專利名稱：一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法及煤氣爐的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于煤氣化制取化工合成原料氣領域，具體涉及一種復合外熱固定床兩段 式煤氣化的方法及煤氣爐。
背景技術(shù)：
目前我國合成氨、甲醇生產(chǎn)中，以焦炭、無煙煤或無煙型煤為原料的固定床間歇煤 氣爐占有相當大的比重，由于該爐為一段爐，故其不能直接使用高揮發(fā)份的煙煤為原料，否 則會產(chǎn)生原料氣甲烷高及較為嚴重的焦油酚水污染等問題。由于無煙煤的價格越來越高， 這也給固定床間歇煤氣爐生產(chǎn)合成氨、甲醇的廠家?guī)砗艽蟮某杀緣毫?，迫切需要采用?適的非無煙煤氣化技術(shù)以降低成本。對非無煙煤制合成原料氣技術(shù)，按煤的運動狀態(tài)分為三種方法流化床煤氣化方 法、氣流床煤氣化方法、固定床(移動床)煤氣化方法。流化床煤氣化方法中有代表性的是恩德爐、灰融聚爐等。流化床煤氣化方法由于 其操作溫度不能超過原料煤的灰融點，故其制得的原料氣中二氧化碳及甲烷較高，有效氣 成份較低，且該方法不能提取原料煤中經(jīng)濟價值較高的焦油輕油。氣流床煤氣化方法中有代表性的是Texaco水煤漿爐、Shell粉煤氣化爐、GSP粉煤 氣化爐、HTL粉煤氣化爐等。氣流床煤氣化方法由于其操作溫度高，故其制得的原料氣有效 氣成份高，但該方法建設周期長、投資大運行財務費用高，噴嘴高溫燒蝕磨損嚴重，開停車 及維修費用高，且該方法也不能提取原料煤中經(jīng)濟價值較高的焦油輕油。流化床煤氣化方法及氣流床煤氣化方法還有一個共同的不足是制得的煤氣溫度 在1000°C以上，這樣高溫度的煤氣顯熱只能采用產(chǎn)生蒸汽的形式予以回收，降低了制氣冷 煤氣效率。氣流床煤氣化由于反應溫度更高，雖然高溫利于氣化反應，有效氣成分好，但煤 氣顯熱浪費更加嚴重。例如Texaco水煤漿爐、Shell粉煤氣化爐、GSP粉煤氣化爐、HT-L粉 煤氣化爐的操作溫度均在1300°C以上，甚至高達1600°C以上，對這樣高溫的煤氣顯熱幾家 氣流床煤氣化方法普遍只能采用激冷及廢熱鍋爐回收熱量流程，降低了冷煤氣效率。對此， 有的技術(shù)單位采用兩段式氣流床煤氣化方法來回收高溫煤氣顯熱，例如中國專利(專利號 ZL00111437. 9)煤基兩段組合式氣化工藝及其裝置、中國專利(專利號ZL01131780. 9)兩段 式干煤粉氣化爐，但是兩段后的煤氣溫度仍然達到1000°C左右，和流化床煤氣化制得的煤 氣溫度相當，煤氣顯熱的利用仍然沒有固定床煤氣化好。另外，氣流床煤氣化采用的是爐壁 掛渣及熔融排渣，這就要求氣化的原料煤灰融點不能太高，爐渣粘度不能過大，否則原料煤 中需要加入降低灰融點的材料，這也會降低冷煤氣效率。非無煙煤采用固定床煤氣化方法中有代表性的是Lurgi (魯奇)加壓氣化爐、BGL 爐、兩段式煤氣爐等。Lurgi (魯奇)加壓氣化爐是在2. 0 3. OMPa壓力下操作，以小塊煤為原料，蒸汽 和氧連續(xù)鼓風，氣化床層自上至下分干燥、干餾、還原、氧化和灰渣層，產(chǎn)品煤氣經(jīng)熱回收和 除油，含有約8% 12%的甲烷和不飽和烴，適宜作城市煤氣。粗煤氣經(jīng)烴類分離和蒸汽轉(zhuǎn)化后可作合成氣。Lurgi爐最大用戶是城市煤氣和合成烴(合成油)，在我國也建有大型城 市煤氣裝置。國外沒有大型Lurgi爐單產(chǎn)合成氨的裝置，主要原因除環(huán)保問題外，工藝流程 長，特別要增加冷凍分離甲烷和烴類轉(zhuǎn)化。我國曾用褐煤制氨.采用第一代(3^800魯奇爐， 生產(chǎn)正常.但環(huán)保問題較多。后引進Φ 3800魯奇爐，用貧煤生產(chǎn)合成氨，工藝生產(chǎn)流程中 由氮洗分離出來的富甲烷氣經(jīng)一段蒸汽轉(zhuǎn)化和CO變換后返回脫(X)2主流程，流程復雜，能 耗尚οBGL爐(固定床液態(tài)排渣氣化)操作壓力2. 5 3. OMPa,氣化溫度在1400 1600°C，超過了灰渣流動溫度，灰渣呈液態(tài)形式排出。爐結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的Lurgi爐簡單.取消 了轉(zhuǎn)動爐箅。由于高溫操作，蒸汽分解率較高，蒸汽消耗量大大減少，氣化強度比干灰Lurgi 爐提高3至4倍，煤氣熱值約提高四分之一，但煤氣中仍有相當量甲烷及其它烴類，適宜作 燃料煤氣，不宜作化工合成原料氣。Lurgi爐及BGL爐的共同缺點是一、干餾和氣化在一段爐內(nèi)進行，雖然干燥段干 餾段原料煤能對氣化段產(chǎn)生的氣化段煤氣顯熱進行回收，但由于是直接氣固熱量傳遞回 收，所以氣化段未分解的蒸汽和干餾段干餾出的富含焦油的干餾氣混合會產(chǎn)生較多的酚 水，酚水難以處理，以致于帶來嚴重的環(huán)保問題。二、Lurgi爐及BGL爐制得的煤氣是干餾 氣和氣化段煤氣的混合物，由于干餾氣中含有很高的甲烷，這樣的煤氣熱值較高，只適于作 為燃料氣使用，如果作為制造合成氨甲醇等原料氣使用，必須將甲烷分離出來，而甲烷的分 離較為困難，分離能耗大。如果在進入合成塔之前不能分離甲烷，會造成大量合成放空氣產(chǎn) 生，導致噸氨或噸甲醇電耗及原料煤耗都很大。如今投入運行的固定床兩段式煤氣爐有兩種一種是連續(xù)制氣兩段爐，一種是循 環(huán)制氣兩段爐。固定床連續(xù)制氣兩段爐以空氣和蒸汽為氧化劑和氣化劑連續(xù)制氣，由于其上段氣 及下段氣都混有大量的氮氣且上段氣混有大量的甲烷，所以該爐主要以生產(chǎn)混合燃料氣為 主，為各種工業(yè)窯爐提供氣源，廣泛的應用在鋼鐵、機械、建材、玻璃、氧化鋁等行業(yè)。早期的固定床循環(huán)制氣兩段爐，主要為了生產(chǎn)城市煤氣，由于城市煤氣相對天然 氣熱值低且含有較多有毒性的一氧化碳，加之天然氣的發(fā)展，循環(huán)制氣兩段爐生產(chǎn)城市煤 氣已經(jīng)面臨淘汰，將逐步退出城市燃氣歷史舞臺。以生產(chǎn)合成原料氣為主的固定床循環(huán)制氣兩段爐，中國專利公布了兩種工藝方 法，分別是中國專利(專利號ZL85100151)兩段爐分氣聯(lián)產(chǎn)城市煤氣和水煤氣的工藝與裝 置及中國專利(專利號ZL8610580;3)兩段爐煤氣化制合成氨原料氣工藝。兩項專利的共同 缺點是1、在下吹階段不能對干餾段原料煤提供干餾熱量，是間歇干餾，造成干餾效率低 原料煤干餾不完全，進而導致氣化段煤氣中甲烷含量搞，不適宜作為合成原料氣使用。2、產(chǎn)生的城市煤氣及動力煤氣熱值低、成份復雜，只能作為低級燃料使用，用途十 分有限，不能進一步凈化處理作為合成原料氣使用。3、當采用下段水煤氣作為載熱體直接加熱干餾上段原料煤(內(nèi)熱干餾)時，下段 水煤氣中大量未分解的蒸汽(固定床氣化蒸汽分解率在40 60%左右)和上段產(chǎn)生的干 餾氣混合會產(chǎn)生大量的酚水，酚水難以處理，易導致嚴重的環(huán)保問題。