CN111073709B - 一种煤气发生炉的节能减排系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤气发生炉的节能减排系统，至少包括空气湿化器、两段式煤气发生炉、酚水蒸发器、热水加热器、间冷器、酚水池、循环水冷却器等部件。利用煤气发生炉产生的煤气降温释放的低温热产生热水，再利用热水的热量对煤气发生炉的炉底空气进行加湿，并且加湿过程中采用酚水作为与空气接触的介质。对空气的加湿取代了一般煤气发生炉采用的以水夹套蒸汽与空气掺混提高空气湿度，为气化炉提供水蒸气的方法。水夹套的蒸汽可以用作其他用途，从而提高了系统的能量利用效率。采用酚水作为空气湿化器的加湿介质，也使得系统对酚水的处理能力提高，从而实现的酚水的近零排放。

Description

一种煤气发生炉的节能减排系统
技术领域
本发明涉及煤制气领域，涉及一种节能减排系统，特别涉及一种煤气发生炉的节能减排系统，用于提高煤气发生炉的能源利用效率，实现酚水近零排放。
背景技术
煤气发生炉是一种以煤为原料制取原料气或者燃料气的固定床气化设备，在我国氧化铝焙烧、陶瓷、合成氨等行业都有广泛的应用。这种气化技术的优点是造价低、能源利用效率高、操作简单，其缺点是煤气化过程会产生焦油和酚。尤其是煤气中含有大量的酚，在煤气洗涤的过程中进入水中，产生大量的酚水，难以处理。煤气发生炉产生的酚水浓度高，目前的酚水处理方法都面临着成本高的问题。
为了在系统内解决酚水的问题，现有部分煤气发生炉采用了利用煤气的显热通过酚水蒸发器，将部分酚水蒸发，蒸发以后的含酚蒸汽随空气送入气化炉作为气化剂的的方法来处理部分酚水。含酚的蒸汽进入气化炉后，酚在气化炉的高温区分解，从而实现处理部分酚水的目的。然而，这种方法虽然能够处理掉一部分酚水，仍然有会有大量的含酚废水剩余。为此，本发明提出一种在气化炉系统内部将酚水处理完全，同时提高能源利用效率的节能减排系统和方法。
发明内容
针对现有技术的上述缺点和不足，本发明的目的是提供一种煤气发生炉的节能减排系统，通过在煤气发生炉系统内部将酚水充分处理，同时提高能源利用效率。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种煤气发生炉的节能减排系统，包括两段式煤气发生炉、空气湿化器、酚水蒸发器，其特征在于，
--所述两段式煤气发生炉，顶部设置有上段煤气出口和下段煤气出口、底部设置有加湿空气入口，其中，所述加湿空气入口，用以向所述两段式煤气发生炉的炉底输送含酚湿空气；所述上段煤气出口和下段煤气出口，用以分别将所述两段式煤气发生炉产生的上段煤气和下段煤气向外输出；
--所述空气湿化器，顶部设置有酚水入口和含酚湿空气出口、底部设置有酚水出口、侧部设置有空气入口、内部设置有循环水换热管，其中，侧部的空气入口与外界大气连通，用以向所述空气湿化器内通入空气；内部的循环水换热管通入高温的循环水；底部的酚水出口通过管路与顶部的酚水入口连通；顶部的含酚湿空气出口通过管路与所述两段式煤气发生炉底部的加湿气入口连通；从酚水出口喷出的酚水与通入所述空气湿化器内的空气直接接触进行传热传质，并在循环水换热管中高温循环水的加热下，酚水中的水分和部分的酚蒸发进入空气中，形成为含酚湿空气并通过所述含酚湿空气出口排出，之后被输送至所述两段式煤气发生炉底部的加湿气入口；
--所述酚水蒸发器，设置有下段煤气入口和下段煤气出口，内部设置有酚水换热管，其中，酚水换热管通过其入口引入酚水，酚水换热管的出口通过管路与所述两段式煤气发生炉的加湿气入口连通，酚水蒸发器的下段煤气入口通过管路与所述两段式煤气发生炉的下段煤气出口连通，用以向所述酚水蒸发器内通入高温的下段煤气，高温的下段煤气用以对酚水换热管中的酚水进行加热，酚水受热后其中的水分和酚蒸发形成为含酚蒸汽，并通过酚水换热管的出口将含酚蒸汽通入所述两段式煤气发生炉底部的加湿气入口。
