CN114111315A - 一种粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法，涉及能源及环境保护技术领域。本发明提供的粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法能够将磨煤机出口气体经除尘、降温和吸附塔脱水后，经换热器加热与合成气在催化反应器中低温催化燃烧反应，回收释放的热量用于煤粉干燥，循环气和部分催化反应床出口气混合保证磨煤机入口气体流量的恒定以及热值平衡，同时节约的合成气可用于生产合成氨，提高氨产量，经济价值高。本发明提供的粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法能够减少热辐射损耗量，节能效率高，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及能源及环境保护技术领域，具体涉及一种粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法。
背景技术
粉煤加压气化技术的基本原理是通过将煤炭磨制成干燥的煤粉，与惰性气体混合通入气化炉反应，生成粗煤气的工艺过程。与当前市场上的其他技术相比，粉煤气化具有煤种适应性强、原料消耗低、工艺先进、投资少、运行维护成本低、环境污染小等优点，符合我国清洁能源发展的需要。
目前，国内生产合成氨主要以煤制气工艺为主。现有的粉煤气化磨煤工段采用热风炉掺合成气在高温下燃烧产生热的惰性气体干燥煤粉，需要消耗大量的清洁合成气，导致合成氨产量降低，浪费了大量能源。而热风炉的高温燃烧导致产生大量的辐射热而浪费，且部分热量被引风机带走。加热含水气体到900～1000℃消耗大量合成气，且高温燃烧会导致废气中氮氧化物的排放，造成环境危害；高温燃烧后需连续消耗氮气降温，造成能源浪费；同时，磨煤干燥过程中产生的轻焦油、0.6～1％的CO和部分VOC气体直排污染环境。
以荷兰壳牌公司(shell)年产50万吨合成氨工艺为例，传统的热风炉掺合成气燃烧进行煤粉干燥工艺消耗合成气量为2500m3/h，折合年消耗标煤(7600t)，外排废气为20000m3/h，该废气含有轻焦油、CO等污染物，烟气温度约为90℃，导致了大量污染气体的排放和废气余热的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法，本发明提供的方法能够实现合成气低温催化燃烧节能，充分利用回收的热量用于煤粉干燥，可以实现整个工艺系统能量消耗最小化。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法，包括以下步骤：
(1)将磨煤机的部分出口气体作为循环气，剩余出口气体通入除尘器进行除尘，得到脱尘气体；
(2)将部分所述脱尘气体外排，剩余脱尘气体通入换热器进行降温，得到降温气体；
(3)将所述降温气体通入吸附塔，吸附降温气体中的水分，得到脱水气体；
(4)将所述脱水气体通入换热器进行加热，得到升温气体；
(5)将所述升温气体、合成气和氧气混合，经加热器加热后，通入催化反应床中，在催化剂作用下进行低温催化燃烧反应，得到反应气；
(6)将部分所述反应气与步骤(1)所述循环气在气体均化器中混合，作为磨煤机入口气体，通入磨煤机循环利用；剩余反应气作为再生气和空气混合后对步骤(3)中的吸附塔进行再生处理。
优选地，步骤(1)所述出口气体的温度为90～95℃，所述出口气体中含有体积百分含量为0.8～1.0％的CO。
优选地，步骤(2)所述降温气体的温度为50～60℃。
优选地，步骤(3)所述吸附塔包括三层吸附床，在运行时，两层吸附床吸附降温气体中的水分，一层吸附床利用再生气和空气进行再生。
优选地，步骤(3)吸附塔吸附的水分经冷凝器冷凝后，通入收水塔收集。
优选地，步骤(4)所述升温气体的温度为60～70℃。
优选地，步骤(2)所述换热器通过冷却水对剩余脱尘气体进行降温，排出的冷却水通入收水塔收集，加热后得到热水，用于步骤(4)；