鑒于以上原因，該兩種固定床循環(huán)制氣兩段爐工藝方法均未得到大量工業(yè)應用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種復合外熱固定床兩段 式煤氣化的方法及煤氣爐。本發(fā)明的目的之一在于提供一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法，其特征 是制氣原料非無煙煤由鎖氣給煤裝置控制進入固定床煤氣化干餾段，在干餾段原料 煤被外熱干餾成為半焦，干餾終溫900°C以下，熾熱半焦然后進入氣化段，在氣化段內(nèi)氧化 劑和氣化劑與半焦進行連續(xù)氣化或者循環(huán)氣化，氣化段氣化產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過氣化段煤氣除 塵器、余熱鍋爐、冷卻洗滌塔送入氣化段煤氣氣柜，干餾段產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過干餾段煤氣除塵 器、電除焦油器、冷卻器、電除輕油器、引風機后送入干餾段煤氣氣柜；所述的非無煙煤，為煙煤中的不粘煤、弱粘煤、長焰煤及褐煤的塊煤或其制作的型 iS ο所述的外熱干餾的熱載體為氣體熱載體、液體載熱體、固體熱載體的任何一種或 多種；所述的外熱干餾的氣體熱載體為氣化段煤氣和可燃物質(zhì)的燃燒高溫煙氣；所述的 可燃物質(zhì)為可燃氣體、可燃液體、可燃固體；所述的可燃氣體為干餾段煤氣；當氣化段煤氣 的顯熱不足以提供所需的干餾段熱量時，采用可燃物質(zhì)的燃燒高溫煙氣補充熱量。所述的氣化段連續(xù)制氣，是以富氧空氣為氧化劑，以蒸汽為氣化劑連續(xù)通過氣化 段制得符合合成氨生產(chǎn)的原料氣；或以氧氣為氧化劑，以蒸汽為氣化劑連續(xù)通過氣化段制 得可供生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣；或以氧氣為氧化劑，以二氧化碳為氣化劑連 續(xù)通過氣化段制得富含一氧化碳的原料氣。富含一氧化碳的原料氣可用于生產(chǎn)醋酸、甲酸、 甲酸鈉等化工產(chǎn)品。所述的氣化段循環(huán)制氣，是以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和蒸汽作 為氣化劑交替通過氣化段制得可供生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣；或以空氣、富氧 空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和二氧化碳作為氣化劑交替通過氣化段制得富含一氧化碳 的原料氣。本發(fā)明的目的還在于提供一種復合外熱固定床兩段式煤氣爐，包括鎖氣加煤裝 置、干餾段爐體、氣化段爐體、爐柵、爐底除灰裝置，其特征是鎖氣加煤裝置和干餾段爐體相連，干餾段爐體和氣化段爐體相連，氣化段爐體和 爐底除灰裝置及爐柵相連，爐底的中間連接爐底氣體接口，氣化段爐體頂部連接干餾段煤 氣接口 ；干餾段爐體內(nèi)腔的中心有一個中心管，中心管的上端有側(cè)支管，每個側(cè)支管通過環(huán) 形煤氣通道匯總到一起連接氣化段煤氣出口 ；干餾段爐體側(cè)壁設有耐火磚砌體，干餾段爐 體側(cè)壁中下部耐火磚砌體的中間按圓周均布若干個燃氣通道，每個燃氣通道的底部入口連 接燃氣燃燒器，每個燃氣通道內(nèi)設置有測溫點，若干個燃氣通道的頂部通過環(huán)形廢氣通道 匯總連接燃燒廢氣出口。燃氣通道內(nèi)的燃燒氣體不和氣化段以及干餾段連通，只通過間接換熱的形式對干 餾段原料煤進行熱量的提供。本發(fā)明的技術(shù)方案原理詳述如下
煤的中低溫干餾方法和類型很多，按加熱方式有外熱式干餾(也稱間接干餾)，內(nèi) 熱式干餾(也稱直接干餾)和內(nèi)外熱結(jié)合式干餾。提供煤干餾熱量的的載熱介質(zhì)，也稱載 熱體。煤干餾載熱體有氣體熱載體、液體載熱體、固體熱載體。內(nèi)熱式干餾與外熱式干餾相比加熱速度快，加熱均勻，傳熱效果好，熱效率高，因 而單位容積生產(chǎn)能力大，但針對固定床兩段式煤氣化而言，內(nèi)熱式干餾主要缺點是嚴重的， 即氣化段煤氣混合稀釋了干餾段煤氣，也可以說是干餾段煤氣混合稀釋了氣化段煤氣，造 成混合產(chǎn)物的分離及利用困難，也容易產(chǎn)生大量酚水污染環(huán)境。外熱式干餾與內(nèi)熱式干餾 相比傳熱慢，生產(chǎn)能力小，但針對固定床兩段式煤氣化而言，外熱式干餾其優(yōu)點也是顯而易 見的，其優(yōu)點是下段煤氣(氣化段煤氣)和上段煤氣(干餾段煤氣)基本不混合，這樣可以 分別處理下段煤氣和上段煤氣，分別加以利用。為了解決內(nèi)熱式干溜傳熱慢傳熱不均勻的 問題，本發(fā)明一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法，在煤氣爐的干餾段采用復合外熱 式干餾方法，即采用下段煤氣和至少一種外熱干餾載熱體提供干餾熱量的辦法，優(yōu)選的外 熱干餾載熱體為可燃物質(zhì)的燃燒高溫煙氣，進一步優(yōu)選可燃物質(zhì)的燃燒高溫煙氣為凈化后 的干餾段煤氣燃燒高溫煙氣。由于對兩段式煤氣爐的干餾段采用外熱干餾，所以氣化段的 煤氣和干餾段的煤氣極少量混合，故兩股氣體可以分別采用不同的凈化措施加以利用，并 且上段干餾煤氣冷卻過程中不會出現(xiàn)大量的酚水嚴生。在本發(fā)明一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法中，經(jīng)過中低溫(干餾終溫 900°C以下)間接換熱干餾后的半焦由干餾段進入氣化段，半焦在氣化段的氣化反應，可采 用連續(xù)制氣和循環(huán)制氣的方法來進行，針對不同組分要求的化工合成原料氣，可以采用不 同的氧化劑和氣化劑。具體氣化方法詳述如下當采用連續(xù)制氣時當以富氧空氣為氧化劑，以蒸汽為氣化劑連續(xù)通過氣化段制得符合合成氨生產(chǎn)的 原料氣，其中以富氧空氣為氧化劑會使下段氣產(chǎn)生一些氮氣和二氧化碳，以蒸汽為氣化劑 下段煤氣含有較高的壓和CO有效氣成份，控制富氧空氣的氮含量，使下段氣中的(H2+CO)/ N2 ^ 3，氣體組分符合生產(chǎn)合成氨的需要。當以氧氣為氧化劑，以蒸汽為氣化劑連續(xù)通過氣化段制得可供生產(chǎn)合成氨、甲醇、 甲烷、氫氣的原料氣。該種方法下段煤氣含有較高的壓和CO有效氣成份，不含氮氣，通過 變換及脫碳的凈化氣體方法，可以適應生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣。當生產(chǎn)合成 氨時，為了滿足(H2+C0)/N2 3生產(chǎn)合成要求，需要在后續(xù)工段補充N2。當生產(chǎn)甲醇時，控 制(H2-CO2)/(C0+C02) ^ 2. 1，通過部分變換及脫碳工序完成氣體比例的調(diào)整。