CN1299859A - 沸腾床粉煤气化装置及其工艺流程 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沸腾床粉煤气化装置及其生产工艺流程,特点是采用了具有上、下两层气化剂喷嘴和无炉箅的沸腾床粉煤气发生炉,使炉膛内的煤粉形成涡流,气化效果好,无炉箅可改善沸腾气化条件,产气量大,排灰方便;同时由于合理布置了分离器和废热锅炉等设备,使用了多个换热部件,煤气余热得到充分利用,分离器中的含碳灰尘回炉重新利用,本装置改变气化剂可生产多种热值煤气。具有气化效率、热效率高、产量大、无污染等优点。

Description

沸腾床粉煤气化装置及其工艺流程
本发明涉及一种煤气生产技术，尤其是煤气的生产设备及其生产工艺。
随着机械化采煤的推广，粉煤和低质煤产量在逐年增加，如何采用先进的技术，合理、高效无污染地利用这些煤就是一个大课题。目前较好的办法是将煤生产成煤气，供工业和民用，但当前所使用的煤气生产装置的部分设备，其结构不合理、不完善，设备的布局也不紧凑，不合理，这就无法实现最佳的工艺流程，导致了原料煤必须用中块燃料(烟煤、无烟煤、焦炭)，不能用粉煤，气化效率低，煤气品种单一，生产规模小，余热不能充分利用，浪费原料，污染环境。如设有炉篦子的《生产合成氨用原料气的粉煤气化装置》和《流化床水煤气装置》沸腾条件受限制，气化强度低，产量难以扩大；不管是耙式还是链式除灰都比较困难，还会造成煤炭的损失，而且除灰机构复杂，易磨损，投资大、维护麻烦；生产合成氨用原料气的粉煤气化装置，其废热锅炉中的蒸汽发生器是多层蛇管式的，又在发生炉上部，易受微粒磨损，又易附着灰尘，影响使用寿命和换热效果，分离器和除尘器灰尘无法返回炉膛，向外排放污染环境；流化床水煤气装置的旋风分离器虽然靠近发生炉，但其结构和放置位置不当，灰尘不能靠自重回到炉膛，由于除尘效率低，所以废热锅炉之后还要专设除尘设备，设备多而分散，投资大，效果不佳。
本发明的目的是提供一种所用设备先进，布局完善合理，生产规模大、效率高、污染小、占地少的沸腾床粉煤气化装置及其工艺流程。
为实现上述目的，采用了如下技术方案：本发明沸腾床粉煤气化装置，包括粉煤漏斗、贮煤槽和从漏斗向贮煤槽送煤的输送机，发生炉和从贮煤槽向发生炉送煤的供煤机，以及圆筒形旋风分离器、废热锅炉、发生炉下部的排灰机和贮灰槽，其特征是采用了有上、下两层气化剂喷咀、无炉篦子的沸腾床粉煤气发生炉(ZL97202018、7)和在壳体内具有垂直管束的蒸汽发生器、多层蛇管蒸汽过热器和软水预热器于一体的废热锅炉(ZL97202017、9)；下部为圆锥形的旋风分离器置于发生炉附近，其顶端高于发生炉顶端，上有煤气管与发生炉相通，下有回流管通向发生炉膛：废热锅炉置于装置的尾部，有煤气管将其与旋风分离器相连，在废热锅炉入口下部、壳体和煤气出口的下部均有排灰管分别插入水封槽内。
本发明沸腾床粉煤气化装置的生产工艺流程包括将粉煤从入口A先送入粉煤漏斗，然后经螺旋输送机送入贮煤槽，再经螺旋供煤机定量送入发生炉进煤口，其特征是此时由混合器送来的含有空气、蒸汽或不同比例氧气组成的气化剂，经发生炉上的上、下两层喷咀吹入炉膛，下层喷咀吹入的气化剂，使煤粉迅速飞散，在沸腾层中大部份煤粉实现气化，对少量未被气化的煤粉，向上浮动，由上层喷咀吹入的气化剂继续气化，此时炉膛内温度可达900-1000℃，压力10-15Kpa，所生成的煤气由发生炉上出口送入旋风分离器，分离出的灰尘经底部回流管送回炉膛，煤气经管线送入废热锅炉壳体内，经蒸汽发生器、蒸汽过热器和软水预热器的多次换热，煤气温度由930-950℃降至150-240℃，换热管内的水变成蒸汽，均可送出使用：由废热锅炉入口、蒸汽发生器、蒸汽过热器和软水预热器所沉降的灰尘，由排灰管和水封槽排出；本装置可生产多种热值的煤气。