步骤(4)所述换热器通过热水对脱水气体进行加热，排出的热水通入收水塔收集，降温处理后得到冷却水，返回步骤(2)循环使用。
优选地，步骤(5)所述升温气体、合成气和氧气的体积比为30～60:1.85～2.15:0.95～1.1；所述合成气中H2和CO的总体积百分含量小于4％。
优选地，步骤(5)所述低温催化燃烧反应的温度为300～600℃。
优选地，步骤(6)所述磨煤机入口气体的温度为200～220℃。
本发明提供了一种粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法，本发明提供的方法能够将磨煤机出口气体经除尘、降温和吸附塔脱水后，经换热器加热与合成气在催化反应器中低温催化燃烧反应，回收释放的热量用于煤粉干燥，循环气和部分催化反应床出口气混合保证磨煤机入口气体流量的恒定以及热值平衡，同时节约的合成气可用于生产合成氨，提高氨产量，经济价值高。本发明提供的粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法能够减少热辐射损耗量，节能效率高，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例中粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法，包括以下步骤：
(1)将磨煤机的部分出口气体作为循环气，剩余出口气体通入除尘器进行除尘，得到脱尘气体；
(2)将部分所述脱尘气体外排，剩余脱尘气体通入换热器进行降温，得到降温气体；
(3)将所述降温气体通入吸附塔，吸附降温气体中的水分，得到脱水气体；
(4)将所述脱水气体通入换热器进行加热，得到升温气体；
(5)将所述升温气体、合成气和氧气混合，经加热器加热后，通入催化反应床中进行低温催化燃烧反应，得到反应气；
(6)将部分所述反应气与步骤(1)所述循环气在气体均化器中混合，作为磨煤机入口气体，通入磨煤机循环利用；剩余反应气作为再生气和空气混合后对步骤(3)中的吸附塔进行再生处理。
本发明将磨煤机的部分出口气体作为循环气，剩余出口气体通入除尘器进行除尘，得到脱尘气体。在本发明中，所述剩余出口气体的流量优选为30000～60000m3/h，具体优选为35000m3/h、40000m3/h、45000m3/h、50000m3/h或55000m3/h。在本发明中，所述循环气与剩余出口气体的体积比优选为5～8:3～6，具体优选为8：3、7.5：3.5、7：4、6.5：4.5、6：5、5.5：5.5或5：6。
在本发明中，所述出口气体的温度优选为90～95℃，更优选为90℃；所述出口气体中优选含有体积百分含量为0.8～1.0％的CO。在本发明的具体实施例中，所述出口气体的主要组成包括轻焦油、一氧化碳和VOC气体。
本发明利用除尘器脱除出口气体中的粉尘，得到脱尘气体。
得到脱尘气体后，本发明将部分所述脱尘气体外排，剩余脱尘气体通入换热器进行降温，得到降温气体。在本发明中，所述部分脱尘气体与剩余脱尘气体的体积比优选为28～32.5:300～600，具体优选为31：400、30：450、32.5：300、32：350、29.5：500、29：550或28：600。本发明将部分脱尘气体外排的作用是保持工艺内气体流量恒定。本发明对脱尘气体进行降温的更有利于吸附床低温吸附水分。
在本发明中，所述降温气体的温度优选为50～60℃。在本发明的具体实施例中，所述换热器通过冷却水对剩余脱尘气体进行降温，排出的冷却水通入收水塔收集。作为本发明的一个实施例，将所述收水塔收集的冷却水加热后得到热水，用于后续对脱水气体进行加热，循环利用。
得到降温气体后，本发明将所述降温气体通入吸附塔，吸附降温气体中的水分，得到脱水气体。在本发明中，所述吸附塔优选包括三层吸附床，在运行时，两层吸附床吸附降温气体中的水分，一层吸附床得到再生。在本发明的具体实施例中，所述三层吸附床并联，每次运行两层吸附床，另一层再生备用，三层吸附床轮流再生，提高生产效率。在本发明中，所述再生的具体过程见下文详述。