當以氧氣為氧化劑，以二氧化碳為氣化劑連續(xù)通過氣化段制得富含一氧化碳的原 料氣。該種方法下段煤氣含有較高的CO有效氣成份，可用于生產(chǎn)醋酸、甲酸、甲酸鈉等化工產(chǎn)品ο連續(xù)制氣時，氣化段煤氣離開氣化段后和干餾段原料煤間接換熱，對其提供干餾 熱量，不足熱量采用外來熱載體間接換熱補充提供給干餾段原料煤。當采用循環(huán)制氣時循環(huán)制氣是指以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和蒸汽作為氣化劑交 替通過氣化段制得可供生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣?；蛘呤且钥諝?、富氧空氣、 氧氣任何一種作為氧化劑和二氧化碳作為氣化劑交替通過氣化段制得可供生產(chǎn)醋酸、甲酸鈉等富一氧化碳的原料氣。根據(jù)生產(chǎn)不同的化工產(chǎn)品其制氣階段次序也不同。由于生產(chǎn)合成氨的原料氣中需 要含有一定量的氮氣，故生產(chǎn)甲醇、甲烷、氫氣的原料氣和生產(chǎn)合成氨的原料氣制氣次序不 同。下面分別敘述以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和蒸汽作為氣化劑交替通過氣化段 制得可供生產(chǎn)合成氨的原料氣時，制氣階段按次序依次分為吹風、回收、上吹、下吹、二次上 吹、吹凈六個階段。吹風階段是指以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和氣化段的半焦放熱 反應過程，其反應氣送入吹風氣廢氣處理裝置，吹風氣廢氣處理裝置可以采用本發(fā)明人的 中國專利(專利號ZL200810006652.0)固定床造氣爐生產(chǎn)合成氣節(jié)能減排的裝置及方法中 的三廢共燃爐來處理?；厥针A段是指吹風階段之后以空氣、富氧空氣任何一種作為氧化劑和氣化段的半 焦放熱反應過程，其反應氣送入氣化段原料氣氣柜，回收階段的目的是為了滿足合成氨原 料氣氮含量的要求。以氧氣作為氧化劑和氣化段的半焦放熱反應過程，因為沒有氮氣可回 收，故沒有回收階段，合成氨原料氣中的氮氣要在后工序直接補充空分制氧產(chǎn)生的氮氣。上吹是指用蒸汽作為氣化劑自下而上通過氣化段的半焦吸熱反應過程，其反應氣 送到氣化段原料氣氣柜。下吹是指上吹階段后用蒸汽作為氣化劑自上而下通過氣化段的半焦吸熱反應過 程。其反應氣送到原料氣氣柜。下吹的目的是為了氣化段高溫區(qū)的集中穩(wěn)定，同時減少上 吹氣化段煤氣過多的顯熱帶出，提高了冷煤氣效率。二次上吹同上吹，是指下吹階段后用蒸汽作為氣化劑自下而上通過氣化段的半焦 吸熱反應過程，其反應氣送到原料氣氣柜。二次上吹的目的是為了安全進行吹凈做準備，此 階段是用蒸汽置換爐底空間，置換不徹底易導致煤氣和氧化劑混合發(fā)生爐底爆炸。吹凈階段是指以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和氣化段的半焦放熱 反應過程，其反應氣送入氣化段原料氣氣柜。吹凈的目的是用來置換回收二次上吹過程積 存在系統(tǒng)中的煤氣。下一個階段又從吹風階段開始重復循環(huán)。以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和蒸汽作為氣化劑交替通過氣化段 制得可供生產(chǎn)甲醇、甲烷、氫氣的原料氣時，制氣階段分為吹風、一次吹凈、上吹、下吹、二次 上吹、二次吹凈六個階段。吹風階段是指以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和氣化段的半焦放熱 反應過程，其反應氣送入吹風氣廢氣處理裝置。一次吹凈是指吹風后用蒸汽作為氣化劑自下而上通過氣化段的半焦吸熱反應過 程，其目的是置換吹風階段積存在系統(tǒng)的吹風氣。當以空氣、富氧空氣為氧化劑吹風蓄熱生 產(chǎn)甲醇、甲烷、氫氣的原料氣時，因其反應氣含有較高的惰性氮氣，故一次吹凈反應氣送入 吹風氣廢氣處理裝置。當以氧氣為氧化劑吹風蓄熱生產(chǎn)甲醇、甲烷、氫氣的原料氣時，因其 反應氣不含惰性氮氣，故無一次吹凈階段。上吹是指用蒸汽作為氣化劑自下而上通過氣化段的半焦吸熱反應過程，其反應氣 送到氣化段原料氣氣柜。
下吹是指上吹階段后用蒸汽作為氣化劑自上而下通過氣化段的半焦吸熱反應過 程。其反應氣送到原料氣氣柜。下吹的目的是為了氣化段高溫區(qū)的集中穩(wěn)定，同時減少上 吹氣化段煤氣過多的顯熱帶出，提高了冷煤氣效率。二次上吹同上吹，是指下吹階段后用蒸汽作為氣化劑自下而上通過氣化段的半焦 吸熱反應過程，其反應氣送到原料氣氣柜。二次上吹的目的是為了安全進行二次吹凈做準 備，此階段是用蒸汽置換爐底空間，置換不徹底易導致煤氣和氧化劑混合發(fā)生爐底爆炸。二次吹凈階段是指以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和氣化段的半焦 放熱反應過程，其反應氣送入氣化段原料氣氣柜。二次吹凈階段的目的是置換回收二次上 吹階段積存在系統(tǒng)的氣化煤氣。下一個階段叉從吹風階段開始重復循環(huán)。以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和二氧化碳作為氣化劑交替通過氣 化段制得可供生產(chǎn)醋酸、甲酸鈉等富一氧化碳的原料氣時，其循環(huán)制氣階段同上面介紹的 以蒸汽為氣化劑，制氣階段也分為吹風、一次吹凈、上吹、下吹、二次上吹、二次吹凈。原理不 再詳述。氣化段不論采用連續(xù)制氣還是循環(huán)制氣的方法，其上行的氣化段煤氣都間接換熱 給干餾段原料煤。換熱后的氣化段煤氣經(jīng)過氣化段除塵器除塵，然后再經(jīng)過蒸汽過熱器、廢 熱鍋爐回收顯熱，再經(jīng)過洗氣塔洗滌降溫后送入氣化段煤氣氣柜。由于氣化段是氣化劑和 干餾后的半焦進行的氣化反應，故氣化段煤氣基本不含焦油且甲烷含量極低，氣化段煤氣 成份和無煙煤固定床間歇法煤氣發(fā)生爐煤氣基本一致，可以直接作為生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲 烷、氫氣的原料氣使用。干餾段原料煤經(jīng)過間接干餾后產(chǎn)生干餾煤氣，干餾段煤氣經(jīng)過干餾段除塵器除 塵，然后經(jīng)過電除焦油器捕集焦油，再經(jīng)過冷卻器冷卻，然后去電除輕油器捕集輕油，經(jīng)過 弓I風機送入干餾段煤氣氣柜。干餾段煤氣由于基本不含氮氣，主要成分是甲烷和氫氣，故其 熱值非常高，經(jīng)過進一步凈化后可以作為城市代用天然氣使用。干餾段煤氣由于熱值高，也 可以使用發(fā)電效率高的高熱值燃氣輪機發(fā)電。另外，干餾段煤氣也可以經(jīng)過甲烷的蒸汽重 整反應產(chǎn)生壓和co有效氣成份，可以作為生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣使用，這 樣整個系統(tǒng)冷煤氣效率也得到提高。