一种煤气化方法

摘要

本发明提供一种煤气化方法，具体制备步骤包括：磨煤及干燥、粉煤加压及输送、气化炉气化。本发明在磨煤机的选型上，将热风炉出来进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时保证进入磨煤机的热风温度不大于褐煤的转化温度，保证褐煤局部表面不超温，减少褐煤中挥发份的逸出；本发明采用高挥发褐煤为原料，控制磨煤系统，氧气浓度最大为4%，在系统内新增加一股低压氮气补充到磨煤机密封系统，同时增大系统内氮气进口，减少对磨棍的冲击，减少磨煤机振动；本发明气化炉内的燃烧温度比灰渣流动温度高150～200℃。在此温度、压力下，不仅能够保证炉内碳的转化率达到99%，同时灰渣有比较好的流动特性。

权利要求

1.一种煤气化方法，其特征在于具体制备步骤如下：

（1）磨煤及干燥

褐煤经预干燥后，破碎的褐煤粒度小于15mm，上述经过预干燥的褐煤通过斗提机提升到45米高，通过封闭的输煤栈桥在氮气保护下进入气化装置原料煤储仓，在重力的作用下，通过给煤机进入到磨煤机内磨成粉状，热风炉出来的进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时控制进入磨煤机的一次风的温度不大于褐煤的转化温度，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度为180～200℃，离开磨煤机时温度为100～105℃，控制磨煤机内的氧含量最大体积百分比为4%，粉碎后得到的粉煤通过粉煤袋式过滤器进行分离净化，粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量满足以下要求：颗粒尺寸≤90μm 的重量占比为90%；

颗粒尺寸≤5μm的重量占为10%；

含水量＜5%重量；

（2）粉煤加压及输送

在一个加压加料程序中，常压煤斗内的粉煤通过重力作用装入粉煤锁斗，粉煤锁斗内充满粉煤后，即与所有低压设备隔离，当加压到与粉煤给料罐具有相同的压力时加压完毕，位于粉煤锁斗与粉煤给料罐之间平衡阀门打开，当粉煤锁斗与粉煤给料罐具有相同的压力且粉煤给料罐内的煤位降低到足以接收下一批粉煤时，只需打开粉煤锁斗下部的两个锁斗阀就能将煤从锁斗倒入加压煤斗，到此完成一次加压加料；开关程序控制粉煤锁斗的截止、降压和再次装煤；

（3）气化炉气化

然后粉煤从加压煤斗被输送到气化炉烧嘴，气化炉烧嘴共有三个粉煤通道，各粉煤通道能够实现煤的悬浮密度单独测量及流量调节，粉煤在气化炉内与氧气高温燃烧反应生成合成气、飞灰和渣，气化炉内的燃烧温度设定为1550℃，压力为4.0MPa，炉内碳的转化率达到99%，炉内盘管水冷壁能将粉煤部分燃烧热回收，转化为5.4MPa的中压蒸汽输出，气化炉气化室排出的高温合成气和熔渣经激冷环被水激冷后，沿下降管导入激冷室进水浴，熔渣迅速固化，合成气被水饱和，激冷环通入激冷水，此水通过激冷环上均布的孔喷入水环形成分布板后，沿分布板均匀分布，使下降管管壁上形成一层水膜；出气化炉的合成气再经文丘里洗涤器和合成气洗涤塔用水进一步润湿洗涤，除去残余的飞灰，激冷后固化的渣为玻璃状的颗粒，通过渣锁斗系统定期排至捞渣机中，经链式捞渣机使其与水分离后，运至中间渣场。

2.根据权利要求1所述的煤气化方法，其特征在于：预干燥前的褐煤粒度≤30mm。

说明书

一种煤气化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种煤气化方法，属于煤化工领域。

背景技术

[0002] 煤炭是一种储藏丰富的资源。煤气化是高效、清洁的煤炭利用方法。当今煤气化普遍采用的技术有富氧连续气化、流化床气化技术、两段式干煤粉加压气化技术等。但是上述技术均存在缺陷。

