一种高效的煤气化方法
【专利摘要】本发明提供一种高效的煤气化方法，具体制备步骤包括：磨煤及干燥、粉煤加压及输送、气化炉气化。本发明在磨煤机的选型上，将热风炉出来进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时保证进入磨煤机的热风温度不大于褐煤的转化温度，保证褐煤局部表面不超温，减少褐煤中挥发份的逸出；本发明采用高挥发褐煤为原料，控制磨煤系统，氧气浓度最大为4%，在系统内新增加一股低压氮气补充到磨煤机密封系统，同时增大系统内氮气进口，减少对磨棍的冲击，减少磨煤机振动；本发明中程序会启动锁斗卸料循环，总的卸料循环过程时间为3min，可见整个过程自动化程度高，效率高、用时短。
【专利说明】一种高效的煤气化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高效的煤气化方法，属于煤化工领域。
【背景技术】
[0002]煤炭是一种储藏丰富的资源。煤气化是高效、清洁的煤炭利用方法。当今煤气化普遍采用的技术有富氧连续气化、流化床气化技术、两段式干煤粉加压气化技术等。但是上述技术均存在缺陷。
[0003]富氧连续气化具有以下的缺陷:
(1)该工艺用氧气，需要建空分装置，投资较高，且制氧成本高，这是制约富氧连续气化发展和中小型合成氨厂采用该工艺厂家较少的最主要原因。
[0004](2)富氧连续气化气体成分差，二氧化碳含量高达15?20%，甲烷含量高达2%，且气体中含有苯、萘等有机物。给后续工段带来极大的问题。特别是甲烷和有机物的问题，目前没有太好的解决方案。
[0005](3)富氧连续气化气体成分中氧含量较难控制，给后续工段带来安全隐患。生产过程中为了控制氧含量，采取的措施是提高煤气炉出口温度高于500°C，这一措施又造成了煤耗增高。
[0006]流化床气化技术具有以下的缺陷:
气化压力为常压，单炉气化能力还比较低，产品气中CH4含量高达1.5-2%，飞灰量大、对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待解决两段式干煤粉加压气化技术具有以下的缺陷:
气化炉采用水冷壁结构，其缺点是合成气中014含量较高，对制合成氨、甲醇、氢气不利。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种煤气化方法，具体制备步骤如下:
(1)磨煤及干燥单元
褐煤经预干燥后，破碎的褐煤粒度小于15_，上述经过预干燥的褐煤通过斗提机提升到45米高，通过封闭的输煤栈桥在氮气保护下进入气化装置原料煤储仓，在重力的作用下，通过给煤机进入到磨煤机内磨成粉状，热风炉出来的进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时控制进入磨煤机的一次风的温度不大于褐煤的转化温度，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度约为150?250°C，离开磨煤机时温度约为100?105°C，控制磨煤机内的氧含量最大体积百分比为4%，粉碎后得到的粉煤通过粉煤袋式过滤器进行分离净化，粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量满足以下要求:
颗粒尺寸< 90 μ m的重量占比为90% ；
颗粒尺寸彡5 μπι的重量占为10% ； 含水量< 5%重量；
(2)粉煤加压及输送
在一个加压加料程序中，常压煤斗内的粉煤通过重力作用装入粉煤锁斗，粉煤锁斗内充满粉煤后，即与所有低压设备隔离，当加压到与粉煤给料罐具有相同的压力时加压完毕，位于粉煤锁斗与粉煤给料罐之间平衡阀门打开，当粉锁斗与粉煤给料罐具有相同的压力且粉煤给料罐内的煤位降低到足以接收下一批粉煤时，只需打开煤粉锁斗下部的两个锁斗阀就能将煤从锁斗倒入加压煤斗，到此完成一次加压加料；开关程序控制煤粉锁斗的截止、降压和再次装煤；
