CN202214336U - 无制氧粉煤超常压无激冷气化装置 - Google Patents

Abstract

无制氧粉煤超常压无激冷气化装置，主要包括磨煤机、常压煤仓、粉煤给煤器、气化炉、余热中压蒸汽锅炉、破渣机、集渣室、排渣室、集灰室、排灰室、静电除尘器和水洗塔，其特征在于：还包括空气风机、粉煤加热器、常压不完全燃烧器、蒸汽入口和空气加热器；磨煤机、粉煤加热器、常压煤仓、粉煤给煤器和常压不完全燃烧器依次管道连接构成煤粉供应链；常压不完全燃烧器位于气化炉的顶部，气化炉和余热中压蒸汽锅炉中下部连体设计；余热中压蒸汽锅炉、空气加热器、粉煤加热器、余热低压蒸汽锅炉和静电除尘器依次管道连接；蒸汽入口在距离气化炉顶2米的中上部反应区炉壁，前后左右四处对称布置，空气风机与空气加热器管道连接。

Description

无制氧粉煤超常压无激冷气化装置

技术领域

本实用新型涉及无制氧粉煤超常压无激冷气化装置，克服壳牌粉煤气化工艺装置的缺点，应用于粉煤的煤气化，是对我父亲马建新2009年发明的《虹吸给粉煤装置》专利号：zl200920146502和《粉煤近常压造气装置》专利号：zl200920146778的创新、补充和完善，是本人超常压无激冷气化装置系列发明申请之一；属于合成氨原料造气等技术领域。 

背景技术

一、煤气化技术发展历史 

煤气化技术的开发与应用大约经历了200年的发展历史。煤气化技术按固体和气体的接触方式可分为固定床、流化床、气流床和熔融床4种，其中熔融床技术还没有实际应用开发。 

1.固定床。固定床气化炉是最早开发出的气化炉，炉子下部为炉排，用以支撑上面的煤层。通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂(氧或空气和水蒸气)则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。特点是单位容积的煤处理量小，大型化困难。目前，运转中的固定床气化炉主要有鲁奇气化炉和BGC-鲁奇炉两种。 

2.流化床。流化床气化炉在分散板上供给粉煤，在分散板下送入气化剂(氧、水蒸气)，使煤在悬浮状下进行气化。流化床气化炉不能用灰分融点低的煤，副产焦油少，碳利用率低。 

3.气流床。气流床气化炉粉煤与气化剂(O₂、水蒸气)一起从喷嘴高速吹入炉内，快速气化。特点是不副产焦油，生成气中甲烷含量少。气流床气化是目前煤气化技术的主流，代表着今后煤气化技术的发展方向。气流床按照进料方式又可分为湿法进料(水煤浆)气流床和干法进料(煤粉)气流床。前者以德士古气化炉为代表，还有国内开发的多元料浆加压气化炉、多喷嘴(四烧嘴)水煤浆加压气化炉；后者以壳牌气化炉为代表，还有GSP炉以及国内开发的航天炉、两段炉、清华炉、四喷嘴干粉煤炉。 

三种先进的煤气化工艺 

我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化工艺——鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古气化炉。1.鲁奇气化炉属于固定床气化炉的一种。鲁奇气化炉是1939年由德国鲁奇公司设计，经不断的研究改进已推出了第五代炉型，目前在各种气化炉中实绩最好。德国SVZ Schwarze Pumpe公司已将这种炉型应用于各种废弃物气化的商业化装置。我国在20世纪60年代就引进了捷克制造的早期鲁奇炉并在云南投产。1987年建成投产的天脊煤化工集团公司从德国引进的4台直径3800mm的IV型鲁奇炉，先后采用阳泉煤、晋城煤和西山官地煤等煤种进行试验，经过10多年的探索，基本掌握了鲁奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术，现建成的第五台鲁奇炉已投产，形成了年产45万吨合成氨的能力。国内鲁奇炉在用厂家有云南解放军化肥厂、哈尔滨煤机厂和河南义马煤气厂，在建的厂家有山西潞安矿、新疆广汇和大唐国际等。 

2.德士古气化炉属于湿法进料气流床的一种，最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂，1993年投产。目前，我国已有山东鲁南、上海焦化、陕西渭化、安徽淮化、金陵石化、南化公司等近30台(套)装置投运，有些已具有10多年运行经验，到目前为止运行基本良好，显示了水煤浆气化技术的先进性。但是，德士古气化炉对煤质限制比较严格，成浆性差和灰分较高，还存在耐火砖成本高、寿命短和煤烧嘴易受磨损等问题。 