在本发明中，吸附塔吸附的水分经冷凝器冷凝后，通入收水塔收集；吸附塔吸附的杂质气体进行脱附后，得到脱附气。
得到脱水气体后，本发明将所述脱水气体通入换热器进行加热，得到升温气体。在本发明中，所述升温气体的温度优选为60～70℃，更优选为70℃。在本发明中，对脱水气体进行加热能够使气体升温，充分回收利用对脱尘气体降温时换热器中热交换后循环冷却水的温度，进一步减少后续工艺的合成气消耗量。
在本发明中，所述换热器通过热水对脱水气体进行加热，排出的热水通入收水塔收集。作为本发明的一个实施例，将所述收水塔收集的热水进行降温处理后得到冷却水，用于对脱尘气体进行降温，循环使用。
得到升温气体后，本发明将所述升温气体、合成气和氧气混合，经加热器加热后，通入催化反应床中，在催化剂作用下进行低温催化燃烧反应，得到反应气。在本发明中，所述升温气体、合成气和氧气的体积比优选为30～60:1.85～2.15:0.95～1.1，具体优选为40：2.05：1.05、45：2：1、30：2.15：1.1、35：2.1：1.1、50：1.95：1、55：1.9：1或60：1.85：0.95。在本发明中，所述合成气中H2和CO的总体积百分含量优选小于4％，更优选为1.5～1.8％。在本发明中，所述氧气优选为纯氧。
在本发明中，所述加热器加热后的混合气体温度优选为70～90℃，更优选为90℃。本发明利用加热器加热升温气体、合成气和氧气的混合气体的作用是进一步减少后续工艺的合成气消耗量。
在本发明中，所述催化反应床的类型优选为固定床。
在本发明中，所述催化剂优选为中国专利CN106268740A中实施例的催化剂。在本发明中，所述催化剂的用量优选保证空速GHSV为10000mL·gcat -1h-1。
在本发明中，所述低温催化燃烧反应的温度优选为300～600℃，具体优选为450℃、410℃、570℃、500℃、380℃、350℃或330℃。在本发明中，所述低温催化燃烧反应的具体过程优选包括氢气、一氧化碳分别与氧气进行氧化反应，得到水和二氧化碳。
在本发明中，所述反应气的温度优选为330～560℃，具体优选为450℃、360℃、500℃、380℃或350℃。本发明在所述低温催化燃烧反应过程中，能够充分利用磨煤机出口气体中的CO，产生含有大量热量的反应气，通过回收释放的热量用于煤粉干燥，更加节能高效。
得到反应气后，本发明将部分所述反应气与所述循环气在气体均化器中混合，作为磨煤机入口气体，通入磨煤机循环利用；剩余反应气作为再生气和空气混合后对吸附塔进行再生处理。在本发明中，所述部分反应气和剩余再生气的体积比优选为49～174：1～9，具体优选为132：1、89：1、99：1、174：1、49：1、54.9：1或59.1：9。
在本发明中，所述部分反应气和循环气的体积比优选为2.97～9.9：5～13，具体优选为3.96：7、9.9：13、2.97：8、3.48：7.5、4.9：6、5.49：5.5或5.91：5。本发明对所述部分反应气与所述循环气在气体均化器中的混合方法没有特殊要求，采用本领域熟知的混合方法即可。本发明通过部分反应气与所述循环气的混合实现热值的平衡，得到满足温度要求的磨煤机入口气体。在本发明的具体实施例中，在所述气体均化器中通入氮气，以更好的保持气体热值平衡和气体浓度(氧含量≤3％)。在本发明中，所述磨煤机入口气体的温度优选为200～220℃。经过本发明提供的方法得到的磨煤机入口气体中含水量较少，有利于提高煤粉干燥效率。
在本发明中，所述再生气和空气的体积比优选为1～9:2.4～19.9，具体优选为3：11、1：3、3：14.2、1：4、4：11、1：2.4或9：19.9。在本发明中，所述空气的温度优选为室温。本发明添加空气的作用降低再生气的温度，使再生气和空气的混合气体温度控制在90～120℃。
在本发明中，所述再生处理的具体过程优选包括：将再生气和空气的混合气体通入需要再生处理的吸附床中，对吸附床进行加热，使吸附床中的水分和杂质气体进行脱附，得到脱附水蒸气和脱附气；所述脱附水蒸气经冷凝器冷凝后，通入收水塔收集；所述脱附气排出。
