碎煤加压气化联合水煤浆气化生产天然气的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤制天然气技术领域。具体地，本发明涉及一种碎煤加压气化联合水煤浆气化生产天然气的方法及装置。
【背景技术】
[0002]在目前的市场上中国资源的特点是“富煤、缺油、少气”。环渤海、长三角、珠三角三大经济带对天然气需求巨大，而内蒙古、新疆等地煤炭资源丰富，运输成本高昂。因此，将富煤地区的煤炭资源就地转化成天然气，成为继煤炭发电、煤制油、煤制烯烃之后的又一重要战略选择。煤制油、煤制烯烃、煤制天然气等项目正逢其时，是国家重点支持煤化工项目。然而在发展过程中对于工艺路线的选择，尤其是气化炉的选型即气化方式的选择方面一直是专家、学者争论的焦点，采用哪种炉型及气化方式更为科学、合理、经济，更加有效地实现节能减排是各科研院所研究的重点。
[0003]煤制天然气整个生产工艺流程可简述为:原料煤在煤气化装置中与空分装置来的高纯氧气和中压蒸汽经气化炉内反应制得粗煤气；粗煤气经耐硫耐油变换冷却和低温甲醇洗装置脱硫脱碳后，制成所需的净煤气；净煤气进入甲烷化装置合成甲烷，生产出优质的天然气；从净化装置产生富含硫化氢的酸性气体送至克劳斯硫回收和氨法脱硫装置进行处理,生产出硫磺；气化产生的煤气水中有害杂质通过酚氨回收装置处理、废水经物化处理、生化处理、深度处理及部分膜处理后，废水得以回收利用。
[0004]碎煤加压气化从天脊集团上世纪80年代引进第一台气化炉，到山西潞安煤基合成油公司气化装置，国内已安全稳定运行近百台气化炉，为现代煤化工的发展奠定了良好的基础。水煤浆气化自1987年鲁南化肥厂成功引进第一套气化装置，到今天我国自主创造的四喷嘴、多喷嘴水煤浆气化炉，国内运行已将近百余台气化炉，气化炉生产能力越来越大，运行周期屡创新纪录。可见碎煤加压气化、水煤浆气化是国内装置最多、运行最稳、目标产品最广的两种气化方式。
[0005]碎煤加压气化工艺属于移动床气化技术。以粒度为5_50mm煤为原料，水蒸气和纯氧为气化剂，在3.0-4.1MPa的气化炉内，进行逆流反应，生产014含量12-15%的粗煤气。因其工艺技术成熟，单炉产气量大，可以气化高水分、高灰分的劣质煤，在国内广泛应用。该工艺合成气中含有大量的CH4，对于以煤为原料生产城市煤气有利；气化产生的副产品如酚、焦油等经过深加工后市场经济价值较好，主要用于生产煤制合成油、煤制天然气的主要生产路线。然而，其缺点是:
[0006](1)由于气化温度较低，气化后煤气中含大量焦油、酸、氨以及CnHm组分，在其工艺路线中必须设置除焦油、酚、氨以及(；氏组分的回收装置，而且这部分回收装置流程复杂，能耗较高。
[0007](2)大量中压过热蒸汽在气化炉中未分解利用，高品位蒸汽变为低品位蒸汽，能量利用效率低，中压过热蒸汽需要配置的锅炉较多，公用工程投资较高。
[0008](3)由此气化而产生的废水量大，废水成份复杂，其B0D和C0D浓度极高，废水处理极其困难，对严寒地区难度将更大。
[0009](4)可用的原料煤粒度为5_50mm，约50 %的粉煤需要重新利用，原料煤利用率低。
[0010](5)煤气水分离和酚氨回收装置占地面积大。一般采用化工处理(沉降分离、汽提-萃取)及生化处理的方式，处理工序流程长，废水处理成本高，经济效益差，一次性投资较大，制约其推广应用。
[0011]水煤浆气化流程属于湿法气流床气化技术。用煤或石油焦等固体碳氢化合物以及水煤浆或水碳浆的形式与气化剂一起通过喷嘴送入气化炉，气化剂高速喷出与料浆并流雾化，在气化炉内进行火焰型非催化部分氧化反应的工艺过程，按燃烧室排出的高温气体和熔渣因冷却方式的不同而分为激冷流程和废锅流程。水煤浆气化炉因高温高压气化产生的废水中几乎不含焦油、酚等小分子有机物，少量废水经简单生化处理后可直接排放。具有气化原料范围比较宽、气化过程污染少、环保性能好等优点。水煤浆气化的煤气组分中C0和H2的含量80%，合成气产率比较高，主要用于生产合成氨、合成甲醇等产品。
