[发明专利]一种固定床间歇式高温熔渣煤气化的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤气化的装置和方法，特别是一种固定床间歇式高温熔渣煤气化的装置和方法。

背景技术  

按照燃料在气化炉内的运动状况来分类是比较通行的方法，一般分为移动床(又叫固定床)、沸腾床(又叫流化床)、气流床和熔融床等。固定床气化：在气化过程中，块煤或碎煤由气化炉顶部加入，气化剂由底部通人，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，原料下降速度很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固定床气化;而实际上，煤料在气化过程中是以很慢的速度向下移动的，比较准确的称其为移动床气化。从常压固定床间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术、常压固定床无烟煤(或焦炭)富氧连续气化技术、鲁奇固定床煤加压气化技术，到目前世界上较为先进的英国BGL高温熔渣煤气化技术，固定床煤气化工艺经历了一系列的发展，总的发展趋势是由煤种的单一性向多样性发展，气化压力由常压向高压发展，气化温度由低温向高温发展，固态排渣向液态排渣发展，工业规模由小型化向大型化多联产发展。

目前公知的用于生产甲醇、合成氨的水煤气、半水煤气固定床间歇式煤气发生炉，其制气效率不很高，主要表现在:水夹套的水冷壁效应导致炉渣残炭高、气化强度低;水夹套的目的：一是降低炉壁处煤渣层的温度，防止高温结渣挂炉，二是保护炉下设备不受高温损坏，三是回收热量副产蒸汽。水夹套的操作压力在0. 1~0. 2MPa，饱和蒸汽温度120~130℃。固定床煤气发生炉的原料一般采用无烟块煤或无烟煤制成的型煤。根据对无烟煤的燃烧速度测定得知，无烟煤在550~600℃才能开始缓慢着火，但是燃烧速度很慢，随着温度的上升燃烧速度加快。所以，目前常用的固定床间歇式煤气发生炉靠近水夹套地方有部分的煤渣层远远低于着火温度，经实际测试由于水夹套冷却效应导致水夹套内壁周围80mm环区内的原料煤层温度低，不能很好的燃烧储热及气化，这项原因直接导致了返焦的产生，造成目前煤气发生炉所下炉渣残炭量在10—20%甚至更高，造成了资源的严重浪费。另外，在吹风时空气中的氧气在此环区中不能和煤完全燃烧，导致吹风气中氧含量较高，进而影响到水煤气或半水煤气中的氧含量较高，使变换反应蒸汽消耗增加。针对水夹套的水冷壁效应，有的研究单位采用提高夹套内的蒸汽压力来提高夹套内壁的温度，但由于蒸汽压力不可能提得很高，克服水冷壁效应的作用很不明显。有的研究单位采用夹套内用导热油来控制提温，由于导热油的使用温度一般不能超过350℃，所以克服夹套水冷壁效应的作用也不明显，并且长期运行控制不好导热油容易结焦，甚至出现安全事故。为了克服现有固定床煤气发生炉夹套水冷壁效应的不足，中国发明专利200810006652.0“固定床造气炉生产合成气节能减排的装置及方法”和中国实用新型专利200720017162.1“热壁夹套高效分离煤气发生炉”，都提出了在炉膛内采用热壁来降低水冷壁效应提高气化层周围壁面温度的办法，操作中考虑到高温结渣挂炉的原因，炉温都控制在原料煤灰熔点T2以下，这种非高温气化方法不能从根本上消除炉渣高残炭的现象。

据中国发明专利200910175332. 2“一种碎煤熔渣气化生产煤制天然气的工艺”资料介绍，渣熔气化炉上部沿袭鲁奇气化炉从顶部加入的煤与产品气逆流接触的气化流程，而下部则更近似熔融床的熔渣气化。燃烧区局部温度高达2000℃，气化温度1300~1600℃，气化率较鲁奇气化炉大幅提高，气化强度成倍提高。与其他气化技术相比，熔渣气化技术的冷煤气效率最高(>89%),碳转化率最高(>99.5%)，其中90%以上的能量被转化成可利用的燃料，而壳牌煤气化为83%，德士古水煤浆为76~79%。所以熔渣气化实质是将高温熔渣气化技术与碎煤加压气化技术结合在一起，兼备了双方的优势，克服了各自的某些缺点。

能否将高温熔渣气化技术与常压固定床间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术结合在一起，也兼备双方的优势，克服各自的某些缺点，还没有先例。