本實用新型涉及煤氣化領域，具體說是一種低壓干粉煤氣化系統(tǒng)。

背景技術：

目前以煤炭為原料經(jīng)過氣化生產(chǎn)燃料氣的氣化技術主要采用固定床氣化技術，燃料氣的規(guī)格：燃料氣壓力≤0.5MPaG；熱值≤2800kcal/Nm3。固定床氣化技術由于能耗較高-表現(xiàn)為碳轉化率約93％，和廢水排放指標不滿足環(huán)境保護要求-表現(xiàn)為廢水中有機物含量高達2000mg/L，而將逐漸被淘汰。

現(xiàn)在比較先進的第二代氣化技術中，最具代表性的為美國GE公司的水煤漿加壓氣化技術、德國西門子公司的GSP氣化技術、荷蘭殼牌公司的SCGP干煤粉加壓氣化技術。這些技術基本應用在氣化壓力＞4.0MPa的工況，氣化、除渣、洗滌和黑水處理工序均適用于高壓工況。針對上述行業(yè)對燃料氣的壓力需求及清潔煤制燃氣的需要，采用氣化壓力較低、環(huán)保指標好的低壓氣流床干煤粉氣化技術是一種解決方案。

但是對于氣化壓力僅為0.3～2.5MPag的低壓氣流術干煤粉氣化技術而言，又存在以下問題：1，粉煤隨輸送氣噴入氣化爐后，由于氣化爐內壓力較低，導致碳轉化率和氣化強度降低，從而導致產(chǎn)氣量減少。為提高碳轉化率，需要增加氣化爐內氣化室的體積，以增加煤粉的停留時間，這就導致氣化爐的生產(chǎn)、維護成本高，制備成本和難度增加的問題；2，為了充分對合成氣進行洗滌，需要使合成氣與洗滌液充分混合，過去通常在洗滌塔外設置文丘里器使合成氣與洗滌液混合，合成氣會對文丘里縮徑段局部帶來嚴重磨蝕甚至磨穿，為了提高運行安全性，通常會在文丘里外加設套筒，導致安裝維護不便；3，由于系統(tǒng)壓力降低，導致激冷室和洗滌塔排出的黑水溫度僅為100多度，這部分熱量難以采用閃蒸回收，導致熱量損失、能耗增加，不利于節(jié)能降耗。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了解決上述技術問題，提供一種系統(tǒng)簡單、氣化效率高、設備投資和運行成本低、安全可靠性好、節(jié)能降耗、特別適用于低壓氣流床干煤粉氣化技術的低壓干粉煤氣化系統(tǒng)。

技術方案包括將粉煤送入氣化爐氣化得到合成氣，氣化壓力為0.3～2.5MPag，所述合成氣經(jīng)氣化爐下段水激冷后送入洗滌塔中進行洗滌后合成氣由洗滌塔頂部排出送入后續(xù)工序，所述粉煤和氧氣的混合物分別經(jīng)氣化爐頂部的垂直噴嘴和上段側壁的多個側向噴嘴噴入氣化爐內并瞬間被點燃，形成的火焰呈交匯狀態(tài)，粉煤在高溫下氣化生成合成氣；所述合成氣經(jīng)進氣口進入洗滌塔內的直角彎管中，在直角彎管出口處與阻塞噴頭噴出的水霧充分混合并降溫，未霧化的水則沿直角彎管底部的排水管流入洗滌塔下段，洗滌后的合成氣由洗滌塔頂部排出。

所述側向噴嘴具有向上的傾角，使所述火焰的交匯點在側向噴嘴的上方。

所述側向噴嘴向上的傾角角度為5°～35°。

所述阻塞噴頭與直角彎管管壁間的環(huán)隙寬度為50mm～250mm。

所述洗滌塔底部的黑水送入緩沖罐進行初步的沉降，再經(jīng)液體過濾器進行的過濾處理，最后再送入汽提塔汽提。

所述汽提塔中汽提后的液體進入水力旋流器進行固液分離，上部溢流液經(jīng)回用水儲罐送入洗滌塔作為洗滌液，底部的含固液體經(jīng)依次經(jīng)一級換熱器、二級換熱器進行兩次換熱回收熱能后送入減壓緩沖罐減壓后再送入臥螺機固液分離。