本發(fā)明提供的一種復合外熱固定床兩段式煤氣爐，其技術(shù)原理是原料煤經(jīng)過鎖 氣加煤裝置進入干餾段爐體，在干餾段爐體內(nèi)間接干餾成為半焦，干餾煤氣經(jīng)過干餾段煤 氣接口排出。干餾后的半焦落入氣化段爐體內(nèi)進行煤氣化，氣化完成產(chǎn)生的灰渣由爐柵破 渣及爐底除灰裝置排出煤氣爐。氣化段不論采用連續(xù)制氣還是循環(huán)制氣的方法，其上行的 氣化段煤氣都經(jīng)過干餾段爐體中心的中心管間接換熱給干餾段原料煤，回收了氣化段煤氣 的顯熱，上行的氣化段煤氣最后通過氣化段煤氣出口排出。燃料氣經(jīng)過干餾段的燃氣燃燒 器燃燒后，產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)過耐火磚砌體燃氣通道，通過間接換熱的形式對干餾段原料 煤進行熱量的提供。這樣原料煤在干餾段經(jīng)過兩種外熱間接干餾，干餾均勻徹底。綜上所述，本發(fā)明具有投資省、操作簡單、無污染、綜合煤氣化效率高，制氣成本 低，適于新建或者對目前廣泛運行的固定床間歇造氣爐改造。本發(fā)明的有益效果為1、提取了原料非無煙煤中經(jīng)濟價值較高的焦油，可降低煤制氣生產(chǎn)成本。2、由于氣化段煤氣不直接干餾上段原料煤，故干餾氣冷卻時酚水產(chǎn)生量極少，易于處理不污染環(huán)境。3、制得的下段氣化段煤氣有效氣成份高，既適應生產(chǎn)合成氨作為原料氣使用，也 適應作為合成甲醇、甲烷的原料氣。4、制得的上段干餾段煤氣甲烷含量高，氮氣含量低，熱值高，經(jīng)初步凈化后可以作 為代用天然氣使用及高熱值燃氣輪機發(fā)電，也可進一步凈化處理后作為合成原料氣使用， 這樣整個氣化爐冷煤氣效率高。


附圖1是為本發(fā)明的實施例連續(xù)制氣復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法流程 示意圖，其中有鎖氣給煤裝置1、干餾段2、氣化段3、干餾段除塵器4、電除焦油器5、冷卻器 6、電除輕油器7、引風機8、干餾段煤氣氣柜9、氣化段除塵器10、廢熱鍋爐11、洗氣塔12、氣 化段煤氣氣柜13。附圖2是為本發(fā)明的實施例循環(huán)制氣復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法流程 示意圖，其中有鎖氣給煤裝置1、干餾段2、氣化段3、干餾段除塵器4、電除焦油器5、冷卻器 6、電除輕油器7、引風機8、干餾段煤氣氣柜9、氣化段除塵器10、廢熱鍋爐11、洗氣塔12、氣 化段煤氣氣柜13、吹風氣除塵器14、吹風氣顯熱燃燒熱回收工序15。附圖3是為本發(fā)明的實施例復合外熱固定床兩段式煤氣爐結(jié)構(gòu)示意圖，其中有鎖 氣加煤裝置101、干餾段煤氣接口 102、干餾段耐火磚砌體103、環(huán)形煤氣通道104、燃燒煙氣 出口 105、環(huán)形廢氣通道106、燃氣通道107、干餾段爐體108、中心管109、燃氣燃燒器110、 氣化段爐體111、水夾套112、爐柵113、爐底除灰裝置114、爐底氣體接口 115、氣化段煤氣出 口 116側(cè)支管117、測溫點118。
具體實施例方式—種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法，其特征是制氣原料非無煙煤由鎖氣 給煤裝置控制進入固定床干餾段，在干餾段原料煤被外熱干餾成為半焦，干餾終溫900°C以 下，熾熱半焦然后進入氣化段，在氣化段內(nèi)氧化劑和氣化劑與半焦進行連續(xù)氣化或者循環(huán) 氣化，氣化段氣化產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過氣化煤氣除塵器、余熱鍋爐、冷卻洗滌塔送入氣化段煤氣 氣柜，干餾段產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過干餾煤氣除塵器、電除焦油器、冷卻器、電除輕油器、引風機后 送入干餾段煤氣氣柜。所述的非無煙煤，是指不粘煤、弱粘煤、長焰煤、褐煤等高揮發(fā)份煙煤的塊煤或其 制作的型煤。所述的外熱干餾的熱載體為氣體熱載體、液體載熱體、固體熱載體的任何一種或 多種；所述的外熱干餾的液體熱載體為蒸汽、導熱油、熔鹽；所述的外熱干餾的氣體熱載體 為干餾段煤氣或可燃物質(zhì)的燃燒高溫煙氣。所述的氣化段連續(xù)制氣，是以富氧空氣為氧化劑，以蒸汽為氣化劑連續(xù)通過氣化 段制得可供合成氨生產(chǎn)的原料氣；或以氧氣為氧化劑，以蒸汽為氣化劑連續(xù)通過氣化段制 得可供生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣；或以氧氣為氧化劑，以二氧化碳為氣化劑連 續(xù)通過氣化段制得富含一氧化碳的原料氣。所述的氣化段循環(huán)制氣，是以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和蒸汽作為氣化劑交替通過氣化段制得可供生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣；或以空氣、富氧 空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和二氧化碳作為氣化劑交替通過氣化段制得富含一氧化碳 的原料氣?！N復合外熱固定床兩段式煤氣爐，包括鎖氣加煤裝置101、干餾段爐體108、氣 化段爐體111、爐柵113、爐底除灰裝置114，其特征是鎖氣加煤裝置101和干餾段爐體108 相連，干餾段爐體108和氣化段爐體111相連，氣化段爐體111和爐底除灰裝置114及爐 柵113相連，爐底的中間連接爐底氣體接口 115，干餾段爐體108頂部連接干餾段煤氣接口 102，氣化段爐體111周圍有水夾套112 ；干餾段爐體內(nèi)腔的中心有一個中心管109，中心管 109的上端有若干個側(cè)支管117，每個側(cè)支管117通過環(huán)形煤氣通道104匯總到一起連接氣 化段煤氣出口 116 ；干餾段爐體108側(cè)壁設有耐火磚砌體103，干餾段爐體108側(cè)壁中下部 耐火磚砌體的中間按圓周均布若干個燃氣通道107，每個燃氣通道107的底部入口連接燃 氣燃燒器110，每個燃氣通道內(nèi)設置有若干個測溫點118，若干個燃氣通道107的頂部通過 環(huán)形廢氣通道106匯總連接燃燒煙氣出口 105。下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步地的說明。如圖1所示，本發(fā)明的實施例連續(xù)制氣復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法流程 示意圖，制氣原料非無煙煤由鎖氣給煤裝置1控制進入固定床煤氣化干餾段2，在干餾段原 料煤被外熱干餾成為半焦，干餾終溫900°C以下，熾熱半焦然后進入氣化段3，在氣化段3內(nèi) 與底部通入的氧化劑和氣化劑進行連續(xù)氣化，氣化段3氣化產(chǎn)生的煤氣離開氣化段后和干 餾段2原料煤間接換熱，對其提供干餾熱量，不足熱量采用外來干餾熱載體間接換熱補充 提供給干餾段2原料煤，換熱后的氣化段煤氣經(jīng)過氣化段除塵器10除塵，然后經(jīng)過廢熱鍋 爐11回收顯熱，再經(jīng)過洗氣塔12洗滌降溫后送入氣化段煤氣氣柜13。