优选地，所述系统还包括一热水加热器，所述热水加热器为一热交换器，包括煤气侧和循环水侧，煤气侧入口通过管路与所述酚水蒸发器的下段煤气出口连通，循环水侧出口通过管路与所述空气湿化器中的循环水换热管入口连通，由于煤气侧通入温度较高的煤气，循环水侧通入温度较低的循环水，煤气与循环水进行热交换，使得所述循环水侧中的循环水温度上升。
优选地，所述系统还包括一间冷器，所述间冷器，顶部设置有煤气出口和酚水入口、底部设置有煤气入口和酚水出口、内部设置有循环水换热管，其中，所述两段式煤气发生炉的上段煤气出口通过管路与所述间冷器的煤气入口连通；所述间冷器的煤气入口还通过管路与所述热水加热器的煤气侧出口连通；所述间冷器中循环水换热管的循环水出口通过管路与所述热水加热器的循环水侧入口连通，所述空气湿化器中的循环水换热管出口通过管路与所述间冷器中循环水换热管的循环水进口连通。
进一步地，所述空气湿化器中的循环水换热管出口与所述间冷器中循环水换热管的循环水进口之间的连通管路上还设置一循环水冷却器。
进一步地，通过煤气入口进入所述间冷器内的上段煤气、下段煤气，与通过酚水入口进入所述间冷器内的酚水直接接触进行传热，并对循环水换热管中的循环水进行加热，释放热量后的混合煤气通过所述间冷器顶部的煤气出口排出，被加热后的酚水通过所述间冷器底部的酚水出口被输送至酚水池。
进一步地，所述酚水池，包括一酚水入口和三个酚水出口，其中，所述间冷器底部的酚水出口通过管路与所述酚水池的酚水入口连通；所述酚水池的第一酚水出口通过管路与所述间冷器顶部的酚水入口连通；所述酚水池的第二酚水出口通过管路与所述酚水蒸发器中酚水换热管的入口连通；所述酚水池的第三酚水出口通过管路与所述空气湿化器的循环酚水入口管路连通，用以向所述空气湿化器的循环酚水回路中补充酚水。
优选地，所述两段式煤气发生炉的顶部设置有给煤入口，所述给煤入口与外部给煤系统连通，用以向所述两段式煤气发生炉内输送给煤。
优选地，所述两段式煤气发生炉还设置有水夹套，所述水夹套包括水夹套给水入口和水夹套蒸汽出口。煤气发生炉炉体的水夹套产生的蒸汽可以外供，对于需要高压蒸汽的用户，炉体的水夹套可以采用高压水夹套产生高压蒸汽。
优选地，所述两段式煤气发生炉的上段煤气出口管路上设置有一级电捕焦油器。
优选地，所述两段式煤气发生炉的下段煤气出口管路上设置有旋风除尘器。
优选地，所述空气湿化器中，底部的酚水出口与顶部的酚水入口之间的连通管路上设置有酚水循环泵。
优选地，所述空气湿化器中，侧部的空气入口管路上设置有鼓风机，所述鼓风机用以对进入所述空气湿化器中的环境空气进行增压。
优选地，所述空气湿化器中，循环水换热管的入口管路上设置有热水循环泵。
优选地，所述间冷器顶部的煤气出口管路上设置有二级电捕焦油器。
优选地，所述酚水池的第一酚水出口管路上设置有酚水循环泵。
优选地，所述酚水池的第二酚水出口管路上设置有酚水给水泵。
优选地，所述酚水池的第三酚水出口管路上设置有酚水循环泵。
本发明的煤气发生炉的节能减排系统中，两段式煤气发生炉的空气在进入气化炉前，先经过湿化器对空气加湿，在空气湿化器中，空气与酚水直接接触，酚水蒸发到空气中，部分的酚也进入空气中。经过加湿以后的空气再与酚水蒸发器产生的含酚蒸汽混合，进一步提高空气中的水蒸气含量，同时酚水蒸发器蒸发出来的部分酚进入空气中。经过上述预处理以后的空气送到两段式煤气发生炉底部作为气化剂。对空气进行加热的热量来自于煤气降温释放的200℃以下的低温热，煤气降温释放的低温热用于加热酚水或者循环水，酚水或者循环水再把热提供给空气湿化器。
本发明的煤气发生炉的节能减排系统，其工作原理是：
利用煤气降温释放的低温热产生热水，再利用热水的热量对两段式煤气发生炉的炉底空气进行加湿，并且加湿过程中采用酚水作为与空气接触的介质。对空气的加湿取代了一般煤气发生炉采用的以水夹套蒸汽与掺混提高空气湿度，为气化炉提供水蒸气的方法。水夹套的蒸汽可以用作其他用途，从而提高了系统的能量利用效率。采用酚水作为空气湿化器的加湿介质，也使得系统对酚水的处理能力提高，从而实现的酚水的近零排放。