本发明对反应气的热量进行回用，可避免合成气的大量消耗，提高合成氨产量。
在本发明的具体实施例中，本发明通过将磨煤机的出口气体掺杂部分合成气在低氧含量的催化反应床中催化燃烧产生的热量回收，用于煤粉加热干燥和吸附床再生，在满足合成氨需求量的同时节约能源，减少热辐射损耗量；本发明避免了传统煤粉干燥工艺中热风炉燃烧过程消耗大量合成气，且能够回收利用磨煤机出口气体中的少量一氧化碳，利用低温催化燃烧过程中的废热干燥磨煤机入口气体；节约的合成气可用于多生产合成氨，具有良好的应用前景和价值，且低温催化燃烧避免了高温氮氧化物的形成；本发明吸附床和冷却水可经过处理进行再生循环，操作工艺流程简单，经济价值高，对于粉煤气化磨煤工段的热利用率有效提升，大大减少合成气用量，节能效率高。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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。
实施例1
本发明实施例中粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法的工艺流程图如图1所示，磨煤机入口气体的流量：110000m3/h，初始温度为220℃；将磨煤机的部分出口气体作为循环气，循环气的流量为70000m3/h，温度为90℃；剩余出口气体(流量为40000m3/h，温度为90℃)通入除尘器进行除尘，得到脱尘气体；
部分所述脱尘气体外排，剩余脱尘气体(流量为40000m3/h)通入换热器进行降温，得到50℃的降温气体；
将所述降温气体通入三层吸附床构成的吸附塔中，两层吸附床吸附气体中的水分和杂质气体，得到脱水气体，一层吸附床用于再生备用；
将所述脱水气体经换热器加热后气体温度达到70℃，得到升温气体；
将所述升温气体(流量为40000m3/h)、流量为2050m3/h的合成气(H2+CO的体积百分含量为1.5％)和流量为1050m3/h的纯氧(O2的体积百分含量为1％)经加热器加热到90℃后，通入到催化反应床中，利用中国专利CN106268740A中实施例1的催化剂进行低温催化燃烧反应，得到反应气；燃料气(升温气体、合成气和氧气的混合气体)含量低于爆炸极限(H2+CO<4％，O2<2％)，所述低温催化燃烧反应过程中，空速GHSV为10000mL·gcat -1h-1；所述低温催化燃烧反应的温度为450℃；
所述反应气的温度为450℃，以流量为300m3/h的反应气作为再生气，补加1100m3/h的室温空气到需要再生的吸附床，确保吸附床再生所需温度为120℃，节能效率为18％；
将部分反应气(温度为450℃，流量为39600m3/h)与所述循环气在气体均化器中混合，作为磨煤机入口气体，通入磨煤机循环利用，保证磨煤机入口气体流量为110000m3时初始温度220℃的热量平衡。
70000m3/h的循环气可在该工艺中循环利用，实际外排气体流量3100m3/h。以荷兰shell年产50万吨合成氨工艺为例，相较传统的热风炉掺合成气燃烧进行煤粉干燥工艺，节省合成气量为450m3/h，释放的热量为4.5kJ/h；减少热辐射损耗量为1.6×107kJ/h；节省蒸发水所需热量1.8×106kJ/h；回收磨煤机出口气体中CO燃烧热量3.9×106kJ/h；所有节省的热量之和，折合年标煤共10500t。实现在满足粉煤气化磨煤工段煤粉干燥要求的同时，节约出来的大量合成气可用于合成氨生产。
实施例2
本发明实施例中粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法的工艺流程图如图1所示，磨煤机入口气体的流量：110000m3/h，初始温度为220℃；将磨煤机的部分出口气体作为循环气，循环气的流量为65000m3/h，温度为90℃；剩余出口气体(流量为45000m3/h，温度为90℃)通入除尘器进行除尘，得到脱尘气体；
部分所述脱尘气体外排，剩余脱尘气体(流量为45000m3/h)通入换热器进行降温，得到50℃的降温气体；
