CN109868161A - 可气化煤一体化的加工方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了可气化煤一体化的加工方法及其装置，包括以下步骤：将原料仓内的可气化煤通过蒸汽喷射磨进行细碎与干燥；可气化煤粉混合物通过气流输送至分级机内进行分级；分级后气化炉进行气化，且气化炉进料口下方有蒸汽输送通道，可根据工况的改变来调整气化参数；避免了传统工艺先粉碎可气化煤、然后再收集可气化煤、再输送到汽化炉里面，简短工艺比传统工艺更节能，且工艺简短，设备投资少。
Description
技术领域
本发明属于超细粉碎干燥设备技术应用与节能减排领域，尤其涉及可气化煤一体化的加工方法及其装置。
背景技术
煤气化技术是煤的清洁燃烧和能源可持续发展中非常重要的一个发展方向。通过气化以及净化得到的清洁煤气，可以用于化工合成、制氢、联合循环发电以及城市煤气等。由于在净化时经历了脱硫工序，尾气中不再含有污染大气的成分，实现了煤的清洁利用，而且煤气化技术较其他洁净煤技术能够达到更高的污染物排放控制标准。
超细煤粉燃料对于常规燃烧煤粉的锅炉是一种新的低氮氧化物排放的燃烧方式，并且超细煤粉燃烧效率远远高于常规燃烧煤粉，对于我国越来越严格的空气污染物排放指标要求，如何提高燃煤效率与减少污染物排放就显得尤为重要；另一方面在粉碎可气化煤的蒸汽喷射磨系统，前端由锅炉制备的水蒸气通常只将其作为粉碎气源对物料进行高效粉碎，却未对这部分蒸汽进行有效利用，以至于全部浪费。
目前，对于煤粉气化过程中，气化剂需要氧气和水蒸气，气化剂的制备需要工艺繁琐，低效；另外，细碎后的高温可气化煤与空气中的氧气接触容易爆炸。因此，将如何将蒸汽喷射磨前端产生的蒸汽作为可气化煤汽化所需要的气化剂来提高可气化煤气化品质的研究，已成为业内技术攻关的热点。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述对于煤粉气化过程中，气化剂需要氧气和水蒸气，气化剂的制备需要工艺繁琐，低效以及细碎后的高温可气化煤与空气中的氧气接触容易爆炸的问题，本发明提供可气化煤一体化的加工方法及其装置。
本发明采用的技术方案如下：
可气化煤一体化的加工方法，包括以下步骤：
(1)将原料仓内的可气化煤通过蒸汽喷射磨进行细碎与干燥，得到可气化煤粉混合物；
(2)可气化煤粉混合物通过过热气流输送至分级机内进行分级；
(3)粒径大于90μm的粗可气化煤粉混合物再回到蒸汽喷射磨进行超细粉碎，粒径小于等于90μm的细可气化煤粉混合物直接经气流输送至气化炉进行气化，且气化炉进料口下方有蒸汽输送通道，可根据工况的改变来调整气化参数，即得到煤气。
首先利用蒸汽喷射磨将粗碎后的可气化煤超细粉碎和干燥，之后可气化煤粉经过分级机进行分级得到合适粒度的可气化煤粉，且不用收集器收集，直接通过引风机输送到汽化炉进行气化；另外蒸汽喷射磨下方有蒸汽输送装置，可与可气化煤粉混合物一起混合输送到气化炉内进行反应，气化炉中只需通入氧气，可控制前端蒸汽磨进入的水蒸气、煤粉的氧碳原子比和蒸汽煤比进行反应；气化炉的煤气出口连接前端的蒸汽发生器，利用煤气余热制备水蒸气。
优选地，所述可气化煤粉混合物包括可气化煤粉和高温水蒸气，所述可气化煤粉与高温水蒸气固气比在0.1-2Kg/Kg，所述可气化煤进入原料仓后至的气化炉前工艺过程中均为蒸汽无泄露的封闭系统，且含氧含量小于1000PPM，气固流是非常分散的(粉碎气固比在0.1-2Kg煤/Kg蒸汽)，这种分散状态有利于物料的气化，气化效率可提高3-7％；
优选地，所述可气化煤为褐煤。优选地，前端蒸汽喷射磨中高温水蒸气与后端的气化炉提供的氧气的汽氧比在6-8kg/m3之间。
优选地，气化炉中的氧碳原子比取值范围为1.05-1.15，蒸汽煤摩尔比取值范围为0.05-0.15kg/kg。
优选地，在步骤(3)中进入汽化炉的细可气化煤粉混合物的温度为100-150℃。后续汽化炉中就不需要再把可气化煤从常温加热到100-150℃，节省了8-17％的能耗。
