CN110643394A - 一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统，包括原料煤煤仓、螺旋给料机、带压富氧循环流化床气化炉和出渣皮带，所述原料煤煤仓与洗煤机相互连接，所述渣锁斗与滚筒冷渣机相互连接，且滚筒冷渣机旁设置有出渣皮带，所述高温旋风分离器顶部与气化剂预热器顶部相互连接，且气化剂预热器与蒸汽过热器相互连接，所述省煤器与旋风除尘器相互连接，且旋风除尘器与高温过滤器本体相互连接，并且高温过滤器本体与增湿除尘塔相互连接。该带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统，采用新型的结构设计，使得本工艺流程简单、易于提高气化压力、系统运行成本和投资成本低，并且除尘效率高，生产出的煤气中水蒸汽含量大。
Description
技术领域
本发明涉及燃料煤气化设备技术领域，具体为一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统。
背景技术
燃料煤气化设备是将煤或焦炭、半焦等固体燃料在高温常压或加压条件下与气化剂反应，转化为气体产物和少量残渣的设备，其通过加入气化剂，令气化剂与燃料进行气化反应，得到杂质较少的煤气，目前，常用的燃料煤气化设备有循环流化床，循环流化床由于较高的原料循环倍率，较高的传热、传质速率，已广泛应用于煤气化和锅炉领域，特别适合于我国劣质煤的利用。
在循环流化床与配套生产系统的不断使用过程中，发现了下述问题：
目前大型循环流化床气化工艺由于常压排渣基本上是常压气化，采用布袋除尘器除尘及水冷器间接换热等工艺流程，由于采用常压气化，一方面不能提高气化强度，影响碳转化率，另一方面，后续加压需要消耗较大压缩功，采用布袋除尘器除尘需要严格控制进入布袋除尘器的入口温度，因而布袋除尘器入口一般会增设保安换热器，同时布袋除尘器除尘效果较差，经布袋除尘器除尘后的粗煤气采用水冷器间接换热，由于粗煤气温度较低，且没有与水直接接触，造成粗煤气中的水含量仅仅是对应温度下的饱和水含量，在下游变换等工段需要补入较多的蒸汽。
所以需要针对上述问题设计一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统，以解决上述背景技术中提出常压气化的气化强度低，布袋除尘器除尘效果较差，煤气中的水蒸汽含量较低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带压富氧循环流化床气化系统，包括原料煤煤仓、螺旋给料机、带压富氧循环流化床气化炉和出渣皮带，所述原料煤煤仓与洗煤机相互连接，且洗煤机与螺旋给料机相互连接，并且螺旋给料机与带压富氧循环流化床气化炉相互连接，所述带压富氧循环流化床气化炉底端安装有渣锁斗，且带压富氧循环流化床气化炉顶部与高温旋风分离器上部连接，并且高温旋风分离器底端安装有返料器，同时返料器与带压富氧循环流化床气化炉相互连接，所述渣锁斗与滚筒冷渣机相互连接，且滚筒冷渣机旁设置有出渣皮带，所述高温旋风分离器顶部与气化剂预热器顶部相互连接，且气化剂预热器与蒸汽过热器相互连接，并且余热锅炉与省煤器相互连接，同时余热锅炉与省煤器之间设置有汽包，所述省煤器与旋风除尘器相互连接，且旋风除尘器与高温过滤器本体相互连接，并且高温过滤器本体与增湿除尘塔相互连接。
一种带压富氧循环流化床气化工艺方法，其步骤为：
【一】从原料煤煤仓中放出原料煤进入洗煤机，洗煤机除去尘土和废石，降低灰分和硫分含量，以达到环保的目的还能提高煤炭的利用率，洗煤机将处理后的原料煤输送至带压富氧循环流化床气化炉；