(3)气化炉气化
来自煤加压及输送单元的粉煤分三路进入气化炉烧嘴的三个煤粉管，氧气经预热器加热后先在混合器内与一定量的蒸汽混合，然后按一定的配比量进入烧嘴；气化炉由上段的反应段和下段的激冷室组成，粉煤在反应段内高温不完全燃烧，生成的合成气主要成分为C0和H2，在激冷室合成气被激冷并被水饱和，熔渣迅速固化，出气化炉的合成气再经文丘里洗涤器和合成气洗涤塔用水进一步润湿洗涤，除去残余的飞灰，生产的灰渣留在水中迅速沉淀并通过渣锁斗定期排出界外；合成气出激冷室后，在气化炉出口管道处与喷入的冷凝液相接触，以防止粗合成气中夹带的灰颗粒在出口管道处积聚而堵塞管口，然后粗合成气进入文丘里洗涤器，与激冷水泵送入的激冷水直接接触形成雾化，粗合成气进一步被增湿，被水润湿的固体颗粒增重，在合成气洗涤塔内加速沉降；合成气气液混合物离开文丘里洗涤器后进入合成气洗涤塔内浸没在液相中的气体分布管，经水浴后上升进入洗涤塔的中部分离空间，气体中夹带的微量颗粒及夹带的液滴在分离空间沉降于洗涤水中，气体则进入四块冲击式洗涤塔板被进一步洗涤，洗涤后的合成气进入塔顶部的旋流板除沫器，分离出雾沫液滴后的合成气离开洗涤塔；煤中约65%的灰以熔渣形式离开气化区，进入激冷室后固化成玻璃体，在渣锁斗的底部沉积，大块的渣由破渣机破碎，粗渣和其它沉降在气化炉激冷室底部的固体由一股循环水输送到渣锁斗中，干净的水从锁斗顶部出来再通过渣锁斗循环泵循环到气化炉激冷室。
[0008]预干燥前的褐煤粒度彡30mm。
[0009]步骤(1)中，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度约为180 ?200°C ο
[0010]本发明的优点在于:
(1)本发明在磨煤机的选型上，将热风炉出来进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时保证进入磨煤机的热风温度不大于褐煤的转化温度，保证褐煤局部表面不超温，减少褐煤中挥发份的逸出；
(2)常规气化系统中采用密封风机对磨煤机系统进行密封操作，控制系统氧气含量为不大于8%。而本发明采用高挥发褐煤为原料，控制磨煤系统，氧气浓度最大为4%，在系统内新增加一股低压氮气补充到磨煤机密封系统，同时增大系统内氮气进口，减少对磨棍的冲击，减少磨煤机振动；
(3)程序会启动锁斗卸料循环，锁斗经过减压以后，用灰水对管线和锁斗进行冲洗，使渣和水倾倒进入捞渣机。卸料完成后，渣锁斗在高压灰水作用下再次增压，总的卸料循环过程(降压、卸料、冲洗、增压)时间大约为3min。可见整个过程自动化程度高，效率高、用时短。【具体实施方式】
[0011] 实施例1
一种煤气化方法，具体制备步骤如下:
(1)磨煤及干燥单元
粒度< 30mm的褐煤经预干燥后，破碎的褐煤粒度小于15mm，上述经过预干燥的褐煤通过斗提机提升到45米高，通过封闭的输煤栈桥在氮气保护下进入气化装置原料煤储仓，在重力的作用下，通过给煤机进入到磨煤机内磨成粉状，热风炉出来的进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时控制进入磨煤机的一次风的温度不大于褐煤的转化温度，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度约为150°C，离开磨煤机时温度约为100?105°C，控制磨煤机内的氧含量最大体积百分比为4%，粉碎后得到的粉煤通过粉煤袋式过滤器进行分离净化，粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量满足以下要求:
颗粒尺寸< 90 μ m的重量占比为90% ；
颗粒尺寸彡5 μπι的重量占为10% ；
含水量< 5%重量；
(2)粉煤加压及输送