本发明由于采用了有上、下两层气化剂喷咀和无炉篦子的沸腾床粉煤气化发生炉，改进了气化剂的吹入方式，使得煤粉在炉膛内经过上、下两层喷咀吹入的气化剂，加大了气化强度，提高了气化率，同时由于炉内不设炉篦子，改善了煤粉在炉内的沸腾气化条件，产量较同规模有炉篦装置提高2-3倍，有利于制气系列装置大型化，由于炉灰可沿圆锥炉底自行滑落，所以不需排渣设备，节省投资，避免了维修和熔渣带来的麻烦；旋风分离器紧靠发生炉，并高于发生炉，底部又有回流管通向炉膛，可使煤气中50％以上的含碳飞尘回到炉膛中，参与二次气化反应，提高了碳的利用率，降低了成本，减少了污染；废热锅炉的几个组成部分合理，不仅可充分利用煤气余热生产蒸汽，而且还多次清除煤气中的灰尘，经排灰管和水封槽排出，减少排灰设备投资；本装置可利用多种气化剂生产多种热值煤气，如空气煤气、水煤气和半水煤气等。
下面结合附图及实施例作进一步说明。
图1是本发明的实施例－4万、2万Nm3/h沸腾床粉煤气化装置工艺流程图；
图2是图1的设备布置图；
图3是1万、5000Nm3/h沸腾床粉煤气化装置工艺流程图；
图4是图3的设备布置图。
图中有粉煤漏斗1，由漏斗1向贮煤槽3送煤的螺旋输送机2，由贮煤槽3向发生炉5进煤口送煤的螺旋供煤机4，在进煤口的上、下沿炉体圆周有多个喷咀10、11，并且喷咀10、11的中心线方向与炉体半径成一定角度，所以喷入气化剂时，煤粉在炉膛内就形成涡流，利于气化，粉煤在下部大部份被气化，少量未气化的向上浮动，被上部喷咀10吹入的气化剂再次完全气化，气化强度大，效率高；旋风分离器6靠近发生炉5，其上端高于发生炉5的上端，其下部回流管20由炉体的圆锥筒体部份通入炉膛，并与炉体成一定角度。上述各点均有利于分离器6内的粉尘靠自重滑落进入炉膛，参与二次气化反应；温度为930-950℃的煤气，在废热锅炉7的壳体16内，经过装水的管束式换热蒸汽发生器17，再经多层蛇管式的蒸汽过热器13和软水预热器12，使得煤气温度降至150-240℃，经出口F送出，软水变为过热蒸汽经出口E送出；由于在废热锅炉的入口23下部，壳体16的下部和煤气出口F的下部均有排灰管15，所以可将蒸汽发生器17、蒸汽过热器13和软水预热12所沉降的灰尘直接送入水封槽14，水封器14有缓冲生产过程中压力波动的作用，G为循环水入口，J为循环水出口；炉渣经排灰机8和贮灰槽9由出灰口H送出。
如图3是生产规模较小的沸腾床粉煤气化装置，其废热锅炉7可由壳体16、壳体16内的蒸汽过热器13、软水预热器12和下部的粉尘分离器22及与蒸汽过热器13、软水预热器12相连的蒸汽分离器18组成；图中还有空气(氧气)加热器19、入口C，蒸汽入口B，软水入口D，冷凝水出口水K。
图2、图4是本发明的各设备布置示意图。图中的贮煤槽3、发生炉5、旋风分离器6和废热锅炉7，为依次“一”字形排列，两相邻设备中心间的最小距离为4-8m以节省投资，减少占地和能量损失。
举一实例，并加以说明。
