双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法_4

文档序号:9881918阅读:来源:国知局
3煤气出口5输出,剩余热煤气流向上段炉膛3对烟煤、秸杆颗粒干馏。经被干馏过程释放焦油、碳、氢气体与双段煤气发生炉下段炉膛3流向煤气混合成荒煤气沿双段煤气发生炉上段炉膛6荒煤气出口 7输出。
[0037]本发明所述双段煤气发生炉上段炉膛6荒煤气出口7输出荒煤气保持130-180 °C沿双段煤气发生炉上段炉膛6出气导管14进电捕焦器15,经第二酚水分离器16处理第二风冷器17再降温至小于100°C后再进静电除尘器、电捕焦器15通过第一输气阀19到脱硫塔20产出清洁煤气。双段煤气发生炉上段炉膛6荒煤气输出主要有电捕焦器19控制,正常运行保持荒煤气输出量为550-650m3/t煤为准。
[0038]双段煤气发生炉下段半焦纯氧气化后炉底排渣大体两种结构:
1、灰盆排渣式煤气发生炉的排灰:
灰盆排渣式煤气发生炉的结构是,煤气炉上部设备悬挂在厂房楼体上,上部设备的下端插入由地面基础上圆形环状轨道承托的盆形灰斗(一般称“灰盆”)内,灰盆中心部位置有“炉箅”起通气和疏导灰渣作用,灰盆可以在电机驱动作圆周运动(转速是可调的)。但上部设备的下端与灰盆不接触,形成的空隙就是灰渣排出的通道,在煤气炉上部设备下端对向两侧设有两个刮灰刀,煤气炉生产时灰盆内加有一定高度的水位形成水封,防止入炉气体冒出。
[0039]本发明所述煤炭与氧气(或富氧、空气)和水蒸汽在高温条件下进行连续气化,煤炭中绝大部分有机质转化为煤气或焦油,剩余的灰渣随着底部的灰渣不断排出而向下移动,有序的进入的灰盆。灰盆转动带动盆内灰渣作圆周运动,接触到刮灰刀的灰渣就被从灰盆中倾斜方式刮出去,落入灰车内运走,如此就完成了煤气炉的排灰过程。
[0040]2、封闭式炉底排灰:
封闭式炉底,指煤气炉的底盘部分采用整体密闭式结构,底盘外壳与煤气炉上部设备形成整体密闭条件,底盘部分内置支承在大形轴承上的灰盘和固定在灰盘上的炉箅,炉箅起分布气体和破碎坚硬渣块的作用,保证灰渣顺利排出,灰盘转动通过电机带动和齿轮传动实现,煤气炉上部设备下端对向两侧设置两个“灰犁”。
[0041]本发明封闭式炉底,在炉底外壳对向两侧设置了两个带锁止阀的灰斗(灰渣暂存容器),煤炭与氧气(或富氧、空气)和水蒸汽在高温条件下进行连续气化,煤炭中绝大部分有机质转化为煤气或焦油,剩余的灰渣随着底部的灰渣不断排出而向下移动,在炉箅疏导作用下有序的落到灰盘上。灰盘承托灰渣作圆周运动时,灰犁把灰渣陆续刮入灰头,然后通过电脑控制的自动排放和输灰装置输送到存放场地,如此就完成了煤气炉的排灰过程。
[0042]本发明烟煤、秸杆颗粒双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法步骤如下:根据附图4所示流程:
①采出煤炭(原煤)经筛选、挑选,将矸石分离后送入烟煤场内;
②烟煤场设置筛口30mm的粉碎机将步骤①烟煤第一次粉碎,粉碎的烟块煤最大粒度小于30mm,经1mm筛口过筛约有40-60%的8-30mm小粒块煤被分离出来,用于600-3000毫米水柱压力煤气发生炉气化;
③分离出来的8_30mm小粒块煤经料仓22送入煤气发生炉工作压力600-3000毫米水柱压力的炉膛替代30-70_气化块煤,使其煤气发生炉气化原料块煤货源倍增,用来解决煤气发生炉用块煤货源紧缺的瓶颈;
④将步骤②、③分离出的小粒块煤后剩余碎煤、末煤最大颗粒小于1mm二次用筛口 8-1Omm再次粉碎成末煤;
⑤将步骤④粉碎成煤粉、煤面渗透10-20%水分或污水;
⑥将步骤⑤渗透10-20%水分的煤粉、煤面采用滚轮挤压机或滚轮颗粒机碾压、糅合保持一定摩擦产生温度使部分水分自吸或蒸发挤出颗粒含水量已低于5-10%送入料仓22;
⑦煤气发生炉投料由给料器23定量、定时均匀输入上段炉膛6;
⑧送入煤气发生炉上段炉膛6的末煤颗粒或小粒块煤有炉膛6夹孔套,中心导管由下而上的550-650°C热煤气被加热形成干馏状态;
⑨煤气发生炉上段炉膛6被干馏的末煤柱体颗粒、小粒块煤释放出碳、氢、焦油、苯、酚、奈气体与由下而上热煤气混合成荒煤气被导入上段炉煤气出口 7,温度保持130-180°C最佳;
⑩步骤⑨所述被导入上段炉煤气出口7经电捕焦器14、第二酚水处理器16、第二风冷器17和第二静电除尘18通过第二输气阀21输入洗气塔或压入脱硫塔;
?步骤⑨所述被干馏后烟煤柱体颗粒、小粒块煤保持干馏时高温逐步沉入下段炉膛3;
?步骤?所述高温干馏半焦在下段炉膛3由气化剂穿越蜂窝炉渣层成紊乱气流与热半焦在氧化层反应出二氧化碳、氢气、一氧化碳,反应后煤气在上升至还原层分解二氧化碳变为一氧化碳,使得煤气成分CO+H2 ^ 75%;
?步骤?所述产出的煤气经上段炉膛6夹衬套孔、中心孔既传热用于干馏,又有50-80%通过下端炉煤气出口 5导出;