3.壳牌气化炉属于气流床气化炉的一种，是目前世界煤气化采用最多的炉型之一。这种炉型不仅可用不同种类的煤，包括劣质的次烟煤和褐煤，还可用于生物燃料和废弃物等的气化。壳牌气化工艺于1972年开始研究，1978年在德国汉堡建成中试装置，1987年在美国建成投煤量250～400吨/日的示范装置，1996年在荷兰建成大型IGCC装置，气化炉为单系统操作，日处理煤量2000吨。我国从2006年开始先后有岳阳洞氮、湖北双环和广西柳州等10余家企业引进了16台该类型气化炉。 

三、三种先进的煤气化工艺优缺比较 

由当今各先进的煤气化工艺相比较，壳牌粉煤气化工艺装置最先进，但也存在建设投资高、建设周期比较长，配套的给煤、干燥、高压氮气及回炉激冷用合成气加压所需的功耗大。壳牌粉煤气化工艺装置一投入生产，克服壳牌粉煤气化工艺装置的缺点，就成为世界煤气化发明人的新目标。中国煤气化发明人也在其中。我父亲马建新就是典型代表，他提出了克服壳牌粉煤气化工艺装置所有缺点的技术思想，虽然有许多不成熟的技术，却拉开了中国克服壳牌粉煤气化工艺装置所有缺点的技术创新序幕。 

技术优缺点比较。 

我父亲马建新2009年发明实用新型专利《粉煤近常压造气装置》专利号20092014678和《虹吸给粉煤装置》专利号：200920146502。是想把湖北双环科技股份有限公司技术落后的型煤气化炉装置，和刚刚废弃的重油气化炉装置，改装成粉煤近常压气化炉装置。想用落后型煤气化工艺装置的建设成本达到壳牌粉煤中压气化炉装置的节能、环保效果；由于他从来没有从事煤气化工作，只是利用业余时间搞发明，所以《粉煤近常压造气装置》和《虹吸给粉煤装置》还存在许多技术缺陷而不能用于生产。我经过一年多创新、改进和完善。由我和我的朋友在今年7月28日向专利局申请了《粉煤常压气化加热给料不完全燃烧器》申请号201020272781.3，在10月14日又申请了《粉煤常压气化不完全燃烧气化炉》。现在通过进一步创新、改进和完善，一种由中国人发明的、克服壳牌粉煤中压气化炉装置所有缺点的万能煤气化工艺装置-----超常压无激冷气化装置问世了。它由《无制氧粉煤超常压无激冷气化装置》，也就是无空分装置粉煤超常压无激冷气化装置、《富氧粉煤超常压无激冷气化装置》、《纯氧粉煤超常 压无激冷气化装置》等组成。本人将陆续向中国专利局申请十多项专利，进行专利技术保护。 

发明内容

本实用新型的目的是针对当前合成氨煤气化工艺装置背景技术所述的不足，特别是克服壳牌纯氧粉煤气化工艺装置所有的缺点提出一种无制氧粉煤超常压无激冷气化装置，是在现在热电厂运行了20多年的粉煤常压完全燃烧锅炉工艺及其装置基础上创新而来！将20多年的粉煤完全燃烧炉----每吨煤炭生产4mpa压力的蒸汽6公斤。改造成粉煤不完全燃烧锅炉----控制空气、氧气、蒸汽、煤炭的比例，每吨煤炭只有少量的煤炭完全燃烧，保证、维持反应区温度稳定在1500℃左右，生产4mpa压力的蒸汽1.5公斤左右，大部分煤炭不完全燃烧煤气化为、气化为(H₂+CO)66％左右和N₂ 22％的合成原料气！经中压锅炉生产4mpa压力的蒸汽，将原料气温度降至500度，再经过低压锅炉生产1.3mpa压力的蒸汽，将原料气温度降至130度，再经过陶瓷过滤器除灰或者静电除尘器除灰，除去原料气中灰尘后到气柜，最后经过水洗塔彻底清除合成原料气灰尘和杂质，经压缩机加压送净化。由于无制氧粉煤超常压无激冷汽化炉和中压锅炉是连体设计(同时申请专利)；汽化炉和中压锅炉炉底部温度都在1300度左右，汽化室和中压锅炉煤渣顺炉壁而下，在汽化炉炉底遇水成渣。经破渣机、集渣室、排渣室排出炉外。由于中压锅炉吸收反应热，中压蒸汽锅炉炉顶出口温度在480度左右，所以不需要当今煤气化激冷系统装置。无激冷、投资少和更节能是本实用新型专利的重要特征之一。 

