[发明专利]一种以高灰煤为原料制备燃气的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及燃气生产领域，具体涉及以高煤灰为原料制备燃气的方法和装置。

背景技术

我国是世界煤炭生产大国，年产煤炭10亿吨以上。煤炭是我国的主要能源和重要化工原料。我国煤中灰分含量普遍较高，且变化较大，灰分小于10％的特低灰煤全国仅占探明储量的17％左右，显然提高煤炭资源的利用率，尤其是高灰分煤的利用率对发展我国的国民经济意义重大。然而煤的灰分高，会增加运输量和运费。在燃烧时，灰分越高，热效率越低，而且会增加烟尘排放量和炉渣量，加剧燃煤对大气的污染。炼焦时，精煤灰分越高，焦炭的灰分就越高，炼铁的焦比就增加，高炉利用系数就降低，产铁量减少。如果可以将这部分高灰分煤清洁、高效、低成本的转化为清洁燃气用于工业生产或民用燃料则对劣质煤资源高效利用、减少环境污染起到积极的促进作用。

目前的煤制气技术主要包括固定床、流化床和气流床气化技术。但对于高灰煤(灰分含量>25％)的利用方面，就目前的技术而言，气流床技术受液态排渣和氧耗等因素影响，对高灰分煤的气化还存在一定难度；尽管加压固定床气化技术可以处理高灰煤，但其对床层的均匀性、透气性要求较高，因而限制了原料范围，仅可处理一部分符合要求的块状高灰煤，同时该类气化过程需要消耗大量激冷水，水中含焦油、酚、氨等物质需要增加污水净化环节，因此增加投资与原材料消耗。流化床气化技术虽然不是最先进的气化技术，气化压力也上不去，但比较适合利用高灰煤制备燃气。然而现有流化床气化技术在处理高灰煤过程中仍然存在一系列的问题。如，灰分含量增大灰渣熔化吸收的热量增大，为了保证气化炉顺利排渣和维持气化炉的热量平衡，需要增加氧量来燃烧更多的碳原子，因此，气化系统的氧耗和煤耗增加。同样的气化条件下灰分每增加1％，氧耗增加0.7-0.8％，煤耗增加1.3-1.5％。排渣系统灰渣的显热随灰渣一起排除，这部分热量无法回收利用，排渣量的增加增大了系统的热损失，减少了高压蒸汽产量，同时灰渣激冷消耗激冷水量大，加剧锁斗热负荷。因此，原煤中灰分高时设备维修费、排渣运输费增加，从而增加企业生产成本和能耗。

发明内容

本发明针对上述高灰煤利用过程中的技术问题，提出利用高灰煤制备燃气的方法和装置，可利用高灰煤自身灰分含量高的特点充分回收系统热量进而实现高灰煤清洁、高效制备净煤气的目的。该技术具有原料适应性广、处理量大、碳转化率和热效率高、无污染能耗小、操作简单、成本低等特点。

本发明的目的在于提供一种以高灰煤为原料，低成本、清洁、高效率的制备燃气的方法。本发明通过充分回收气化残渣、高温气体热量多级利用技术和两级气化器技术解决现有燃气制备技术对高灰煤原料的适应性差的问题，同时可降低成本，减少污染物排放，提高能源利用率和系统热效率，进而实现高灰煤这种劣质资源的大规模、高效利用。

具体而言，所述方法包括以下步骤：

(I)取高灰煤，依次经破碎和筛分预处理后，得到粒径大于6mm的颗粒少于总量3％的气化原料；

(II)气化原料在气化剂的作用下，依次进行一级、二级热解气化，即得高温燃气和热灰渣；

热灰渣与软化冷水进行热交换，得低温水；热交换后的灰渣进一步冷却到室温后，即得冷灰渣；

(III)将高温燃气进行高温除尘，去除飞灰，即得一次净化的高温燃气；

(IV)将一次净化的高温燃气依次与室温空气、饱和蒸汽、高温水和低温水进行多级热交换，即得低温燃气；

所述一次净化的高温燃气与室温空气进行热交换后，还得到高温空气，作为步骤(II)所述气化剂使用；

同时，步骤(II)所得低温水逆向参与所述多级热交换，依次获得高温水、饱和蒸汽和过热蒸汽，所述过热蒸汽作为步骤(II)所述气化剂使用；

(V)将低温燃气除去细微粉尘、冷却、脱硫净化后，即得净燃气。

步骤(II)经两级热解气化后所得的高温燃气为气态，残余的灰渣为固态，高温燃气与灰渣因性质不同可自然分离。所述高温燃气中，混有细小的固体颗粒状粉尘，即未热解气化的飞灰，需要经过步骤(III)将飞灰从高温燃气中去除。

所述方法还可以包括对步骤(III)所得飞灰的循环利用，具体为：将飞灰再进行制气。

步骤(II)所述气化剂的温度为500～650℃；所述一级热解气化的温度为850～950℃，二级热解气化的温度为950～1100℃。

作为一种优选方案，步骤(II)所述气化剂的温度为650℃；所述一级热解气化的温度为850℃，二级热解气化的温度为950～1050℃。