将所述降温气体通入三层吸附床构成的吸附塔中，两层吸附床吸附降温气体中的水分和杂质气体，得到脱水气体，一层吸附床用于再生备用；
将所述脱水气体经换热器加热后气体温度达到70℃，得到升温气体；
将所述升温气体(流量为45000m3/h)、流量为2000m3/h的合成气(H2+CO的体积百分含量为1.5％)和流量为1000m3/h的纯氧(O2的体积百分含量为1％)经加热器加热到90℃后，通入到催化反应床中，利用中国专利CN106268740A中实施例3的催化剂进行低温催化燃烧反应，得到反应气；燃料气含量低于爆炸极限(H2+CO<4％，O2<2％)，所述低温催化燃烧反应过程中，空速GHSV为10000mL·gcat -1h-1；所述低温催化燃烧反应的温度为410℃；
所述反应气的温度为410℃，以流量为500m3/h的反应气作为再生气，补加1500m3/h的室温空气到需要再生的吸附床，确保吸附床再生所需温度为120℃，节能效率为20％；
将部分反应气(流量为44500m3/h)与所述循环气在气体均化器中混合，作为磨煤机入口气体，通入磨煤机循环利用，保证磨煤机入口气体流量为110000m3时初始温度220℃的热量平衡。
65000m3/h的循环气可在该工艺中循环利用，实际外排气体流量3000m3/h。以荷兰shell年产50万吨合成氨工艺为例，相较传统的热风炉掺合成气燃烧进行煤粉干燥工艺，节省合成气量为500m3/h，释放的热量为2.5×106kJ/h；减少热辐射损耗量为1.5×107kJ/h；节省蒸发水所需热量2.0×106kJ/h；回收磨煤机出口气体中CO燃烧热量4.4×106kJ/h；所有节省的热量之和，折合年标煤共11000t。实现在满足粉煤气化磨煤工段煤粉干燥要求的同时，节约出来的大量合成气可用于合成氨生产。
实施例3
本发明实施例中粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法的工艺流程图如图1所示，磨煤机入口气体的流量：110000m3/h，初始温度为220℃；将磨煤机的部分出口气体作为循环气，循环气的流量为80000m3/h，温度为90℃；剩余出口气体(流量为30000m3/h，温度为90℃)通入除尘器进行除尘，得到脱尘气体；
部分所述脱尘气体外排，剩余脱尘气体(流量为30000m3/h)通入换热器进行降温，得到50℃的降温气体；
将所述降温气体通入三层吸附床构成的吸附塔中，两层吸附床吸附降温气体中的水分和杂质气体，得到脱水气体，一层吸附床用于再生备用；
将所述脱水气体经换热器加热后气体温度达到70℃，得到升温气体；
将所述升温气体(流量为30000m3/h)、流量为2150m3/h的合成气(H2+CO的体积百分含量为1.5％)和流量为1100m3/h的纯氧(O2的体积百分含量为1％)经加热器加热到90℃后，通入到催化反应床中，利用中国专利CN106268740A中实施例5的催化剂进行低温催化燃烧反应，得到反应气；燃料气含量低于爆炸极限(H2+CO<4％，O2<2％)，所述低温催化燃烧反应过程中，空速GHSV为10000mL·gcat -1h-1；所述低温催化燃烧反应的温度为570℃；
所述反应气的温度为570℃，以流量为300m3/h的反应气作为再生气，补加1420m3/h的室温空气到需要再生的吸附床，确保吸附床再生所需温度为120℃，节能效率为14％；
将部分反应气(流量为29700m3/h)与所述循环气在气体均化器中混合，作为磨煤机入口气体，通入磨煤机循环利用，保证磨煤机入口气体流量为110000m3时初始温度220℃的热量平衡。
80000m3/h的循环气可在该工艺中循环利用，实际外排气体流量3250m3/h。以荷兰shell年产50万吨合成氨工艺为例，相较传统的热风炉掺合成气燃烧进行煤粉干燥工艺，节省合成气量为350m3/h，释放的热量为3.5×106kJ/h；减少热辐射损耗量为1.7×107kJ/h；节省蒸发水所需热量1.3×106kJ/h；回收磨煤机出口气体中CO燃烧热量2.9×106kJ/h；所有节省的热量之和，折合年标煤共9500t。实现在满足粉煤气化磨煤工段煤粉干燥要求的同时，节约出来的大量合成气可用于合成氨生产。