【二】原料煤在带压富氧循环流化床气化炉炉膛中与底部和下部通过管道通入的气化剂发生气化反应，并向气化剂预热器中加入足量气化剂，带压富氧循环流化床气化炉排渣通过渣锁斗连续排渣，再经带压富氧循环流化床气化炉气动插板阀进入滚筒冷渣机冷却，冷却后出渣温度＜100℃，然后落入出渣皮带，运离装置；
【三】从带压富氧循环流化床气化炉炉膛顶部排出的煤气与颗粒的气固混合物经高温旋风分离器分离后，颗粒经返料器返回带压富氧循环流化床气化炉内循环流化，分离出的煤气进入气化剂预热器、蒸汽过热器和余热锅炉中充分换热，将高温煤气显热回收，产生中压饱和蒸汽，抽取小部分饱和蒸汽供氧气预热器用，其余大部分饱和蒸汽经蒸汽过热器过热，小部分过热蒸汽进入带压富氧循环流化床气化炉作为气化剂使用，多余部分蒸汽外送；
【四】经气化剂预热器、蒸汽过热器和余热锅炉组成的余热回收系统后的煤气经旋风除尘器进行气固分离，除去煤气中的大部分飞灰，减轻后续高温过滤器本体除尘负担；
【五】经过气化剂预热器、蒸汽过热器和余热锅炉组成的余热回收系统回收热量后温度约180℃的煤气，经过高温过滤器本体净化煤气中的微米级粉尘；
【六】经过高温过滤器本体除尘后，净煤气再经增湿除尘塔水洗后，采用增湿除尘塔对煤煤气进行水洗，净化煤气的同时提高煤气中的水蒸汽含量，减小下游工段对粗煤气的蒸汽补入量，随后通过增湿除尘塔上安装的管道送至下游装置进行后续加工。
优选的，所述带压富氧循环流化床气化炉的压力范围为50kPaG～1.0MPaG。
优选的，所述气化剂预热器中加入的气化剂采用空气、氧气、二氧化碳气、气化炉出口粗煤气或蒸汽中任意一种，抑或是上述两种介质或多种介质的组合。
优选的，所述蒸汽过热器、余热锅炉和汽包组成的余热回收系统副产为中压过热蒸汽，且蒸汽压力范围为1.0～4.5MPaG。
优选的，所述旋风除尘器除去粒径＞200μm的大颗粒灰尘；
优选的，所述高温过滤器本体采用高温烧结金属过滤器或高温陶瓷过滤器，且高温过滤器本体除去粒径为0～200μm的小颗粒灰尘，并且煤气经高温过滤器本体过滤后煤气中含尘量≤10mg/Nm3。
优选的，所述高温过滤器本体和增湿除尘塔采用干法和湿法混合除灰工艺，所述增湿除尘塔的上段设有喷淋装置，中段设有换热器，下段设有规整填料区，将换热器与除尘节水塔合二为一，即将换热器安装于增湿除尘塔顶部，增大传热效果，有效减缓换热器的硫化氢腐蚀，增强除尘效果，同时提高水蒸汽含量，减少下游变换补蒸汽量；利用换热器直接冷却，增湿除尘塔顶部排出的煤气，可使去下游工序中的煤气尽可能地多带水，从而减小下游变换工序补蒸汽的目的；在换热器上方加设一个喷淋装置，进一步对由换热器换热后的煤气加湿，使煤气中含有的微量硫化氢进一步溶解至水中，以免其带入下游工序。
优选的，所述气化炉中下部采用进氧管与氧气环管配合，氧气环管分8根支管上下对喷，增加对混程度，增加局部温度以增强气化效率，达到去除焦油和酚的目的，8根支管，上部4根，下部4根，上部4根对下喷氧气，下部4根对上喷氧气，支管与气化炉轴线形成一定夹角，夹角范围为5～45度，氧气压力大于气化炉3内压力10bar。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统，采用新型的结构设计，使得本工艺流程简单、易于提高气化压力、系统运行成本和投资成本低，并且除尘效率高，生产出的煤气中水蒸汽含量大；
1、带压富氧循环流化床气化的压力范围，相比以往常压气化，可以实现气化炉出口粗煤气压力较大，大大节省下游压缩功；
2、余热锅炉、汽包和蒸汽过热器系统副产中压过热蒸汽，提高了蒸汽品位和利用效率；
3、洗煤机可以减少原料煤中的杂质，配合旋风除尘器和高温过滤器本体组成的两级分级除尘结构，除尘效率更高，生产出的煤气中的杂质少；
4、增湿除尘塔对煤气进行水洗，净化煤气的同时提高煤气中的水蒸汽含量，减小下游工段对粗煤气的蒸汽补入量。
附图说明
图1为本发明工艺流程图暨系统结构示意图；