所述臥螺機排出的液體經(jīng)循環(huán)水儲罐送入一級換熱器與來自水力旋流器的含固液體換熱回收熱能，然后回送洗滌塔作為洗滌液。

所述緩沖罐和液體過濾器底部的含固液體也送入水力旋流器。

所所述氣化爐底部的排出的激冷渣經(jīng)連續(xù)排渣裝置降壓后再經(jīng)撈渣機進行進一步渣液分離，分離出的液體送入減壓緩沖罐。

針對背景技術中存在的問題，發(fā)明人作出如下改進：(1)，在氣化爐中，將過去粉煤和氧氣的混合物由頂噴式改為頂噴和側噴結合，通過增加的多個側向噴嘴，使噴出的火焰不僅具有向下的方向，還使多條火焰形成交匯狀態(tài)，進一步的使側向噴嘴向上傾斜，使火焰的交匯點高于側向噴嘴，從而增加了煤粉在氣化室內的停留時間，提高煤粉的碳轉化率，解決由于低壓氣化帶來煤粉分布密度低、停留時間短的問題，因此無需增大氣化爐體，降低了設備投資和運行成本、易于維護。(2)取消了氣化爐與洗滌塔之間的文丘里器，在洗滌塔內設置直角彎管，將氣化爐內的合成氣通過直角彎管引入洗滌塔內，由于直角彎管的出口處設置阻塞頭，一方面通過阻塞噴頭噴出并霧化成小液滴，與合成氣進行混合，有利于合成氣的洗滌，另一方面，阻塞頭與直角彎管的出口處之間形成一個氣體流速很高的環(huán)隙，混合后的氣體經(jīng)過阻塞噴頭周圍的環(huán)隙繼續(xù)向上運動，由于流通面積先減小后增大，流速先變大后又減小，合成氣與小液滴的接觸更加充分，可以增強合成氣與小液滴的混合效果，有效替代文丘里器，由于這部分結構位于塔內，如果出現(xiàn)磨蝕，也僅發(fā)生在塔內，不會對系統(tǒng)安全性帶來嚴重影響，易于維護。(3)針對黑水溫度較低，不適于閃蒸回收熱能的問題，發(fā)明人然后通過水力旋流器對來自汽提塔的黑水先進行固液分離，頂部溢流出的溢流液體可以直接回用于洗滌塔，該部分液體未經(jīng)降壓降溫，直接回送，與現(xiàn)有的多級閃蒸和閃蒸氣加熱系統(tǒng)循環(huán)工藝灰水的方法相比，一方面大幅減少了循環(huán)冷卻水量，另一方面，使這種酸性黑水的低壓低溫熱能得到有效回收，降壓小、節(jié)能降耗，對環(huán)境友好。(4)采用了連續(xù)排渣裝置，降低了設備框架高度，進一步節(jié)能降耗。

進一步的，旋流設備底部的流出的含固液體仍保持相應溫度和壓力，可先經(jīng)一級換熱器回收熱能，再經(jīng)二級換熱器進一步冷卻，再經(jīng)減壓緩沖罐降至常壓后送入臥螺機固液分離。

進一步的，一級換熱器中用于回收熱能的換熱介質來自所述臥螺機排出的液體，所述液體換熱后的液體也回送洗滌塔，整個工藝中僅在二級換熱器中引入循環(huán)冷卻水，絕大部分的酸性黑水均得到回收利用，大大降低了循環(huán)冷卻水的循環(huán)量，節(jié)能降耗。

進一步的，所述側向噴嘴向上的傾角角度優(yōu)選為5°～35°，過大會或過小都會使頂置與側置噴嘴產(chǎn)生的火焰無法良好地交匯，從而無法達到增強混合的目的。；所述阻塞噴頭與直角彎管管壁間的環(huán)隙寬度為50mm～250mm。，以達到強化合成氣與洗滌水潤濕和洗滌效果的目的，寬度過大，氣體流速變化不明顯，在擴徑后潤濕效果無法增強。。寬度過小，通道阻力降過大，則會影響設備的經(jīng)濟性。