本实用新型的技术方案是：无制氧粉煤超常压无激冷气化装置，主要包括磨煤机、常压煤仓、粉煤给煤器、气化炉、余热中压蒸汽锅炉、破渣机、集渣室、排渣室、集灰室、排灰室、静电除尘器和水洗塔，其特征在于： 

还包括空气风机、粉煤加热器、常压不完全燃烧器、蒸汽入口和空气加热器； 

磨煤机、粉煤加热器、常压煤仓、粉煤给煤器和常压不完全燃烧器依次管道连接构成煤粉供应链； 

常压不完全燃烧器位于气化炉的顶部，气化炉和余热中压蒸汽锅炉中下部连体设计； 

余热中压蒸汽锅炉、空气加热器、粉煤加热器、余热低压蒸汽锅炉和静电除尘器依次管道连接； 

蒸汽入口在距离气化炉顶2米的中上部反应区炉壁，前后左右四处对称布置，空气风机与空气加热器管道连接。 

如上所述的无制氧粉煤超常压无激冷气化装置，其特征在于：磨煤机、粉煤加热器、常压煤仓、粉煤给煤器、加压煤仓和常压不完全燃烧器依次管道连接构成煤粉供应链。 

本实用新型分为50kpa以下富氧粉煤超常压无激冷气化装置、低压富氧粉煤超常压无激冷气化装置、中压富氧粉煤超常压无激冷气化装置、高压富氧粉煤超常压无激冷气化装置。其特征在于：是根据不同的煤质和煤制合成氨工艺要求，在当地大气压(常压)之上任意优选一个气化炉造气 压力。作为无制氧粉煤超常压无激冷煤气化炉生产压力，是本实用新型的技术方案重要特征之一。其有益效果是：如果是新建无制氧粉煤超常压无激冷气化装置，最佳方案是50kpa以下无制氧粉煤超常压无激冷气化装置。设备制造成本低，建设投资成本最低。如果是将现在不够节能、环保的型煤气化炉改造成世界上最经济、最节能、最环保的粉煤超常压无激冷气化装置，原来生产压力是多少，改造设计生产压力就是多少，只需要改造成无制氧粉煤超常压无激冷气化炉就可以了，改造投资成本最低。 

50kpa无制氧粉煤超常压无激冷气化装置；煤炭从煤厂来经过磨煤机磨成粉进入粉煤仓、通过给煤机，鼓风机来的空气经过空气加热器，粉煤在加热空气的虹吸作用下被带入常压不完全燃烧器，其有益效果是：粉煤仓不需要加压，是常压状态，更有利连续给煤。完全克服壳牌造气工艺装置，高压氮气加压所需的功耗大的缺陷，更节能！ 

中压富氧粉煤无激冷气化装置；将低压机由加压合成气改变为加压空气或者二氧化碳。粉煤在加压空气的推动下，空气通过空气加热器，一起进入粉煤常压不完全燃烧器，在粉煤常压不完全燃烧器中旋转充分混后，气化炉顶部1-2米着火区着火。着火区温度750---850度。加热的蒸汽在距离气化炉顶2米的中上部反应区炉壁，前后左右四处对称进入气化炉，象壳牌喷嘴一样前后左右四处对称进入气化炉，进行煤气化反应。其有益效果是：确保煤气化炉顶部1-2米着火区800℃的着火温度。为反应区温度稳定在1500℃奠定基础。完全达到粉煤中压气化炉一样的不完全燃烧煤气化效果。产生有效成份(H₂+CO)达到66％左右的合成气。 

