[实用新型]“三高”劣质粉煤气化炉及工艺系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤化工领域设备，具体为一种“三高”劣质粉煤气化炉及工艺系统。

背景技术

在现代煤化工领域，“气化是龙头”，煤气化是煤炭高效、清洁利用的核心技术之一。目前国内外主流的煤气化工艺有三种：鲁奇炉、BGL等为代表的固定床加压气化（原料为块煤）；U-gas、恩德炉、山西煤化所灰熔聚气化技术为代表的流化床加压气化（原料为碎煤）；德士古、壳牌、GSP、航天炉等为代表的气流床加压气化（原料为水煤浆或干煤粉）。其中固定床加压气化原料需为块煤，而现代煤炭开采技术所产煤炭85%以上都为粉煤，且固定床加压气化过程产生废水较多，含酚类物质，不易处理；煤气组分中甲烷含量较高，一般适合煤制天然气项目。流化床加压气化对原料要求较低，但受气化工艺影响，气化过程中产生的大量细粉需要返回进入气化炉，造成气化效率下降，气化现场环境比较恶劣。气流床加压气化原料要求为细粉（干煤粉）或水煤浆，两者都要求原料煤的灰熔点低于1500℃，且水煤浆还需原料煤具有一定的可磨性和成浆性。现代新建煤化工项目大部分采用高效的气流床加压气化技术，这就要求原料煤具有较低的灰熔点，对于高灰熔点煤来讲只能通过配煤或添加助熔剂来进行气化，限制了这部分煤的使用，并增加了企业的产品成本。另外，现有煤气化技术对“三高”（高灰熔点、高灰分、高硫）劣质粉煤的利用也非常有限，这部分煤只能少开采或在电厂做燃料煤来掺烧。

“三高”劣质粉煤大部分储存于山西、贵州、河南等省。主要指煤种的灰熔点较高，一般T₂都在1500℃以上，需要较高的温度（一般大于1600℃以上）才能完成气化；煤种的灰分含量较高，一般在25%左右，部分超过30%，会直接影响煤气化的效率；煤种的硫含量高，接近2%，部分超过3%，对气化装置及后系统形成严峻考验。正是受气化效率、环境影响等综合因素影响，因此国家会限制开采或低水平利用这部分煤。

目前采用固态排渣的鲁奇加压气化技术可以气化高灰熔点块煤，其要求原料尺寸为8～50mm，产生的煤气中甲烷含量较高，适合做城市燃气或煤制天然气项目；煤气净化系统中洗涤冷却器会产生大量的含酚、焦油等有机废水，污染较大，不易处理且处理成本较高。国内航天炉也在积极进行原料为全部“三高”无烟煤的试烧，但其气化流场决定了若将气化温度提升到1600℃以上或者更高，需要消耗更多的氧气，对气化炉挂渣、排渣形成考验；且气化段煤粉返流现象严重，导致气化效率下降。采用水煤浆为原料的清华炉（现已升级为晋华炉）也一直在进行全部以“三高”劣质粉煤为原料的试烧实验，其热效率利用较高，但对于“三高”劣质粉煤的可磨性和成浆性等特性还有待于工业装置的实际考验。

现有煤气化工艺，其气化原料主要为低灰熔点的粉煤（烟煤、褐煤）或者是高灰熔点的块煤（无烟块煤），而对于“三高”劣质粉煤的直接气化技术还没有开发成功及工业运用。

因此，国内目前还没有真正意义上可以完全气化“三高”劣质粉煤的气化技术。

发明内容

本实用新型的主要目的在于，开发一种新型煤气化工艺设置，直接气化目前难以直接利用的“三高”劣质粉煤，重点解决目前新型煤化工市场难以直接气化高灰熔点劣质煤的问题，拓宽煤化工企业的原料范围并大幅降低煤化工产品成本，提高单位效益。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种“三高”劣质粉煤气化炉，包括炉体，所述炉体顶部安装气化烧嘴；位于同一平面的多个气化烧嘴均布于炉体顶部，所述炉体顶端位于气化烧嘴上方安装送料分流器，每个气化烧嘴与送料分流器相应的送料通道联通。

气化炉工作流程如下：经过预处理的原料煤进入粉煤仓，通过气力输送，和气化剂氧气、蒸汽一起按比例进入位于气化装置烧嘴上部的送料分流器中，混合后进入均布于气化炉顶端的气化烧嘴，在燃烧区域进行高温煤气化反应，通过试验装置推算，此处反应温度在2500℃以上，足以直接气化“三高”劣质粉煤；均匀分布的多个气化烧嘴内射流出的各种介质通过燃烧区域段（放热反应），进入气化区域段（吸热反应），完成全部气化；产生的原料合成气向下依次进入冷煤气激冷区域段和水激冷区域段，除尘降温后从气化炉原料合成气出口排出，进入后续净化系统；反应后的熔融炉渣通过气化炉下部渣浴区域段定期排出。