[0003] 富氧连续气化具有以下的缺陷：

[0004] （1）该工艺用氧气，需要建空分装置，投资较高，且制氧成本高，这是制约富氧连续气化发展和中小型合成氨厂采用该工艺厂家较少的最主要原因。

[0005] （2）富氧连续气化气体成分差，二氧化碳含量高达15～20%，甲烷含量高达2%，且气体中含有苯、萘等有机物。给后续工段带来极大的问题。特别是甲烷和有机物的问题，目前没有太好的解决方案。

[0006] （3）富氧连续气化气体成分中氧含量较难控制，给后续工段带来安全隐患。生产过程中为了控制氧含量，采取的措施是提高煤气炉出口温度高于500℃，这一措施又造成了煤耗增高。

[0007] 流化床气化技术具有以下的缺陷：

[0008] 气化压力为常压，单炉气化能力还比较低，产品气中CH4含量高达1.5-2%，飞灰量大、对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待解决

[0009] 两段式干煤粉加压气化技术具有以下的缺陷：

[0010] 气化炉采用水冷壁结构，其缺点是合成气中CH4含量较高，对制合成氨、甲醇、氢气不利。

发明内容

[0011] 针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种煤气化方法，具体制备步骤如下：

[0012] （1）磨煤及干燥单元

[0013] 褐煤经预干燥后，破碎的褐煤粒度小于15mm，上述经过预干燥的褐煤通过斗提机提升到45米高，通过封闭的输煤栈桥在氮气保护下进入气化装置原料煤储仓，在重力的作用下，通过给煤机进入到磨煤机内磨成粉状，热风炉出来的进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时控制进入磨煤机的一次风的温度不大于褐煤的转化温度，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度约为150～250℃，离开磨煤机时温度约为100～105℃，控制磨煤机内的氧含量最大体积百分比为4%，粉碎后得到的粉煤通过粉煤袋式过滤器进行分离净化，粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量满足以下要求：

[0014] 颗粒尺寸≤90μm 的重量占比为90%；

[0015] 颗粒尺寸≤5μm的重量占为10%；

[0016] 含水量＜5%重量；

[0017] （2）粉煤加压及输送

[0018] 在一个加压加料程序中，常压煤斗内的粉煤通过重力作用装入粉煤锁斗，粉煤锁斗内充满粉煤后，即与所有低压设备隔离，当加压到与粉煤给料罐具有相同的压力时加压完毕，位于粉煤锁斗与粉煤给料罐之间平衡阀门打开，当粉锁斗与粉煤给料罐具有相同的压力且粉煤给料罐内的煤位降低到足以接收下一批粉煤时，只需打开煤粉锁斗下部的两个锁斗阀就能将煤从锁斗倒入加压煤斗，到此完成一次加压加料；开关程序控制煤粉锁斗的截止、降压和再次装煤；

[0019] （3）气化炉气化

[0020] 然后粉煤从加压煤斗被输送到气化炉烧嘴，气化炉烧嘴共有三个粉煤通道，各粉煤通道能够实现煤的悬浮密度单独测量及流量调节，粉煤在气化炉内与氧气高温燃烧反应生成合成气、飞灰和渣，气化炉内的燃烧温度设定为1550℃，压力为4.0MPa，炉内碳的转化率达到99%，炉内盘管水冷壁能将粉煤部分燃烧热回收，转化为5.4MPa的中压蒸汽输出，气化炉气化室排出的高温合成气和熔渣经激冷环被水激冷后，沿下降管导入激冷室进水浴，熔渣迅速固化，合成气被水饱和，激冷环通入激冷水，此水通过激冷环上均布的孔喷入水环形成分布板后，沿分布板均匀分布，使下降管管壁上形成一层水膜；出气化炉的合成气再经文丘里洗涤器和合成气洗涤塔用水进一步润湿洗涤，除去残余的飞灰，激冷后固化的渣为玻璃状的颗粒，通过渣锁斗系统定期排至捞渣机中，经链式捞渣机使其与水分离后，运至中间渣场。

[0021] 预干燥前的褐煤粒度≤30mm。

[0022] 步骤（1）中，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度约为180～200℃。

[0023] 本发明的优点在于：

[0024] （1）本发明在磨煤机的选型上，将热风炉出来进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时保证进入磨煤机的热风温度不大于褐煤的转化温度，保证褐煤局部表面不超温，减少褐煤中挥发份的逸出；