优选地，在步骤(2)中经过蒸汽喷射磨细碎与干燥的可气化煤粉混合物中粒径小于90μm的质量含量大于90％，且粒径小于5μm粒级质量含量小于等于10％。
优选地，所述蒸汽喷射磨中的水蒸气在蒸汽制备器中制备过程用到的热量来自于气化炉的余热。
优选地，所述气化炉产生的煤气温度为800-1000℃，出口压力为2.0-3.0Mpa。
一种利用蒸汽喷射磨粉碎干燥气化可气化煤的装置，包括依次连接的蒸汽制备器、蒸汽喷射磨、气化炉以及引风机，所述可气化煤气化炉的进料口上设置有蒸汽补气口，所述可气化煤气化炉上设置有氧气进气口。
优选地，所述气化炉的烟气出口通过管道与蒸汽制备器连接。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
1.利用过热蒸汽粉碎后的可气化煤粉和高温水蒸气固两相流直接进入汽化炉气化；避免了传统工艺先粉碎可气化煤、然后再收集可气化煤、再输送到汽化炉里面；在蒸汽喷射磨中气固流是非常分散的(粉碎气固比在0.1-2Kg可气化煤/Kg高温水蒸汽)，这种分散状态有利于物料的气化，气化效率可提高3-7％；另外进入汽化炉的可气化煤超细粉体，是刚从大颗粒粉碎后的微粉，微粉表面都是新生表面，新生表面的活性高，比表面积大，有助于提高可气化煤的气化效率，汽化效率可提高5-10％；
2.本发明超细过程与气化过程相结合，且直接利用超细过程的水蒸气进行可气化煤的气化，蒸汽进入汽化炉可以直接利用蒸汽的热量，不用把水从常温加热到过热状态，比传统工艺节能10-15％；同时减少了可气化煤的收集系统与分离系统，又避免了中期的运输环节，在提高资源和能源利用效率的基础上，对工艺的简化具有显著效果，具有良好的社会经济和环保效益；另外提高了可气化煤的粉碎效率和热值含量，超细煤粉在气化炉内的燃烧效率高，并且能实现低NOx排放煤粉燃烧方式，与常规的烟气脱氮技术相比具有较低运行费用，煤粉热值提高明显，在粉碎后的煤粉温度在120℃左右，更易在后端的气化炉内进行燃烧反应；
3.本发明有机的结合了可气化煤粉碎干燥、废气利用及可气化煤气化、余热利用四个过程，综合利用粉碎设备产生的废气、气化炉产生的余热的同时，实现了可气化煤的超细加工、安全、快速汽化，提升了可气化煤汽化效率，减少污染物的排放，也节约了大量能源；
4.本发明系统中所有可气化煤在进入原料仓后的全过程均为蒸汽无泄露的封闭系统，氧含量小于1000PPM，避免了粉碎过程中可气化煤易自燃和爆炸的危险，且全过程无需运输，更加安全可靠，整个粉碎装置在无氧环境下(气源为水蒸气)进行，无需进行额外的输送流程，更加安全可靠；
5.本发明利用气化炉余热作为动力源与热源对可气化煤粉碎与干燥一体化系统具有很好节能特性，简短工艺比传统工艺更节能，且工艺简短，设备投资少，且提高了可气化煤的干燥特性、热值含量和煤粉燃烧效率，具有效率高、安全、能耗低、污染小等优点，切实体现了节能减排的新工艺。
附图说明
图1本发明的可气化煤的碎干燥气化系统的示意图。
附图标记：1-蒸汽制备器，2-蒸汽喷射磨，3-气化炉，4-引风机，5-蒸汽补气口，6-氧气进口，7-出气口，8-管道。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1对本发明作详细说明。
实施例1
可气化煤一体化的加工装置，包括依次连接的蒸汽制备器1、蒸汽喷射磨2、气化炉3以及引风机4，所述可气化煤气化炉3的进料口上设置有蒸汽补气口5，所述可气化煤气化炉3上设置有氧气进口6。所述气化炉3的烟气出口通过管道8与蒸汽制备器1连接。
可气化煤一体化的加工方法，包括以下步骤：
(1)将原料仓内的可气化煤通过蒸汽喷射磨2进行细碎与干燥，得到可气化煤粉混合物；
(2)可气化煤粉混合物通过气流输送至分级机内进行分级；
(3)粒径大于90μm的粗可气化煤粉混合物再回到蒸汽喷射磨进行超细粉碎，粒径小于等于90μm的细可气化煤粉混合物直接经气流输送至气化炉进行气化，且气化炉进料口下方有蒸汽输送通道，可根据工况的改变来调整气化参数，即得到煤气。