高压富氧粉煤超常压无激冷气化装置：粉煤同加热空气一起进入无制 氧粉煤超常压无激冷煤在无制氧粉煤不完全燃烧器中旋转充分混后，气化炉顶部1-2米着火区着火。着火区温度750---850度。加热的蒸汽在距离气化炉顶2米的中上部反应区炉壁，前后左右四处对称进入气化炉，象壳牌喷嘴一样前后左右四处对称进入气化炉，进行煤气化反应。其有益效果是：确保煤气化炉顶部1-2米着火区800℃的着火温度。无制氧粉煤不完全燃烧器工作温度比壳牌喷嘴工作温度低500度左右，工作比壳牌喷嘴工作更稳定，连续工作周期是壳牌喷嘴工作周期的几倍，完全克服壳牌炉因为喷嘴故障被迫停车，而不能长周期连续生产的缺陷。而且反应区可以高达1600度左右，粉煤、空气、蒸汽在1500度左右进行煤气化，产生有效成份(H₂+CO)达到66％左右的合成气。 

由于无制氧粉煤超常压无激冷汽化炉和中压锅炉是连体设计；汽化炉和中压锅炉炉底部温度都在1300度左右，汽化室和中压锅炉煤渣顺炉壁而下，在汽化炉炉底遇水成渣。经破渣机、集渣室、排渣室排出炉外。1300度左右的合成气从无制氧粉煤超常压无激冷煤气化炉下部进入余热中压锅炉底部、吸收煤气化反应热，生产4mpa压力的蒸汽。同时合成气温度降温到480度左右，再进入空气、蒸汽加热器和粉煤加热器，继续回收化反应热，再进入低压锅炉，生产0.6mpa压力的蒸汽。合成气温度降温到130度左右。其有益效果是：不需要壳牌和其他煤气化装置激冷系统、反应热回收更完全、更节能。无激冷、投资少和更节能是本实用新型专利的重要效果。 

如上所述的无制氧粉煤超常压无激冷气化装置，其特征在于：通过静电除器除灰后经过水洗塔、完全清洗灰尘和杂质后，进活塞杆填料漏气完 全回收装置(同时申请专利)低压机加压后送净化。其有益效果是：由于对低压机进行《活塞杆填料漏气完全回收装置》(同时申请专利)的改造，使改造后的活塞连杆低压机基本达到透平压缩机全封闭压缩的环保效果，完全克服现在活塞连杆低压机，因为活塞杆、填料漏气，污染环境，浪费原料、能源的缺陷。 

附图说明

图1为壳牌粉煤中压煤气化工艺图； 

图2为本实用新型纯氧粉煤超常压---5kpa无激冷气化装置； 

图3为本实用新型纯氧粉煤超常压---中压无激冷气化装置。 

具体实施方式

图1、图2和图3中标记说明： 

1-磨煤机、2-布袋过滤器、3-常压煤仓、4-粉煤给煤器、5-加压煤仓、6-喷射给煤烧嘴、7--气化炉、8--余热中压蒸汽锅炉、9--破渣机、10--集渣室、11--排渣室、12--集灰室、13--排灰室、14--静电除尘器、15--水洗塔、16-激冷压缩机、17-空气风机、18-粉煤加热器、19-常压不完全燃烧器、20-蒸汽入口、21-空气加热器、22--余热低压蒸汽锅炉、23--气柜、24--罗茨风机、25--低压机。 

以下结合本实用新型实施例作进一步说明： 

实施例1见图2。无制氧粉煤超常压无激冷气化装置，主要包括磨煤机1、常压煤仓3、粉煤给煤器4、气化炉7、余热中压蒸汽锅炉8、破渣机9、集渣室10、排渣室11、集灰室12、排灰室13、静电除尘器14和水洗 塔15，其特征在于： 