图2为本发明进氧管与氧气环管结构示意图。
图中：1、原料煤煤仓；2、螺旋给料机；3、带压富氧循环流化床气化炉；4、高温旋风分离器；5、返料器；6、气化剂预热器；7、蒸汽过热器；8、余热锅炉；9、汽包；10、省煤器；11、旋风除尘器；12、高温过滤器本体；13、增湿除尘塔；131、规整填料区；132、换热器；133、喷淋装置；14、渣锁斗；15、洗煤机；16、滚筒冷渣机；17、出渣皮带；18、进氧管；19、氧气环管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统，包括原料煤煤仓1、螺旋给料机2、带压富氧循环流化床气化炉3、高温旋风分离器4、返料器5、气化剂预热器6、蒸汽过热器7、余热锅炉8、汽包9、省煤器10、旋风除尘器11、高温过滤器本体12、增湿除尘塔13、渣锁斗14、洗煤机15、滚筒冷渣机16和出渣皮带17，原料煤煤仓1与洗煤机15相互连接，且洗煤机15与螺旋给料机2相互连接，并且螺旋给料机2与带压富氧循环流化床气化炉3相互连接，带压富氧循环流化床气化炉3底端安装有渣锁斗14，且带压富氧循环流化床气化炉3顶部与高温旋风分离器4上部连接，并且高温旋风分离器4底端安装有返料器5，同时返料器5与带压富氧循环流化床气化炉3相互连接，渣锁斗14与滚筒冷渣机16相互连接，且滚筒冷渣机16旁设置有出渣皮带17，高温旋风分离器4顶部与气化剂预热器6顶部相互连接，且气化剂预热器6与蒸汽过热器7相互连接，并且余热锅炉8与省煤器10相互连接，同时余热锅炉8与省煤器10之间设置有汽包9，省煤器10与旋风除尘器11相互连接，且旋风除尘器11与高温过滤器本体12相互连接，并且高温过滤器本体12与增湿除尘塔13相互连接。
一种带压富氧循环流化床气化工艺方法，其步骤为：
【一】从原料煤煤仓1中放出原料煤进入洗煤机15，洗煤机15除去尘土和废石，降低灰分和硫分含量，以达到环保的目的还能提高煤炭的利用率，洗煤机15将处理后的原料煤输送至带压富氧循环流化床气化炉3；
【二】原料煤在带压富氧循环流化床气化炉3炉膛中与底部和下部通过管道通入的气化剂发生气化反应，并向气化剂预热器6中加入足量气化剂，带压富氧循环流化床气化炉3排渣通过渣锁斗14连续排渣，再经带压富氧循环流化床气化炉3气动插板阀进入滚筒冷渣机16冷却，冷却后出渣温度＜100℃，然后落入出渣皮带17，运离装置；
【三】从带压富氧循环流化床气化炉3炉膛顶部排出的煤气与颗粒的气固混合物经高温旋风分离器4分离后，颗粒经返料器5返回带压富氧循环流化床气化炉3内循环流化，分离出的煤气进入气化剂预热器6、蒸汽过热器7和余热锅炉8中充分换热，将高温煤气显热回收，产生中压饱和蒸汽，抽取小部分饱和蒸汽供氧气预热器用，其余大部分饱和蒸汽经蒸汽过热器7过热，小部分过热蒸汽进入带压富氧循环流化床气化炉3作为气化剂使用，多余部分蒸汽外送；
【四】经气化剂预热器6、蒸汽过热器7和余热锅炉8组成的余热回收系统后的煤气经旋风除尘器11进行气固分离，除去煤气中的大部分飞灰，减轻后续高温过滤器本体12除尘负担；
【五】经过气化剂预热器6、蒸汽过热器7和余热锅炉8组成的余热回收系统回收热量后温度约180℃的煤气，经过高温过滤器本体12净化煤气中的微米级粉尘；
【六】经过高温过滤器本体12除尘后，净煤气再经增湿除尘塔13水洗后，采用增湿除尘塔13对煤煤气进行水洗，净化煤气的同时提高煤气中的水蒸汽含量，减小下游工段对粗煤气的蒸汽补入量，随后通过增湿除尘塔13上安装的管道送至下游装置进行后续加工。
本例中带压富氧循环流化床气化炉3的压力范围为50kPaG～1.0MPaG，相比以往常压气化，可以实现带压富氧循环流化床气化炉3出口粗煤气压力达0.9MPaG，大大节省下游压缩功，同时带压富氧循环流化床气化炉3可以通过渣锁斗14实现带压连续排渣；
