[发明专利]一种水/气混合式全激冷的干粉燃料气化工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种干粉燃料气化工艺，具体的说是一种水/气混合式全激冷的干粉燃料气化工艺及其专用装置。

背景技术

近年来，石油价格的飞涨，使用煤和石油焦等干粉燃料作为原料进行气化是作为煤基化学品、液体燃料、联合循环发电、多联产系统和制氢系统等工业过程的基础和关键技术。

随着工艺技术的发展，在以固体燃料为原料生产合成气的技术中，以前常见的常压固定层间歇气化技术，因为生产强度小、“三废”排放量大、原料利用率低和能耗较高而逐渐被淘汰，其他常压气化技术包括K-T炉气化技术、恩德炉气化技术等与当代先进的煤气化技术相比均存在较大的差距，已经不是气化技术发展的主流。现在比较先进的第二代气化工艺技术中，最具代表性先进气化技术为美国GE公司的水煤浆加压气化技术和荷兰壳牌公司的SCGP干粉煤加压气化工艺。

水煤浆气化工艺中气化炉主要特点是水煤浆进料、单喷嘴和下喷式，大部分是采用水激冷工艺流程。从气化炉出来的粗煤气，直接用水激冷，被激冷后的粗煤气含有较多水蒸气，可直接送入变换系统而不需再补加蒸汽。水煤浆加压气化技术因为其技术成熟(气化压力高、煤浆制备、输送和控制简单、安全可靠)和投资较低等特点在世界范围内得到广泛应用。但是该技术存在的主要不足也与水煤浆有关：1、水煤浆中含有约40％的水，使它的热值降低。2、对原料的限制较严格，如成浆性差、灰分较高、灰熔点高的煤均不宜使用；3、气化效率相对较低，碳转化率为96％左右。4、比氧耗在各种气流床气化工艺中最高；5、必须采用热炉壁，每炉耐火砖造价较高，而且寿命不到2年。

干煤粉气化工艺中，气化炉主要特点是干煤粉进料、多喷嘴气化，水冷壁内衬，气化的煤气上行进入废锅进行冷却，冷却后的煤气经除尘，其中一部分回炉激冷热煤气，其他合成气进入下游工序。干煤粉气化技术的主要优点：1、干粉进料，对所用固体燃料适应性广；2、气化温度高，碳转化率高(可达99％左右)，产品气中甲烷含量低，有效气含量高达90％；3、能耗低、氧耗低，与水煤浆气化工艺相比，氧耗可降低15～20％；4、单炉生产能力大，日投煤量可达3000吨以上；5、气化炉采用水冷壁，无耐火砖衬里，维护工作量小，生产连续性好；6、采用废锅流程，总的热效率高达98％；7、气化废水处理简单，可以满足环保要求也可做到零排放。由于它的这些优点，吸引了国内一些企业纷纷引进干煤粉气化技术。经研究分析以及实际运行情况证实，干粉燃料气化技术理念更为先进，代表着气化技术发展的方向。但是该工艺仍然存在下述缺点：1、设备造价高。投资高的主要因素是采用带膜式壁的废热锅炉、高温高压陶瓷过滤器以及激冷循环气压缩机；2、对于后接一氧化碳变换的工艺流程，该技术生产的产品气中蒸汽含量不足，需补加蒸汽；3、回炉激冷用合成气加压所需的功耗较大，不利于成本的节约。4、气化关键设备结构复杂，制造周期长使得项目建设周期长。

由此可见，虽然粉煤气化工艺具有一定的先进性，但是对于合成气生产化工产品的流程如何从工艺上进一步减少设备投资、降低操作成本、缩短工艺流程，得到优质的合成气供下游化工生产使用是目前本领域技术人员一直致力于研究的方向。采用蒸汽对粗合成气激冷效果较好，但是由于单用蒸汽使用量过大，会造成运行成本过高。中国专利申请号200610043195.3公开了一种“干煤粉加压气化激冷装置及激冷工艺”，是通过喷淋器喷水降温的原理对上行的粗合成气进行激冷降温，该方案有下述技术问题尚未解决：一、单用喷水由于水滴粒径过大，与粗合成气难以均匀混合，降温效果差，无法达到期望的降温目的；二、普通喷淋器无法抵御高温，若直接置于高温高压含尘工况中，其喷嘴头部极易结渣堵塞，不能保证喷嘴长时间的连续运转，特别是气化炉运行过程中，高温含尘气体对喷嘴头部侵蚀和磨蚀使得喷嘴喷口结构尺寸发生变化出现滴流或喷水泄漏问题，将会使得水直接冲击气化炉内壁并与高温渣接触导致过大温度梯度，从而对激冷管和气化炉反应室膜式壁产生破坏性的影响并引起严重事故。因此，采用未经改造的喷淋器单喷水是无法实现对合成气安全有效激冷降温的。

发明内容

本发明提供了一种投资少、工艺流程简单、操作成本较低、冷激介质清洁、稳定、易得的水/气混合式全激冷的干粉燃料气化工艺。

本发明还提供一种用于上述干粉燃料气化工艺的激冷装置。