專利名稱：一種氣流床氣化激冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煤氣化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氣流床氣化激 冷裝置。
背景技術(shù)：
煤的潔凈與高效利用是當(dāng)今世界能源與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的重大技 術(shù)課題，也是我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。煤 氣化技術(shù)作為煤炭深度加工、轉(zhuǎn)化的先導(dǎo)技術(shù)，是潔凈煤技術(shù)的關(guān) 鍵。煤氣化是指將煤投放在氣化爐內(nèi)，在一定的溫度及壓力條件下， 煤中有機(jī)質(zhì)與氣化劑如蒸汽/空氣或氧氣等發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，將
固體煤轉(zhuǎn)化為含有C0、 H2、 CH,等可燃?xì)怏w和C02、 N2等非可燃?xì)怏w 的過程。煤的氣化技術(shù)在聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電裝置、合成氨以及 合成甲醇等行業(yè)應(yīng)用極為廣泛，而氣化爐則是煤氣化的關(guān)鍵設(shè)備。 因此，世界各國的科技人員研究和開發(fā)出了各種類型的氣化爐。其 中，氣流床與固定床、流化床相比，氣流床具有較好的煤種與粒度 適應(yīng)性和更優(yōu)良的技術(shù)性能，是煤基大容量、高效潔凈、運(yùn)行可靠 的燃?xì)馀c合成氣制備裝置的首選技術(shù)。
現(xiàn)今氣流床氣化技術(shù)的共同特點(diǎn)是加壓(3.0MPa 6.5 MPa)、 高溫(1300 1700 r)、粒度細(xì)微，反應(yīng)迅速高效，但在原料煤處理、 輸料形式與方法、實(shí)現(xiàn)混合、爐殼內(nèi)襯、排渣、凈化處理、余熱回 收等技術(shù)上方式各異 形成不同的技術(shù)工藝類型。其中主要包括兩種具有特色的技術(shù)流派，一種是以美國Texaco公司的技術(shù)為代表的 水煤漿氣化技術(shù)；另一種是以荷蘭Shell公司的技術(shù)為代表的干煤 粉氣化技術(shù)。
美國Texaco公司的氣化爐，水煤漿由氣化爐爐頂向下噴入，在 爐內(nèi)進(jìn)行熔渣氣化。由于物料在該氣化爐內(nèi)的停留時(shí)間分布較寬， 部分物料在爐內(nèi)的停留時(shí)間很短，沒有達(dá)到平均停留時(shí)間就逸出爐 外，因此，碳轉(zhuǎn)化率一般低于95%。美國Texaco公司的氣化爐的 氣化操作溫度為1400 1500°C，氣化操作壓力為2. 5 8. 5Mpa。美 國Texaco公司的氣化爐世界范圍內(nèi)的商業(yè)化市場占有量大，技術(shù)成 熟，它因煤漿制備、計(jì)量、輸送、控制簡單，安全可靠，操作壓力 高，可達(dá)6.5 MPa和投資低等技術(shù)特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。
荷蘭Shell公司的氣化爐屬加壓對(duì)噴式粉煤液態(tài)排渣氣化爐。 干煤粉用加壓鎖式煤斗，靠氮?dú)饣駽02氣流輸送，與氧氣及少量水 蒸汽混合噴入爐內(nèi)，氣化爐溫度維持在1400 160(TC,形成的熔渣 在中間底部排渣口排出，煤氣出爐后采用回流冷煤氣激冷方式。該 爐裝有四個(gè)煤粉燃燒器，并裝設(shè)水冷壁，在水冷壁中將產(chǎn)生飽和蒸 汽。
在我國，九十年代，隨著聯(lián)合循環(huán)(IGCC)等潔凈煤發(fā)電技術(shù) 的推廣應(yīng)用，在國家電力公司的資助下，西安熱工研究院率先進(jìn)行 了干煤粉加壓氣化技術(shù)研究并建立了國內(nèi)第一套干煤粉加壓氣化特 性試驗(yàn)裝置和干煤粉加壓濃相供料裝置，日處理煤量為700kg，氣 化壓力為2.0 3.0MPa，并進(jìn)行了干煤粉氣化特性和干煤粉濃相加供料系統(tǒng)的研究。
"十五"期間，西安熱工研究院負(fù)責(zé)完成了國家高技術(shù)研究發(fā)