?被导出步骤?的热煤气经旋离除尘器8、废热锅炉9、第一酚水分离器10、第一风冷器11和第一静电除尘器12通过第二输气阀21输入化工合成系统,实现烟煤、小粒块煤作为充足的货源进入煤气发生炉,其流程将煤炭分离出的小粒块煤提供煤气发生炉作为更广阔的货源进入煤气发生炉、双段式煤气发生炉或双段煤气纯氧发生炉气化,做到烟煤充分阶梯利用;筛剩40-50%的末煤经过碾压、糅合挤出颗粒成粒块煤,当大量烟煤能实现低成本气化、同时回收焦油、也将硫、苯、氢、奈脱离出来使之成为清洁煤气,既是用于煤气锅炉也省去脱硝装置而节省巨额脱销、除尘资金。
[0043]本发明为更好分解利用烟煤双段煤气发生炉将烟煤产出双段煤气气体分开利用的意义:
①双段煤气发生炉上段炉干馏烟煤颗粒产出荒煤气成分(纯氧气化内热):甲烷7-20%,CO+H2 ^ 70%、热值达到2900-3300kcal/m3左右,单独输出适合作为燃气内燃机燃料发电,也可作为城市煤气。如将双段煤气发生炉下段炉无氮煤气中一氧化碳再进行变换成为大量氢,同时用于生产合成氨、甲醇、烯烃、芳烃、二甲醚等多种煤化工产品,也可以提取工业纯氢供炼油厂用于汽油和柴油精炼提质。
[0044]②采用干馏烟煤方式:气体所含焦油浓度增加而降低捕捉成本高效回收及净化的代价。
[0045]③双段煤气发生炉下段炉气化产出煤气成分C02=15-38%、C0+H2=75-82%。其中一氧化碳30-45%通过化工系统与蒸汽变换成H2、C02各30-45%,最佳状况下原有煤气中的氢加变换后氢气达75-82%,C02达到45-70%。这些气体主要用于:
(A)75-82%氢气与氮气配比3:1混合压缩在合成过程生成液氨(NH3),或工业提纯氢、炼油加氢。
[0046](B)生成液氨再与二氧化碳按580kg:730kg的比例经压缩、加温催化合成尿素;
(C)将步骤(A)、(B)下段煤气发生炉产生煤气中的氢与一氧化碳变换生成氢几乎全部与氮合成氨,剩余30-60% 二氧化碳分离出来作为二次能源用于其他用途,如合成碳酸丙烯酯、双氰胺、碳酸氢铵、甲醇、二甲醚、碳酸乙二醇酯、合成乙烯等),或部分替代蒸汽与氧混合做气化剂。
[0047]本发明所述二氧化碳具有较高的利用价值,INm3二氧化碳折标煤为0.84kg,若以纯氧连续气化生产100Nm3的一氧化碳为基准计算,则有200Nm3的二氧化碳参加化学反应,可替代标煤168kg,替代氧气200Nm3。
本发明所述通过多种科学的转化方式最终将气化过程中副产的二氧化碳作为碳能源,全部转化利用,不对大气排放。
[0048]因此,双段煤气发生炉纯氧气化下段炉产出的煤气是合成氨、尿素、甲醇、二甲醚、烯烃、芳烃等多种化工产品及以氢为基础的各种煤化工合成产品的廉价的原料,致使烟煤走上阶梯利用,进而变为清洁能源及原料,是改变煤炭消费方式的一次革命。
[0049]本发明的烟煤、秸杆颗粒双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法,煤炭用30mm筛口初次粉碎从中选出8-30mm小粒块煤、包括煤矿洗煤厂也可洗选8_30mm小粒优质块煤用于煤气发生炉、双段煤气发生炉、兰炭炉。剩余碎煤用8-lOmm筛口第二次粉碎后再进行碾压、糅合、挤出颗粒。能够使开采产出的煤炭实现小粒块煤产出率40-50%,选用小粒块煤需通过改进煤气发生炉灰盆结构深度SllOOmm,封闭式结构的提高承受工作压力,达到气化剂压力800-3000mm水柱在氧化层能有力穿透鼓裂热碳层产生气流缝隙或吹起小粒块煤沸腾防止结焦,保证气流、氧化稳定运行。从而解决空气、富氧、氧气做气化剂的煤气发生炉需要的块煤货源充足,用8-30mm粒度小粒块煤逐步替代煤气发生炉只能用30-70mm块煤气化的历史。
【主权项】
1.双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法,其特征在于:其步骤是: ①将烟煤、秸杆或褐煤经滚轮挤压机或滚轮颗粒机设备碾压、糅合、挤出颗粒不需要烘干、脱水,直接做为原料送入双段煤气发生炉上端料仓(22)经给料器(23)投入上段炉膛(6)内; ②双段煤气发生炉下段炉膛3产出的热煤气50-80%通过双段煤气发生炉上段炉衬套夹孔输出,剩余20-50%热煤气直接流向双段煤气发生炉上段炉膛(6)构成内热对步骤①烟煤、秸杆颗粒加热温度达到550-950°C形成干馏; ③步骤②所述烟煤、秸杆颗粒在上段炉膛(6)内干馏释放出焦油、碳、氢气体与双段煤气发生炉下段炉流向上段炉膛内20-50%煤气混合成荒煤气经双段煤气发生炉上段炉荒煤气出口(7)输出; ④步骤③所述输出荒煤气经双段煤气发生炉上段出气导管(14)通过电捕焦器(15)、第二酚水分离器(16
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