干餾段2原料煤經(jīng)過間接干餾后產(chǎn)生干餾煤氣，干餾段煤氣經(jīng)過干餾段除塵器4 除塵，然后經(jīng)過電除焦油器5捕集焦油，再經(jīng)過冷卻器6冷卻，然后去電除輕油器7捕集輕 油，再經(jīng)過引風機8送入干餾段煤氣氣柜9。由于氣化段是氣化劑和干餾后的半焦進行的氣化反應，故氣化段煤氣基本不含焦 油且甲烷含量極低，氣化段煤氣成份和無煙煤固定床間歇法煤氣發(fā)生爐煤氣基本一致，可 以直接作為生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣使用。干餾段煤氣由于基本不含氮氣，主要成分是甲烷和氫氣，故其熱值非常高，經(jīng)過進 一步凈化后可以作為城市代用天然氣使用。干餾段煤氣由于熱值高，也可以使用發(fā)電效率 高的高熱值燃氣輪機發(fā)電。另外，干餾段煤氣也可以經(jīng)過甲烷的蒸汽重整反應產(chǎn)生H2和CO 有效氣成份，可以作為生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣使用，這樣整個系統(tǒng)冷煤氣效 率也得到提高。所述的非無煙煤，是指不粘煤、弱粘煤、長焰煤、褐煤等高揮發(fā)份煙煤的塊煤或其 制作的型煤。所述的外熱干餾的熱載體為氣體熱載體、液體載熱體、固體熱載體的任何一種或 多種；所述的外熱干餾的液體熱載體為蒸汽、導熱油、熔鹽；所述的外熱干餾的氣體熱載體 為氣化段煤氣和可燃物質(zhì)的燃燒高溫煙氣。當下段氣化段煤氣的顯熱不足以提供所需的干 餾段熱量時，采用可燃物質(zhì)的燃燒高溫煙氣補充熱量。可燃物質(zhì)可以是干餾段煤氣或其它 可燃氣體、可燃固體、可燃液體。
所述的氣化段連續(xù)制氣，是以富氧空氣為氧化劑，以蒸汽為氣化劑連續(xù)通過氣化 段制得符合合成氨生產(chǎn)的原料氣；或以氧氣為氧化劑，以蒸汽為氣化劑連續(xù)通過氣化段制 得可供生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣；或以氧氣為氧化劑，以二氧化碳為氣化劑連 續(xù)通過氣化段制得富含一氧化碳的原料氣。富含一氧化碳的原料氣可用于生產(chǎn)醋酸、甲酸、 甲酸鈉等化工產(chǎn)品。如圖2所示，本發(fā)明的實施例循環(huán)制氣復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法流程 示意圖循環(huán)制氣是指以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和蒸汽作為氣化劑交 替通過氣化段制得可供生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣?；蛘呤且钥諝狻⒏谎蹩諝?、 氧氣任何一種作為氧化劑和二氧化碳作為氣化劑交替通過氣化段制得可供生產(chǎn)醋酸、甲酸 鈉等富一氧化碳的原料氣。制氣原料非無煙煤由鎖氣給煤裝置1控制進入固定床煤氣化干餾段2，在干餾段 原料煤被外熱干餾成為半焦，干餾終溫900°C以下，熾熱半焦然后進入氣化段3，在氣化段3 內(nèi)與底部通入的氧化劑和上下交替通入的氣化劑進行循環(huán)氣化。當氣化段3從底部通入氧化劑時，對氣化段3內(nèi)的半焦進行燃燒蓄熱為氣化階段 提供熱量，氣化段3產(chǎn)生的吹風氣去吹風氣除塵器14除塵，然后送入吹風氣顯熱燃燒熱回 收工序15處理。當氣化段3上下交替通入的氣化劑進行循環(huán)氣化時，可產(chǎn)生上行煤氣和下 行煤氣，產(chǎn)生的上行煤氣離開氣化段后和干餾段2原料煤間接換熱，對其提供干餾熱量，不 足熱量采用外來干餾熱載體間接換熱補充提供給干餾段2原料煤，換熱后的氣化段煤氣經(jīng) 過氣化段除塵器10除塵，然后經(jīng)過廢熱鍋爐11回收顯熱，再經(jīng)過洗氣塔12洗滌降溫后送 入氣化段煤氣氣柜13 ；產(chǎn)生的下行煤氣離開氣化段后經(jīng)過氣化段除塵器10除塵，然后經(jīng)過 廢熱鍋爐11回收顯熱，再經(jīng)過洗氣塔12洗滌降溫后送入氣化段煤氣氣柜13。氧化劑、氣化 劑、氣化段上行煤氣、氣化段下行煤氣均通過電磁油壓閥門按程序進行切換控制。干餾段2原料煤經(jīng)過間接干餾后產(chǎn)生干餾煤氣，干餾段煤氣經(jīng)過干餾段除塵器4 除塵，然后經(jīng)過電除焦油器5捕集焦油，再經(jīng)過冷卻器6冷卻，然后去電除輕油器7捕集輕 油，再經(jīng)過引風機8送入干餾段煤氣氣柜9。根據(jù)生產(chǎn)不同的化工產(chǎn)品其制氣階段次序也不同。由于生產(chǎn)合成氨的原料氣中需 要含有一定量的氮氣，故生產(chǎn)甲醇、甲烷、氫氣的原料氣和生產(chǎn)合成氨的原料氣制氣次序不 同。下面分別敘述以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和蒸汽作為氣化劑交替通過氣化段 制得可供生產(chǎn)合成氨的原料氣時，制氣階段按次序依次分為吹風、回收、上吹、下吹、二次上 吹、吹凈六個階段。吹風階段是指以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和氣化段的半焦放熱 反應過程，其反應氣送入吹風氣廢氣處理裝置，吹風氣廢氣處理裝置可以采用本發(fā)明人的 中國專利(專利號ZL200810006652. 0)固定床造氣爐生產(chǎn)合成氣節(jié)能減排的裝置及方法中 的三廢共燃爐來處理?；厥针A段是指吹風階段之后以空氣、富氧空氣任何一種作為氧化劑和氣化段的半 焦放熱反應過程，其反應氣送入氣化段原料氣氣柜，回收階段的目的是為了滿足合成氨原 料氣氮含量的要求。以氧氣作為氧化劑和氣化段的半焦放熱反應過程，因為沒有氮氣可回收，故沒有回收階段，合成氨原料氣中的氮氣要在后工序直接補充空分制氧產(chǎn)生的氮氣。上吹是指用蒸汽作為氣化劑自下而上通過氣化段的半焦吸熱反應過程，其反應氣 送到氣化段原料氣氣柜。下吹是指上吹階段后用蒸汽作為氣化劑自上而下通過氣化段的半焦吸熱反應過 程。其反應氣送到原料氣氣柜。下吹的目的是為了氣化段高溫區(qū)的集中穩(wěn)定，同時減少上 吹氣化段煤氣過多的顯熱帶出，提高了冷煤氣效率。二次上吹同上吹，是指下吹階段后用蒸汽作為氣化劑自下而上通過氣化段的半焦 吸熱反應過程，其反應氣送到原料氣氣柜。二次上吹的目的是為了安全進行吹凈做準備，此 階段是用蒸汽置換爐底空間，置換不徹底易導致煤氣和氧化劑混合發(fā)生爐底爆炸。吹凈階段是指以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和氣化段的半焦放熱 反應過程，其反應氣送入氣化段原料氣氣柜。