同现有技术相比，本发明的煤气发生炉的节能减排系统与方法，其显著的技术优点在于：1)以煤气降温释放的低温热作为热源提供给煤气发生炉的空气加湿；2)煤气发生炉的空气加湿采用酚水作为接触介质；3)煤气发生炉炉体水夹套所产生的蒸汽外供，可以采用高压水夹套产生高压蒸汽；4)本发明的煤气发生炉的节能减排系统可以实现煤气发生炉的酚水近零排放；5)本发明的煤气发生炉的节能减排系统可以对外输出蒸汽，提高能量利用效率并提高经济效益；6)本发明的煤气发生炉的节能减排系统可以显著的减少系统对循环冷却水的消耗。
附图说明
图1为本发明的煤气发生炉的节能减排系统示意图；
附图中主要组件符号的说明：
空气湿化器1，两段式煤气发生炉2，一级电捕焦油器3，旋风除尘器4，酚水蒸发器5，热水加热器6，间冷器7，二级电捕焦油器8，酚水池9，循环水冷却器10，鼓风机11，酚水循环泵a12，酚水循环泵b13，酚水给水泵14，热水循环泵15。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，作为一个优选的实例，本发明的煤气发生炉的节能减排系统，包括空气湿化器1、两段式煤气发生炉2、酚水蒸发器5、热水加热器6、间冷器7、酚水池9、循环水冷却器10。
参照图1，本发明中的两段式煤气发生炉2，顶部设置有上段煤气出口和下段煤气出口、底部设置有加湿空气入口，两段式煤气发生炉2的顶部设置有给煤入口，给煤入口与外部给煤系统连通，用以向两段式煤气发生炉2内输送给煤。两段式煤气发生炉2还设置有水夹套，水夹套包括水夹套给水入口和水夹套蒸汽出口。其中，加湿空气入口，用以向两段式煤气发生炉2的炉底输送含酚湿空气；上段煤气出口和下段煤气出口，用以分别将两段式煤气发生炉2产生的上段煤气和下段煤气向外输出；两段式煤气发生炉2的上段煤气出口管路上设置有一级电捕焦油器3。两段式煤气发生炉2的下段煤气出口管路上设置有旋风除尘器4。
参照图1，本发明中的空气湿化器1，顶部设置有酚水入口和含酚湿空气出口、底部设置有酚水出口、侧部设置有空气入口、内部设置有循环水换热管，其中，侧部的空气入口与外界大气连通，用以向空气湿化器1内通入空气；内部的循环水换热管通入高温的循环水；底部的酚水出口通过管路与顶部的酚水入口连通；顶部的含酚湿空气出口通过管路与两段式煤气发生炉2底部的加湿气入口连通；从酚水入口喷出的酚水与通入空气湿化器1内的空气直接接触进行传热传质，并在循环水换热管中高温循环水的加热下，酚水中的水分和部分的酚蒸发进入空气中，形成为含酚湿空气并通过含酚湿空气出口排出，之后被输送至两段式煤气发生炉2底部的加湿气入口；空气湿化器1中，底部的酚水出口与顶部的酚水入口之间的连通管路上设置有酚水循环泵a12。空气湿化器1中，侧部的空气入口管路上设置有鼓风机11，鼓风机11用以对进入空气湿化器1中的环境空气进行增压。空气湿化器1中，循环水换热管的入口管路上设置有热水循环泵15。
参照图1，本发明中的酚水蒸发器5，顶部设置有下段煤气入口、底部设置有下段煤气出口、内部设置有酚水换热管，其中，酚水换热管通过其入口引入酚水，酚水换热管的出口通过管路与两段式煤气发生炉2的加湿气入口连通，下段煤气入口用以向酚水蒸发器5内通入高温的下段煤气，高温的下段煤气用以对酚水换热管中的酚水进行加热，酚水受热后其中的水分和酚蒸发形成为含酚蒸汽，并通过酚水换热管的出口将含酚蒸汽通入两段式煤气发生炉2底部的加湿气入口。
参照图1，本发明中的热水加热器6为一热交换器，包括煤气侧和循环水侧，煤气侧通入温度较高的煤气，循环水侧通入温度较低的循环水，煤气侧中的煤气与循环水侧中的循环水进行热交换，使得循环水侧中的循环水温度上升。
