CN1093396A - 汽化制成的粗煤气的冷却方法 - Google Patents

Abstract

一种汽化生成的粗煤气的冷却方法，上述热煤气 用一股未除尘的气体进行骤冷。这股气体系从汽化 反应器下游的余热锅炉系统的对流部件中抽出，其温 度在200至800℃之间。用喷嘴将骤冷气体回送到 汽化反应器下游的骤冷区域。

Description

本发明涉及一种粗煤气的冷却方法，这种粗煤气是将粒状至尘状的燃料加热至其熔点温度之上发生气化而生成的，用一部分生成的气体进行骤冷冷却。

煤或其它固体燃料加热至其熔点温度之上发生气化会产生粗煤气。目前这种粗煤气的冷却存在问题：气化反应器中粗煤气生成的同时，也会产生一些杂质，这些杂质在随后的粗煤气冷却过程会凝结，特别是在气化反应器下游的余热锅炉系统和气体处理设备中产生不希望的沉积。上述杂质主要涉及熔化的或可烧结的渣粒，以及一些可凝结的蒸汽。

为消除上述缺陷，德国专利DE-PS2429993建议：向气化反应器排出的炽热气体中混入冷却后的成品气体作为所谓的骤冷气体。该成品气体在流过余热锅炉系统之后，用管道反馈回来，并在气化反应器的出口和余热锅炉系统的入口之间吹入热气流中。但是该文献对于冷却的骤冷气体的回送方式没有作进一步的说明。

另外，美国专利3，963，457中公开了一种回送方式，其中，一部分经冷却、净化的气流在第二煤气洗塔下游被抽出，并用压缩机回送到气化反应器的出口，这部分气流在粗煤气进入余热锅炉系统之前混入粗煤气。

实验显示，采用上述方法时，要降低气化反应器排出的粗煤气的温度就必须成比例地大量回送冷却的骤冷气体。与不回送骤冷气体的方法相比，会出现效率损失。所发生的效率损失取决于煤气洗塔中的煤气冷却、低温系统中的余热利用以及骤冷气体回送时的压缩工作条件。

但是，不采用骤冷气流的方法也并非不存在问题，其中的辐射部件特别有污染的危险。另外，在特定的运行条件下所用的辐射炉特别昂贵，因此，不采用骤冷气流的方法将需要非常高的设备费用，才能将气体冷却到所希望的温度。正是基于经济上的考虑，人们并不打算完全放弃添加骤冷气体。

目前理论研究的结果表明：如果采用热的骤冷气体进行冷却工作，同时该气体回送时的重复压缩问题能在能量和结构两方面得到良好解决的话，那么将在很大程度上避免采用冷的骤冷气体工作时引起的效率损失。因此，本发明的目的是提供一种尽可能简单和廉价的冷却方法。

上述目的通过本文开始所述的方法实现，本发明的特征是：从设在气化反应器下游的余热锅炉系统的对流部件内抽出一部分未除尘的、温度在200-800℃之间的气流，用供给动力气体的喷嘴把上述气流作为骤冷气体回送到气化反应器下游设置的骤冷区域中。

这意味着，根据本发明的方法，一种未除尘且仅部分冷却的骤冷气体借助于喷嘴被回送到骤冷区域中。骤冷区域可根据粗煤气的流动方向设置在余热锅炉系统的辐射部件的上游或下游。如果需要的话，该骤冷区域也可以与辐射部件结合。这里，骤冷气体的供给量这样确定：通过骤冷气体与热的粗煤气的混合应使粗煤气达到所需的中等温度。当骤冷气体回送到辐射部件的上游时，这个中等的温度是指900-1400℃。当骤冷气体回送到辐射部件的下游时，上述中等的温度系指700-1200℃。