气化剂预热器6中加入的气化剂采用空气、氧气、二氧化碳气、气化炉出口粗煤气或蒸汽中任意一种，抑或是上述两种介质或多种介质的组合，二氧化碳作为气化剂，既提供了碳源，又变废为宝，循环利用；
蒸汽过热器7、余热锅炉8和汽包9组成的余热回收系统副产为中压过热蒸汽，且蒸汽压力范围为1.0～4.5MPaG，余热回收系统提高了蒸汽品位和利用效率；
旋风除尘器11除去粒径＞200μm的大颗粒灰尘，可以出去除去煤气中的直径较大的大部分飞灰，减轻高温过滤器本体12的除尘负担；
高温过滤器本体12采用高温烧结金属过滤器或高温陶瓷过滤器，且高温过滤器本体12除去粒径为0～200μm的小颗粒灰尘，并且煤气经高温过滤器本体12过滤后煤气中含尘量≤10mg/Nm3，高温过滤器本体12与旋风除尘器11组成两级分级除尘系统，对直径较小的风尘进行去除，除尘效率更高。
高温过滤器12本体和增湿除尘塔13采用干法和湿法混合除灰工艺，增湿除尘塔13的上段设有喷淋装置133，中段设有换热器132，下段设有规整填料区131，将换热器12与除尘节水塔合二为一，即将换热器12安装于增湿除尘塔13顶部，增大传热效果，有效减缓换热器12的硫化氢腐蚀，增强除尘效果，同时提高水蒸汽含量，减少下游变换补蒸汽量；利用换热器12直接冷却，增湿除尘塔13顶部排出的煤气，可使去下游工序中的煤气尽可能地多带水，从而减小下游变换工序补蒸汽的目的；在换热器12上方加设一个喷淋装置133，进一步对由换热器12换热后的煤气加湿，使煤气中含有的微量硫化氢进一步溶解至水中，以免其带入下游工序。
在气化炉3中下部采用进氧管18与氧气环管19配合，氧气环管19分8根支管上下对喷，增加对混程度，增加局部温度以增强气化效率，达到去除焦油和酚的目的，8根支管，上部4根，下部4根，上部4根对下喷氧气，下部4根对上喷氧气，支管与气化炉3轴线形成一定夹角，夹角范围为5～45度，氧气压力大于气化炉3内压力10bar
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种带压富氧循环流化床气化系统，包括原料煤煤仓(1)、螺旋给料机(2)、带压富氧循环流化床气化炉(3)和出渣皮带(17)，其特征在于：所述原料煤煤仓(1)与洗煤机(15)相互连接，且洗煤机(15)与螺旋给料机(2)相互连接，并且螺旋给料机(2)与带压富氧循环流化床气化炉(3)相互连接，所述带压富氧循环流化床气化炉(3)底端安装有渣锁斗(14)，且带压富氧循环流化床气化炉(3)顶部与高温旋风分离器(4)上部连接，并且高温旋风分离器(4)底端安装有返料器(5)，同时返料器(5)与带压富氧循环流化床气化炉(3)相互连接，所述渣锁斗(14)与滚筒冷渣机(16)相互连接，且滚筒冷渣机(16)旁设置有出渣皮带(17)，所述高温旋风分离器(4)顶部与气化剂预热器(6)顶部相互连接，且气化剂预热器(6)与蒸汽过热器(7)相互连接，并且余热锅炉(8)与省煤器(10)相互连接，同时余热锅炉(8)与省煤器(10)之间设置有汽包(9)，所述省煤器(10)与旋风除尘器(11)相互连接，且旋风除尘器(11)与高温过滤器本体(12)相互连接，并且高温过滤器本体(12)与增湿除尘塔(13)相互连接。
2.一种带压富氧循环流化床气化工艺方法，其步骤为：
【一】从原料煤煤仓(1)中放出原料煤进入洗煤机(15)，洗煤机(15)除去尘土和废石，降低灰分和硫分含量，以达到环保的目的还能提高煤炭的利用率，洗煤机(15)将处理后的原料煤输送至带压富氧循环流化床气化炉(3)；
【二】原料煤在带压富氧循环流化床气化炉(3)炉膛中与底部和下部通过管道通入的气化剂发生气化反应，并向气化剂预热器(6)中加入足量气化剂，带压富氧循环流化床气化炉(3)排渣通过渣锁斗(14)连续排渣，再经带压富氧循环流化床气化炉(3)气动插板阀进入滚筒冷渣机(16)冷却，冷却后出渣温度＜100℃，然后落入出渣皮带(17)，运离装置；