[0012]水煤浆气化流程具体是:1)磨煤制浆。由煤贮运系统来的碎煤经计量进入煤磨机，与一定量的工艺水混合，在煤磨机中磨成一定粒度分布浓度的水煤浆。经煤浆给料泵加压送至气化炉。2)水煤浆气化。煤浆和空分来氧气由气化炉顶部经喷嘴喷入炉内，在1400 V条件下进行部分氧化反应生成粗煤气。反应后的粗煤气和熔渣一起流经气化炉底部的激冷室激冷后，使气体和固渣分开。熔渣被激冷固化后由气化炉底部排出。高温的粗煤气经激冷降温，同时把热量传给水，产生大量的饱和水蒸汽，粗煤气和水蒸汽的混合气送出气化炉，再经两级洗涤，把混合气中的气相分离出来，送变换工序。3)水处理。水煤浆制备需消耗大量PH值6-8的中性水。现有技术中，为了水的循环利用，将从气化炉激冷室来黑水和洗涤粗煤气后的黑水，经多级闪蒸除去溶解的气体后，再经沉降将黑水中的细渣分离出去加工成滤饼外送，剩下经处理过的水叫灰水，除少量外排，大部分返回气化单元循环使用。其水处理耗资耗能成本巨大。
【发明内容】
[0013]因此，本发明旨在提供一种整合技术方案，解决现有技术中的废水处理及水处理耗能问题。具体地，本发明的一个目的在于，提供一种碎煤加压气化与水煤浆气化联合生产天然气的方法。本发明的另一个目的在于，提供一种碎煤加压气化与水煤浆气化联合生产天然气的装置。本发明的再一个目的在于，提供一种通过所述碎煤加压气化与水煤浆气化联合生产方法所生产的天然气。
[0014]针对以上发明目的，本发明提供以下技术方案:
[0015]一方面，本发明提供一种碎煤加压气化与水煤浆气化联合生产天然气的方法，所述方法同时包括碎煤加压气化和水煤浆气化两部分操作过程，其中:
[0016]所述碎煤加压气化操作采用移动床气化方式，以优选粒度为13-50_煤为原料，水蒸气和纯氧为气化剂，在优选3.0-6.0MPa的气化炉内，进行逆流反应，生产粗煤气；
[0017]所述水煤浆气化流程采用湿法气流床气化方式，用煤或石油焦等固体碳氢化合物以及水煤浆或水碳浆的形式与气化剂一起气化生产粗煤气，包括:1)磨煤制浆，2)水煤浆气化，和3)水处理过程，优选地，以质量百分比计，所配制水煤浆含煤58-65%、水20-30%及木质素磺酸盐添加剂0.2-0.3%，煤浆粘度600-1200mPa.s，煤水的重量比为3:2 ;进一步优选地，所述水煤浆浓度质量百分比控制在60% ;并且，将所述碎煤加压气化过程中产生的废水用于配制所述水煤浆气化过程所需的水煤浆，再进行水煤浆气化反应。
[0018]根据如前所述生产天然气的方法，优选地，所述碎煤加压气化过程中产生的废水包括:碎煤加压气化初步处理的废水和/或碎煤加压气化产生的含酚、焦油、中油等的处理后废水；进一步优选地，所述碎煤加压气化过程中产生的废水还包括:所述碎煤加压气化产生的处理后废水经煤气水分离装置闪蒸和重力分离、脱酸、脱氨后所产生的PH为
6.0-8.0的废水。
[0019]根据如前所述生产天然气的方法，优选地，所述废水在水煤浆制备过程中闭路循环使用，更优选地，所述废水中总酚含量为4000-10000mg/l、总氨含量为100-300mg/l。
[0020]根据如前所述生产天然气的方法，优选地，所述加压气化的煤质为低阶煤，优选年老褐煤及烟煤；原煤经筛分后，将13-50_块煤送入碎煤加压气化炉，粉煤经分级研磨制浆用于水煤衆加压气化。
[0021]根据如前所述生产天然气的方法，优选地，所述方法利用碎煤加压气化工艺产生的低位热能蒸汽预热水煤浆；进一步优选地，所述方法还包括回收在天然气制备过程中气化、变换及甲烷化装置放出的反应热，并分别通过换热副产蒸汽以及低位能余热利用该反应热来预热锅炉给水、脱盐水和/或凝结水。
[0022]根据如前所述生产天然气的方法，优选地，所述水煤浆加压气化所副产的蒸汽用于碎煤加压气化及酚氨回收装置。
[0023]根据如前所述生产天然气的方法，优选地，所述碎煤气化炉生产运行氧负荷4000-9000NM3/h，粗煤气出口温度 225-600°C，操作压力 3.0-6.0MPa，汽氧比为 5.0-8.0Kg/NM3 ;和/或
[0024]所述水煤浆气化炉氧负荷100