吹凈的目的是用來置換回收二次上吹過程積 存在系統(tǒng)中的煤氣。下一個階段又從吹風階段開始重復循環(huán)。以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和蒸汽作為氣化劑交替通過氣化段 制得可供生產(chǎn)甲醇、甲烷、氫氣的原料氣時，制氣階段分為吹風、一次吹凈、上吹、下吹、二次 上吹、二次吹凈六個階段。吹風階段是指以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和氣化段的半焦放熱 反應過程，其反應氣送入吹風氣廢氣處理裝置。一次吹凈是指吹風后用蒸汽作為氣化劑自下而上通過氣化段的半焦吸熱反應過 程，其目的是置換吹風階段積存在系統(tǒng)的吹風氣。當以空氣、富氧空氣為氧化劑吹風蓄熱生 產(chǎn)甲醇、甲烷、氫氣的原料氣時，因其反應氣含有較高的惰性氮氣，故一次吹凈反應氣送入 吹風氣廢氣處理裝置。當以氧氣為氧化劑吹風蓄熱生產(chǎn)甲醇、甲烷、氫氣的原料氣時，因其 反應氣不含惰性氮氣，故無一次吹凈階段。上吹是指用蒸汽作為氣化劑自下而上通過氣化段的半焦吸熱反應過程，其反應氣 送到氣化段原料氣氣柜。下吹是指上吹階段后用蒸汽作為氣化劑自上而下通過氣化段的半焦吸熱反應過 程。其反應氣送到原料氣氣柜。下吹的目的是為了氣化段高溫區(qū)的集中穩(wěn)定，同時減少上 吹氣化段煤氣過多的顯熱帶出，提高了冷煤氣效率。二次上吹同上吹，是指下吹階段后用蒸汽作為氣化劑自下而上通過氣化段的半焦 吸熱反應過程，其反應氣送到原料氣氣柜。二次上吹的目的是為了安全進行二次吹凈做準 備，此階段是用蒸汽置換爐底空間，置換不徹底易導致煤氣和氧化劑混合發(fā)生爐底爆炸。二次吹凈階段是指以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和氣化段的半焦 放熱反應過程，其反應氣送入氣化段原料氣氣柜。二次吹凈階段的目的是置換回收二次上 吹階段積存在系統(tǒng)的氣化煤氣。下一個階段又從吹風階段開始重復循環(huán)。以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和二氧化碳作為氣化劑交替通過氣 化段制得可供生產(chǎn)醋酸、甲酸鈉等富一氧化碳的原料氣時，其循環(huán)制氣階段同上面介紹的 以蒸汽為氣化劑，制氣階段也分為吹風、一次吹凈、上吹、下吹、二次上吹、二次吹凈。原理不 再詳述。
如圖3所示，本發(fā)明的實施例復合外熱固定床兩段式煤氣爐，包括鎖氣加煤裝置 101、干餾段爐體108、氣化段爐體111、爐柵113、爐底除灰裝置114，其特征是鎖氣加煤裝 置101和干餾段爐體108相連，干餾段爐體108和氣化段爐體111相連，氣化段爐體111和 爐底除灰裝置114及爐柵113相連，爐底的中間連接爐底氣體接口 115，干餾段爐體108頂 部連接干餾段煤氣接口 102，氣化段爐體111周圍有水夾套112 ；干餾段爐體內(nèi)腔的中心有 一個中心管109，中心管109的上端有側(cè)支管117，每個側(cè)支管117通過環(huán)形煤氣通道104 匯總到一起連接氣化段煤氣出口 116 ；干餾段爐體108側(cè)壁設有耐火磚砌體103，干餾段爐 體108側(cè)壁中下部耐火磚砌體的中間按圓周均布若干個燃氣通道107，每個燃氣通道107的 底部入口連接燃氣燃燒器110，每個燃氣通道內(nèi)設置有若干個測溫點118，若干個燃氣通道 107的頂部通過環(huán)形廢氣通道106匯總連接燃燒煙氣出口 105。原料煤經(jīng)過鎖氣加煤裝置101進入干餾段爐體108，在干餾段爐體108內(nèi)間接干餾 成為半焦，干餾熱量來源于中心管109中氣化段煤氣的顯熱以及燃氣通道107中燃燒煙氣 的顯熱。干餾煤氣經(jīng)過干餾段煤氣接口 102排出，進入干餾煤氣凈化工序。干餾后的半焦 落入氣化段爐體111內(nèi)進行煤氣化，氣化完成產(chǎn)生的灰渣由爐柵113破渣及爐底除灰裝置 114排出。氣化段采用連續(xù)制氣時，爐底氣體接口 115連接氧化劑和氣化劑管道閥門；氣化 段采用循環(huán)制氣時，爐底氣體接口 115連接氧化劑和下行煤氣管道閥門。氣化段不論采用連續(xù)制氣還是循環(huán)制氣的方法，其上行的氣化段煤氣都經(jīng)過干餾 段爐體中心的中心管109間接換熱給干餾段原料煤，回收了氣化段煤氣的顯熱，上行的氣 化段煤氣最后通過氣化段煤氣出口 116排出，進入氣化段煤氣顯熱回收及凈化工序。燃料 氣經(jīng)過干餾段的燃氣燃燒器110燃燒后，產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)過耐火磚砌體燃氣通道107，燃 氣通道107內(nèi)的燃燒煙氣不和氣化段以及干餾段連通，只通過間接換熱的形式對干餾段原 料煤進行熱量的提供。這樣原料煤在干餾段經(jīng)過兩種外熱間接干餾，不僅干餾均勻徹底，而 且燃燒煙氣不混合上段干餾煤氣，提高了干餾煤氣的利用價值。為了更好地說明本發(fā)明而不是限制其保護范圍，列出以下實施例實施例一如圖1所示，連續(xù)制氣復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法流程示意圖，制氣原 料非無煙煤由鎖氣給煤裝置1控制進入固定床煤氣化干餾段2，在干餾段原料煤被外熱干 餾成為半焦，干餾終溫900°C以下，熾熱半焦然后進入氣化段3，在氣化段3內(nèi)與底部通入的 氧化劑和氣化劑進行連續(xù)氣化，氣化段3氣化產(chǎn)生的煤氣離開氣化段后和干餾段2原料煤 間接換熱，對其提供干餾熱量，不足熱量采用外來干餾熱載體間接換熱補充提供給干餾段2 原料煤，換熱后的氣化段煤氣經(jīng)過氣化段除塵器10除塵，然后經(jīng)過廢熱鍋爐11回收顯熱， 再經(jīng)過洗氣塔12洗滌降溫后送入氣化段煤氣氣柜13。干餾段2原料煤經(jīng)過間接干餾后產(chǎn) 生干餾煤氣，干餾段煤氣經(jīng)過干餾段除塵器4除塵，然后經(jīng)過電除焦油器5捕集焦油，再經(jīng) 過冷卻器6冷卻，然后去電除輕油器7捕集輕油，再經(jīng)過引風機8送入干餾段煤氣氣柜9。本實施例以富氧空氣為氧化劑，以蒸汽為氣化劑連續(xù)通過氣化段制得符合合成氨 生產(chǎn)的原料氣，由于氣化段是氣化劑和干餾后的半焦進行的氣化反應，故氣化段煤氣基本 不含焦油且甲烷含量極低，氣化段煤氣成份和無煙煤固定床間歇法煤氣發(fā)生爐煤氣基本一致，可以直接作為生產(chǎn)合成氨的原料氣使用。干餾段煤氣由于基本不含氮氣，主要成分是甲烷和氫氣，故其熱值非常高，經(jīng)過進 一步凈化后可以作為城市代用天然氣使用。干餾段煤氣由于熱值高，也可以使用發(fā)電效率 高的高熱值燃氣輪機發(fā)電。