[实用新型]煤气余热回收利用装置

说明书

技术领域

本实用新型属于热交换领域，特别涉及加压移动床气化工艺的，煤气余热回收的工艺技术装置。 

背景技术

众所周知，煤制化学合成产品，如H₂、NH₃、CH₄、CH₃OH、油等等，采用加压移动床进行煤气化，不仅具有单位粗煤气氧气耗量最低的优点，而且还具有可以采用相对廉价的高水份、高灰份的各种原料煤的优点。 

然而，由于加压移动床炉内的煤炭气化时的最高温度，必须低于或等于入炉原料煤的灰熔点温度。有的原料煤灰熔点在1200℃，有的原料煤灰熔点则可达到1500℃。由于煤气化的主要反应是C+H₂O＝CO+H₂，强吸热反应，其化学反应平衡常数与反应温度成正比，即气化温度越高，平衡常数越大，生成物越多，蒸汽分解率越高，蒸汽利用率越高，煤气化成本就越低。目前设计3.0MPa压力的碎煤移动床加压气化工艺，蒸汽分解率通常在20～40％。 

当采用水份高达40％，灰熔点在1200℃的煤，或灰熔点低于1100℃的煤为原料时，用于煤气化反应C+H₂O＝CO+H₂和CO变换反应CO+H₂O＝CO₂+H₂的水蒸汽分解率，仅为炉底入炉总水汽量的30％多，若再加上褐煤在气化炉中干燥段蒸发出来水蒸汽，则总的蒸汽分解率仅为20％左右。由此导致出炉煤气中的水汽高达55％左右。 

当采用低水份、高灰熔点贫瘦煤、洗精煤等煤为原料时，虽然用于C+H₂O＝CO+H₂和CO+H₂O＝CO₂+H₂的气化蒸汽分解率可达近40％。由于当煤气化温度低于700℃，不仅化学反应受动力学控制，化学反应速率低，平衡常数低，蒸汽分解率低，和原料煤在炉内干燥层水蒸发少、干馏层中干馏产物少，热量消耗少，从而使出炉煤气的温度高达600℃以上。为防止护炉顶的加煤装置等设备被高温损坏，还经常采取向炉内喷水来降低出炉煤气温度。 

再则，即使采用白煤、贫瘦煤为原料，由于加压气化压力远比常压气化高得多，干馏产物中还是有一定数量的焦油和粉尘。所以在煤气的余热回收、或冷却前，都必须向煤气喷水，进行初步的除尘冷却，以大幅降低煤气中的焦油和粉尘，使煤气具有100％的湿度条件。否则，煤气中的焦油就会附着在流程下游的废锅等换热设备表面，严重降低换热效果。因此，3.0MPa的碎煤移动床加压气化工艺煤气出炉后，无论是否回收煤气余热，都必须首 先用水对高温煤气进行喷淋冷却、洗涤，使煤气温度降到喷水后的的露点温度200℃左右，其湿煤气中的水汽含量也达到50％以上，再进行余热的回收或直接冷却。 

现行的加压移动床煤气余热的回收装置如附图1和化学工业出版社《合成气工艺技术与设计手册》2002年第一版139页所示，是采用废热锅炉将压力约3.0煤气中的余热转化为0.5MPa压力的低压饱和蒸汽。富含50～60％％左右饱和水蒸汽的高压煤气走管内，管外为被加热产生蒸汽的锅炉软水，其蒸汽通常用于其它工艺之需。由于这种低压蒸汽产量很大，几乎达到与入炉蒸汽总量相当的数量，由于压力太低，不可能再作为煤气化用的原料水蒸汽，利用价值低，从而大大增加了煤气及其产品成本。 

如采用加压移动床气化工艺，以贫度煤、洗精煤为原料生产合成氨粗煤气。吨氨除耗用气化炉夹套蒸汽800kg外，还需额外提供3.8MPa，400℃中压蒸汽1600kg，氧气520Nm³、原料标煤1300kg；产生煤气污水2700kg，同时吨氨煤气余热回收0.5MPa低压饱和蒸汽2300kg，吨氨耗用软水总量达5吨。以每吨中压蒸汽100元、吨氨仅外供蒸汽成本就达160元，年产30万吨合成氨厂，每年增加蒸汽成本4800万元。 

如采用加压移动床气化工艺，以水份含量约40％的褐煤为原料生产合成天然气。每1000标方天然气产品耗用除夹套蒸汽约1000kg外，还需外供3.8MPa，400℃中压蒸汽达2000kg，氧气480Nm3、热值13.44MJ(3210千卡)原料褐煤4000kg，产生煤气污水3000kg左右，同时每1000标方天然气的煤气余热，回收0.5MPa低压饱和蒸汽2500kg，耗用软水总量达6吨。以每吨中压蒸汽100元、每1000标方天然气外供蒸汽成本达200元，年产10亿立方米的天然气厂，每年增加蒸汽成本2亿元。 

发明内容