展計(jì)劃(863計(jì)劃)課題"干煤粉加壓氣化技術(shù)"中試試驗(yàn)研究， 發(fā)明了帶水冷壁和煤氣冷卻器的兩段式干煤粉加壓氣化工藝，建成 了規(guī)模為36t/d的中試裝置，氣化壓力為3.0MPa，進(jìn)行了十幾種煤 的氣化試驗(yàn)，并通過了國家驗(yàn)收。
"十一五"又在"綠色煤電"(863計(jì)劃)課題項(xiàng)目中承擔(dān)工藝 包設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)一步完善了國內(nèi)自主的干煤粉加壓氣化技術(shù)。
以往干法氣化工藝主要針對(duì)發(fā)電用途，采用干法除塵，氣化爐 體后加有龐大的煤氣冷卻器系統(tǒng)，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本相對(duì)很 高；而以往水煤漿激冷工藝采用水煤漿形式進(jìn)料，入料成分中含有 大量水分，造成氣化溫度較低，大量熱能損失，大大限制了可氣化 煤種的范圍，同時(shí)氣化爐內(nèi)采用耐火磚結(jié)構(gòu)使得運(yùn)行周期較短且需 定期更換，需設(shè)備用爐，增加了運(yùn)行成本。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種粗 煤氣中含有較多的水蒸氣、采取冷煤氣循環(huán)激冷工藝、造價(jià)低廉、 系統(tǒng)總效率高的氣流床氣化激冷裝置。
本實(shí)用新型包括開設(shè)有氣體出口和排渣口的氣化爐l，與氣化 爐1排渣口相連通的排渣罐3，在氣化爐1的下部對(duì)稱均勻布置有 一組或一組以上的噴嘴8 ，氣化爐1的氣體出口通過管路與激冷罐 4的粗煤氣進(jìn)口相連通，激冷罐4的氣體出口通過管路與文丘里洗滌器11的粗煤氣進(jìn)口連接，文丘里洗滌器11的煤氣出口與洗滌塔 6的煤氣進(jìn)口相連通，激冷罐4的下端出口通向灰水處理系統(tǒng)，在
激冷罐4的側(cè)壁設(shè)有中壓給水入水管口，洗滌塔6下端的灰水出口 管道與灰水處理系統(tǒng)相連接；在氣化爐1的上端還可設(shè)置有循環(huán)煤 氣激冷器7，洗滌塔6的凈煤氣出口一部分通過換熱器10換熱循環(huán) 至氣化爐1上端煤氣激冷器7進(jìn)行爐內(nèi)煤氣激冷，其余部分作為生 產(chǎn)的合成氣送至用戶使用。
氣化爐1的內(nèi)部設(shè)置有水冷壁2，水冷壁2底部設(shè)有循環(huán)進(jìn)水 口，上部設(shè)有水汽出口，水冷壁2底部的循環(huán)進(jìn)水口端與汽包5的 循環(huán)水出口端相連通，水冷壁2上部的水汽出口端與汽包5的進(jìn)口 端相連通。另外汽包5設(shè)有除氧水補(bǔ)充管口和排污管口。
本實(shí)用新型的工作原理是該氣化爐1下部對(duì)稱均勻布置有噴 嘴8，通過噴嘴8向氣化爐1內(nèi)以設(shè)定速度噴入粉狀或漿態(tài)煤粉與 氣化劑，反應(yīng)生成包括C0和H2的粗煤氣，粗煤氣在氣化爐1內(nèi)自 下而上流動(dòng)，經(jīng)過氣化爐1上部煤氣激冷器7與冷煤氣混合后進(jìn)入 激冷罐4進(jìn)行水激冷，然后進(jìn)入文丘里洗滌器11和洗滌塔6洗滌凈 化。凈化后的煤氣一部分作為產(chǎn)出合成氣送至用戶使用，另一部分 通過換熱循環(huán)至氣化爐1上部的煤氣激冷器7對(duì)粗煤氣進(jìn)行激冷。
本實(shí)用新型采用了煤氣上行、下置噴嘴式氣流床氣化激冷工藝， 即煤氣與液渣呈反向流動(dòng)，煤氣向上流動(dòng)，液渣向下流動(dòng)的干煤粉 加壓氣化激冷工藝，本工藝不僅適用于干煤粉加壓氣化工藝，對(duì)采 用碳質(zhì)料槳為原料的加壓氣化方式同樣適用。這種工藝造價(jià)低廉，系統(tǒng)總效率高。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)工藝的缺陷，本實(shí)用新型首次提出了煤氣上行式 的干煤粉加壓氣化激冷工藝，這種工藝生產(chǎn)出來的粗煤氣含有較多 水蒸氣，可直接送入變換工序而不需要再補(bǔ)加蒸汽或只需要少補(bǔ)蒸 汽，造價(jià)低廉，系統(tǒng)總效率高，是煤化工合成氨、甲醇、制H2、合 成油等行業(yè)的最佳選擇。本發(fā)明的工藝采取循環(huán)冷煤氣對(duì)氣化爐內(nèi) 粗煤氣激冷降溫，使液態(tài)渣極易激冷固化，防止后續(xù)系統(tǒng)結(jié)焦；粗 煤氣在激冷罐內(nèi)進(jìn)行激冷和洗滌，不需要煤氣冷卻器等設(shè)備，減少 了投資和耗功。