在一个加压加料程序中，常压煤斗内的粉煤通过重力作用装入粉煤锁斗，粉煤锁斗内充满粉煤后，即与所有低压设备隔离，当加压到与粉煤给料罐具有相同的压力时加压完毕，位于粉煤锁斗与粉煤给料罐之间平衡阀门打开，当粉锁斗与粉煤给料罐具有相同的压力且粉煤给料罐内的煤位降低到足以接收下一批粉煤时，只需打开煤粉锁斗下部的两个锁斗阀就能将煤从锁斗倒入加压煤斗，到此完成一次加压加料；开关程序控制煤粉锁斗的截止、降压和再次装煤；
(3)气化炉气化
来自煤加压及输送单元的粉煤分三路进入气化炉烧嘴的三个煤粉管，氧气经预热器加热后先在混合器内与一定量的蒸汽混合，然后按一定的配比量进入烧嘴；气化炉由上段的反应段和下段的激冷室组成，粉煤在反应段内高温不完全燃烧，生成的合成气主要成分为CO和Η2，在激冷室合成气被激冷并被水饱和，熔渣迅速固化，出气化炉的合成气再经文丘里洗涤器和合成气洗涤塔用水进一步润湿洗涤，除去残余的飞灰，生产的灰渣留在水中迅速沉淀并通过渣锁斗定期排出界外；合成气出激冷室后，在气化炉出口管道处与喷入的冷凝液相接触，以防止粗合成气中夹带的灰颗粒在出口管道处积聚而堵塞管口，然后粗合成气进入文丘里洗涤器，与激冷水泵送入的激冷水直接接触形成雾化，粗合成气进一步被增湿，被水润湿的固体颗粒增重，在合成气洗涤塔内加速沉降；合成气气液混合物离开文丘里洗涤器后进入合成气洗涤塔内浸没在液相中的气体分布管，经水浴后上升进入洗涤塔的中部分离空间，气体中夹带的微量颗粒及夹带的液滴在分离空间沉降于洗涤水中，气体则进入四块冲击式洗涤塔板被进一步洗涤，洗涤后的合成气进入塔顶部的旋流板除沫器，分离出雾沫液滴后的合成气离开洗涤塔；煤中约65%的灰以熔渣形式离开气化区，进入激冷室后固化成玻璃体，在渣锁斗的底部沉积，大块的渣由破渣机破碎，粗渣和其它沉降在气化炉激冷室底部的固体由一股循环水输送到渣锁斗中，干净的水从锁斗顶部出来再通过渣锁斗循环泵循环到气化炉激冷室。
[0012]实施例2
一种煤气化方法，具体制备步骤如下:
(1)磨煤及干燥单元
粒度< 30mm的褐煤经预干燥后，破碎的褐煤粒度小于15mm，上述经过预干燥的褐煤通过斗提机提升到45米高，通过封闭的输煤栈桥在氮气保护下进入气化装置原料煤储仓，在重力的作用下，通过给煤机进入到磨煤机内磨成粉状，热风炉出来的进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时控制进入磨煤机的一次风的温度不大于褐煤的转化温度，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度约为200°C，离开磨煤机时温度约为100?105°C，控制磨煤机内的氧含量最大体积百分比为4%，粉碎后得到的粉煤通过粉煤袋式过滤器进行分离净化，粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量满足以下要求:
颗粒尺寸< 90 μ m的重量占比为90% ；
颗粒尺寸彡5 μπι的重量占为10% ；
含水量< 5%重量；
(2)粉煤加压及输送
在一个加压加料程序中，常压煤斗内的粉煤通过重力作用装入粉煤锁斗，粉煤锁斗内充满粉煤后，即与所有低压设备隔离，当加压到与粉煤给料罐具有相同的压力时加压完毕，位于粉煤锁斗与粉煤给料罐之间平衡阀门打开，当粉锁斗与粉煤给料罐具有相同的压力且粉煤给料罐内的煤位降低到足以接收下一批粉煤时，只需打开煤粉锁斗下部的两个锁斗阀就能将煤从锁斗倒入加压煤斗，到此完成一次加压加料；开关程序控制煤粉锁斗的截止、降压和再次装煤；
(3)气化炉气化
