，包括如下步骤：
步骤(a)，原煤经过磨煤机1磨煤和干燥后，送入常压粉仓2，原煤干燥后的水分满足煤粉泵3常压输送即可，一般干燥至8～10％即可，低于煤粉加压输送对煤粉水分的要求。
步骤(b)，煤粉从常压储仓2，经过煤粉泵3，送入气化炉5内，氮气、二氧化碳或空气均可作为输送气体，煤粉泵3后有螺旋给料器，保证输送均匀；
步骤(c)，水蒸气和氧气也通过煤粉烧嘴4进入常压的气化炉5内，与煤粉反应，生产合成气，气化温度高于灰熔点150度左右，气化温度的调整通过调整氧气和水蒸气量完成的，水蒸气不是气化过程必须的；
步骤(d)，反应过程产生的液态的灰颗粒通过气化炉5水冷壁和捕渣设备13捕集，从下渣口排至渣罐8，经渣罐8排出，捕渣设备13布置在气化炉5反应区出口，此时渣已经完全融化，气化炉5捕渣率高；
步骤(e)，气化炉5生产的高温合成气携带部分灰颗粒进入废热锅炉9，在废热锅炉9内降温后，进入干法除尘器10，合成气和灰分离，废热锅炉9将煤气温度降低至200～300度，干法除尘器可采用布袋除尘或陶瓷过滤器等；
步骤(f)，含碳飞灰经过灰锁斗11和飞灰储罐12，经过飞灰再循环管道14，气力输送至常压粉仓2，循环至气化炉5内气化，事故状态时，飞灰直接外排。

Claims (7)

1.一种生产合成气的装置，包括磨煤机(1)，其特征在于：磨煤机(1)煤粉出口连接常压粉仓(2)入口，常压粉仓(2)出口通过煤粉烧嘴(4)连接气化炉(5)，在常压粉仓(2)和气化炉(5)连通的管路上连通有输送气体管路并设置有煤粉泵(3)，气化炉(5)的反应区出口布置捕渣设备(13)，气化炉(5)的下渣口连通渣罐(8)，气化炉(5)的合成气出口连通废热锅炉(9)入口，废热锅炉(9)出口连通干法除尘器(10)入口，干法除尘器(10)合成器出口连通合成气下游用户，干法除尘器(10)飞灰出口依次连通灰锁斗(11)、飞灰储罐(12)和飞灰再循环管道(14)，飞灰再循环管道(14)出口连接常压粉仓(2)入口。
2.根据权利要求1所述的一种生产合成气的装置，其特征在于：所述输送气体管路内的输送气体为氮气、二氧化碳或空气。
3.根据权利要求1所述的一种生产合成气的装置，其特征在于：所述气化炉(5)为常压气流床气化炉，采用液态排渣方法，气化温度高于灰熔点。
4.根据权利要求1所述的一种生产合成气的装置，其特征在于：所述煤粉泵(3)后设置有螺旋给料器。
5.权利要求1至4任一项所述生产合成气的装置生产合成气的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤(a)：原煤经过磨煤机(1)磨煤和干燥后，送入常压粉仓(2)；
步骤(b)：利用煤粉泵(3)，煤粉通过煤粉烧嘴(4)送入气化炉(5)内；
步骤(c)：水蒸气和氧气也通过煤粉烧嘴(4)进入气化炉(5)内，与煤粉反应，生产合成气；
步骤(d)：反应过程产生的液态的灰颗粒通过气化炉水冷壁和捕渣设备(13)捕集，从下渣口排至渣罐(8)，并排出界区；
步骤(e)：气化炉(5)生产的高温合成气携带部分灰颗粒进入废热锅炉(9)，在废热锅炉(9)内降温后，进入干法除尘器(10)，合成气和灰分离；
步骤(f)：含碳飞灰经过灰锁斗(11)和飞灰储罐(12)，通过飞灰再循环管道(14)输送至常压粉仓(2)，与煤粉混合后重新进入气化炉(5)内反应，事故状态时，含碳飞灰直接外排。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述磨煤机(1)内煤粉干燥水分满足煤粉泵(3)输送要求。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述气化炉(5)的原料为干煤粉，或含碳和氢的固体物料；气化炉(5)的气化剂为纯氧和蒸汽或富氧。
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