附圖是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見附圖，本實(shí)用新型的激冷裝置包括開設(shè)有氣體出口和排渣
口的氣化爐1，與氣化爐1排渣口相連通的排渣罐3，排渣罐3的排 渣口與渣池相連通，氣化爐1所產(chǎn)生的灰渣以固態(tài)形式經(jīng)排渣口排
至排渣罐3，經(jīng)排渣罐3充水減壓排出到渣池；在氣化爐1殼體的 下部對(duì)稱均勻布置有一組或一組以上的氣化噴嘴8，氣化噴嘴8可 向氣化爐1內(nèi)噴入粉狀或漿態(tài)煤粉與氣化劑，氣化爐1上端設(shè)有煤 氣激冷器7，循環(huán)冷煤氣通過煤氣激冷器7與氣化爐1內(nèi)高熱粗煤 氣混合，使粗煤氣達(dá)到設(shè)計(jì)溫度范圍后去后續(xù)設(shè)備再處理。氣化爐 1的氣體出口通過管路與激冷罐4的粗煤氣進(jìn)口管路相連通，激冷罐4的氣體出口通過管路與文丘里洗滌器11的粗煤氣進(jìn)口管路連 接，文丘里洗滌器11的煤氣出口與洗滌塔6的煤氣進(jìn)口管路相連通，
激冷罐4的下端出口通向灰水處理系統(tǒng)，在激冷罐4側(cè)壁上設(shè)有中 壓給水入水管口 9，洗滌塔6下端的灰水出口通過管路與灰水處理 系統(tǒng)相連接。洗滌塔6的凈煤氣出口一部分與用戶相連接，送用戶 使用，另一部分通過換熱器10循環(huán)至氣化爐1上端煤氣激冷器7的 管道入口進(jìn)行激冷。文丘里洗滌器11上設(shè)有洗滌水進(jìn)口，洗滌用水 來自于洗滌塔循環(huán)工藝水系統(tǒng)。
氣化爐l可以為干煤粉氣化爐，也可以為水煤漿氣化爐。如為 干煤粉氣化爐，則內(nèi)部設(shè)置有水冷壁2，水冷壁2底部設(shè)有循環(huán)進(jìn) 水口，上部設(shè)有水汽出口，水冷壁2的底部的循環(huán)進(jìn)水口端與汽包 5的循環(huán)水出口端相連通，水冷壁2上部的水汽出口端與汽包5的 水汽進(jìn)口端相連通。另外汽包5設(shè)有除氧水補(bǔ)充管口和排污管口。 水冷壁2通過汽包5加入除氧水，補(bǔ)充水冷壁2內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，并且 汽包5產(chǎn)出蒸汽送至用戶，汽包5下部設(shè)有排污管道；如為水煤漿 氣化爐，則內(nèi)部設(shè)置為耐火材料。
本實(shí)用新型的激冷工藝實(shí)施步驟是起始階段，通過氣化爐1 下部對(duì)稱均勻布置的一組或一組以上的氣化噴嘴8，煤粉或水煤漿 與氣化劑(氧氣或富氧與水蒸汽)發(fā)生氣化反應(yīng)，煤粉或水煤漿與 氣化劑(氧氣或富氧與水蒸汽)發(fā)生氣化反應(yīng)(C+02+H20)，其中C: 02為2:1，仏0含量相對(duì)較少。在操作溫度145(TC 170(TC，操作壓 力3.0MPa 8. 7MPa的條件下，產(chǎn)生溫度為1300 1500°C的粗煤氣。氣化爐l可以為干煤粉氣化爐，也可以為水煤漿氣化爐。如為干煤
粉氣化爐，則內(nèi)部設(shè)置有水冷壁2，且水冷壁2通過汽包5加入除 氧水，補(bǔ)充水冷壁2內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，并且水冷壁2底部設(shè)有進(jìn)水口，
上部設(shè)有出口，汽包5產(chǎn)出蒸汽送至用戶，下部設(shè)有排污管道；如
為水煤漿氣化爐，則內(nèi)部設(shè)置為耐火材料。粗煤氣在氣化爐l內(nèi)自
