[发明专利]粉煤加压输送至加压气化炉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉煤加压输送至加压气化炉的方法，属于煤化工技术领域。

背景技术

煤气化的过程是将难以加工处理的固体原料煤转化为易于净化、易于应用的合成气(CO+H₂)或燃料气的过程。煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术，是发展煤基合成液体燃料、甲醇、二甲醚、低碳烯烃、先进的整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统、煤基多联产系统、制氢、燃料电池等工业过程的龙头技术。目前已工业化的煤气化技术主要有固定(移动)床、流化床和气流床气化技术。气流床气化炉具有高温、高压、混合较好的特点，可以在单位时间、单位体积内发挥出高的生产能力，能较好地满足大型化工装置单系列、大型化的发展趋势，并且气流床气化炉对煤种适应性强，几乎可以适用于所有煤种，与固定床和流化床气化炉相比，其碳转化率高，合成气中有效气体含量高、甲烷含量较低且不含焦油等产物。目前应用于工业生产的煤处理量在1000吨/天以上的煤气化装置大多采用气流床气化炉，因此气流床煤气化技术代表着大规模高效煤气化技术的主要发展方向。气流床气化炉主要有Shell、GSP、Texaco、K-T、Prenflo、E-gas、Eagle、多喷嘴气化炉等，其中Shell、GSP、Prenflo等气化炉采用干煤粉进料方式。气流床气化工艺中，需要将煤磨成小于1mm的粉煤，粉煤与气化剂一起喷入气化炉，煤原料的形态与输送方式对煤气化炉的稳定、安全、长周期运行、合成气组成、气化炉能效等均有重要影响，因此将粉煤稳定、可控、高效地输送到气化炉中是粉煤加压气化工艺的关键技术之一。气力输送煤粉是加压条件下实现粉煤输送的较好的方法之一，高压气化要求煤粉在比气化更高的压力下输送，使用尽可能少的惰性气体(CO₂、N₂等)输送尽可能多的煤粉，一般粉煤浓度高达300-600kg/m³，是典型的密相气力输送过程。用粉煤气化生产合成气时，用N₂作为粉煤的输送气，则使得N₂进入系统，便成了无用的惰性气体，N₂会增加各项消耗指标，增加装置投资，增加成本。

付长亮、张爱民在《现代煤化工生产技术》一书中(化学工业出版社，北京，2009年版，P128-130)介绍了一个用于GSP气化炉的加压粉煤输送工艺，首先将研磨与干燥的粉煤由低压N₂或CO₂送到煤的加压和投料系统，该系统包括料仓、锁斗和密相流化床加料斗。1个煤料仓连接并将煤加料到2个锁斗，锁斗完成加料后，即用加压气N₂或CO₂加压至与加料斗相同的压力，然后粉煤依靠重力交替将粉煤送至加料斗，然后再用加压的输送气N₂或CO₂从加料斗中将干粉煤送到气化炉的组合喷嘴中，粉煤流量通过入炉煤粉管线上的流量计测量。通过2个锁斗交替使用来实现气化炉的连续粉煤进料，锁斗带有泄压阀，通过泄压和加压循环来实现锁斗的加料和给料。该工艺方法的缺点是输送气N₂或CO₂不能合理地循环使用，增加料输送气的消耗和压缩功耗，将输送气N₂或CO₂与粉煤一起输送到气化炉内，增加了合成气中的N₂或CO₂含量，降低了合成气的有效气体组成。

中国专利ZL02111205.3公开了一种粉煤加压气化过程中的粉煤进料方法，先用压力为0.2-0.8MPa、温度为200-300℃的低压惰性气体烟气或N₂将粉煤送入中间罐，然后用压力为2.0-8.0MPa、温度为100-300℃的惰性气体N₂或CO₂对中间料罐充压，使中间料罐中的压力与其相连的高压粉煤仓相同，打开中间料罐底部的控制阀，和连接在中间料罐与高压粉煤仓之间的平衡管上的平衡管控制阀，粉煤进入高压粉煤仓，然后经旋转给料阀进入混合器，再由压力为2.0-8.0MP_a、温度为20-500℃、流速为20-200米/秒的载气如过热水蒸气、CO₂、煤气、N₂或它们的混合气携带进入气化炉，该发明的加料方法的优点是粉煤的输送过程是依靠旋转给料阀与载气的组合协同完成的，加料量稳定可靠，设备结构简单，容易制作，投资低，但未考虑惰性气体的循环利用，压缩能耗高，且只有一个高压粉煤仓和混合器，不能保证连续进料。