所述可气化煤粉混合物包括可气化煤粉和高温水蒸气，所述可气化煤粉与高温水蒸气固气比在0.1-2Kg/Kg，所述可气化煤进入原料仓后至的气化炉前工艺过程中均为蒸汽无泄露的封闭系统，且含氧含量小于1000PPM。
前端的蒸汽喷射磨2中高温水蒸气与后端的气化炉3提供的氧气的汽氧比在6kg/m3之间。
气化炉3中的氧碳原子比取值范围为1.05-1.15，蒸汽煤摩尔比取值范围为0.05kg/kg。
在步骤(3)中进入汽化炉的细可气化煤粉混合物的温度为100℃。
在步骤(2)中经过蒸汽喷射磨细碎与干燥的可气化煤粉混合物中粒径小于90μm的质量含量大于90％，且粒径小于5μm粒级质量含量小于等于10％。
所述蒸汽喷射磨2中的水蒸气在蒸汽制备器1中制备过程用到的热量来自于气化炉3的余热。
所述气化炉3产生的煤气温度为800℃，出口压力为2.0Mpa。
本发明有机的结合了可气化煤粉碎干燥、废气利用及可气化煤气化、余热利用四个过程，综合利用粉碎设备产生的废气、气化炉3产生的余热的同时，实现了可气化煤的超细加工、安全、快速汽化，提升了可气化煤汽化效率，减少污染物的排放，也节约了大量能源。
实施例2
可气化煤一体化的加工装置，包括依次连接的蒸汽制备器1、蒸汽喷射磨2、气化炉3以及引风机4，所述可气化煤气化炉3的进料口上设置有蒸汽补气口5，所述可气化煤气化炉3上设置有氧气进口。所述气化炉3的烟气出口通过管道8与蒸汽制备器1连接。
可气化煤一体化的加工方法，包括以下步骤：
(1)将原料仓内的可气化煤通过蒸汽喷射磨进行细碎与干燥，得到可气化煤粉混合物；
(2)可气化煤粉混合物通过过热气流输送至分级机内进行分级；
(3)粒径大于90μm的粗可气化煤粉混合物再回到蒸汽喷射磨进行超细粉碎，粒径小于等于90μm的细可气化煤粉混合物直接经气流输送至气化炉进行气化，且气化炉进料口下方有蒸汽输送通道，可根据工况的改变来调整气化参数，即得到煤气。
所述可气化煤进入原料仓后至的气化炉3前工艺过程中均为蒸汽无泄露的封闭系统，且含氧含量为800PPM。
前端的的蒸汽喷射磨2中高温水蒸气与后端的气化炉3提供的氧气的汽氧比在7kg/m3之间。
气化炉3中的氧碳原子比取值范围为1.05-1.15，蒸汽煤摩尔比取值范围为0.10kg/kg。
在步骤(3)中进入汽化炉的细可气化煤粉混合物的温度为100-150℃。
在步骤(2)中经过蒸汽喷射磨细碎与干燥的可气化煤粉混合物中粒径小于90μm的质量含量大于90％，且粒径小于5μm粒级质量含量小于等于10％。
所述蒸汽喷射磨2中的水蒸气在蒸汽制备器1中制备过程用到的热量来自于气化炉3的余热。
所述气化炉3产生的煤气温度为900℃，出口压力为2.5Mpa。
本发明有机的结合了可气化煤粉碎干燥、废气利用及可气化煤气化、余热利用四个过程，综合利用粉碎设备产生的废气、气化炉3产生的余热的同时，实现了可气化煤的超细加工、安全、快速汽化，提升了可气化煤汽化效率，减少污染物的排放，也节约了大量能源。
实施例3
可气化煤一体化的加工装置，包括依次连接的蒸汽制备器1、蒸汽喷射磨2、气化炉3以及引风机4，所述可气化煤气化炉3的进料口上设置有蒸汽补气口5，所述可气化煤气化炉3上设置有氧气进口。所述气化炉3的烟气出口通过管道8与蒸汽制备器1连接。
可气化煤一体化的加工方法，包括以下步骤：
(1)将原料仓内的可气化煤通过蒸汽喷射磨进行细碎与干燥，得到可气化煤粉混合物；
(2)可气化煤粉混合物通过过热气流输送至分级机内进行分级；
(3)粒径大于90μm的粗可气化煤粉混合物再回到蒸汽喷射磨进行超细粉碎，粒径小于等于90μm的细可气化煤粉混合物直接经气流输送至气化炉进行气化，且气化炉进料口下方有蒸汽输送通道，可根据工况的改变来调整气化参数，即得到煤气。
所述可气化煤进入原料仓后至的气化炉3前工艺过程中均为蒸汽无泄露的封闭系统，且含氧含量小于900PPM。
前端的蒸汽喷射磨2中高温水蒸气与后端的气化炉3提供的氧气的汽氧比在8kg/m3之间。
气化炉3中的氧碳原子比取值范围为1.15，蒸汽煤摩尔比取值范围为0.15kg/kg。
在步骤(3)中进入汽化炉的细可气化煤粉混合物的温度为100-150℃。