有益效果；

(1)本實用新型的適用在0.3-2.5MPa氣化壓力下，氣化、排渣和黑水處理工序的設計均適用于此低壓工況。氣化溫度約1300℃～1600℃，煤氣化產(chǎn)生的焦油、酚等有機物均已分解，廢水中不含大分子有機物，其他有機物含量與固定床技術項比減少90％。通過改進的粉煤噴入的氣化燃燒模式使碳磚化率提高，比固定床技術高5％。

(2)黑水處理技術能夠節(jié)約35％的循環(huán)冷卻水量，有效回收熱能，降低能耗；連續(xù)排渣技術使氣化框架降低約8m，從而降低了系統(tǒng)工藝循環(huán)灰水需要輸送的高度，節(jié)省能耗。

(3)本實用新型系統(tǒng)簡單、設備投資和運行成本低、安全可靠性好、節(jié)能降耗、特別適用于低壓氣流術干煤粉氣化床技術。

附圖說明

圖1為本實用新型系統(tǒng)圖。

圖2為直角彎管的安裝示意圖。

圖3為側向噴嘴的布置示意圖。

圖4為側向噴嘴的截面布置示意圖。

其中，1-氣化爐、2-連續(xù)排渣裝置、3-洗滌塔循環(huán)水泵、4-洗滌塔、4.1-直角彎管、4.2-環(huán)隙、4.3-排水管、4.4-阻塞噴頭、5-撈渣機、6-緩沖罐、7-液體過濾器、8-汽提塔、9-水力旋流器、10-回用水儲罐、11-一級換熱器、12-二級換熱器、13-減壓緩沖罐、14-臥螺機、15-循環(huán)水儲罐、16-循環(huán)水泵、17-撈渣機水泵、18-回用水泵、19-垂直噴嘴、20-側向噴嘴。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步解釋說明：

系統(tǒng)實施例：

參見圖1，氣化爐1連接洗滌塔4，所述氣化爐1的頂部設有噴嘴組，所述噴嘴組由氣化爐1頂部的垂直噴嘴19和上段側壁周向均勻布置的多個側向噴嘴20(參見圖3及圖4，本實施例中為三個)組成，所述側向噴嘴20具有向上的傾角。所述側向噴嘴向上的傾角角度a為5°～35°。；所述氣化爐1的出口氣與洗滌塔4的進氣口連接，所述洗滌塔4下段的循環(huán)水出口經(jīng)洗滌塔循環(huán)水泵3與氣化爐1的循環(huán)水進口連接。參見圖2，所述洗滌塔4中段內部設有與進氣口連通的直角彎管4.1，所述直角彎管4.1底部還設有垂直向下的排水管4.3，所述直角彎管4.1的出口處設有阻塞噴頭4.4，所述阻塞噴頭4.4與直角彎管4.1的管壁間具有環(huán)隙4.2，所述阻塞噴頭4.4與直角彎管管壁間的環(huán)隙寬度為50mm～250mm；所述氣化爐1和洗滌塔4底部黑水出口依次連接緩沖罐6、液體過濾器7和汽提塔8。所述汽提塔8底部的液體出口連接水力旋流器9，所述水力旋流器9頂部的溢流口經(jīng)回用水罐10、回用水泵18連接洗滌塔4，底部的排液口依次經(jīng)一級換熱器11、二級換熱器12、減壓緩沖罐13和臥螺機14連接。所述臥螺機14的液體出口經(jīng)循環(huán)水儲罐15、循環(huán)水泵16、一級換熱器連11接洗滌塔4。所述緩沖罐6、液體過濾器7底部的排液口也與水氣旋液器9連接。另一方面所述氣化爐1底部的渣出口依次經(jīng)連續(xù)排渣裝置2與撈渣機5連接，所述撈渣機5的排液口也經(jīng)撈渣水泵17與減壓緩沖罐13連接。