来自煤加压及输送单元的粉煤分三路进入气化炉烧嘴的三个煤粉管，氧气经预热器加热后先在混合器内与一定量的蒸汽混合，然后按一定的配比量进入烧嘴；气化炉由上段的反应段和下段的激冷室组成，粉煤在反应段内高温不完全燃烧，生成的合成气主要成分为CO和Η2，在激冷室合成气被激冷并被水饱和，熔渣迅速固化，出气化炉的合成气再经文丘里洗涤器和合成气洗涤塔用水进一步润湿洗涤，除去残余的飞灰，生产的灰渣留在水中迅速沉淀并通过渣锁斗定期排出界外；合成气出激冷室后，在气化炉出口管道处与喷入的冷凝液相接触，以防止粗合成气中夹带的灰颗粒在出口管道处积聚而堵塞管口，然后粗合成气进入文丘里洗涤器，与激冷水泵送入的激冷水直接接触形成雾化，粗合成气进一步被增湿，被水润湿的固体颗粒增重，在合成气洗涤塔内加速沉降；合成气气液混合物离开文丘里洗涤器后进入合成气洗涤塔内浸没在液相中的气体分布管，经水浴后上升进入洗涤塔的中部分离空间，气体中夹带的微量颗粒及夹带的液滴在分离空间沉降于洗涤水中，气体则进入四块冲击式洗涤塔板被进一步洗涤，洗涤后的合成气进入塔顶部的旋流板除沫器，分离出雾沫液滴后的合成气离开洗涤塔；煤中约65%的灰以熔渣形式离开气化区，进入激冷室后固化成玻璃体，在渣锁斗的底部沉积，大块的渣由破渣机破碎，粗渣和其它沉降在气化炉激冷室底部的固体由一股循环水输送到渣锁斗中，干净的水从锁斗顶部出来再通过渣锁斗循环泵循环到气化炉激冷室。
[0013]实施例3
一种煤气化方法，具体制备步骤如下: (1)磨煤及干燥单元
粒度< 30mm的褐煤经预干燥后，破碎的褐煤粒度小于15mm，上述经过预干燥的褐煤通过斗提机提升到45米高，通过封闭的输煤栈桥在氮气保护下进入气化装置原料煤储仓，在重力的作用下，通过给煤机进入到磨煤机内磨成粉状，热风炉出来的进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时控制进入磨煤机的一次风的温度不大于褐煤的转化温度，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度约为250°C，离开磨煤机时温度约为100?105°C，控制磨煤机内的氧含量最大体积百分比为4%，粉碎后得到的粉煤通过粉煤袋式过滤器进行分离净化，粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量满足以下要求:
颗粒尺寸< 90 μ m的重量占比为90% ；
颗粒尺寸彡5 μπι的重量占为10% ；
含水量< 5%重量；
(2)粉煤加压及输送
在一个加压加料程序中，常压煤斗内的粉煤通过重力作用装入粉煤锁斗，粉煤锁斗内充满粉煤后，即与所有低压设备隔离，当加压到与粉煤给料罐具有相同的压力时加压完毕，位于粉煤锁斗与粉煤给料罐之间平衡阀门打开，当粉锁斗与粉煤给料罐具有相同的压力且粉煤给料罐内的煤位降低到足以接收下一批粉煤时，只需打开煤粉锁斗下部的两个锁斗阀就能将煤从锁斗倒入加压煤斗，到此完成一次加压加料；开关程序控制煤粉锁斗的截止、降压和再次装煤；
(3)气化炉气化
来自煤加压及输送单元的粉煤分三路进入气化炉烧嘴的三个煤粉管，氧气经预热器加热后先在混合器内与一定量的蒸汽混合，然后按一定的配比量进入烧嘴；气化炉由上段的反应段和下段的激冷室组成，粉煤在反应段内高温不完全燃烧，生成的合成气主要成分为CO和Η2，在激冷室合成气被激冷并被水饱和，熔渣迅速固化，出气化炉的合成气再经文丘里洗涤器和合成气洗涤塔用水进一步润湿洗涤，除去残余的飞灰，生产的灰渣留在水中迅速沉淀并通过渣锁斗定期排出界外；合成气出激冷室后，在气化炉出口管道处与喷入的冷凝液相接触，以防止粗合成气中夹带的灰颗粒在出口管道处积聚而堵塞管口，然后粗合成气进入文丘里洗涤器，与激冷水泵送入的激冷水直接接触形成雾化，粗合成气进一步被增湿，被水润湿的固体颗粒增重，在合成气洗涤塔内加速沉降；合成气气液混合物离开文丘里洗涤器后进入合成气洗涤塔内浸没在液相中的气体分布管，经水浴后上升进入洗涤塔的中部分离空间，气体中夹带的微量颗粒及夹带的液滴在分离空间沉降于洗涤水中，气体则进入四块冲击式洗涤塔板被进一步洗涤，洗涤后的合成气进入塔顶部的旋流板除沫器，分离出雾沫液滴后的合成气离开洗涤塔；煤中约65%的灰以熔渣形式离开气化区，进入激冷室后固化成玻璃体，在渣锁斗的底部沉积，大块的渣由破渣机破碎，粗渣和其它沉降在气化炉激冷室底部的固体由一股循环水输送到渣锁斗中，干净的水从锁斗顶部出来再通过渣锁斗循环泵循环到气化炉激冷室。
