CN111004648B - 利用煤气发生炉余热预热空气气化剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤气发生炉领域，尤其是一种利用煤气发生炉余热预热空气气化剂的方法，水夹套上部设置水冷箱，煤气发生炉内气化反应的余热对水冷箱内的水加热；水冷箱内的热循环水进入换热器，与空气鼓风机鼓入换热器内的空气间接换热，使外界空气升温至Tk；水冷箱完成换热过程后的热循环水回至热循环水池；换热升温后的空气与经过集汽包汽水分离后的饱和水蒸气在气化剂混合器内混合成温度为Tb的气化剂进入煤气发生炉参与反应；空气和饱和水蒸气在混合过程中冷凝析出的冷凝水自气化剂混合器引出回流至给水池。本发明有效解决了由于饱和水蒸气冷凝析出水量过大造成的饱和水蒸气不足以提供足够量的水蒸气气化剂的问题，达到了节能减排的效果。

Description

利用煤气发生炉余热预热空气气化剂的方法
技术领域
本发明涉及煤气发生炉领域，尤其是一种利用煤气发生炉余热预热空气气化剂的方法。
背景技术
煤气发生炉以煤气为气化原料，以水蒸气和空气为气化剂，在煤气发生炉内通过气化反应（氧化+还原）生产以CO2和H2为主要可燃成分的煤气。气化剂中水蒸气的含量d直接关乎煤气发生炉内的气化反应能到正常进行。就气化剂中水蒸气含量的设定，检测和调整而言，目前煤气发生炉行业应用的方法为“间接设定检测调整法”，即设置水蒸气和空气混合后气化剂的某一饱和温度Tb（Tb一般为48-58℃）为设定值（即间接设定了入炉气化剂中水蒸气的含量d（kg水蒸气/Nm3干空气）），然后检测混合后气化剂的饱和温度Tbi，根据Tbi与Tb比对值，对水蒸气的混入量进行适度调整，最终使气化剂的饱和温度Tbi=Tb。
煤气发生炉气化剂应用的水蒸气一般为发生炉水夹套资产的饱和水蒸气，气化剂应用的空气为外界空气。空气和饱和水蒸气混合过程中，部分饱和水蒸气会冷凝析出释放热量，从而加热空气，同时混合气化剂（空气和水蒸气）达到饱和状态，其对应的饱和温度为Tb。气化剂混合过程中，进入混合器的饱和水蒸气供应量=饱和状态气化剂中水蒸气含量+混合过程水蒸气的冷凝析出量。
煤气发生炉水夹套资产的饱和水蒸气的相对压力（表压）一般为0.06~0.3Mpa，外界空气的温度随地域和季节变化。空气和饱和水蒸气混合过程中，随着输入空气温度的不同，输入的饱和水蒸气冷凝析出水量发生变化。例如：某地区环境大气压0.1MPa，某φ3.6m煤气发生炉水夹套饱和水蒸气表压为0.08MPa、饱和空气表压0.005Mpa、气化剂饱和温度T b =54℃，煤气发生炉在额定生产负荷情况下，气化剂空气混入量约为6000Nm3/h，其气化剂混合过程饱和水蒸气冷凝析水量随空气温度变化情况如表1。
表1 饱和水蒸气冷凝析水量随空气温度变化
空气温度℃ -20 -10 0 10 20 30 40
析水量kg/h 194 163 131 100 69 37 5
由表1数据可以看出，空气温度每降低10℃，饱和水蒸气析水量增加31kg/h左右。对于北方干燥严寒地区，季节温差和昼夜温差比较大，特别是夏季和冬季空气温差可以达到50℃左右，其对应的饱和水蒸气析水量相差155kg/h左右。如此便出现北方地区某些煤气发生炉，在冬季其水夹套生产的饱和水蒸气供汽量不足，需要外来水蒸气对气化剂进行补充的情况。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出循环利用反应余热，节能减排的利用煤气发生炉余热预热空气气化剂的方法。
本发明采用如下技术方案：
一种利用煤气发生炉余热预热空气气化剂的方法，按照如下步骤进行：
a、水夹套的上部设置水冷箱，水冷箱中的水由水泵自然循环水池泵入，煤气发生炉内气化反应的余热对水冷箱内的水加热；
b、设置换热器，水冷箱内的热循环水进入换热器，与空气鼓风机鼓入换热器内的空气间接换热，使外界空气升温至温度设定值Tk；
c、水冷箱完成换热过程后的热循环水回至热循环水池；
d、换热升温后的空气与水夹套产生并经过集汽包汽水分离后的饱和水蒸气，在气化剂混合器内混合成温度为Tb的气化剂（即饱和空气）进入煤气发生炉参与气化反应；
e、空气和饱和水蒸气在混合过程中冷凝析出的冷凝水自气化剂混合器引出回流至集汽包的给水池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过有效利用煤气发生炉气化反应余热换热外界空气，克服了由于参与气化混合的外界空气温度低造成的饱和水蒸气冷凝析出水量过大导致的煤气发生炉水夹套自产水蒸气不足以提供足够量的水蒸气气化剂，从而需要外来水蒸气补充的问题，达到了节能减排的目的。
