CN106947547A - 一种粉煤加压气化工艺产合成氨系统的蒸汽自给方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于煤化工技术领域，涉及一种粉煤加压气化工艺产合成氨系统的蒸汽自给方法。从气化炉中导出的水煤气经过滤后进入锅炉I，在锅炉I中副产高压蒸汽；从气化工段中导出的水煤气依次进入变换工段中的变换炉和锅炉II，在锅炉II中副产高压蒸汽；从变换工段中导出的水煤气经净化工段依次进入合成工段中的合成塔和锅炉III，在锅炉III中副产高压蒸汽；锅炉I、锅炉II、锅炉III中副产的高压蒸汽经过热器过热后用作系统中的蒸汽透平驱动所需的蒸汽，实现了蒸汽自给。本发明的方法路线简单、设备投资少，同时提高了高品位热量的利用效率，减少了系统的能源消耗，缓解了对于环境的污染。

Description

一种粉煤加压气化工艺产合成氨系统的蒸汽自给方法
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，涉及一种粉煤加压气化工艺产合成氨系统的蒸汽自给方法。
背景技术
随着我国社会经济的发展，对于化石能源的依赖也越来越严重。在我国能源结构中，煤炭的消耗量占到60％以上，其中利用燃煤蒸汽来驱动汽轮机已成为一种常见的蒸汽利用方式。然而，燃煤锅炉的使用在一定程度上会对周围环境造成影响，特别是对空气产生污染。因此，合理使用煤炭等化石能源、提高能源的利用效率对于社会经济的发展具有重要意义。
以煤为原料的传统型合成氨工厂主要有空气压缩机、合成压缩机以及氨压缩机等大型动力设备，这些动力设备可以使用电或蒸汽作为动力来源，其中以蒸汽驱动汽轮机的方式更加经济，节能效果也更加明显。
煤气化技术是一种实现煤的综合利用的有效方式，主要是运用气化炉来产生高温水煤气，并经降温、净化等工序后用作后续工段的原料气。在合成氨工厂中，煤气化工段、变换工段以及合成工段有大量的余热可以利用，一般用于副产中、低压蒸汽，但中、低压蒸汽的能量品位低，对于余热的利用效率低，因此系统所需蒸汽仍要通过燃煤蒸汽进行补充。
发明内容
针对传统型合成氨工厂的生产系统无法显现蒸汽自给的问题，本发明旨在提供一种粉煤加压气化工艺产合成氨系统的蒸汽自给方法。通过将气化炉与合成氨系统优化耦合，充分利用系统中的低品位能量，提高余热产蒸汽的品位，实现系统所需蒸汽的自我补给。
具体而言，本发明采取如下技术方案：
一种粉煤加压气化工艺产合成氨系统的蒸汽自给方法，其包括下列步骤：
1)在气化工段中，从气化炉中导出的水煤气经过滤后进入锅炉I，副产高压蒸汽；
2)从气化工段中导出的水煤气进入变换工段后，首先从锅炉I中导出的水煤气进入变换炉，然后由变换炉进入锅炉II，副产高压蒸汽，从锅炉II中导出的变换气用于加热进入变换炉的水煤气和进入锅炉I、锅炉II、锅炉III的脱盐水；
3)从变换工段中导出的水煤气经净化工段进入合成工段后，从合成塔中导出的产品气进入锅炉III，副产高压蒸汽，从锅炉III中导出的产品气用于加热进入锅炉III的脱盐水；
4)锅炉I、锅炉II、锅炉III中副产的高压蒸汽经过热器过热后用作粉煤加压气化工艺产合成氨系统中空气压缩机、合成压缩机以及氨压缩机的蒸汽透平驱动所需的蒸汽。
在一项优选的实施方案中，步骤1)中所述从气化炉中导出的水煤气的温度为1200～1400℃。
在一项优选的实施方案中，步骤2)中所述从锅炉I中导出的水煤气的温度为200～230℃。
在一项优选的实施方案中，步骤2)中所述从锅炉II中导出的变换气的温度为310～330℃。
在一项优选的实施方案中，步骤3)中所述从锅炉III中导出的产品气的温度为190～210℃。
在一项优选的实施方案中，步骤4)中所述锅炉I、锅炉II、锅炉III中副产的高压蒸汽的压力为11～12MPa。
在一项优选的实施方案中，步骤4)中所述锅炉I、锅炉II、锅炉III中副产的高压蒸汽经过热器过热后的温度为520～540℃。
在一项优选的实施方案中，上述蒸汽自给方法中所述锅炉I、锅炉II、锅炉III均为蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉的加热介质为高温高压气体。
与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明具有下列优点：
(1)与传统工艺相比，本发明的方法利用高压蒸汽的耦合方案使系统对于余热的利用更加充分，高压蒸汽比中压蒸汽的做功能力强，高压蒸汽的做功能力提高了30％以上，降低了合成氨工艺的能耗水平；
(2)与传统工艺中所产的中压蒸汽(4MPa)相比，本发明的方法中副产的蒸汽量提高了15％以上，使系统所需的蒸汽补充量由原来的2000千克/吨氨减少为零；
(3)本发明的方法充分利用余热对锅炉的脱盐水进行加热，以提高脱盐水的温度，降低了系统的整体能耗；
(4)本发明的方法路线简单、设备投资少，同时提高了高品位热量的利用效率，减少了燃煤蒸汽的消耗，达到保护环境的目的。
附图说明
图1为本发明的粉煤加压气化工艺产合成氨系统的蒸汽自给方法流程图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明中的技术方案做出进一步的阐述。除另有说明外，下列实施例中所使用的设备、材料、试剂等均可通过常规商业手段获得。
实施例1：粉煤加压气化工艺产合成氨系统的蒸汽自给方法的实施。
在气化工段中，从气化炉中导出的水煤气经过滤后进入锅炉I(蒸汽锅炉)，副产高压蒸汽。从气化工段中导出的水煤气进入变换工段后，首先从锅炉I中导出的水煤气进入变换炉，然后由变换炉进入锅炉II(蒸汽锅炉)，副产高压蒸汽，从锅炉II中导出的变换气用于加热进入变换炉的水煤气和进入锅炉I、锅炉II、锅炉III的脱盐水。从变换工段中导出的水煤气经净化工段进入合成工段后，从合成塔中导出的产品气进入锅炉III(蒸汽锅炉)，副产高压蒸汽，从锅炉III中导出的产品气用于加热进入锅炉III的脱盐水。锅炉I、II、III中副产的高压蒸汽经过热器过热后用作粉煤加压气化工艺产合成氨系统中空气压缩机、合成压缩机以及氨压缩机的蒸汽透平驱动所需的蒸汽，实现了系统的蒸汽自给。
从气化炉中导出的水煤气的温度为1350℃，压力为4MPa，流量为208t/h。从锅炉I中导出的水煤气的温度为220℃。从锅炉II中导出的变换气的温度为330℃。从锅炉III中导出的产品气的温度为200℃。锅炉I、锅炉II、锅炉III中副产的高压蒸汽的压力为11.7MPa，经过热器过热后的温度为535℃。
气化工段中锅炉I所产蒸汽量达到130t/h，做功能力提高35％。变换工段中锅炉II所产蒸汽量提高25％，做功能力提高35％。合成工段中锅炉III所产蒸汽量提高18％，做功能力提高35％。
实施例2：粉煤加压气化工艺产合成氨系统的蒸汽自给方法的实施。
在气化工段中，从气化炉中导出的水煤气经过滤后进入锅炉I(蒸汽锅炉)，副产高压蒸汽。从气化工段中导出的水煤气进入变换工段后，首先从锅炉I中导出的水煤气进入变换炉，然后由变换炉进入锅炉II(蒸汽锅炉)，副产高压蒸汽，从锅炉II中导出的变换气用于加热进入变换炉的水煤气和进入锅炉I、锅炉II、锅炉III的脱盐水。从变换工段中导出的水煤气经净化工段进入合成工段后，从合成塔中导出的产品气进入锅炉III(蒸汽锅炉)，副产高压蒸汽，从锅炉III中导出的产品气用于加热进入锅炉III的脱盐水。锅炉I、II、III中副产的高压蒸汽经过热器过热后用作粉煤加压气化工艺产合成氨系统中空气压缩机、合成压缩机以及氨压缩机的蒸汽透平驱动所需的蒸汽，实现了系统的蒸汽自给。
从气化炉中导出的水煤气的温度为1250℃，压力为3.2MPa，流量为212t/h。从锅炉I中导出的水煤气的温度为225℃。从锅炉II中导出的变换气的温度为335℃。从锅炉III中导出的产品气的温度为208℃。锅炉I、锅炉II、锅炉III中副产的高压蒸汽的压力为11.5MPa，经过热器过热后的温度为538℃。
气化工段中锅炉I所产蒸汽量达到132t/h，做功能力提高34％。变换工段中锅炉II所产蒸汽量提高22％，做功能力提高34％。合成工段中锅炉III所产蒸汽量提高16％，做功能力提高34％。