实施例4
本发明实施例中粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法的工艺流程图如图1所示，磨煤机入口气体的流量：110000m3/h，初始温度为220℃；将磨煤机的部分出口气体作为循环气，循环气的流量为75000m3/h，温度为90℃；剩余出口气体(流量为35000m3/h，温度为90℃)通入除尘器进行除尘，得到脱尘气体；
部分所述脱尘气体外排，剩余脱尘气体(流量为35000m3/h)通入换热器进行降温，得到50℃的降温气体；
将所述降温气体通入三层吸附床构成的吸附塔中，两层吸附床吸附降温气体中的水分和杂质气体，得到脱水气体，一层吸附床用于再生备用；
将所述脱水气体经换热器加热后气体温度达到70℃，得到升温气体；
将所述升温气体(流量为35000m3/h)、流量为2100m3/h的合成气(H2+CO的体积百分含量为1.5％)和流量为1100m3/h的纯氧(O2的体积百分含量为1％)经加热器加热到90℃后，通入到催化反应床中，利用中国专利CN106268740A中实施例5的催化剂进行低温催化燃烧反应，得到反应气；燃料气含量低于爆炸极限(H2+CO<4％，O2<2％)，所述低温催化燃烧反应过程中，空速GHSV为10000mL·gcat -1h-1；所述低温催化燃烧反应的温度为500℃；
所述反应气的温度为500℃，以流量为200m3/h的反应气作为再生气，补加800m3/h的室温空气到需要再生的吸附床，确保吸附床再生所需温度为120℃，节能效率为16％；
将部分反应气(流量为34800m3/h)与所述循环气在气体均化器中混合，作为磨煤机入口气体，通入磨煤机循环利用，保证磨煤机入口气体流量为110000m3时初始温度220℃的热量平衡。
75000m3/h的循环气可在该工艺中循环利用，实际外排气体流量3200m3/h。以荷兰shell年产50万吨合成氨工艺为例，相较传统的热风炉掺合成气燃烧进行煤粉干燥工艺，节省合成气量为400m3/h，释放的热量为4.1×106kJ/h；减少热辐射损耗量为1.7×107kJ/h；节省蒸发水所需热量1.6×106kJ/h；回收磨煤机出口气体中CO燃烧热量3.4×106kJ/h；所有节省的热量之和，折合年标煤共10000t。实现在满足粉煤气化磨煤工段煤粉干燥要求的同时，节约出来的大量合成气可用于合成氨生产。
实施例5
本发明实施例中粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法的工艺流程图如图1所示，磨煤机入口气体的流量：110000m3/h，初始温度为220℃；将磨煤机的部分出口气体作为循环气，循环气的流量为60000m3/h，温度为90℃；剩余出口气体(流量为50000m3/h，温度为90℃)通入除尘器进行除尘，得到脱尘气体；
部分所述脱尘气体外排，剩余脱尘气体(流量为50000m3/h)通入换热器进行降温，得到50℃的降温气体；
将所述降温气体通入三层吸附床构成的吸附塔中，两层吸附床吸附降温气体中的水分和杂质气体，得到脱水气体，一层吸附床用于再生备用；
将所述脱水气体经换热器加热后气体温度达到70℃，得到升温气体；
将所述升温气体(流量为50000m3/h)、流量为2100m3/h的合成气(H2+CO的体积百分含量为1.5％)和流量为1100m3/h的纯氧(O2的体积百分含量为1％)经加热器加热到90℃后，通入到催化反应床中，利用中国专利CN106268740A中实施例3的催化剂进行低温催化燃烧反应，得到反应气；燃料气含量低于爆炸极限(H2+CO<4％，O2<2％)，所述低温催化燃烧反应过程中，空速GHSV为10000mL·gcat -1h-1；所述低温催化燃烧反应的温度为380℃；
所述反应气的温度为380℃，以流量为1000m3/h的反应气作为再生气，补加2750m3/h的室温空气到需要再生的吸附床，确保吸附床再生所需温度为120℃，节能效率为22％；