进一步的，本发明采用的优选方案是：
步骤b中的外界空气温度通过调节热循环水回流调节阀调整换热器参与换热的热循环水流量控制。
步骤b种的设定温度Tk的确定依据为气化剂饱和温度Tb，Tk<Tb，且满足Tk-Tb=M，M的范围为8~12℃，以保证加热后的热空气与饱和水蒸气混合时有少量的水蒸气冷凝析出，确保水蒸气和空气混合后续形成饱和空气（即气化剂）。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：煤气发生炉1；水夹套2；水冷箱3；换热器4；空气鼓风机5；热循环水池6；调节阀7；水泵8；气化剂混合器9；给水池10；集汽包11。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见附图：
一种利用煤气发生炉余热预热空气气化剂的方法，按照如下步骤进行：
a、在煤气发生炉1的水夹套2上部设置水冷箱3，水冷箱3中的水由水泵8从给水池中泵入，利用煤气发生炉1内气化反应的余热对水冷箱3内的水进行加热产生热循环水。
b、设置换热器4，水冷箱3内的热循环水进入换热器4，与由空气鼓风机5鼓入换热器4内的空气间接换热，调节热循环水回流调节阀7（调节阀型号Z941W-16），调整进入换热器4参与换热的热循环水的流量实现空气温度的控制，使外界空气升温至温度设定值Tk。
c、水冷箱3完成换热过程后的热循环水回至热循环水池4。
d、换热升温后温度为Tk的空气，与水夹套2产生并经过集汽包11汽水分离后的饱和水蒸气，在气化剂混合器9内混合成温度为Tb的饱和空气（饱和空气即气化剂），饱和空气进入煤气发生炉1参与气化反应。
e、空气和饱和水蒸气在混合过程中冷凝析出的冷凝水自气化剂混合器9引出回流至集汽包11的给水池10。
本实施例中外界空气的温度设定值Tk的确定依据为气化剂饱和温度Tb，考虑温度测量误差的影响，Tk<Tb，且满足Tk-Tb=10℃，Tb为54℃，可以设定Tk为45℃，以保证加热后分热空气与饱和水蒸气混合时有少量的水蒸气冷凝析出，主要保证水蒸气和空气混合后形成饱和水蒸气作为气化剂，便于气化剂饱和温度Tb控制气化剂中水蒸气的含量。
本发明利用水冷箱3吸收煤气发生炉1反应余热产生热水，然后通过换热器4将水冷箱3产生的热循环水的部分热量传递给外界空气，使外界空气升温成为热空气，并与饱和水蒸气混合成为饱和空气，作为气化剂用于煤气发生炉1造气反应。热空气与饱和水蒸气混合过程中，饱和水蒸气冷凝析出水量远小于温度较低的外界空气与饱和水蒸气混合过程产生的冷凝析水量，有效解决于寒冷季节特别是北方干燥严寒地区，煤气发生炉1水夹套2自产水蒸气气化剂供应量不足的问题。
以上仅为本发明的具体实施方式，但对本发明的保护并不局限于此，所有涉及本技术领域技术人员所能想到的对本技术方案技术特征提出的等效变化或替换，都涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利用煤气发生炉余热预热空气气化剂的方法，按照如下步骤进行：
a、水夹套的上部设置的水冷箱中的水由水泵自循环水池泵入，煤气发生炉内气化反应的余热对水冷箱内的水加热；
b、设置换热器，水冷箱内的热循环水进入换热器，与空气鼓风机鼓入换热器内的空气间接换热，使外界空气升温至温度设定值Tk；
c、水冷箱完成换热过程后的热循环水回至热循环水池；
d、换热升温后的空气与水夹套产生并经过集汽包汽水分离后的饱和水蒸气，在气化剂混合器内混合成温度为Tb的饱和空气作为气化剂进入煤气发生炉参与气化反应；
e、空气和饱和水蒸气在混合过程中冷凝析出的冷凝水自气化剂混合器引出回流至集汽包的给水池；
步骤b中的设定温度Tk的确定依据为气化剂饱和温度Tb，Tk＜Tb，且满足Tb - Tk =M，M的范围为8~12℃，以保证加热后的热空气与饱和水蒸气混合时有少量的水蒸气冷凝析出，确保水蒸气和空气混合后形成饱和空气。
2.根据权利要求1所述的利用煤气发生炉余热预热空气气化剂的方法，其特征在于：步骤b中通过调节热循环水回流调节阀调整换热器参与换热的热循环水流量控制外界空气温度。
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