参照图1，本发明中的间冷器7，顶部设置有煤气出口和酚水入口、底部设置有煤气入口和酚水出口、内部设置有循环水换热管，其中，两段式煤气发生炉2的上段煤气出口通过管路与间冷器7的煤气入口连通；两段式煤气发生炉2的下段煤气出口通过管路依次经酚水蒸发器5的下段煤气入口和下段煤气出口、热水加热器6的煤气侧后与间冷器7的煤气入口连通；间冷器7中循环水换热管的循环水出口通过管路依次经热水加热器6的循环水侧、空气湿化器1中的循环水换热管、循环水冷却器10后与间冷器7中循环水换热管的循环水进口连通，从而形成一水循环回路；通过煤气入口进入间冷器7内的上段煤气、下段煤气，与通过酚水入口进入间冷器7内的酚水直接接触进行传热，并对循环水换热管中的循环水进行加热，释放热量后的混合煤气通过间冷器7顶部的煤气出口排出，被加热后的酚水通过间冷器7底部的酚水出口被输送至酚水池9；间冷器7顶部的煤气出口管路上设置有二级电捕焦油器8。
参照图1，本发明中的酚水池9，包括一酚水入口和三个酚水出口，其中，间冷器7底部的酚水出口通过管路与酚水池9的酚水入口连通；酚水池9的第一酚水出口通过管路与间冷器7顶部的酚水入口连通；酚水池9的第二酚水出口通过管路与酚水蒸发器5中酚水换热管的入口连通；酚水池9的第三酚水出口通过管路与空气湿化器1的循环酚水入口管路连通，用以向空气湿化器1的循环酚水回路中补充酚水。酚水池9的第一酚水出口管路上设置有酚水循环泵。酚水池9的第二酚水出口管路上设置有酚水给水泵14。酚水池9的第三酚水出口管路上设置有酚水循环泵b13。
本发明的煤气发生炉的节能减排系统在进行工作时，环境空气经过鼓风机11增压以后，进入空气湿化器1，在空气湿化器1中，空气与酚水直接接触，进行传热传质，酚水中的水分和部分的酚蒸发进入空气中，蒸发所需的热量一部分来自于酚水的显热，另一部分来自于通入空气湿化器1内循环水换热管中热水的间接加热。通入空气湿化器1的酚水和热水降温以后送出。从空气湿化器1送出的酚水经过酚水循环泵a12增压，并与补充的酚水混合以后，再送回空气湿化器1，构成循环。从空气湿化器1送出的含酚湿空气与酚水蒸发器5产生的含酚蒸汽混合以后送入两段式煤气发生炉2。
给煤从顶部进入两段式煤气发生炉2，在炉内经过干馏、气化、燃烧等反应过程，生成上段煤气和下段煤气。下段煤气主要是煤焦气化的产物，上段煤气主要是煤热解的产物与部分气化煤气混合后的产物。两段式煤气发生炉2设置有水夹套，水夹套包括水夹套给水管路和水夹套蒸汽管路，通过水夹套产生的蒸汽外供。如果空气湿化器1和酚水蒸发器5产生的蒸汽量不够两段式煤气发生炉2使用，可以用部分水夹套蒸汽作为补充。
两段式煤气发生炉2出口的上段煤气经过一级电捕焦油器3以后与除尘及降温以后的下段煤气混合。两段式煤气发生炉2出口的下段煤气经过旋风除尘器4除尘以后，再经过酚水蒸发器5，在酚水蒸发器5中，煤气降温加热酚水，酚水受热蒸发成为带酚蒸汽。下段煤气经过酚水蒸发器5以后与上段煤气混合。上段煤气与下段煤气混合以后进入间冷器7。
在间冷器7中，煤气与酚水直接接触，煤气被冷却，同时煤气中的部分水蒸气、酚等冷凝进入酚水。在间冷器7中通入冷却水与煤气和酚水间接换热，冷却水被加热以后从间冷器7送出。煤气经过间冷器7洗涤、降温以后，送入二级电捕焦油器8进一步分离焦油以后送至后续工艺进行脱硫等处理。
从间冷器7排出的酚水送至酚水池9，在酚水池9中经过静置沉淀、分离焦油等以后。一部分酚水通过酚水给水泵14升压后送至酚水蒸发器5。从酚水池9中引一部分酚水通过酚水给水泵增压以后送至间冷器7。间冷器7出口的循环水进入热水加热器6中被进一步加热升温，经热水加热器6升温以后的热水送至空气湿化器1，在空气湿化器1中降温以后送至循环水冷却器10，在循环水冷却器10中，被冷却塔来的冷却水降温后再送至间冷器7。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。

Claims (12)

1.一种煤气发生炉的节能减排系统，包括两段式煤气发生炉、空气湿化器、酚水蒸发器，其特征在于，
所述两段式煤气发生炉，顶部设置有上段煤气出口和下段煤气出口、底部设置有空气入口和加湿气入口；