还包括空气风机17、粉煤加热器18、常压不完全燃烧器19、蒸汽入口20和空气加热器21； 

磨煤机1、粉煤加热器18、常压煤仓3、粉煤给煤器4和常压不完全燃烧器19依次管道连接构成煤粉供应链； 

常压不完全燃烧器19位于气化炉7的顶部，气化炉7和余热中压蒸汽锅炉8中下部连体设计； 

余热中压蒸汽锅炉8、空气加热器21、粉煤加热器18、余热低压蒸汽锅炉22和静电除尘器14依次管道连接； 

蒸汽入口20在距离气化炉顶2米的中上部反应区炉壁，前后左右四处对称布置，空气风机17与空气加热器21管道连接。 

本实用新型的实施例2参见图3。相对实施例1的区别在于，在粉煤给煤器4和常压不完全燃烧器19之间增设有加压煤仓5。 

煤炭从煤厂来经过磨煤机1磨成粉进入常压煤仓3、通过粉煤给煤器4，空气风机17加压空气经过空气加热器21加热，在加热空气的虹吸作用下粉煤被带入无制氧粉煤加热不完全燃烧器(常压不完全燃烧器19)，充分混合一起再次加热；一起进入无制氧粉煤超常压无激冷煤气化炉(同时申请专利)顶部1-2米着火区着火。着火区温度750---850度。加热的蒸汽在距离气化炉顶2米的中上部反应区炉壁，前后左右四处对称进入气化炉7，象壳牌喷嘴一样前后左右四处对称气化炉，进行煤气化反应。确保煤气化炉顶部1-2米着火区800℃的着火温度，为反应区温度稳定在1500℃奠定基础。完全达到粉煤中压气化炉一样的不完全燃烧煤气化效果。产生 有效成份(H₂+CO)达到66％左右的合成气。由于无制氧粉煤超常压无激冷汽化炉7和余热中压蒸汽锅炉8是中下部连体设计；汽化炉和中压锅炉(余热中压蒸汽锅炉8)炉底部温度都在1300度左右，汽化室和中压锅炉煤渣顺炉壁而下，在汽化炉炉底遇水成渣。经破渣机9、集渣室10、排渣室11排出炉外。1300度左右的合成气从纯氧粉煤超常压无激冷煤气化炉下部进入余热中压蒸汽锅炉8底部、吸收煤气化反应热，生产4mpa压力的蒸汽。同时合成气温度降温到480度左右，再进入空气(蒸汽)加热器21和粉煤加热器18，继续回收气化反应热，再进入低压锅炉(余热低压蒸汽锅炉22)，生产0.6mpa压力的蒸汽。合成气温度降温到130度左右。通过静电除尘器14除灰后经过水洗塔15、完全清洗灰尘和杂质后，进活塞杆填料漏气完全回收装置(同时申请专利)低压机加压后送净化。 

本实用新型无制氧粉煤常压气化不完全燃烧气化炉，分为50kpa以下无制氧粉煤超常压无激冷气化装置、低压无制氧粉煤超常压无激冷气化装置、中压无制氧粉煤超常压无激冷气化装置、高压无制氧粉煤超常压无激冷气化装置几种压力生产状态。根据不同的煤质和煤制合成氨等不同工艺要求，在常压之上任意优选一个气化炉造气压力。是根据煤制合成氨等不同工艺要求，为了达到最经济、最节能、最环保的生产要求，优选本地区大气压(常压)之上的任何一个压力作为无制氧粉煤超常压无激冷煤气化炉生产压力，是本实用新型的技术方案重要特征之一。如果是新建无制氧粉煤超常压无激冷气化装置，最佳方案是50kap压力以下无制氧粉煤超常压无激冷气化装置。粉煤仓不需要加压，是常压状态，更有利连续给煤。完全克服壳牌造气工艺装置，高压氮气加压所需的功耗大的缺陷，更节 能！设备制造成本更低，建设投资成本也更低。如果是将现在的型煤煤气化工艺及其装置，改造成为无制氧粉煤超常压无激冷气化装置，只要将现在型煤气化炉改造成无制氧粉煤超常压无激冷气化炉就可以了。改造投资成本更低，效益更好。粉煤超常压无激冷气化装置，实现的是世界上更科学、更环保、更节能、更经济的万能煤气化工艺装置。 

Claims (1)

1.无制氧粉煤超常压无激冷气化装置，主要包括磨煤机、常压煤仓、粉煤给煤器、气化炉、余热中压蒸汽锅炉、破渣机、集渣室、排渣室、集灰室、排灰室、静电除尘器和水洗塔，其特征在于：

还包括空气风机、粉煤加热器、常压不完全燃烧器、蒸汽入口和空气加热器；

磨煤机、粉煤加热器、常压煤仓、粉煤给煤器和常压不完全燃烧器依次管道连接构成煤粉供应链；

常压不完全燃烧器位于气化炉的顶部，气化炉和余热中压蒸汽锅炉中下部连体设计；

余热中压蒸汽锅炉、空气加热器、粉煤加热器、余热低压蒸汽锅炉和静电除尘器依次管道连接；

蒸汽入口在距离气化炉顶2米的中上部反应区炉壁，前后左右四处对称布置，空气风机与空气加热器管道连接。 

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