[0025] （2）常规气化系统中采用密封风机对磨煤机系统进行密封操作，控制系统氧气含量为不大于8%。而本发明采用高挥发褐煤为原料，控制磨煤系统，氧气浓度最大为4%，在系统内新增加一股低压氮气补充到磨煤机密封系统，同时增大系统内氮气进口，减少对磨棍的冲击，减少磨煤机振动；

[0026] （3）本发明气化炉内的燃烧温度设定为1550℃，压力为4.0MPa，比灰渣流动温度高150～200℃。在此温度、压力下，不仅能够保证炉内碳的转化率达到99%，同时灰渣有比较好的流动特性。

具体实施方式

[0027] 实施例1

[0028] 一种煤气化方法，具体制备步骤如下：

[0029] （1）磨煤及干燥单元

[0030] 粒度≤30mm的褐煤经预干燥后，破碎的褐煤粒度小于15mm，上述经过预干燥的褐煤通过斗提机提升到45米高，通过封闭的输煤栈桥在氮气保护下进入气化装置原料煤储仓，在重力的作用下，通过给煤机进入到磨煤机内磨成粉状，热风炉出来的进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时控制进入磨煤机的一次风的温度不大于褐煤的转化温度，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度约为150℃，离开磨煤机时温度约为100～105℃，控制磨煤机内的氧含量最大体积百分比为4%，粉碎后得到的粉煤通过粉煤袋式过滤器进行分离净化，粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量满足以下要求：

[0031] 颗粒尺寸≤90μm 的重量占比为90%；

[0032] 颗粒尺寸≤5μm的重量占为10%；

[0033] 含水量＜5%重量；

[0034] （2）粉煤加压及输送

[0035] 在一个加压加料程序中，常压煤斗内的粉煤通过重力作用装入粉煤锁斗，粉煤锁斗内充满粉煤后，即与所有低压设备隔离，当加压到与粉煤给料罐具有相同的压力时加压完毕，位于粉煤锁斗与粉煤给料罐之间平衡阀门打开，当粉锁斗与粉煤给料罐具有相同的压力且粉煤给料罐内的煤位降低到足以接收下一批粉煤时，只需打开煤粉锁斗下部的两个锁斗阀就能将煤从锁斗倒入加压煤斗，到此完成一次加压加料；开关程序控制煤粉锁斗的截止、降压和再次装煤；

[0036] （3）气化炉气化

[0037] 然后粉煤从加压煤斗被输送到气化炉烧嘴，气化炉烧嘴共有三个粉煤通道，各粉煤通道能够实现煤的悬浮密度单独测量及流量调节，粉煤在气化炉内与氧气高温燃烧反应生成合成气、飞灰和渣，气化炉内的燃烧温度设定为1550℃，压力为4.0MPa，炉内碳的转化率达到99%，炉内盘管水冷壁能将粉煤部分燃烧热回收，转化为5.4MPa的中压蒸汽输出，气化炉气化室排出的高温合成气和熔渣经激冷环被水激冷后，沿下降管导入激冷室进水浴，熔渣迅速固化，合成气被水饱和，激冷环通入激冷水，此水通过激冷环上均布的孔喷入水环形成分布板后，沿分布板均匀分布，使下降管管壁上形成一层水膜；出气化炉的合成气再经文丘里洗涤器和合成气洗涤塔用水进一步润湿洗涤，除去残余的飞灰，激冷后固化的渣为玻璃状的颗粒，通过渣锁斗系统定期排至捞渣机中，经链式捞渣机使其与水分离后，运至中间渣场。

[0038] 实施例2

[0039] 一种煤气化方法，具体制备步骤如下：

[0040] （1）磨煤及干燥单元

[0041] 粒度≤30mm的褐煤经预干燥后，破碎的褐煤粒度小于15mm，上述经过预干燥的褐煤通过斗提机提升到45米高，通过封闭的输煤栈桥在氮气保护下进入气化装置原料煤储仓，在重力的作用下，通过给煤机进入到磨煤机内磨成粉状，热风炉出来的进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时控制进入磨煤机的一次风的温度不大于褐煤的转化温度，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度约为200℃，离开磨煤机时温度约为100～105℃，控制磨煤机内的氧含量最大体积百分比为4%，粉碎后得到的粉煤通过粉煤袋式过滤器进行分离净化，粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量满足以下要求：

