[发明专利]一种循环流化床煤气化装置及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤气生产设备及其工艺流程，特别是涉及一种煤炭气化特别是劣质煤炭气化的循环流化床煤气化装置及使用该装置生成煤气的方法，是对现有煤气生产设备及其工艺流程的改进，属于煤气化生产技术。

背景技术

煤气化技术视炉内气-固状态和运动形式，主要分为三大类：以块煤(10～50mm)为原料的固定床；以粉煤(小于10mm)为原料的流化床；以粉煤(小于0.1mm)为原料的气流床。为提高单炉能力和降低能耗，现代气化炉均在适当的压力(1.5～4.5MPa)下运行，相应地出现了增压固定床、增压流化床和增压气流床技术。

先进的固定床气化工艺以鲁奇移动床加压气化为代表，其主要优点包括：可以使用劣质煤气化；加压气化生产能力高；氧耗量低，是目前三类气化方法中氧耗量最低的方法。其缺点是固定床气化只能以不粘块煤为原料，不仅原料昂贵，气化强度低，而且气-固逆流换热，出炉气带有大量水分和煤焦油、苯和酚等，冷凝和洗涤下来的污水处理系统比较复杂，使净化流程加长，增加了投资和成本。

以粉煤为原料的气流床(德士古炉、K-T炉、壳牌炉)在极高温度下运行(1300-1500℃)，气化强度极高，单炉能力已达2500吨煤/日，气体中不含焦油、酚类，非常适合化工生产和先进发电系统的要求。气流床气化工艺的优点包括.煤种适应范围较宽，工艺灵活，合成气质量高，产品气可适用于化工合成，制氢和联合循环发电等.气化压力高，生产能力高.不污染环境，三废处理较方便。该工艺缺点是，水煤浆气化炉一般情况下不宜气化褐煤(成浆困难)，高温气化为使灰渣易于排出，要求所用煤灰熔点低(小于1300℃)，含灰量低(低于10％-15％)，否则需加人助熔剂(CaO或Fe2O3)并增加运行成本。这一点特别不利于我国煤种的使用。此外，高温气化炉耐火材料和喷嘴均在高温下工作，寿命短、价格昂贵、投资高，气化炉在高温运行，氧耗高，制粉制浆困难等也提高了煤气生产成本。

国内绝大多数正在运行的气化炉仍为水煤气或半水煤气固定床，亟待更新改造。所面临的问题是：原料煤利用受限制，现在气化炉的原材料仅限于无烟块煤，造成煤源紧张；无烟块煤价格太高，现价800多元/吨；间歇法的吹风气污染大；采用shell等技术不但成本投资太高，而且每年还要交大量的技术使用费。使用粉煤为原料的流化床技术因其原料煤可用烟煤、褐煤、煤矸石等劣质煤，且其产能大，设备投资少等特点，比较适合我国国情而受到关注。循环流化床气化炉所采用的褐煤，不仅价格便宜，而且产源丰富，初步计算，吨价比块煤便宜二分之一至三分之一；因为连续气化，没有吹风气污染，炉出口温度高，没有焦油含酚污水，环保得到很大改善；循环流化床气化炉煤气出口压力属于常压，符合现在中小化肥的流程，把现有固定间歇炉改为流化床炉，在流程上不需做大的改动，技术改造相对容易，且投资少，易为企业所接受。

公开号为CN1299859的中国发明专利给出了一种《沸腾床粉煤气化装置及其工艺流程》，包括粉煤漏斗、贮煤槽和从漏斗向贮煤槽送煤的输送机，发生炉和从贮煤槽向发生炉送煤的供煤机，以及圆筒形旋风分离器、废热锅炉、发生炉下部的排灰机和贮灰槽，其特征是采用了有上、下两层气化剂喷咀、无炉篦的沸腾床粉煤气发生炉和在壳体内具有垂直管束的蒸汽发生器、多层蛇管蒸汽过热器和软水预热器于一体的废热锅炉；下部为圆锥形的旋风分离器置于发生炉附近，其顶端高于发生炉顶端，上有煤气管与发生炉相通，下有回流管通向发生炉膛，废热锅炉置于装置尾部，有煤气管将其与旋风分离器相通，在废热锅炉入口下部、壳体和煤气出口的下部均有排灰管分别插入水封槽内。上述技术方案中给出的沸腾床粉煤气化装置及其工艺流程，虽提高了气化效率和热效率高，具有产量大、污染低等优点，但旋风分离器无法满足除尘要求，致使其后的废热锅炉中不得不采用特制的具有垂直管束的蒸汽发生器，从而使设备的制造成本加大，运输维修不方便；上述技术方案直接采用回料管连接旋风除尘器和气化炉，不但因为炉内正压，分离器内负压而导致烟气短路，直接由回料管进入分离器内筒，甚至因分离器负压导致回料困难，在分离器内积灰，结焦，而迫使停炉检修。此外该装置还存在着气化效率仍较低、飞灰量大而且飞灰中含炭量较高、废热回收效率低、240℃煤气直接水冷掉等缺点。

发明内容