所述空气湿化器，顶部设置有酚水入口和含酚湿空气出口、底部设置有酚水出口、侧部设置有空气入口、内部设置有循环水换热管，其中，内部的循环水换热管通入高温的循环水；底部的酚水出口通过管路与顶部的酚水入口连通，顶部的含酚湿空气出口通过管路与所述两段式煤气发生炉底部的加湿气入口连通；
所述酚水蒸发器，设置有下段煤气入口和下段煤气出口，内部设置有酚水换热管，其中，酚水换热管通过其入口引入酚水，酚水换热管的出口通过管路与所述两段式煤气发生炉的加湿气入口连通，酚水蒸发器的下段煤气入口通过管路与所述两段式煤气发生炉的下段煤气出口连通；
所述系统还包括一热水加热器，所述热水加热器包括煤气侧和循环水侧，煤气侧入口通过管路与所述酚水蒸发器的下段煤气出口连通，循环水侧出口通过管路与所述空气湿化器中的循环水换热管入口连通；
所述系统还包括一间冷器，所述间冷器顶部设置有煤气出口和酚水入口、底部设置有煤气入口和酚水出口、内部设置有循环水换热管，其中，所述间冷器的煤气入口通过管路与所述两段式煤气发生炉的上段煤气出口连通，所述间冷器的煤气入口还通过管路与所述热水加热器的煤气侧出口连通；所述间冷器中循环水换热管的循环水出口通过管路与所述热水加热器的循环水侧入口连通，所述空气湿化器中的循环水换热管出口通过管路与所述间冷器中循环水换热管的循环水进口连通；
所述空气湿化器中的循环水换热管出口与所述间冷器中循环水换热管的循环水进口之间的连通管路上还设置一循环水冷却器；
进入所述间冷器内的上段煤气、下段煤气，与进入所述间冷器内的酚水直接接触进行传热，并对循环水换热管中的循环水进行加热，释放热量后的上段煤气、下段煤气通过所述间冷器顶部的煤气出口排出，被加热后的酚水通过所述间冷器底部的酚水出口被输送至酚水池；
所述酚水池，包括一酚水入口和三个酚水出口，其中，所述酚水池的酚水入口通过管路与所述间冷器底部的酚水出口连通；所述酚水池的第一酚水出口通过管路与所述间冷器顶部的酚水入口连通；所述酚水池的第二酚水出口通过管路与所述酚水蒸发器中酚水换热管的入口连通；所述酚水池的第三酚水出口通过管路与所述空气湿化器的循环酚水入口管路连通。
2.根据权利要求1所述的煤气发生炉的节能减排系统，其特征在于，所述两段式煤气发生炉的顶部设置有给煤入口，所述给煤入口与外部给煤系统连通，用以向所述两段式煤气发生炉内输送给煤。
3.根据权利要求1所述的煤气发生炉的节能减排系统，其特征在于，所述两段式煤气发生炉还设置有水夹套，所述水夹套包括水夹套给水入口和水夹套蒸汽出口，所述水夹套可以操作在高压下，产生高压力蒸汽。
4.根据权利要求1所述的煤气发生炉的节能减排系统，其特征在于，所述两段式煤气发生炉的上段煤气出口管路上设置有一级电捕焦油器。
5.根据权利要求1所述的煤气发生炉的节能减排系统，其特征在于，所述两段式煤气发生炉的下段煤气出口管路上设置有旋风除尘器。
6.根据权利要求1所述的煤气发生炉的节能减排系统，其特征在于，所述空气湿化器中，底部的酚水出口与顶部的酚水入口之间的连通管路上设置有酚水循环泵。
7.根据权利要求1所述的煤气发生炉的节能减排系统，其特征在于，所述空气湿化器中，侧部的空气入口管路上设置有鼓风机，所述鼓风机用以对进入所述空气湿化器中的环境空气进行增压。
8.根据权利要求1所述的煤气发生炉的节能减排系统，其特征在于，所述空气湿化器中，循环水换热管的入口管路上设置有热水循环泵。
9.根据权利要求1所述的煤气发生炉的节能减排系统，其特征在于，所述间冷器顶部的煤气出口管路上设置有二级电捕焦油器。
10.根据权利要求1所述的煤气发生炉的节能减排系统，其特征在于，所述酚水池的第一酚水出口管路上设置有酚水循环泵。
11.根据权利要求1所述的煤气发生炉的节能减排系统，其特征在于，所述酚水池的第二酚水出口管路上设置有酚水给水泵。
12.根据权利要求1所述的煤气发生炉的节能减排系统，其特征在于，所述酚水池的第三酚水出口管路上设置有酚水循环泵。
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