[0042] 颗粒尺寸≤90μm 的重量占比为90%；

[0043] 颗粒尺寸≤5μm的重量占为10%；

[0044] 含水量＜5%重量；

[0045] （2）粉煤加压及输送

[0046] 在一个加压加料程序中，常压煤斗内的粉煤通过重力作用装入粉煤锁斗，粉煤锁斗内充满粉煤后，即与所有低压设备隔离，当加压到与粉煤给料罐具有相同的压力时加压完毕，位于粉煤锁斗与粉煤给料罐之间平衡阀门打开，当粉锁斗与粉煤给料罐具有相同的压力且粉煤给料罐内的煤位降低到足以接收下一批粉煤时，只需打开煤粉锁斗下部的两个锁斗阀就能将煤从锁斗倒入加压煤斗，到此完成一次加压加料；开关程序控制煤粉锁斗的截止、降压和再次装煤；

[0047] （3）气化炉气化

[0048] 然后粉煤从加压煤斗被输送到气化炉烧嘴，气化炉烧嘴共有三个粉煤通道，各粉煤通道能够实现煤的悬浮密度单独测量及流量调节，粉煤在气化炉内与氧气高温燃烧反应生成合成气、飞灰和渣，气化炉内的燃烧温度设定为1550℃，压力为4.0MPa，炉内碳的转化率达到99%，炉内盘管水冷壁能将粉煤部分燃烧热回收，转化为5.4MPa的中压蒸汽输出，气化炉气化室排出的高温合成气和熔渣经激冷环被水激冷后，沿下降管导入激冷室进水浴，熔渣迅速固化，合成气被水饱和，激冷环通入激冷水，此水通过激冷环上均布的孔喷入水环形成分布板后，沿分布板均匀分布，使下降管管壁上形成一层水膜；出气化炉的合成气再经文丘里洗涤器和合成气洗涤塔用水进一步润湿洗涤，除去残余的飞灰，激冷后固化的渣为玻璃状的颗粒，通过渣锁斗系统定期排至捞渣机中，经链式捞渣机使其与水分离后，运至中间渣场。

[0049] 实施例3

[0050] 一种煤气化方法，具体制备步骤如下：

[0051] （1）磨煤及干燥单元

[0052] 粒度≤30mm的褐煤经预干燥后，破碎的褐煤粒度小于15mm，上述经过预干燥的褐煤通过斗提机提升到45米高，通过封闭的输煤栈桥在氮气保护下进入气化装置原料煤储仓，在重力的作用下，通过给煤机进入到磨煤机内磨成粉状，热风炉出来的进入磨煤机的一次风成环状分布进入，同时控制进入磨煤机的一次风的温度不大于褐煤的转化温度，控制由惰性气体发生器产生的惰性气流进入磨煤机进口时温度约为250℃，离开磨煤机时温度约为100～105℃，控制磨煤机内的氧含量最大体积百分比为4%，粉碎后得到的粉煤通过粉煤袋式过滤器进行分离净化，粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量满足以下要求：

[0053] 颗粒尺寸≤90μm 的重量占比为90%；

[0054] 颗粒尺寸≤5μm的重量占为10%；

[0055] 含水量＜5%重量；

[0056] （2）粉煤加压及输送

[0057] 在一个加压加料程序中，常压煤斗内的粉煤通过重力作用装入粉煤锁斗，粉煤锁斗内充满粉煤后，即与所有低压设备隔离，当加压到与粉煤给料罐具有相同的压力时加压完毕，位于粉煤锁斗与粉煤给料罐之间平衡阀门打开，当粉锁斗与粉煤给料罐具有相同的压力且粉煤给料罐内的煤位降低到足以接收下一批粉煤时，只需打开煤粉锁斗下部的两个锁斗阀就能将煤从锁斗倒入加压煤斗，到此完成一次加压加料；开关程序控制煤粉锁斗的截止、降压和再次装煤；

[0058] （3）气化炉气化