另外，干餾段煤氣也可以經(jīng)過甲烷的蒸汽重整反應產(chǎn)生H2和CO 有效氣成份，可以作為生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣使用，這樣整個系統(tǒng)冷煤氣效 率也得到提高。實施例二如圖1所示，連續(xù)制氣復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法流程示意圖。本實施例以氧氣為氧化劑，以蒸汽為氣化劑連續(xù)通過氣化段制得可供生產(chǎn)合成 氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣，其余同實施例一。實施例三如圖1所示，連續(xù)制氣復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法流程示意圖。本實施例以氧氣為氧化劑，以二氧化碳為氣化劑連續(xù)通過氣化段制得富含一氧化 碳的原料氣。富含一氧化碳的原料氣可用于生產(chǎn)醋酸、甲酸、甲酸鈉等化工產(chǎn)品，其余同實 施例一。實施例四如圖2所示，循環(huán)制氣復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法流程示意圖。制氣原料非無煙煤由鎖氣給煤裝置1控制進入固定床煤氣化干餾段2，在干餾段 原料煤被外熱干餾成為半焦，干餾終溫900°C以下，熾熱半焦然后進入氣化段3，在氣化段3 內(nèi)與底部通入的氧化劑和上下交替通入的氣化劑進行循環(huán)氣化。當氣化段3從底部通入氧化劑時，對氣化段3內(nèi)的半焦進行燃燒蓄熱為氣化階段 提供熱量，氣化段3產(chǎn)生的吹風氣去吹風氣除塵器14除塵，然后送入吹風氣顯熱燃燒熱回 收工序15處理。當氣化段3上下交替通入的氣化劑進行循環(huán)氣化時，可產(chǎn)生上行煤氣和下 行煤氣，產(chǎn)生的上行煤氣離開氣化段后和干餾段2原料煤間接換熱，對其提供干餾熱量，不 足熱量采用外來干餾熱載體間接換熱補充提供給干餾段2原料煤，換熱后的氣化段煤氣經(jīng) 過氣化段除塵器10除塵，然后經(jīng)過廢熱鍋爐11回收顯熱，再經(jīng)過洗氣塔12洗滌降溫后送 入氣化段煤氣氣柜13 ；產(chǎn)生的下行煤氣離開氣化段后經(jīng)過氣化段除塵器10除塵，然后經(jīng)過 廢熱鍋爐11回收顯熱，再經(jīng)過洗氣塔12洗滌降溫后送入氣化段煤氣氣柜13。氧化劑、氣化 劑、氣化段上行煤氣、氣化段下行煤氣均通過電磁油壓閥門按程序進行切換控制。干餾段2原料煤經(jīng)過間接干餾后產(chǎn)生干餾煤氣，干餾段煤氣經(jīng)過干餾段除塵器4 除塵，然后經(jīng)過電除焦油器5捕集焦油，再經(jīng)過冷卻器6冷卻，然后去電除輕油器7捕集輕 油，再經(jīng)過引風機8送入干餾段煤氣氣柜9。本實施例以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和蒸汽作為氣化劑交替通 過氣化段制得可供生產(chǎn)合成氨的原料氣，制氣階段按次序依次分為吹風、回收、上吹、下吹、 二次上吹、吹凈六個階段。實施例五如圖2所示，循環(huán)制氣復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法流程示意圖。本實施例以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和蒸汽作為氣化劑交替通 過氣化段制得可供生產(chǎn)甲醇、甲烷、氫氣的原料氣，制氣階段分為吹風、一次吹凈、上吹、下吹、二次上吹、二次吹凈六個階段。其余同實施例四。實施例六如圖2所示，循環(huán)制氣復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法流程示意圖。本實施例以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和二氧化碳作為氣化劑交 替通過氣化段制得可供生產(chǎn)醋酸、甲酸鈉等富一氧化碳的原料氣，制氣階段分為吹風、一次 吹凈、上吹、下吹、二次上吹、二次吹凈，其余同實施例四。實施例七如圖3所示，復合外熱固定床兩段式煤氣爐，包括鎖氣加煤裝置101、干餾段爐體 108、氣化段爐體111、爐柵113、爐底除灰裝置114。鎖氣加煤裝置101和干餾段爐體108 相連，干餾段爐體108和氣化段爐體111相連，氣化段爐體111和爐底除灰裝置114及爐 柵113相連，爐底的中間連接爐底氣體接口 115，干餾段爐體108頂部連接干餾段煤氣接口 102，氣化段爐體111周圍有水夾套112 ；干餾段爐體內(nèi)腔的中心有一個中心管109，中心管 109的上端有側(cè)支管117，每個側(cè)支管117通過環(huán)形煤氣通道104匯總到一起連接氣化段煤 氣出口 116 ；干餾段爐體108側(cè)壁設有耐火磚砌體103，干餾段爐體108側(cè)壁中下部耐火磚 砌體的中間按圓周均布若干個燃氣通道107，每個燃氣通道107的底部入口連接燃氣燃燒 器110，每個燃氣通道內(nèi)設置有若干個測溫點118，若干個燃氣通道107的頂部通過環(huán)形廢 氣通道106匯總連接燃燒煙氣出口 105。原料煤經(jīng)過鎖氣加煤裝置101進入干餾段爐體108，在干餾段爐體108內(nèi)間接干餾 成為半焦，干餾熱量來源于中心管109中氣化段煤氣的顯熱以及燃氣通道107中燃燒煙氣 的顯熱。干餾煤氣經(jīng)過干餾段煤氣接口 102排出，進入干餾煤氣凈化工序。干餾后的半焦 落入氣化段爐體111內(nèi)進行煤氣化，氣化完成產(chǎn)生的灰渣由爐柵113破渣及爐底除灰裝置 114排出。本實施例氣化段采用連續(xù)制氣，爐底氣體接口 115連接氧化劑和氣化劑管道閥 門，上行的氣化段煤氣經(jīng)過干餾段爐體中心的中心管109間接換熱給干餾段原料煤，回收 了氣化段煤氣的顯熱，上行的氣化段煤氣最后通過氣化段煤氣出口 116排出，進入氣化段 煤氣顯熱回收及凈化工序。燃料氣經(jīng)過干餾段的燃氣燃燒器110燃燒后，產(chǎn)生的高溫煙氣 經(jīng)過耐火磚砌體燃氣通道107，燃氣通道107內(nèi)的燃燒煙氣不和氣化段以及干餾段連通，只 通過間接換熱的形式對干餾段原料煤進行熱量的提供。這樣原料煤在干餾段經(jīng)過兩種外熱 間接干餾，不僅干餾均勻徹底，而且燃燒煙氣不混合上段干餾煤氣，提高了干餾煤氣的利用 價值。實施例八如圖3所示，復合外熱固定床兩段式煤氣爐，包括鎖氣加煤裝置101、干餾段爐體 108、氣化段爐體111、爐柵113、爐底除灰裝置114，其特征是鎖氣加煤裝置101和干餾段 爐體108相連，干餾段爐體108和氣化段爐體111相連，氣化段爐體111和爐底除灰裝置114 及爐柵113相連，爐底的中間連接爐底氣體接口 115，干餾段爐體108頂部連接干餾段煤氣 接口 102，氣化段爐體111周圍有水夾套112 ；干餾段爐體內(nèi)腔的中心有一個中心管109，中 心管109的上端有側(cè)支管117，每個側(cè)支管117通過環(huán)形煤氣通道104匯總到一起連接氣化 段煤氣出口 116 ；干餾段爐體108側(cè)壁設有耐火磚砌體103，干餾段爐體108側(cè)壁中下部耐火磚砌體的中間按圓周均布若干個燃氣通道107，每個燃氣通道107的底部入口連接燃氣 燃燒器110，每個燃氣通道內(nèi)設置有若干個測溫點118，若干個燃氣通道107的頂部通過環(huán) 形廢氣通道106匯總連接燃燒煙氣出口 105。