发明人应用本发明技术方案，先将原有1万Nm3/h发生炉带炉篦的沸腾床粉煤气化装置，改为2万Nm3/h发生炉不带炉篦的沸腾床粉煤气化装置，并在此基础上继续改进设备与工艺流程，现己改成生产水煤气及半水煤的4万Nm3/h装置，以供制造合成氨原料气需要，改建后的发生炉5高30m，直径6m，分离器6高14m，直径6m，其上端高出发生炉5上端8m，各设备“一”字形排列，总长40m，各相邻两设备中心间的最小距离为4m，建筑占地284m2，经测试：每产气1Km3，需粉煤914Kg(煤中灰份38-40％，热值3100-3900KCaL)，98％的氧气265Nm3，蒸汽4500-500Kg，煤气热值2000-2200KCaL/Nm3，气化率76-80％，自产蒸汽量500-505Kg。

Claims (4)

1、一种沸腾床粉煤气化装置，包括粉煤漏斗(1)、贮煤槽(3)和从漏斗(1)向贮槽(3)送煤的输送机(2)，发生炉(5)和从贮煤槽(3)向发生炉(5)送煤的供煤机(4)，以及圆筒形旋风分离器(6)、废热锅炉(7)、发生炉(5)下部的排灰机(8)和贮灰槽(9)，其特征是采用了有上、下两层气化剂喷咀(10)(11)、无炉篦的沸腾床粉煤气发生炉(5)和在壳体(16)内具有垂直管束的蒸汽发生器(17)、多层蛇管蒸汽过热器(13)和软水预热器(12)于一体的废热锅炉(7)；下部为圆锥形的旋风分离器(6)置于发生炉(5)附近，其顶端高于发生炉(5)顶端，上有煤气管与发生炉(5)相通，下有回流管(20)通向发生炉膛，废热锅炉(7)置于装置尾部，有煤气管将其与旋风分离器(6)相连；在废热锅炉(7)入口(23)下部、壳体(16)和煤气出口F的下部均有排灰管(15)分别插入水封槽(14)内。
2、按照权利要求1所述的气化装置，其特征是对生产规模较小的装置，其废热锅炉(7)可由壳体(16)、壳体(16)内的蒸汽过热器(13)，软水预热器(12)和下部的粉尘分离器(22)及与蒸气过热器(13)、软水预热器(12)相连的蒸汽分离器(18)组成。
3、按照权利要求1所述的气化装置，其特征是贮煤槽(3)、发生炉(5)、旋风分离器(6)和废热过炉(7)，为依次“一”字形排列，两相邻设备中心间的最小距离为4-8m。
4、一种在权利要求1所述的气化装置上应用的生产工艺流程包括：将粉煤从入口A先送入粉煤漏斗(1)，然后经螺旋输送机(2)送入贮煤槽(3)，再经螺旋供煤机(4)定量送入发生炉(5)进煤口，其特征是此时由混合器(21)送来的含有空气、蒸汽或不同比例氧气组成的气化剂，经发生炉(5)上的上、下两层喷咀(10)、(11)吹入炉膛，下层喷咀(11)吹入的气化剂，使煤粉迅速飞散，在沸腾层中大部份煤粉实现气化，对少量未被气化的煤粉，向上浮动，由上层喷咀(10)吹入的气化剂继续气化，此时，炉膛内温度可达900-1000℃，压力10-15Kpa，所生成的煤气由发生炉(5)上出口送入旋风分离器(6)，分离出的灰尘经底部回流管(20)送回炉膛，煤气经管线送入废热锅炉(7)壳体(16)内，经蒸汽发生器(17)、蒸汽过热器(13)和软水预热器(12)的多次换热，煤气温度由930--950℃降至150-240℃，换热管内的水变成蒸汽，均可送出使用；由废热锅炉(7)入口(23)、蒸汽发生器(17)、蒸汽过热器(13)和软水预热器(12)所沉降的灰尘，由排灰管(15)和水封槽(14)排出。
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