下向上流動(dòng)，經(jīng)過氣化爐1上部的煤氣激冷器7降溫后，煤氣溫度 降至90(TC左右，這是本發(fā)明的第一次激冷，在此液態(tài)渣被固化， 灰渣排放即氣化爐1產(chǎn)生的熔融態(tài)灰渣經(jīng)排渣罐3由爐底排渣系統(tǒng) 排出；經(jīng)過第一次煤氣激冷后的粗煤氣進(jìn)入激冷罐4進(jìn)行第二次水 激冷，此時(shí)將粗煤氣直接通入激冷罐4液面以下使粗煤氣激冷，激 冷后粗煤氣由激冷罐4上部出口管道進(jìn)入文丘里洗滌器11及洗滌塔 6進(jìn)行粗煤氣洗滌凈化，激冷罐4的灰水由下部管道排出進(jìn)入后續(xù) 灰水系統(tǒng)處理，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，激冷罐4液位通過中壓給水入水管 口 9補(bǔ)充中壓水保持，在激冷罐4內(nèi)粗煤氣溫度降溫后進(jìn)入文丘里 洗滌器11經(jīng)與工藝水混合洗滌后，粗煤氣再進(jìn)入洗滌塔6洗滌凈化， 產(chǎn)生的灰水通過洗滌塔6下部灰水出口管道進(jìn)入灰水處理系統(tǒng)。文 丘里洗滌器11上設(shè)有洗滌水進(jìn)口 ，文丘里洗滌器11洗滌用水來自 洗滌塔循環(huán)工藝水系統(tǒng)。凈化后產(chǎn)生的合成氣一部分經(jīng)過換熱器10 循環(huán)至煤氣激冷器7進(jìn)行粗煤氣激冷過程，另一部分合成氣通過輸 氣管路供用戶使用。
本實(shí)用新型不僅可適用于干煤粉加壓氣化工藝，對(duì)采用碳質(zhì)料 漿為原料的加壓氣化方式也同樣適用。其工藝生產(chǎn)出來的粗煤氣含有較多水蒸氣，爐內(nèi)進(jìn)行循環(huán)激冷氣降溫，使液態(tài)渣極易激冷固化， 防止后續(xù)系統(tǒng)結(jié)渣；粗煤氣在激冷罐、文丘里洗滌器及洗滌塔內(nèi)進(jìn) 行激冷和洗滌，造價(jià)低，系統(tǒng)總效率高，非常適用于煤化工如合成 氨、甲醇、制H2、合成油等行業(yè)。
權(quán)利要求1、一種氣流床氣化激冷裝置，包括開設(shè)有氣體出口和排渣口的氣化爐(1)，與氣化爐(1)排渣口相連通的排渣罐(3)，其特征在于在氣化爐(1)的下部對(duì)稱均勻布置有一組或一組以上的氣化噴嘴(8)，氣化爐(1)的氣體出口通過管路與激冷罐(4)的粗煤氣進(jìn)口相連通，激冷罐(4)的氣體出口通過管路與文丘里洗滌器(11)的粗煤氣進(jìn)口連接，文丘里洗滌器(11)的煤氣出口與洗滌塔(6)的煤氣進(jìn)口相連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣流床氣化激冷裝置，其特征在于所說的洗滌塔(6)的凈煤氣出口通過換熱器(10)換熱循環(huán)至氣化 爐(1)上端的煤氣激冷器(7)內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣流床氣化激冷裝置，其特征在 于所說的氣化爐(1)的內(nèi)部設(shè)置有水冷壁(2)，水冷壁(2)底 部設(shè)有循環(huán)進(jìn)水口，上部設(shè)有水汽出口，水冷壁(2)底部的循環(huán)進(jìn) 水口端與汽包(5)的循環(huán)水出口端相連通，水冷壁(2)上部的水 汽出口端與汽包(5)的進(jìn)口端相連通。
專利摘要一種氣流床氣化激冷裝置，包括氣化爐1，在氣化爐1的下部布置有噴嘴8，氣化爐1的氣體出口與激冷罐4的粗煤氣進(jìn)口相連通，激冷罐4的氣體出口與文丘里洗滌器11的粗煤氣進(jìn)口連接，文丘里洗滌器11的煤氣出口與洗滌塔6的煤氣進(jìn)口相連通，通過噴嘴8向氣化爐1內(nèi)噴入粉狀或漿態(tài)煤粉與氣化劑，反應(yīng)生成粗煤氣，粗煤氣在氣化爐1內(nèi)自下而上流動(dòng)，經(jīng)過煤氣激冷器7與冷煤氣混合后進(jìn)入激冷罐4進(jìn)行水激冷，然后進(jìn)入文丘里洗滌器11和洗滌塔6洗滌凈化，凈化后的煤氣一部分送至用戶使用，另一部分通過換熱循環(huán)至氣化爐1上部的煤氣激冷器7對(duì)粗煤氣進(jìn)行激冷，具有粗煤氣中含有較多的水蒸汽、造價(jià)低廉、系統(tǒng)總效率高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C10J3/84GK201376958SQ20092003208
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者任永強(qiáng), 剛 劉, 夏軍倉, 越 徐, 李小宇, 王保民, 許世森 申請(qǐng)人:西安熱工研究院有限公司