原料煤經(jīng)過鎖氣加煤裝置101進入干餾段爐體108，在干餾段爐體108內(nèi)間接干餾 成為半焦，干餾熱量來源于中心管109中氣化段煤氣的顯熱以及燃氣通道107中燃燒煙氣 的顯熱。干餾煤氣經(jīng)過干餾段煤氣接口 102排出，進入干餾煤氣凈化工序。干餾后的半焦 落入氣化段爐體111內(nèi)進行煤氣化，氣化完成產(chǎn)生的灰渣由爐柵113破渣及爐底除灰裝置 114排出。本實施例氣化段采用循環(huán)制氣，爐底氣體接口 115連接氧化劑和下行煤氣管道閥 門，上行的氣化段煤氣及吹風氣都經(jīng)過干餾段爐體中心的中心管109間接換熱給干餾段原 料煤，回收了氣化段煤氣及吹風氣的顯熱。當氣化段從底部通入氧化劑時，對氣化段內(nèi)的半 焦進行燃燒蓄熱為氣化階段提供熱量，氣化段產(chǎn)生的吹風氣去吹風氣除塵、顯熱燃燒熱回 收工序處理。當氣化段從底部通入氣化劑時，上行的氣化段煤氣最后通過氣化段煤氣出口 116排出，進入氣化段煤氣顯熱回收及凈化工序。燃料氣經(jīng)過干餾段的燃氣燃燒器110燃燒后，產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)過耐火磚砌體燃 氣通道107，燃氣通道107內(nèi)的燃燒煙氣不和氣化段以及干餾段連通，只通過間接換熱的形 式對干餾段原料煤進行熱量的提供。這樣原料煤在干餾段經(jīng)過兩種外熱間接干餾，不僅干 餾均勻徹底，而且燃燒煙氣不混合上段干餾煤氣，提高了干餾煤氣的利用價值。
權(quán)利要求
1.一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法，其特征是制氣原料非無煙煤由鎖氣給 煤裝置控制進入固定床干餾段，在干餾段原料煤被外熱干餾成為半焦，干餾終溫900°c以 下，熾熱半焦然后進入氣化段，在氣化段內(nèi)氧化劑和氣化劑與半焦進行連續(xù)氣化或者循環(huán) 氣化，氣化段氣化產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過氣化煤氣除塵器、余熱鍋爐、冷卻洗滌塔送入氣化段煤氣 氣柜，干餾段產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過干餾煤氣除塵器、電除焦油器、冷卻器、電除輕油器、引風機后 送入干餾段煤氣氣柜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法，其特征是所述 的非無煙煤為煙煤中的不粘煤、弱粘煤、長焰煤及褐煤的塊煤或其制作的型煤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法，其特征是所述 的氣化段連續(xù)制氣，是以富氧空氣為氧化劑，以蒸汽為氣化劑連續(xù)通過氣化段制得可供合 成氨生產(chǎn)的原料氣；或以氧氣為氧化劑，以蒸汽為氣化劑連續(xù)通過氣化段制得可供生產(chǎn)合 成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣；或以氧氣為氧化劑，以二氧化碳為氣化劑連續(xù)通過氣化段 制得富含一氧化碳的原料氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法，其特征是所述 的氣化段循環(huán)制氣，是以空氣、富氧空氣、氧氣任何一種作為氧化劑和蒸汽作為氣化劑交替 通過氣化段制得可供生產(chǎn)合成氨、甲醇、甲烷、氫氣的原料氣；或以空氣、富氧空氣、氧氣任 何一種作為氧化劑和二氧化碳作為氣化劑交替通過氣化段制得富含一氧化碳的原料氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法，其特征是所述 的外熱干餾的熱載體為氣體熱載體、液體載熱體、固體熱載體的任何一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法，其特征是所述的 外熱干餾的氣體熱載體為氣化段煤氣和可燃物質(zhì)的燃燒高溫煙氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法，其特征是所述的 可燃物質(zhì)為可燃氣體、可燃固體、可燃液體的任何一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法，其特征是所述的 可燃氣體為干餾段煤氣。
9.一種復合外熱固定床兩段式煤氣爐，包括鎖氣加煤裝置(101)、干餾段爐體(108)、 氣化段爐體(111)、爐柵(113)、爐底除灰裝置(114)，其特征是鎖氣加煤裝置(101)和干 餾段爐體(108)相連，干餾段爐體(108)和氣化段爐體(111)相連，氣化段爐體(111)和 爐底除灰裝置(114)及爐柵(113)相連，爐底的中間連接爐底氣體接口(115)，干餾段爐 體(108)頂部連接干餾段煤氣接口(102)，氣化段爐體(111)周圍有水夾套(112)；干餾段 爐體內(nèi)腔的中心有一個中心管(109)，中心管(109)的上端有若干個側(cè)支管(117)，每個側(cè) 支管(117)通過環(huán)形煤氣通道(104)匯總到一起連接氣化段煤氣出口(116)；干餾段爐體 (108)側(cè)壁設有耐火磚砌體(103)，干餾段爐體(108)側(cè)壁中下部耐火磚砌體的中間按圓周 均布若干個燃氣通道(107)，每個燃氣通道(107)的底部入口連接燃氣燃燒器(110)，每個 燃氣通道內(nèi)設置有若干個測溫點(118)，若干個燃氣通道(107)的頂部通過環(huán)形廢氣通道 (106)匯總連接燃燒煙氣出口(105)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復合外熱固定床兩段式煤氣化的方法及煤氣爐，通過對兩段式煤氣爐的干餾段原料煤采用兩種以上的外熱間接干餾，使氣化段煤氣和干餾段煤氣可以分別采用不同的簡單凈化措施加以高效利用，能采用連續(xù)制氣和循環(huán)制氣的方法來進行，可采用不同的氧化劑和氣化劑生產(chǎn)不同組分要求的化工合成原料氣，同時提取了原料非無煙煤中經(jīng)濟價值較高的焦油。本發(fā)明具有投資省、操作簡單、無污染、綜合煤氣化效率高，制氣成本低，適于新建或?qū)δ壳皬V泛運行的固定床造氣爐進行改造。
文檔編號C10J3/72GK102146301SQ20111003814
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者王子國 申請人:王子國