工藝過程：

參見圖1，氣力輸送的煤粉和氧化混合后分別由氣化爐1頂部的垂直噴嘴19(一個)和側壁的側向噴嘴20(三個)噴入氣化爐，進行劇烈的化學反應并產(chǎn)生高溫的合成氣，形成的火焰呈交匯狀態(tài)，溫度在1300～1600℃，氣化壓力為0.3～2.5MPag，合成氣在氣化爐1下部經(jīng)過水激冷過程降溫并除去大量的灰渣，氣化爐1底部產(chǎn)生大量的激冷渣，激冷渣經(jīng)連續(xù)排渣裝置2進入撈渣機5，撈渣機撈出的固體渣排往界外，液體經(jīng)撈渣機水泵17送入減壓緩沖罐13；

氣化爐1內降溫后的合成氣進入洗滌塔4進一步降溫除塵，合成氣經(jīng)過進氣口進入直角彎管4.1，通過直角彎管4.1向上運動，通過阻塞噴頭4.4時，洗滌水從阻塞噴頭4.4噴出并霧化成小液滴，與合成氣進行混合，混合后的氣體經(jīng)過阻塞噴頭4.4周圍的環(huán)隙4.2繼續(xù)向上運動，由于流通面積先減小后增大，流速先變大后又減小，合成氣與小液滴的接觸更加充分，可以增強合成氣與小液滴的混合效果。小部分未霧化的水則通過經(jīng)直角彎管4.1底部的排水管4.3路進入洗滌塔4下部。合成氣離開彎管后先后向上經(jīng)過洗滌塔4的塔盤層和填料層與工藝水接觸洗滌，使合成氣中含塵量進一步降低，含塵量低于1mg/Nm³，洗滌后的合成氣(又稱粗煤氣)最終通過頂部的合成氣出口排出氣化界區(qū)。洗滌塔4下部的一部分黑水則經(jīng)過洗滌塔循環(huán)水泵3返回氣化爐1底部，作為激冷水使用。

從洗滌塔4底部的黑水和氣化爐底部排出的黑水(溫度為110～200℃，壓力為0.3～2.5MPag，含有固含量低于2.8wt％的固體顆粒，100～2000ppm的CO₂，SO₂，H₂S等酸性氣體)一起進入緩沖罐6進行初步的沉降，再經(jīng)液體過濾器7進行的過濾處理，初步沉降、過濾的目的在于防止固體顆粒在后續(xù)設備中造成堵塞。過濾后的濾液(含固量低于1.6wt％)最后進入汽提塔8汽提(汽提介質為蒸汽或惰性氣體)，脫除黑水中溶解的CO₂，SO₂，H₂S等酸性氣體，汽提塔8產(chǎn)生的酸性氣體由頂部排出進入后處理工序，如變換工序或熱電站等。汽提塔底4部汽提后的液體和來自緩沖罐和濾體過濾器7底部的含固液體一起送入水力旋流器9，經(jīng)過水力旋流作用進一步實現(xiàn)固液分離，水力旋流器9上部溢流液(溫度為110～200℃，壓力為0.2～2.4MPag，酸性氣體含量為20ppm以下，固含量降至0.1wt％以下)進入回用水儲罐10中存儲備用，最后經(jīng)回用水泵18回送至洗滌塔4作為洗滌液。水力旋流器9底部的含固液體經(jīng)過兩級換熱器進行冷卻處理，一級換熱器11采用循環(huán)工藝灰水進行換熱，可以回收部分熱量，二級換熱器12采用循環(huán)冷卻水作為冷卻介質，在液體降溫至50℃以下后進入減壓緩沖罐13減壓，隨后進入臥螺機14進行渣液分離，分離后的液體進入循環(huán)水罐15備用，濕灰排出界區(qū)，循環(huán)水罐15的澄清液(即循環(huán)工藝灰水)通過循環(huán)水泵16進入一級換熱器11進行間接換熱后再回送洗滌塔4回用，可以減少熱量的損耗，提高熱量的利用效率。