采用喷嘴作为回送骤冷气体的驱动装置是一个特别优选的方案，因为其中仅涉及一些运作安全、对环境要求不高的装置，其结构之简单几乎无可比拟。但是，以前几乎不能设想在这里使用喷嘴，因为人们担心：输送含尘的热的骤冷气体时喷嘴内部特别是其最狭窄的截面上会发生明显的侵蚀性磨损和/或形成沉积。然而，根据本发明则不存在这个问题，本发明的喷嘴具有一个耐磨的内衬，并且骤冷气体是在一定的温度范围内被抽出的，在该温度范围内不用担心沉积的大量形成。事实表明，由熔化的玄武岩或粉末冶金制成的内衬是特别适宜的。尽管如此，每隔一段时间上述内衬也应予以更换。这样本发明的喷嘴具有体积较小的优点，因而很容易拆装。如需要的话，喷嘴也可由其他射流装置例如环形扩散器或射流风机来代替，作为骤冷气体的输送装置。

本发明的另一个有利的特别是使用未除尘的气体作为骤冷气体，因此气体可以不必在干式过滤器中净化。经验表明，当气体在较高的温度下从余热锅炉系统的对流部件中抽出时，气体除尘用的干式过滤器可能出现材料问题和堵塞现象，因而至今尚未成为广泛的技术标准。由此可以肯定，专业人员也不能根据前述的现有技术想到本发明的技术解决方案。

最好用部分经过除尘的成品煤气作为喷嘴的动力气体。这股煤气在煤气洗塔或干式过滤器的下游抽出，并用压缩机压缩。当然，这股除尘的成品煤气也可用其他气体，例如：氮气和水蒸汽来代替，通入喷嘴作为动力气体。这样，通过选择动力气体就可以改变余热锅炉系统的辐射部件内的气体组份。最后，还可选择这样一种气体作为动力气体，例如甲烷，其与粗煤气混合时会发生吸热反应，由此实现附加的冷却效果。只要动力气体未处于足够的压力之下，就应在一台压缩机中压缩，使之相对于回送的骤冷气体有足够的过压。通过改变动力气体的压力，可以大幅度地改变抽出的骤冷气体的数量。

附图表示本发明方法的一实施设备的实施例，同时表示一个方法实施例。其中，气化反应器的余热锅炉系统包括：辐射部件1，其下部或上部安装有骤冷区域14或15;对流部件3，通过管路2与骤冷区域连接。上述辐射部件和对流部件分别处于压力容器4或5中，图中所示的仅是一种可能的实施方式。一般来说，辐射部件和对流部件也可以以其他方式布置，例如：在一个共同的压力容器内上下布置。上述气化反应器在图中未示出，其可以直接设备在压力容器4的下方，或者与上述辐射部件1一起设置在压力容器4的内部。气化反应器及余热锅炉系统的详细结构这里不作深入描述，因为它们都是现有技术而非本发明的主题。气化反应器生成的粗煤气流经辐射部件1和管路2输入对流部件3。冷却的气体经管道6从对流部件3中抽出，进而送往图中未示的其他气体处理设备和净化设备。根据本发明，对流部件3上连接有一个抽出管7，该抽出管从对流部件3内抽出一股未除尘的气体，输送到喷嘴8中。上述抽出管7在对流部件3上的位置越高，所需要的温度也越高，在该温度下，一股未除尘的气流作为骤冷气体可从对流部件3中抽出。启动喷嘴8所需的动力气体经管路9送入主压缩机10。上面描述了优选的经除尘的一股成品气流，该股气流从气体洗塔下游或干式过滤器下游的气体净化装置（图中未示）中抽出。在压缩机10中动力气体受压缩，以获得必要的过压，驱使抽出管7中的作为骤冷气体的气流流过管路12，或者直接回送到骤冷区域14、15中。图中的虚线箭头表示，骤冷气体既可以输入辐射部件1上游的骤冷区域中，也可以输入其下游的骤冷区域中。由于从气化反应器输送来的粗煤气在辐射部件1中得以冷却，因而，上部骤冷区域15中的气体温度低于下部骤冷区域14。粗煤气在什么温度与骤冷气流混合，取决于粗煤气中可污染环境的杂质的含量及热交换条件。当粗煤气中含有熔融的渣粒而这些渣粒在较高的温度就会凝结时，骤冷气体在辐射部件1的上游即可引入，此时只需要较弱的冷却。相反，当熔融的渣粒在较低的温度下才会凝结时，就需要较强的冷却，因此，骤冷气流在辐射部件1的下游引入。