Claims (9)

1.一种粉煤加压气化工艺产合成氨系统的蒸汽自给方法，其包括下列步骤：
1)在气化工段中，从气化炉中导出的水煤气经过滤后进入锅炉I，副产高压蒸汽；
2)从气化工段中导出的水煤气进入变换工段后，首先从锅炉I中导出的水煤气进入变换炉，然后由变换炉进入锅炉II，副产高压蒸汽，从锅炉II中导出的变换气用于加热进入变换炉的水煤气和进入锅炉I、锅炉II、锅炉III的脱盐水；
3)从变换工段中导出的水煤气经净化工段进入合成工段后，从合成塔中导出的产品气进入锅炉III，副产高压蒸汽，从锅炉III中导出的产品气用于加热进入锅炉III的脱盐水；
4)锅炉I、锅炉II、锅炉III中副产的高压蒸汽经过热器过热后用作粉煤加压气化工艺产合成氨系统中空气压缩机、合成压缩机以及氨压缩机的蒸汽透平驱动所需的蒸汽。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤1)中所述从气化炉中导出的水煤气的温度为1200～1400℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤2)中所述从锅炉I中导出的水煤气的温度为200～230℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤2)中所述从锅炉II中导出的变换气的温度为310～330℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤3)中所述从锅炉III中导出的产品气的温度为190～210℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤4)中所述锅炉I、锅炉II、锅炉III中副产的高压蒸汽的压力为11～12MPa。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤4)中所述锅炉I、锅炉II、锅炉III中副产的高压蒸汽经过热器过热后的温度为520～540℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述锅炉I、锅炉II、锅炉III均为蒸汽锅炉。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述蒸汽锅炉的加热介质为高温高压气体。
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