一種通過鼓泡流化床進行煤氣化的工藝的製作方法
2023-10-25 13:09:07 4
本發明涉及煤炭氣化生產合成氣的技術領域，具體地說是一種通過鼓泡流化床進行煤氣化的工藝。
背景技術：
通過煤炭氣化生產合成氣的煤氣化技術是煤炭清潔高效轉化的核心技術，是發展煤基化學品合成(氨、甲醇、乙酸、烯烴等)、液體燃料合成(二甲醚、汽油、柴油等)、先進的IGCC發電系統、多聯產系統、制氫、燃料電池等工業的基礎。
煤氣化技術的發展面臨的主要問題是：煤氣化技術的大型化；實現能量的高效轉化和合理回收；提高氣化技術對煤種的適應性三大類問題。
技術實現要素：
本發明的技術任務是提供一種通過鼓泡流化床進行煤氣化的工藝。
本發明的技術任務是按以下方式實現的，該工藝步驟如下：
1）磨煤及乾燥：將來自原料煤倉的碎煤送入到磨煤機中磨成粒徑為10mm以下的顆粒，並由來自循環風加熱器的惰性氣體進行乾燥和輸送；由惰性氣體輸送的乾燥的煤顆粒進入袋式過濾器進行分離後，煤顆粒經旋轉卸料閥送及煤顆粒螺旋輸送機進入煤顆粒貯罐，分離出的惰性氣體部分排放至大氣，剩餘部分經循環風機進入循環風加熱器循環使用；
2）煤加壓及進煤：採用煤顆粒輸送罐來完成煤顆粒的連續加壓及輸送；在一次加料過程中，常壓煤顆粒儲罐內的煤顆粒通過重力作用進入煤顆粒輸送罐；煤顆粒輸送罐內充滿煤顆粒後，即與煤顆粒儲罐及所有低壓設備隔離，然後進行加壓，當其壓力升至與煤顆粒加料罐壓力相同時，且煤顆粒加料罐內的料位降低到足以接收一批煤顆粒時，打開煤顆粒輸送罐和煤顆粒加料罐之間的平衡閥門進行壓力平衡，然後依次打開煤顆粒輸送罐和煤顆粒加料罐之間的兩個切斷閥，煤顆粒通過重力作用進入煤顆粒加料罐；煤顆粒輸送罐卸料完成後，通過將氣體排放至煤顆粒儲罐過濾器進行洩壓，洩壓完成後重新與煤顆粒儲罐經壓力平衡後聯通，此時，一次加料完成；
3）煤氣化：氣化劑從氣化爐底部注入，在溫度900-1500℃及壓力0.3-3.0MpaG的條件下，通過調整氣化劑的進氣量，使得氣化爐內的高溫煤顆粒鼓泡流化並且進行氣化爐內循環，同時通過蒸汽和氧氣與煤顆粒發生反應，生成粗煤氣，釋放熱量；
其中所述的氧氣的注入量佔所生產的合成氣的比例按照22-35vol%配比；煤顆粒氣化過程中較小的煤粉隨氣化劑進一步反應生成合成氣，較大的煤渣通過氣化爐出口排到旋風分離器中；
4）旋風分離粗脫塵：氣化爐出口有兩個串聯設置的旋風分離器：一級旋風分離器和二級旋風分離器，兩個旋風分離器捕集離開氣化爐的細粉，捕集的細粉通過料封管返回到氣化爐中進行反應；
5）餘熱回收：來自二級旋風分離器出口的高溫粗合成氣進入餘熱鍋爐降溫，同時回收合成氣的顯熱，生產高壓蒸汽或中壓蒸汽；
6）合成氣深度除塵及淨化：將來自餘熱鍋爐的含塵合成氣先後分別經高效旋風分離器和飛灰過濾器除去其中的粉塵，淨化後合成氣中粉塵含量要求小於等於10mg/Nm3；由高效旋風分離器和飛灰過濾器分離下來的粉塵均經氣力輸送方式送至粉倉或返回氣化爐氣化；
7）灰渣處理：氣化爐底部排出的灰渣經灰冷器冷卻降溫後通過鎖鬥、輸灰鬥送至灰倉處理。
所述的步驟1）中來自循環風加熱器的惰性氣體進入磨煤機的溫度為150～300℃，出磨煤機時的溫度為100～110℃。
所述的步驟1）中循環風加熱器的燃料氣採用後續工序馳放氣或合成氣，並用燃燒空氣鼓風機提供助燃空氣。