【三】从带压富氧循环流化床气化炉(3)炉膛顶部排出的煤气与颗粒的气固混合物经高温旋风分离器(4)分离后，颗粒经返料器(5)返回带压富氧循环流化床气化炉(3)内循环流化，分离出的煤气进入气化剂预热器(6)、蒸汽过热器(7)和余热锅炉(8)中充分换热，将高温煤气显热回收，产生中压饱和蒸汽，抽取小部分饱和蒸汽供氧气预热器用，其余大部分饱和蒸汽经蒸汽过热器(7)过热，小部分过热蒸汽进入带压富氧循环流化床气化炉(3)作为气化剂使用，多余部分蒸汽外送；
【四】经气化剂预热器(6)、蒸汽过热器(7)和余热锅炉(8)组成的余热回收系统后的煤气经旋风除尘器(11)进行气固分离，除去煤气中的大部分飞灰，减轻后续高温过滤器本体(12)除尘负担；
【五】经过气化剂预热器(6)、蒸汽过热器(7)和余热锅炉(8)组成的余热回收系统回收热量后温度约180℃的煤气，经过高温过滤器本体(12)净化煤气中的微米级粉尘；
【六】经过高温过滤器本体(12)除尘后，净煤气再经增湿除尘塔(13)水洗后，采用增湿除尘塔(13)对煤煤气进行水洗，净化煤气的同时提高煤气中的水蒸汽含量，减小下游工段对粗煤气的蒸汽补入量，随后通过增湿除尘塔(13)上安装的管道送至下游装置进行后续加工。
3.根据权利要求1和2所述的一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统，其特征在于：所述带压富氧循环流化床气化炉(3)的压力范围为50kPaG～1.0MPaG。
4.根据权利要求1和2所述的一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统，其特征在于：所述气化剂预热器(6)中加入的气化剂采用空气、氧气、二氧化碳气、气化炉出口粗煤气或蒸汽中任意一种，抑或是上述两种介质或多种介质的组合。
5.根据权利要求1和2所述的一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统，其特征在于：所述蒸汽过热器(7)、余热锅炉(8)和汽包(9)组成的余热回收系统副产为中压过热蒸汽，且蒸汽压力范围为1.0～4.5MPaG。
6.根据权利要求1和2所述的一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统，其特征在于：所述旋风除尘器(11)除去粒径＞200μm的大颗粒灰尘。
7.根据权利要求1和2所述的一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统，其特征在于：所述高温过滤器本体(12)采用高温烧结金属过滤器或高温陶瓷过滤器，且高温过滤器本体(12)除去粒径为0～200μm的小颗粒灰尘，并且煤气经高温过滤器本体(12)过滤后煤气中含尘量≤10mg/Nm3。
8.根据权利要求1和2所述的一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统，其特征在于：所述高温过滤器本体(12)和增湿除尘塔(13)采用干法和湿法混合除灰工艺，所述增湿除尘塔(13)的上段设有喷淋装置(133)，中段设有换热器(132)，下段设有规整填料区(131)，将换热器(132)与除尘节水塔合二为一，即将换热器(132)安装于增湿除尘塔(13)顶部。
9.根据权利要求1和2所述的一种带压富氧循环流化床气化工艺方法与系统，其特征在于：所述气化炉(3)中下部采用进氧管(18)与氧气环管(19)配合，氧气环管(19)分8根支管上下对喷。
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