專利名稱：氣化島方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氣化技術領域，是一種氣化島方法，用于煤(或者石油焦、 液體燃料、氣體燃料)氣化制合成原料氣或燃料氣。
背景技術：
氣化技術是將固體原料(如煤炭、石油焦等)轉化為氣體原料的手段。 氣化技術源于化工行業(yè)，用于將煤炭或者石油焦等轉化為合成原料氣，主 要包括一氧化碳和氫氣，用于化工合成。近幾十年來，氣化技術逐漸應用于煤氣化燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)領域?，F(xiàn)有煤氣化技術主要包括固定床氣化技術、流化床氣化技術和噴流床 氣化技術。固定床氣化技術采用氣固逆流接觸，煤從氣化爐頂部加入，氣 化劑從爐底進入，產生的氣體產品從爐頂引出，固體灰渣從爐底排出。流 化床氣化技術采用氣固混流接觸，煤從氣化爐下部加入，氣化劑由氣化爐 底部和下部加入，在爐膛下部發(fā)生強烈的混合后從爐頂引出，進入氣固分 離器。氣化產生的灰渣從爐底放渣管排出。噴流傳釆用氣固順流接觸方式， 氣化劑和氣化原料同時進入爐內發(fā)生反應，產生的氣體產物和灰渣同時引 出氣化爐?，F(xiàn)有氣化技術中，固定床氣化技術歷史悠久，技術成熟，但由于需用 弱粘結性塊煤或型煤為原料，原料適應性差；為防止結渣，操作溫度較低，水蒸汽用量大；副產焦油和酚等物質，凈化處理流程長、投資高，因此新 建氣化項目已很少采用。流化床氣化爐煤種適應性廣、造價低、環(huán)保性好、 水處理系統(tǒng)簡單、蒸汽用量少、可爐內脫硫，但碳轉化率較低。噴流床氣 化技術氣化效率高，是目前較為先進的氣化技術，但氧耗高、投資大，同 時氣化高硫、高灰和高灰熔點的煤種時效率和經(jīng)濟性都大幅下降。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種新型的氣化島方法，其整體投資小，效率高， 提高了碳利用率。為達到上述目的，本發(fā)明的技術解決方案是一種氣化島方法，用于煤制合成氣或者燃料氣，其設備包括空氣壓縮 單元、氧氣制備單元、原料制備與輸送單元、氣化單元、煤氣冷卻及蒸汽 發(fā)生單元、干法除塵單元和灰渣處理單元；其氣化單元采用粉煤氣化裝置 ——輸運床氣化爐，床內采用高操作氣速、高循環(huán)倍率和高周體通量，同 時采用高效氣固分離器和高通量返料裝置；氣化劑的入爐位置在爐體底部 和下部旋流切向進入；氣化原料入爐位置在爐體下部混合區(qū)；返料位置位 于爐體下部混合區(qū)；氣化爐排渣在爐體底部，或在返料器底部；氣化原料 中加入脫硫劑，進行爐內脫硫；包括步驟A) —部分空氣經(jīng)過空氣壓縮單元獲得壓力，另一部分空氣經(jīng)過氧氣 制備單元獲得高純度和壓力的氧氣，然后混合，形成富氧空氣；B) 原料煤和脫硫劑經(jīng)過原料制備單元，形成粉煤和細顆粒的脫硫劑；C) A)步的富氧空氣和B)步的粉煤和脫硫劑同時進入氣化單元；D) 氣化單元采用加壓密相輸運床氣化方式，操作溫度在100(TC左右，加壓操作，采用高氣速和高循環(huán)倍率，獲得高效氣固傳熱傳質，實現(xiàn)煤的高效轉化和高效固硫過程；E) 氣化單元產生的低含塵量氣體進入煤氣冷卻與蒸汽發(fā)生單元，將 產品氣體進行降溫同時產生蒸汽，降溫后的氣體進入干法除塵單元，進一 步除去氣體中的粉塵后，做為成品合成氣或者燃料氣進入后續(xù)的工藝；F) 氣化單元的排渣和干法除塵單元捕集的粉塵進入灰渣處理單元， 將固體中的殘?zhí)歼M行完全燃燒，同時將渣粉內的固硫產物穩(wěn)定化。所述的氣化島方法，其所述E)步中煤氣冷卻與蒸汽發(fā)生單元的一部分副 產蒸汽用做氣化劑返回入氣化單元。所述的氣化島方法，其還包括G)步，灰渣處理單元采用流化床的型 式，產生的蒸汽和E)步中煤氣冷卻與蒸汽發(fā)生單元的另一部分副產蒸汽 一并輸出。所述的氣化島方法，其所述B)步中原料制備單元制備的粉煤，其粒 徑在0 6mm之間、含水量< 8 % 。所述的氣化島方法，其所述C)步中B)步的粉煤和脫硫劑同時進入 氣化單元，是經(jīng)過螺旋給料器或者氣力輸送方式進入氣化單元。