所述的步驟2）中煤顆粒輸送罐加壓是通過充入高壓二氧化碳完成的，高壓二氧化碳經充氣錐、充氣管、管道充氣器和二氧化碳氣體淨化器進入煤顆粒輸送罐；在煤顆粒加料罐和氣化爐之間通過控制煤顆粒加料罐的壓力保持一個恆定的壓差，用來保證到燃燒器的煤流量的穩定。
所述的恆定的壓差為0.5-0.8 Mpag，此壓差的設定值取決於氣化爐的負荷。
所述的步驟3）中氣化劑為蒸汽和氧氣的混合氣或空氣和富氧的混合氣。
所述的蒸汽為餘熱回收生成的高壓蒸汽或中壓蒸汽。
本發明的一種通過鼓泡流化床進行煤氣化的工藝和現有技術相比，具有運行成本低，操作彈性大，氣化效率高，操作簡單並且對環境汙染小等特點，有效的解決了現有技術存在的三大類問題：煤氣化技術的大型化；實現能量的高效轉化和合理回收；提高氣化技術對煤種的適應性。
具體實施方式
實施例1：
通過鼓泡流化床進行煤氣化的工藝步驟如下：
1）磨煤及乾燥：將來自原料煤倉的碎煤送入到磨煤機中磨成粒徑為10mm的顆粒，並由來自循環風加熱器的惰性氣體進行乾燥和輸送，惰性氣體進入磨煤機的溫度為150℃，出磨煤機時的溫度為100℃；
由惰性氣體輸送的乾燥的煤顆粒進入袋式過濾器進行分離後，煤顆粒經旋轉卸料閥送及煤顆粒螺旋輸送機進入煤顆粒貯罐，分離出的惰性氣體部分排放至大氣，剩餘部分經循環風機進入循環風加熱器循環使用；循環風加熱器的燃料氣採用後續工序馳放氣，並用燃燒空氣鼓風機提供助燃空氣。
2）煤加壓及進煤：採用煤顆粒輸送罐來完成煤顆粒的連續加壓及輸送；在一次加料過程中，常壓煤顆粒儲罐內的煤顆粒通過重力作用進入煤顆粒輸送罐；煤顆粒輸送罐內充滿煤顆粒後，即與煤顆粒儲罐及所有低壓設備隔離，然後進行加壓，當其壓力升至與煤顆粒加料罐壓力相同時，且煤顆粒加料罐內的料位降低到足以接收一批煤顆粒時，打開煤顆粒輸送罐和煤顆粒加料罐之間的平衡閥門進行壓力平衡，然後依次打開煤顆粒輸送罐和煤顆粒加料罐之間的兩個切斷閥，煤顆粒通過重力作用進入煤顆粒加料罐；煤顆粒輸送罐卸料完成後，通過將氣體排放至煤顆粒儲罐過濾器進行洩壓，洩壓完成後重新與煤顆粒儲罐經壓力平衡後聯通，此時，一次加料完成；
煤顆粒輸送罐加壓是通過充入高壓二氧化碳完成的，高壓二氧化碳經充氣錐、充氣管、管道充氣器和二氧化碳氣體淨化器進入煤顆粒輸送罐；在煤顆粒加料罐和氣化爐之間通過控制煤顆粒加料罐的壓力保持一個恆定的壓差0.5 Mpag，此壓差的設定值取決於氣化爐的負荷，用來保證到燃燒器的煤流量的穩定。
3）煤氣化：蒸汽和氧氣作為氣化劑從氣化爐底部注入，蒸汽為餘熱回收生成的高壓蒸汽；在溫度900℃及壓力0.3MpaG的條件下，通過調整氣化劑的進氣量，使得氣化爐內的高溫煤顆粒鼓泡流化並且進行氣化爐內循環，同時通過蒸汽和氧氣與煤顆粒發生反應，生成粗煤氣，釋放熱量；
其中所述的氧氣的注入量佔所生產的合成氣的比例按照22-35vol%配比；煤顆粒氣化過程中較小的煤粉隨氣化劑進一步反應生成合成氣，較大的煤渣通過氣化爐出口排到旋風分離器中；
4）旋風分離粗脫塵：氣化爐出口有兩個串聯設置的旋風分離器：一級旋風分離器和二級旋風分離器，兩個旋風分離器捕集離開氣化爐的細粉，捕集的細粉通過料封管返回到氣化爐中進行反應；
5）餘熱回收：來自二級旋風分離器出口的高溫粗合成氣進入餘熱鍋爐降溫，同時回收合成氣的顯熱，生產高壓蒸汽或中壓蒸汽；
