CN202226829U

CN202226829U - 纯氧粉煤超常压无激冷气化装置

Info

Publication number: CN202226829U
Application number: CN2010205899707U
Authority: CN
Inventors: 马超
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2020-11-04

Abstract

纯氧粉煤超常压无激冷气化装置，主要包括磨煤机、常压煤仓、给煤锁斗、加压煤仓、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：还包括粉煤加热器、纯氧粉煤不完全燃烧器和氧、蒸气加热器；磨煤机、粉煤加热器、常压煤仓、给煤锁斗、加压煤仓和纯氧粉煤不完全燃烧器依次管道连接构成煤粉供应链；纯氧粉煤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、氧、蒸气加热器、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；蒸汽管和氧气管与氧、蒸气加热器连接。无激冷、投资少和更节能。

Description

纯氧粉煤超常压无激冷气化装置

技术领域

本实用新型涉及纯氧粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置，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：200920146502和《粉煤近常压造气方法》专利号：20092014678的创新、补充和完善，是本人超常压无激冷气化工艺及其装置系列发明申请之一；属于合成氨原料造气、煤制天然气原料造气、煤制油原料造气技术领域。

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纯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、以(H₂+CO)为主的合成原料气！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150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，最后经过水洗塔彻底清除合成原料气灰尘和杂质和加压送净化。由于纯氧粉煤超常压无激冷气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。由于中压锅炉吸收反应热，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：纯氧粉煤超常压无激冷气化装置，主要包括磨煤机、常压煤仓、给煤锁斗、加压煤仓、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：

还包括粉煤加热器、纯氧粉煤不完全燃烧器和氧、蒸气加热器；

磨煤机、粉煤加热器、常压煤仓、给煤锁斗、加压煤仓和纯氧粉煤不完全燃烧器依次管道连接构成煤粉供应链；

纯氧粉煤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、氧、蒸气加热器、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；

蒸汽管和氧气管与氧、蒸气加热器连接。

如上所述的纯氧粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置，其特征在于：二氧化碳管同时连接给煤锁斗、加压煤仓。

纯氧粉煤超常压无激冷气化装置分为0.01mpa以下纯氧粉煤超常压无激冷气化装置、低压纯氧粉煤超常压无激冷气化装置、中压纯氧粉煤超常压无激冷气化装置、高压纯氧粉煤超常压无激冷气化装置。其特征在于：根据不同的煤质和煤制合成氨、煤制天然气、煤制油等不同工艺要求，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、煤制天然气、煤制油等不同工艺要求，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纯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：如果是新建纯氧粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置，最佳方案是0.01mpa以下纯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。如果是将原来的鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古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工艺及其装置，原来生产压力是多少，改造设计生产压力就是多少，改造投资成本最低。

纯氧粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置和现在粉煤中压蒸汽锅炉工艺装置基本相同；煤炭从煤厂来经过磨煤机磨成粉进入粉煤仓、在增压冷却合成气的推动下。进入纯氧粉煤不完全燃烧器(同时申请专利)，同从纯氧粉煤不完全燃烧器中心管来的加热氧气、蒸汽一起进入纯氧粉煤超常压无激冷煤气化炉(同时申请专利)、着火区温度在750----850度。其有益效果是：纯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、氧气、蒸汽在1500度左右进行煤气化，产生有效成份(H₂+CO)达到88％左右的合成气。

由于纯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。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，再进入氧气、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1.3mpa压力的蒸汽。合成气温度降温到130度左右后分二路。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。

如上所述的纯氧粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置，其特征在于：一路通过静电除器除灰后经过水洗塔、完全清洗灰尘和杂质后，如果低于送净化压力，经过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。

如上所述的纯氧粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置，其特征在于：推动粉煤进气化炉的气体是净化生产的二氧化碳。适当加温，就能达到推动粉煤进气化炉的压力。其有益效果是：基本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！没有二氧化碳也可以用加压空气或者氮气。

附图说明

图1为壳牌粉煤中压气化工艺图

图2为本实用新型纯氧粉煤超常压---0.1kpa无激冷气化工艺图；

图3为本实用新型纯氧粉煤超常压---中压无激冷气化工艺图；

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-给煤锁斗、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、18-粉煤加热器、19-纯氧粉煤不完全燃烧器、21-氧、蒸气加热器、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。纯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、给煤锁斗4、加压煤仓5、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：

还包括粉煤加热器18、纯氧粉煤不完全燃烧器19和氧、蒸气加热器21；

磨煤机1、粉煤加热器18、常压煤仓3、给煤锁斗4、加压煤仓5和纯氧粉煤不完全燃烧器19依次管道连接构成煤粉供应链；

氧粉煤加热给料装置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、氧、蒸气加热器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；

蒸汽管和氧气管与氧、蒸气加热器21连接。

煤炭从煤厂来经过磨煤机1磨成粉进入常压煤仓3、在增压冷却合成气的推动下，控制煤炭与氧气按一定比例，进入纯氧粉煤不完全燃烧器19(氧粉煤加热给料装置)，同从纯氧粉煤不完全燃烧器中心管来的加热氧气、蒸汽一起加热到300度左右，从炉顶进入纯氧粉煤超常压无激冷煤气化炉着火区着火，着火区温度在750----850，继上而下反应区，反应区温度稳定在1500℃左右，一定比例的氧气、蒸汽、煤炭完全达到粉煤中压气化炉一样的不完全燃烧煤气化效果，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(H₂+CO)88％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480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150度，中压气化经过静电除尘器14除灰和水洗塔彻底清除合成原料气灰尘和杂质后送净化(如图2所示)。0.1kpa气化经过静电除尘器，除去原料气中灰尘，进入气柜23、经过罗茨风机24加压水洗，彻底清除合成原料气灰尘和杂质通过低压机25加压送净化。(如图2所示)。

本实用新型粉煤常压气化不完全燃烧气化炉，分为0.01mpa以下纯氧粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置、低压纯氧粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置、中压纯氧粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置、高压纯氧粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置三种压力生产状态。根据不同的煤质和煤制合成氨、煤制天然气、煤制油等不同工艺要求，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、煤制天然气、煤制油等不同工艺要求，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纯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。如果是新建纯氧粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置，最佳方案是低压纯氧粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置。设备制造成本低，建设投资成本最低。如果是将原来的鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古气化炉改造粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置，原来生产压力是多少，改造设计生产压力就是多少，改造投资成本最低，效益最好。粉煤超常压无激冷气化工艺及其装置，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.纯氧粉煤超常压无激冷气化装置，主要包括磨煤机、常压煤仓、给煤锁斗、加压煤仓、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：

蒸汽管和氧气管与氧、蒸气加热器连接。

2.如权利要求1所述的纯氧粉煤超常压无激冷气化装置，其特征在于：二氧化碳管同时连接给煤锁斗、加压煤仓。