[实用新型]分级煤气化装置

说明书

技术领域

本实用新型是一种原料煤分级气化的装置，尤其是流化床气化反应器、固定床气化反应器以及气流床反应器集成的一种分级煤气化装置。

背景技术

现有的煤气化装置主要有固定床、移动床、流化床及气流床三种气化装置，其装置各有特点及适用范围。

以Lurgi为代表的固定床结构的煤气化炉，使用碎煤6mm～50mm为原料，可气化含水量高达20％、含灰量高达40％、灰熔点大于1500℃的高硫低活性煤，其入炉煤料的处理费用较低，气化效率达89％，碳转化率达99.7％；操作弹性可低至30％，但致命的缺点是煤气中富含甲烷成份，对合成气生产不利，且含有大量煤尘、焦油等干馏有机物；蒸汽分解率只有36％～38％，使生产过程中的蒸汽耗量大，煤气净化过程中产生大量的高含尘、焦油、轻油、酚及有机酸等有机物的废水，废水处理费用大且不易达标排放；另外由于不能够使用0mm～6mm的煤粉，不能适应现代化采煤及供煤的要求，即使液态排渣的BGL技术，也无法完全采用粉煤供料；再者由于床层透气性的要求，无法使用CSN超过7的强粘接性煤。

以Winkler及HTW为代表的流化床煤气化炉，可大量使用0.5mm～6mm的粉煤原料，由于入炉原煤无须磨细，相对处理费用较低；气化过程温度适中、均匀，不产生焦油、轻油类高污染有机物，可减轻煤气水处理费用；尤其以U-gas为代表的灰融聚气化炉结构，使原料煤的适应性增强，气化效率及碳转化有了进一步的提高；由于炉内温度均匀且接触面积大，可使用石灰等脱硫剂进行炉内脱硫，节省煤气处理费用。但其最大的缺点是大量粉尘随煤气后移，使其控制粉尘的除尘费用较大，且造成后续设备的较大磨损；另外由于细粉煤的连续加料，要求入炉水分有较严格的限制，为此需增加煤的干燥，提高了煤的处理费用；再者，由于高温排渣及粉尘后移等影响，其气化效率只有76％～78％，碳转化率只有95％～97％。

以Texaco、Shell、Prenflo等为代表的气流床煤气化炉，由于高温操作，其煤气成份中不含焦油、酚类等物质，甲烷含量极低，对合成气生产极为有利；灰渣以玻璃态排出，不需增加处理费用；对原料活性要求低，煤种适应性较强；尤其是干煤粉进料技术的发展，使其冷煤气效率及碳转化率进一步提高，可分别达到78％～81％和98％～99％；但由于其煤粒在炉内的停留时间很短，要求煤的粒度＜0.1mm～1mm不仅需要进行煤的研磨而且还应将其水分干燥至＜2％以下，使其入炉煤的处理费用很高；为保持较高的气化效率及碳转化率，对其反应活性及灰份有较严的要求，尤其不适合高灰熔点、高灰分和低活性煤的气化。

上述三种煤气化炉结构不同，不能够适用各种煤原料及各种煤产品气的生产，但三种煤气化炉具有一定的互补性，对此国内外均作了有益的工作，如流化床与气流床结合的CGT(Carbon Gas Technologie Gmbh)煤气化炉结构，固定床与气流床相结合的碎煤气化炉结构，但未将三种气化炉的结构优势充分发挥出来，发明人在这方面作了进一步的探讨。

发明内容

本实用新型基于上述现有技术存在的问题，提供一种集固定床、流化床及气流床为一体的对原料煤进行分级气化的装置。

本实用新型根据流化床气化技术以及流态化原理，在适中的气化温度下对中等粒度的煤进行气化的同时，可为固定床气化炉提供大粒状原料，同时由于气流夹带可为气流床气化炉提供原料，实施其原料煤的炉内分级。

根据现代化采煤技术以及原料煤的粒度构成，煤粉及流化床夹带可满足气流床原料要求直接供流化床气化。而固定床气化时要求大颗粒粒径，这样采用原煤供料只需将占约5％～10％原煤进行简单的破碎而无须筛分及干燥即可满足分级气化的入炉原料要求。考虑固定床供料由流化床底部排料进行时的选择性及尽可能提高流化床负荷的要求，破碎粒径原则上应考虑＜25mm为佳，最大50mm。

同时分析流化床气化出口煤气特性，其出口气体温度约950℃～1100℃，甲烷含量2％～4％，CO₂12％～16％，H₂O10％～15％，粉尘(含碳60％～70％)约5～10Kg/m³，其粒径构成为＜25μm约占2.6％，＜67μm约占20.8％，＜127μm约占72.8％，＜167μm约占92.8％，＜355μm约占99.8％，最大粒径≯0.5mm，对比典型的干式进料气流床对入炉煤要求＜25μm≥94％，密相输送含固量达25Kg/m³，客观上具备流化床出口高含尘气体直接进行干式进料气流床进一步气化的条件。