[发明专利]一种以煤粉为原料生产合成气的方法

摘要

本发明公开了一种干燥煤粉的加压高温气化方法，该方法包括干燥煤粉的制备、干燥煤粉加压输送，干燥煤粉加压高温气化，高温粗合成气、熔融灰渣冷却及粗合成气洗涤净化和含细灰水处理五个部分。该方法不仅适用于当前煤气化常用的低灰、低灰熔点烟煤，同时还适用于国内外广泛存在其它不同变质程度、不同质量的煤，包括低灰含量、高灰熔点煤，高灰含量、低灰熔点煤，高灰含量、高灰熔点的无烟煤、烟煤、褐煤等。本方法气化指标优良，装置简单，工艺配置灵活，投资少，操作方便，易于大型化，具有原料适应范围广、环境友好等优势效果。

主权项

一种以煤粉为原料生产合成气的方法，其特征在于该方法包括下述步骤：A、干燥煤粉的制备：煤质原料经除铁器(2)除去其中的铁质类杂质，由皮带秤重给料机(3)称重计量，进入破碎机(4)破碎成煤粒，所述的煤粒经斗提机(5)提升至料仓(6)，再由给料机(7)定量送入磨机(8)研磨成煤粉，在研磨的同时，让热风炉(1)的热风与所述的煤粉进行充分换热，使其煤粉干燥至含水量以重量计≤2.0％；所述的煤粉在热风带动下进入选粉器(9)，其中粒度＜0.10mm的100％煤粉在热风带动下进入集粉器(10)，而其余较大粒度的煤粉依靠自身重力返回磨机(8)进行再研磨；所述的集粉器(10)与引风机(12)连接，在引风机(12)的作用下除去集粉器(10)中的干燥热气及煤释放的水的蒸汽；所述的集粉器(10)在顶部设有除尘器(11)，以降低从集粉器(10)排出气体中的粉尘含量；从集粉器(10)底部排出的干燥煤粉送入后续工段处理；B、干燥煤粉加压输送：由上述步骤A制备的干燥煤粉通过管道输送到煤粉储仓(14)内，然后通过阀门(15)输送到粉煤加压输送装置(16)；所述煤粉储仓(14)与所述粉煤加压输送装置(16)两者的高度差是所述煤粉储仓(14)高度的10 30％，以保证粉煤加压输送装置(16)的进口压力为至少0.10MPa；然后通过电动机(M)驱动粉煤加压输送装置(16)，将干燥煤粉压力提高到0.5～7.0MPa，再通过管道输送到料斗(17)；所述的煤粉通过电子秤(18)计量后，通过料斗出口阀(19)输送到气化炉(33)；从煤粉储仓(14)排出的含尘气体通过旋风分离器(13)分离的气体从旋风分离器(13)顶部排往大气，而固体返回煤粉储仓循环利用。或者由上述步骤A)制备的干燥煤粉送入常压粉仓(21)，当常压粉仓(21)的压力与锁气料斗(22)的压力达到平衡时，干燥煤粉经过常压粉仓(21)底部阀门(25)进入锁气料斗(22)；当锁气料斗(22)的料位达到预定料位值时，关闭常压粉仓(21)底部阀门(25)，然后往锁气料斗(22)充高压惰性气体，当锁气料斗(22)的压力与加料器(23)的压力达到平衡时，打开锁气料斗(22)底部阀门(26)，干燥煤粉通过该阀门(26)进入加料器(23)，由加料器(23)底部输入的载气使进入加料器(23)的干燥煤粉流化，流化干燥煤粉从加料器(23)上部排出，通过管道送到气化炉(33)；当锁气料斗(22)料位低于预定料位值时，锁气料斗(22)底部阀门(26)关闭，通过管道将锁气料斗(22)的压力卸载到旋风分离器(20)，锁气料斗(22)的压力降至常压时，打开常压粉仓(21)底部阀门(25)，让常压仓(21)内的干燥煤粉进入锁气料斗(22)，继续循环进料程序；由常压粉仓(21)、锁气料斗(22)排出的含尘气体通过旋风分离器(20)进行气体与固体的分离，分离的气体从旋风分离器(20)顶部排往大气，而分离的固体通过返回阀(24)返回常压粉仓循环利用；C、干燥煤粉的加压高温气化：把上述步骤B得到的干燥煤粉送到位于干燥煤粉加压气化炉(33)顶部的多流道喷射燃烧器(32)入口并通过它，在多流道喷射燃烧器(32)出口，通过多流道喷射燃烧器(32)的气化剂将干燥煤粉喷到干燥煤粉加压气化炉(33)的反应室(34)中，并使其气化剂与干燥煤粉在温度1350℃ 