所述的氣化島方法，其氣化劑制備單元包括空氣壓縮單元、氧氣制備 單元和蒸汽發(fā)生單元，根據(jù)不同的產品要求，可以釆用不同的氣化劑，如 空氣或者富氧空氣或者純氧，同時根據(jù)需要確定不同的水蒸汽用量。本發(fā)明和現(xiàn)有氣化技術的改進和優(yōu)勢在于1. 可以高效并經(jīng)濟地氣化高硫、高灰和高灰熔點的煤種。2. 可以爐內脫硫，簡化后續(xù)工藝，降低整體投資。3. 負荷調節(jié)能力好。4. 可用空氣或者富氧或者純氧進行氣化，適用于不同的場合。5. 采用和灰渣處理工藝相結合，有效的提高了整體碳利用率。


圖1本發(fā)明氣化島方法流程圖；圖2本發(fā)明氣化島方法所用輸運床氣化爐結構示意圖，其中，圖2(a) 為整體結構圖；圖2(b)為圖2(a)的B-B剖面圖；圖2(c)為爐體結構圖。
具體實施方式
參見附圖l，為本發(fā)明氣化島一種實施方案的流程簡圖，稱為富氧氣 化流程，其中，空氣壓縮單元l;氧氣制備單元2;原料制備及輸送單元3;氣化單元4;灰渣處理單元5;煤氣冷卻及蒸汽發(fā)生單元6;干法除塵單元7。本發(fā)明的整體氣化設備包括原料制備單元、氣化劑制備單元、氣化單元4、煤氣后處理單元和灰渣處理單元5。通過各單元之間的有效匹配 實現(xiàn)一種新型氣化島方法，為后續(xù)過程(如IGCC或化工合成)提供合格的氣體原料，解決現(xiàn)有氣化技術在效率、投資方面的矛盾，實現(xiàn)低成本下的高效率。本裝置的技術特征的核心是采用新型粉煤氣化裝置一一輸運床氣化 爐，己另案申請專利，見圖2，請參考相關資料。輸運床氣化爐內釆用高 操作氣速、高循環(huán)倍率和高固體通量，同時采用高效氣固分離器和高通量返料裝置；氣化劑的入爐位置在爐體底部和下部旋流切向進入；氣化原料 入爐位置在爐體下部混合區(qū)；返料位置位于爐體下部混合區(qū)；氣化爐排渣 可以在爐體底部，也可以在返料器底部進行。氣化原料中加入脫硫劑，進 行爐內脫硫。通過輸運床氣化過程實現(xiàn)靈活的氣化劑調節(jié)方式(可以是空 氣或者富氧空氣或者純氧)、爐內脫硫、氣化爐負荷調節(jié)。原料制備單元 為氣化過程準備粒度在0 6mm、含水量<8%的粉煤，原料煤和脫硫劑通過螺旋給料器或者氣力輸送方式進入氣化爐；氣化劑，包括一定量的水蒸 汽從氣化爐底部和下部進入。原料煤、脫硫劑和氣化劑在氣化爐內發(fā)生熱 解、燃燒、氣化、固硫等過程，氣化產物包括氣體和固體顆粒從氣化爐頂 部出口進入氣固分離裝置，分離絕大部分顆粒后，氣體進入煤氣冷卻和蒸 汽發(fā)生裝置，降溫后的氣體進入干法除塵裝置除去大部分粉塵后進入后續(xù) 工藝。氣固分離裝置分離下來的固體顆粒循環(huán)回氣化爐底部繼續(xù)參與反 應。氣化爐的排渣可以在氣化爐底部放渣管排出或者在返料器位置排出。 排出的灰渣和干法除塵裝置捕集的粉塵送入灰渣處理單元，采用一臺循環(huán) 流化床鍋爐將灰渣中的殘?zhí)己凸塘虍a物處理，實現(xiàn)碳的完全利用和固硫產 物的穩(wěn)定化。本發(fā)明氣化島方法流程，闡述如下空氣經(jīng)過空氣壓縮單元1獲得一定壓力；空氣經(jīng)過氧氣制備單元2獲得高純度和一定壓力的氧氣，和空氣壓縮單元1加壓后的空氣混合，形成 富氧空氣?？梢愿鶕?jù)不同的需要調節(jié)空氣與氧氣的比例以獲得不同濃度的富氧空氣。原料煤和脫硫劑經(jīng)過原料制備單元3，形成粒度在0 6mm、 含水量<8%的粉煤和細顆粒的脫硫劑，經(jīng)過螺旋給料器或者氣力輸送方式 進入氣化爐4。氣化爐4采用加壓密相輸運床氣化方式，氣化爐4操作溫 度在100(TC左右，加壓操作，采用高氣速和高循環(huán)倍率，獲得高效氣固傳 熱傳質，實現(xiàn)煤的高效轉化和高效固硫過程。氣化爐4頂部引出的氣固產 物通過氣固分離器分離下絕大部分的固體再循環(huán)回氣化爐4繼續(xù)參與反 應，產生的低含塵量的氣體進入煤氣冷卻與蒸汽發(fā)生單元6，將產品氣體 進行降溫同時產生蒸汽。降溫后的氣體進入干法除塵單元7，進一步除去 氣體中的粉塵，做為成品合成氣或者燃料氣進入后續(xù)的工藝。