根据图中示出的一个实施例，从对流部件3中抽出的骤冷气体在重新回送给辐射部件1以前，先进入一个热交换器中进行附加冷却。当管7从对流部件3中抽出的气体的温度高于400℃时，人们首选上述方案。另外，在另一个可能的实施例中，压力容器4只有一个骤冷区域14，而在辐射部件1中完全不进行气体冷却。此时，气体冷却仅通过气体骤冷和对流冷却的结合来实现。

如果气体反应器设在压力容器4内，那么连接管13就用于排渣。否则该连接管13连接在压力容器4和其下方的气体反应器之间。

该实施例涉及190，000Nm³/h的粗煤气冷却，这些粗煤气是在27巴的压力下通过煤粉的尘流气化（Prenflo方法）而产生的。这种粗煤气的温度约为1500℃，并从下部送入辐射部件1中。为了冷却这些粗煤气，要以150，000Nm³/h的速度将250℃的骤冷气体输入骤冷区域14，粗煤气由此冷却到800℃，这样，粗煤气所含的杂质中不再有值得注意的烧结物，也没有烧结物从粗煤气中析出，同时在后续的对流部件3中也不会产生热损坏。一股经冷却的气体被用作骤冷气体，这股气流从对流部件的下部经抽出管7进入到喷嘴8中。25，000Nm³的经除尘成品气体被用作喷嘴8的动力气体，该气体在图中未示的干式过滤器的下游用管9抽出，并输送到压缩机10中压缩到3巴的过压。

按照本发明的方法具有优点如下：

最低的热量和压缩损失，因为只需重新压缩较少部分的经除尘和净化的成品气体;

在同等条件下，由于采用了喷嘴作为输送装置，余热锅炉系统的辐射部件的体积可以减小或者完全取消该部件，因而所需投资最少;

工作安全性好，因为输送骤冷气体时没有采用带有运动零部件的装置;

可以采用不同组份的气体作为喷嘴的动力气体，并由此改变辐射部件中的气体组份;及

当喷嘴损坏时可以容易和廉价地修改或更换，并简化了设备的建造。

Claims (9)

1、粗煤气的冷却方法，粒状至粉状燃料加热至熔点之上发生气化而生成上述粗煤气，用一部分生成的气体进行骤冷冷却，其特征在于：从设置在气化反应器下游的余热锅炉系统的对流部件中，抽取一部分未除尘的，温度在200至800℃之间的气流，借助于一个供给动力气体的喷嘴把上述气流作为骤冷气流回送到设置在气化反应器下游的骤冷区域。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：上述骤冷区域沿粗煤气的流动方向设置在余热锅炉系统的辐射部件的上游或下游。

3、如权利要求1和2所述的方法，其特征在于：当骤冷气体回送到上述辐射部件的上游时，骤冷气体的气量这样确定，使上游处的气体温度调节到800-1400℃这个较中等的气体温度。

4、如权利要求1和2所述的方法，其特征在于：当上述骤冷气体回送到上述辐射部件的下游时，骤冷气体的气量这样确定，使下游处的气体温度调节到700-1200℃这个较中等的温度。

5、如权利要求1至4所述的方法，其特征在于：喷嘴的动力气体是一般除尘的、经压缩机压缩的成品气体，或者是一种其他的适当的气体如氮气、水蒸汽或甲烷。

6、如权利要求1至5所述的方法，其特征在于：上述动力气体相对于骤冷气体有足够的过压，改变动力气体的过压，可以大幅度地改变骤冷气体的抽出量。

7、如权利要求1至6所述的方法，其特征在于：采用一个喷嘴，该喷嘴具有一个耐磨的内衬，内衬为熔化玄武岩或粉末冶金。

8、如权利要求1至7所述的方法，其特征在于：在喷嘴的位置上使用其他的射流装置，如环形扩散器或射流风机。

9、如权利要求1至8所述的方法，其特征在于：上述骤冷气体在回送到骤冷区域以前先在一个热交换器中进行附加冷却。

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