1600℃与压力0.1～6.0MPa的条件下进行燃烧反应，生成含有CO、H2和CO2为主要组分的高温粗合成气与熔融灰渣的混合物；所述的多流道喷射燃烧器(32)是一种多管同轴相套结构组合设备，它由中心管道(63)、降温介质通道(64)、气化剂介质通道(66)和干燥煤粉通道(65)组成；该多流道喷射燃烧器(32)设置一个冷却降温系统，该冷却降温系统由冷却水槽(28)、冷却管(29)与泵(30)组成；装在冷却水槽(28)中的水经冷却管(29)冷却后，再通过泵(30)加压流经多流道喷射燃烧器(32)，使多流道喷射燃烧器(32)的温度保持稳定，从多流道喷射燃烧器(32)流出的水再返回冷却水槽(28)，经过冷却水槽(28)内的冷却水管(29)冷却后循环使用；所述的干燥煤粉加压气化炉(33)是一个圆柱形筒体，该气化炉的上部为反应室(34)，下部为骤冷降温室(35)；反应室(34)包括炉顶入口(36)、炉膛(37)、环绕炉膛的水冷盘管(38)、保护水冷盘管的耐火材料层(39)与气化炉外壳(40)；炉顶入口(36)与所述多流道喷射燃烧器(32)连接；所述的骤冷降温室(35)设置布水器(41)、降气管(42)和升气管(43)，降气管(42)上端与布水器(41)连接固定，升气管(43)被支撑在骤冷降温室(35)壳体上，降气管(42)与升气管(43)同心布置，两者之间有一个环隙，并用定位块(44)固定在一起；D、高温粗合成气、熔融灰渣冷却及粗合成气洗涤净化：在骤冷降温室(35)中，让步骤C得到的高温粗合成气和熔融灰渣混合物与由所述布水器(41)进入的经降气管(42)进入鼓泡冷却水浴(45)的冷却水进行混合与冷却，粗灰渣因猝冷固化而沉降在骤冷降温室(35)底部，含少量细灰和水的粗合成气沿降气管(42)与升气管(43)之间的环隙上升，在环隙上端，所述粗合成气含有的一部分水和细灰沿着降气管(42)内壁返回到鼓泡冷却水浴(45)中，而余下的粗合成气通过管道排出气化炉(33)；在骤冷降温室(35)底部的粗灰渣通过锁渣阀门(46)进入锁斗(47)，通过排放阀门(48)排出，粗灰渣夹带的含细灰的水送到水处理部分的负压蒸发器(69)；从气化炉(33)排出的含细灰水的粗合成气或者进入气水分离器(51)，合成气夹带的水通过分离后，并通过挡板(52)进一步除去粗煤气中夹带的含细灰水，这些含细灰水经减压后通过管道送去进行细灰水处理，除去含细灰水的粗合成气通过管道送到浸润洗涤器(53)；或者从气化炉(33)排出的含细灰水的粗合成气直接通过管道送到浸润洗涤器(53)；在浸润洗涤器(53)内，让含细灰水的粗合成气与来自气体洗涤塔(54)的灰水充分混合，然后通过管道进入气体洗涤塔(54)，再沿着下降管(58)到达鼓泡式水浴储槽(60)进行洗涤，所述粗合成气再沿着在下降管(58)与上升管(59)之间形成的环隙上升，并通过折流板(57)、塔盘(56)、旋流板(55)进行多级洗涤，通过除沫器(27)后从气体洗涤塔(54)顶部沿管道排出，得到一种合成气；鼓泡式水浴储槽(60)中的灰水通过管道进入灰水循环泵(49)，经灰水循环泵(49)提压后分成两部分，一部分沿管道送入浸润洗涤器(53)，另一部分通过管道送入干煤粉加压气化炉(33)渣口下方的布水器(41)用作冷却水；E、含细灰水处理：气体洗涤塔(54)鼓泡式水浴储槽(60)底部含细灰水通过液位调节阀(61)减压、骤冷降温室排出的含细灰水通过液位调节阀(50)减压，与减压后气水分离器(51)分离的含细灰水进入高温热水器(67)进行降压降温，从高温热水器(67)顶部逸出的气体进入灰水升温器(83)回收热量；从高温热水器(67)底部排出的含细灰水进入次级降压器(68)回收热量，从次级降压器(68)顶部逸出的蒸汽进入除气水罐(75)回收热量，从次级降压器(68)底部排出的含细灰水进入负压蒸发器(69)降压降温；从负压蒸发器(69)顶部逸出的气体经负压冷凝器(77)降温冷却后进入负压分离器(78)，气体经挡板(79)分离水分后进入抽气泵(80)，再经抽气泵分离器(81)气液分离，气体经挡板(82)分离水分后排空，抽气泵分离器(81)分离的水与负压分离器(78)分离的水流入储水槽(73)，从负压蒸发器(69)底部排出的含细灰水经澄清分离池给料泵(70)提压后进入澄清分离池(71)；在澄清分离池(71)中加入水处理有机高分子絮凝剂使细灰悬浮物絮凝，澄清分离池(71)的上部溢流水流入储水槽(73)，储水槽(73)的灰水经灰水泵(74)提压后一部分送入除气水罐(75)，一部分作为冲洗水，少部分外排；除气水罐(75)中的灰水通过加热除去其中所夹带的气体并排掉，同时在除气水罐(75)出口或者在除气水罐(75)内加入分散剂，以减轻换热器和灰水管道的结垢；除气灰水经除气水泵(76)提压后进入灰水升温器(83)，再与从高温热水器(67)顶部逸出的气体换热升温，然后送到气体洗涤塔(54)的鼓泡式水浴储槽(60)循环使用；澄清分离池(71)底部含灰量较高的细灰水经过滤机给料泵(87)增压后进入真空带式过滤机(72)进行细灰与水的分离，所述的细灰收集后排出，分离的水再返回到澄清分离池(71)内。