煤氣冷卻與 蒸汽發(fā)生單元6產生的蒸汽一部分用做氣化劑進入氣化爐4，另一部分作 為氣化島副產蒸汽輸出。氣化爐4的排渣和干法除塵7捕集的粉塵進入灰 渣處理單元5，將固體中的殘?zhí)歼M行完全燃燒，同時將渣粉內的固硫產物 穩(wěn)定化?；以幚韱卧?采用流化床的型式，同時產生的蒸汽和煤氣冷卻 與蒸汽發(fā)生單元6的副產蒸汽一并輸出。以上所述，僅是根據(jù)本發(fā)明技術方案提出的較佳實施例，并非對本發(fā) 明作任何形式上的限制，凡是未脫離本發(fā)明技術方案內容，依據(jù)本發(fā)明的 技術實質對以上實施例所作的簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā) 明的權利要求保護范圍內。
權利要求
1. 一種氣化島方法，用于煤制合成氣或者燃料氣，其設備包括空氣壓縮單元、氧氣制備單元、原料制備與輸送單元、氣化單元、煤氣冷卻及蒸汽發(fā)生單元、干法除塵單元和灰渣處理單元；其特征在于，氣化單元采用粉煤氣化裝置——輸運床氣化爐，床內采用高操作氣速、高循環(huán)倍率和高固體通量，同時采用高效氣固分離器和高通量返料裝置；氣化劑的入爐位置在爐體底部和下部旋流切向進入；氣化原料入爐位置在爐體下部混合區(qū)；返料位置位于爐體下部混合區(qū)；氣化爐排渣在爐體底部，或在返料器底部；氣化原料中加入脫硫劑，進行爐內脫硫；其包括步驟A)一部分空氣經(jīng)過空氣壓縮單元獲得壓力，另一部分空氣經(jīng)過氧氣制備單元獲得高純度和壓力的氧氣，然后混合，形成滿足一定濃度要求的富氧空氣；B)原料煤和脫硫劑經(jīng)過原料制備單元，形成粉煤和細顆粒的脫硫劑；C)A)步的富氧空氣和B)步的粉煤和脫硫劑同時進入氣化單元；D)氣化單元采用加壓密相輸運床氣化方式，操作溫度在1000℃左右，加壓操作，采用高氣速和高循環(huán)倍率，獲得高效氣固傳熱傳質，實現(xiàn)煤的高效轉化和高效固硫過程；E)氣化單元產生的低含塵量氣體進入煤氣冷卻與蒸汽發(fā)生單元，將產品氣體進行降溫同時產生蒸汽，降溫后的氣體進入干法除塵單元，進一步除去氣體中的粉塵后，做為成品合成氣或者燃料氣進入后續(xù)的工藝；F)氣化單元的排渣和干法除塵單元捕集的粉塵進入灰渣處理單元，將固體中的殘?zhí)歼M行完全燃燒，同時將渣粉內的固硫產物穩(wěn)定化。
2.如權利要求1所述的氣化島方法，其特征在于，所述E)步 中煤氣冷卻與蒸汽發(fā)生單元的一部分副產蒸汽用做氣化劑返回入氣 化單元。
3.如權利要求1所述的氣化島方法，其特征在于，還包括G) 步，灰渣處理單元采用流化床的型式，產生的蒸汽和E)步中煤氣冷 卻與蒸汽發(fā)生單元的另一部分副產蒸汽一并輸出。
4.如權利要求1所述的氣化島方法，其特征在于，所述B)步中 原料制備單元制備的粉煤，其粒徑在0 6mm之間、含水量<8%。
5.如權利要求1所述的氣化島方法，其特征在于，所述C)步中B) 步的粉煤和脫硫劑同時進入氣化單元，是經(jīng)過螺旋給料器或者氣力輸 送方式進入氣化單元。
6.氣化劑制備單元包括空氣壓縮單元、氧氣制備單元和蒸汽發(fā)生 單元，根據(jù)不同的產品要求，采用不同的氣化劑，如空氣或者富氧空 氣或者純氧，同時根據(jù)需要確定不同的水蒸汽用量。
全文摘要
本發(fā)明一種氣化島方法，通過一種新型粉煤加壓氣化裝置，將煤轉化為氣體產品，可以作為合成原料氣或者燃料氣。氣化島另外還包括原料制備單元、空氣壓縮單元、制氧單元、煤氣冷卻與蒸汽發(fā)生單元、灰渣處理單元和干法除塵單元等。空氣壓縮單元、制氧單元和蒸汽發(fā)生裝置用于產生氣化所需的氣化劑，原料制備單元用于制備符合要求的氣化原料。煤氣冷卻單元和干法除塵單元用于對氣化產生的煤氣進行處理，得到合格的合成氣或燃料氣?；以幚韱卧糜趯饣a生的灰渣和固硫產物進行處理，實現(xiàn)氣化原料的高效利用和固硫劑的處理。
文檔編號C10J3/00GK101260321SQ20071006423
公開日2008年9月10日 申請日期2007年3月7日 優(yōu)先權日2007年3月7日
發(fā)明者祥 徐, 岳 王, 肖云漢 申請人:中國科學院工程熱物理研究所