将部分反应气(流量为49000m3/h)与所述循环气在气体均化器中混合，作为磨煤机入口气体，通入磨煤机循环利用，保证磨煤机入口气体流量为110000m3时初始温度220℃的热量平衡。
60000m3/h的循环气可在该工艺中循环利用，实际外排气体流量2950m3/h。以荷兰shell年产50万吨合成氨工艺为例，相较传统的热风炉掺合成气燃烧进行煤粉干燥工艺，节省合成气量为550m3/h，释放的热量为5.6×106kJ/h；减少热辐射损耗量为1.5×107kJ/h；节省蒸发水所需热量2.2×106kJ/h；回收磨煤机出口气体中CO燃烧热量4.9×106kJ/h；所有节省的热量之和，折合年标煤共12000t。实现在满足粉煤气化磨煤工段煤粉干燥要求的同时，节约出来的大量合成气可用于合成氨生产。
实施例6
本发明实施例中粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法的工艺流程图如图1所示，磨煤机入口气体的流量：110000m3/h，初始温度为220℃；将磨煤机的部分出口气体作为循环气，循环气的流量为55000m3/h，温度为90℃；剩余出口气体(流量为55000m3/h，温度为90℃)通入除尘器进行除尘，得到脱尘气体；
部分所述脱尘气体外排，剩余脱尘气体(流量为55000m3/h)通入换热器进行降温，得到50℃的降温气体；
将所述降温气体通入三层吸附床构成的吸附塔中，两层吸附床吸附降温气体中的水分和杂质气体，得到脱水气体，一层吸附床用于再生备用；
将所述脱水气体经换热器加热后气体温度达到70℃，得到升温气体；
将所述升温气体(流量为55000m3/h)、流量为1900m3/h的合成气(H2+CO的体积百分含量为1.5％)和流量为1000m3/h的纯氧(O2的体积百分含量为1％)经加热器加热到90℃后，通入到催化反应床中，利用中国专利CN106268740A中实施例3的催化剂进行低温催化燃烧反应，得到反应气；燃料气含量低于爆炸极限(H2+CO<4％，O2<2％)，所述低温催化燃烧反应过程中，空速GHSV为10000mL·gcat -1h-1；所述低温催化燃烧反应的温度为350℃；
所述反应气的温度为350℃，以流量为100m3/h的反应气作为再生气，补加240m3/h的室温空气到需要再生的吸附床，确保吸附床再生所需温度为120℃，节能效率为24％；
将部分反应气(流量为54900m3/h)与所述循环气在气体均化器中混合，作为磨煤机入口气体，通入磨煤机循环利用，保证磨煤机入口气体流量为110000m3时初始温度220℃的热量平衡。
55000m3/h的循环气可在该工艺中循环利用，实际外排气体流量2900m3/h。以荷兰shell年产50万吨合成氨工艺为例，相较传统的热风炉掺合成气燃烧进行煤粉干燥工艺，节省合成气量为600m3/h，释放的热量为6.1×106kJ/h；减少热辐射损耗量为1.4×107kJ/h；节省蒸发水所需热量2.5×106kJ/h；回收磨煤机出口气体中CO燃烧热量5.4×106kJ/h；所有节省的热量之和，折合年标煤共12600t。实现在满足粉煤气化磨煤工段煤粉干燥要求的同时，节约出来的大量合成气可用于合成氨生产。
实施例7
本发明实施例中粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法的工艺流程图如图1所示，磨煤机入口气体的流量：110000m3/h，初始温度为220℃；将磨煤机的部分出口气体作为循环气，循环气的流量为50000m3/h，温度为90℃；剩余出口气体(流量为60000m3/h，温度为90℃)通入除尘器进行除尘，得到脱尘气体；
部分所述脱尘气体外排，剩余脱尘气体(流量为60000m3/h)通入换热器进行降温，得到50℃的降温气体；
将所述降温气体通入三层吸附床构成的吸附塔中，两层吸附床吸附降温气体中的水分和杂质气体，得到脱水气体，一层吸附床用于再生备用；
将所述脱水气体经换热器加热后气体温度达到70℃，得到升温气体；