【权利要求】
1.一种高效的煤气化方法，其特征在于具体制备步骤如下: (1)磨煤及干燥 褐煤经预干燥后，破碎的褐煤粒度小于15_，上述经过预干燥的褐煤通过斗提机提升到45米高，通过封闭的输煤栈桥在氮气保护下进入气化装置原料煤储仓，在重力的作用下，通过给煤机进入到磨煤机内磨成粉状，热风炉出来的进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时控制进入磨煤机的一次风的温度不大于褐煤的转化温度，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度约为150?250°C，离开磨煤机时温度约为100?105°C，控制磨煤机内的氧含量最大体积百分比为4%，粉碎后得到的粉煤通过粉煤袋式过滤器进行分离净化，粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量满足以下要求: 颗粒尺寸< 90 μ m的重量占比为90% ； 颗粒尺寸彡5 μπι的重量占为10% ； 含水量< 5%重量； (2)粉煤加压及输送 在一个加压加料程序中，常压煤斗内的粉煤通过重力作用装入粉煤锁斗，粉煤锁斗内充满粉煤后，即与所有低压设备隔离，当加压到与粉煤给料罐具有相同的压力时加压完毕，位于粉煤锁斗与粉煤给料罐之间平衡阀门打开，当粉锁斗与粉煤给料罐具有相同的压力且粉煤给料罐内的煤位降低到足以接收下一批粉煤时，只需打开煤粉锁斗下部的两个锁斗阀就能将煤从锁斗倒入加压煤斗，到此完成一次加压加料；开关程序控制煤粉锁斗的截止、降压和再次装煤； (3)气化炉气化 来自煤加压及输送单元的粉煤分三路进入气化炉烧嘴的三个煤粉管，氧气经预热器加热后先在混合器内与一定量的蒸汽混合，然后按一定的配比量进入烧嘴；气化炉由上段的反应段和下段的激冷室组成，粉煤在反应段内高温不完全燃烧，生成的合成气主要成分为CO和H2，在激冷室合成气被激冷并被水饱和，熔渣迅速固化，出气化炉的合成气再经文丘里洗涤器和合成气洗涤塔用水进一步润湿洗涤，除去残余的飞灰，生产的灰渣留在水中迅速沉淀并通过渣锁斗定期排出界外；合成气出激冷室后，在气化炉出口管道处与喷入的冷凝液相接触，以防止粗合成气中夹带的灰颗粒在出口管道处积聚而堵塞管口，然后粗合成气进入文丘里洗涤器，与激冷水泵送入的激冷水直接接触形成雾化，粗合成气进一步被增湿，被水润湿的固体颗粒增重，在合成气洗涤塔内加速沉降；合成气气液混合物离开文丘里洗涤器后进入合成气洗涤塔内浸没在液相中的气体分布管，经水浴后上升进入洗涤塔的中部分离空间，气体中夹带的微量颗粒及夹带的液滴在分离空间沉降于洗涤水中，气体则进入四块冲击式洗涤塔板被进一步洗涤，洗涤后的合成气进入塔顶部的旋流板除沫器，分离出雾沫液滴后的合成气离开洗涤塔；煤中约65%的灰以熔渣形式离开气化区，进入激冷室后固化成玻璃体，在渣锁斗的底部沉积，大块的渣由破渣机破碎，粗渣和其它沉降在气化炉激冷室底部的固体由一股循环水输送到渣锁斗中，干净的水从锁斗顶部出来再通过渣锁斗循环泵循环到气化炉激冷室。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:预干燥前的褐煤粒度<30_。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(I)中，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度约为180?200°C。
【文档编号】C10J3/84GK104498096SQ201410824601
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】李程伟 申请人:富阳鸿祥技术服务有限公司