在步骤(2)中经过蒸汽喷射磨细碎与干燥的可气化煤粉混合物中粒径小于90μm的质量含量大于90％，且粒径小于5μm粒级质量含量小于等于10％。
所述蒸汽喷射磨2中的水蒸气在蒸汽制备器1中制备过程用到的热量来自于气化炉3的余热。
所述气化炉3产生的煤气温度为1000℃，出口压力为3.0Mpa。
本发明有机的结合了可气化煤粉碎干燥、废气利用及可气化煤气化、余热利用四个过程，综合利用粉碎设备产生的废气、气化炉3产生的余热的同时，实现了可气化煤的超细加工、安全、快速汽化，提升了可气化煤汽化效率，减少污染物的排放，也节约了大量能源。
Claims (10)
1.可气化煤一体化的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将原料仓内的可气化煤通过蒸汽喷射磨进行细碎与干燥，得到可气化煤粉混合物；
(2)可气化煤粉混合物通过过热气流输送至分级机内进行分级；
(3)粒径大于90μm的粗可气化煤粉混合物再回到蒸汽喷射磨进行超细粉碎，粒径小于等于90μm的细可气化煤粉混合物直接经气流输送至气化炉进行气化，且气化炉进料口下方有蒸汽输送通道，可根据工况的改变来调整气化参数，即得到煤气。
2.根据权利要求1所述可气化煤一体化的加工方法，其特征在于,所述可气化煤粉混合物包括可气化煤粉和高温水蒸气，所述可气化煤粉与高温水蒸气固气比在0.1-2Kg/Kg，所述可气化煤进入原料仓后至的气化炉前工艺过程中均为蒸汽无泄露的封闭系统，且含氧含量小于1000PPM。
3.根据权利要求1所述可气化煤一体化的加工方法，其特征在于,前端的蒸汽喷射磨中高温水蒸气与后端的气化炉提供的氧气的汽氧比在6-8kg/m3之间。
4.根据权利要求3所述可气化煤一体化的加工方法，其特征在于，气化炉中的氧碳原子比取值范围为1.05-1.15，蒸汽煤摩尔比取值范围为0.05-0.15kg/kg。
5.根据权利要求1所述可气化煤一体化的加工方法，其特征在于,所述可气化煤为褐煤。
6.根据权利要求1～3任一项所述可气化煤一体化的加工方法，其特征在于，在步骤(3)中进入汽化炉的细可气化煤粉混合物的温度为100-150℃。
7.根据权利要求1所述可气化煤一体化的加工方法，其特征在于，在步骤(2)中经过蒸汽喷射磨细碎与干燥的可气化煤粉混合物中粒径小于90μm的质量含量大于90％，且粒径小于5μm粒级质量含量小于等于10％。
8.根据权利要求1～4任一项所述可气化煤一体化的加工方法，其特征在于，所述蒸汽喷射磨中的水蒸气在蒸汽制备器中制备过程用到的热量来自于气化炉的余热。
9.根据权利要求1、2、3、4或6任一项所述可气化煤一体化的加工方法，其特征在于，所述气化炉产生的煤气温度为800-1000℃，出口压力为2.0-3.0Mpa。
10.可气化煤一体化的加工装置，其特征在于，包括依次连接的蒸汽制备器、蒸汽喷射磨、气化炉以及引风机，所述可气化煤气化炉的进料口上设置有蒸汽补气口，所述可气化煤气化炉上设置有氧气进气口，所述气化炉的烟气出口通过管道与蒸汽制备器连接。
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| CN (1) | CN109868161A (zh) |
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| CN113528189A (zh) * | 2020-04-16 | 2021-10-22 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种气流床气化系统及方法 |
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2019
- 2019-04-03 CN CN201910267094.1A patent/CN109868161A/zh active Pending
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