将所述升温气体(流量为60000m3/h)、流量为1850m3/h的合成气(H2+CO的体积百分含量为1.5％)和流量为950m3/h的纯氧(O2的体积百分含量为1％)经加热器加热到90℃后，通入到催化反应床中，利用中国专利CN106268740A中实施例3的催化剂进行低温催化燃烧反应，得到反应气；燃料气含量低于爆炸极限(H2+CO<4％，O2<2％)，所述低温催化燃烧反应过程中，空速GHSV为10000mL·gcat -1h-1；所述低温催化燃烧反应的温度为330℃；
所述反应气的温度为330℃，以流量为300m3/h的反应气作为再生气，补加3200m3/h的室温空气到需要再生的吸附床，确保吸附床再生所需温度为120℃，节能效率为26％；
将部分反应气(流量为59100m3/h)与所述循环气在气体均化器中混合，作为磨煤机入口气体，通入磨煤机循环利用，保证磨煤机入口气体流量为110000m3时初始温度220℃的热量平衡。
50000m3/h的循环气可在该工艺中循环利用，实际外排气体流量2800m3/h。以荷兰shell年产50万吨合成氨工艺为例，相较传统的热风炉掺合成气燃烧进行煤粉干燥工艺，节省合成气量为650m3/h，释放的热量为6.6×106kJ/h；减少热辐射损耗量为14.0×107kJ/h；节省蒸发水所需热量2.7×106kJ/h；回收磨煤机出口气体中CO燃烧热量5.8×106kJ/h；所有节省的热量之和，折合年标煤共13200t。实现在满足粉煤气化磨煤工段煤粉干燥要求的同时，节约出来的大量合成气可用于合成氨生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种粉煤气化磨煤工段煤粉干燥节能方法，包括以下步骤：
(1)将磨煤机的部分出口气体作为循环气，剩余出口气体通入除尘器进行除尘，得到脱尘气体；
(2)将部分所述脱尘气体外排，剩余脱尘气体通入换热器进行降温，得到降温气体；
(3)将所述降温气体通入吸附塔，吸附降温气体中的水分，得到脱水气体；
(4)将所述脱水气体通入换热器进行加热，得到升温气体；
(5)将所述升温气体、合成气和氧气混合，经加热器加热后，通入催化反应床中，在催化剂作用下进行低温催化燃烧反应，得到反应气；
(6)将部分所述反应气与步骤(1)所述循环气在气体均化器中混合，作为磨煤机入口气体，通入磨煤机循环利用；剩余反应气作为再生气和空气混合后对步骤(3)中的吸附塔进行再生处理。
2.根据权利要求1所述的节能方法，其特征在于，步骤(1)所述出口气体的温度为90～95℃，所述出口气体中含有体积百分含量为0.8～1.0％的CO。
3.根据权利要求1所述的节能方法，其特征在于，步骤(2)所述降温气体的温度为50～60℃。
4.根据权利要求1所述的节能方法，其特征在于，步骤(3)所述吸附塔包括三层吸附床，在运行时，两层吸附床吸附降温气体中的水分，一层吸附床利用再生气和空气进行再生。
5.根据权利要求1或4所述的节能方法，其特征在于，步骤(3)吸附塔吸附的水分经冷凝器冷凝后，通入收水塔收集。
6.根据权利要求1所述的节能方法，其特征在于，步骤(4)所述升温气体的温度为60～70℃。
7.根据权利要求1所述的节能方法，其特征在于，步骤(2)所述换热器通过冷却水对剩余脱尘气体进行降温，排出的冷却水通入收水塔收集，加热后得到热水，用于步骤(4)；
步骤(4)所述换热器通过热水对脱水气体进行加热，排出的热水通入收水塔收集，降温处理后得到冷却水，返回步骤(2)循环使用。
8.根据权利要求1所述的节能方法，其特征在于，步骤(5)所述升温气体、合成气和氧气的体积比为30～60:1.85～2.15:0.95～1.1；所述合成气中H2和CO的总体积百分含量小于4％。
9.根据权利要求1或8所述的节能方法，其特征在于，步骤(5)所述低温催化燃烧反应的温度为300～600℃。
10.根据权利要求1所述的节能方法，其特征在于，步骤(6)所述磨煤机入口气体的温度为200～220℃。
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