6）合成氣深度除塵及淨化：將來自餘熱鍋爐的含塵合成氣先後分別經高效旋風分離器和飛灰過濾器除去其中的粉塵，淨化後合成氣中粉塵含量為10mg/Nm3；由高效旋風分離器和飛灰過濾器分離下來的粉塵均經氣力輸送方式送至粉倉或返回氣化爐氣化；
7）灰渣處理：氣化爐底部排出的灰渣經灰冷器冷卻降溫後通過鎖鬥、輸灰鬥送至灰倉處理。
實施例2：
通過鼓泡流化床進行煤氣化的工藝步驟如下：
1）磨煤及乾燥：將來自原料煤倉的碎煤送入到磨煤機中磨成粒徑為8mm的顆粒，並由來自循環風加熱器的惰性氣體進行乾燥和輸送，惰性氣體進入磨煤機的溫度為300℃，出磨煤機時的溫度為110℃；
由惰性氣體輸送的乾燥的煤顆粒進入袋式過濾器進行分離後，煤顆粒經旋轉卸料閥送及煤顆粒螺旋輸送機進入煤顆粒貯罐，分離出的惰性氣體部分排放至大氣，剩餘部分經循環風機進入循環風加熱器循環使用；循環風加熱器的燃料氣採用後續工序合成氣，並用燃燒空氣鼓風機提供助燃空氣。
2）煤加壓及進煤：採用煤顆粒輸送罐來完成煤顆粒的連續加壓及輸送；在一次加料過程中，常壓煤顆粒儲罐內的煤顆粒通過重力作用進入煤顆粒輸送罐；煤顆粒輸送罐內充滿煤顆粒後，即與煤顆粒儲罐及所有低壓設備隔離，然後進行加壓，當其壓力升至與煤顆粒加料罐壓力相同時，且煤顆粒加料罐內的料位降低到足以接收一批煤顆粒時，打開煤顆粒輸送罐和煤顆粒加料罐之間的平衡閥門進行壓力平衡，然後依次打開煤顆粒輸送罐和煤顆粒加料罐之間的兩個切斷閥，煤顆粒通過重力作用進入煤顆粒加料罐；煤顆粒輸送罐卸料完成後，通過將氣體排放至煤顆粒儲罐過濾器進行洩壓，洩壓完成後重新與煤顆粒儲罐經壓力平衡後聯通，此時，一次加料完成；
煤顆粒輸送罐加壓是通過充入高壓二氧化碳完成的，高壓二氧化碳經充氣錐、充氣管、管道充氣器和二氧化碳氣體淨化器進入煤顆粒輸送罐；在煤顆粒加料罐和氣化爐之間通過控制煤顆粒加料罐的壓力保持一個恆定的壓差0.8 Mpag，此壓差的設定值取決於氣化爐的負荷，用來保證到燃燒器的煤流量的穩定。
3）煤氣化：蒸汽和氧氣作為氣化劑從氣化爐底部注入，蒸汽為餘熱回收生成的中壓蒸汽；在溫度1500℃及壓力3.0MpaG的條件下，通過調整氣化劑的進氣量，使得氣化爐內的高溫煤顆粒鼓泡流化並且進行氣化爐內循環，同時通過蒸汽和氧氣與煤顆粒發生反應，生成粗煤氣，釋放熱量；
其中所述的氧氣的注入量佔所生產的合成氣的比例按照22-35vol%配比；煤顆粒氣化過程中較小的煤粉隨氣化劑進一步反應生成合成氣，較大的煤渣通過氣化爐出口排到旋風分離器中；
4）旋風分離粗脫塵：氣化爐出口有兩個串聯設置的旋風分離器：一級旋風分離器和二級旋風分離器，兩個旋風分離器捕集離開氣化爐的細粉，捕集的細粉通過料封管返回到氣化爐中進行反應；
5）餘熱回收：來自二級旋風分離器出口的高溫粗合成氣進入餘熱鍋爐降溫，同時回收合成氣的顯熱，生產高壓蒸汽或中壓蒸汽；
6）合成氣深度除塵及淨化：將來自餘熱鍋爐的含塵合成氣先後分別經高效旋風分離器和飛灰過濾器除去其中的粉塵，淨化後合成氣中粉塵含量要求8mg/Nm3；由高效旋風分離器和飛灰過濾器分離下來的粉塵均經氣力輸送方式送至粉倉或返回氣化爐氣化；
7）灰渣處理：氣化爐底部排出的灰渣經灰冷器冷卻降溫後通過鎖鬥、輸灰鬥送至灰倉處理。
實施例3：
通過鼓泡流化床進行煤氣化的工藝步驟如下：
1）磨煤及乾燥：將來自原料煤倉的碎煤送入到磨煤機中磨成粒徑為5mm的顆粒，並由來自循環風加熱器的惰性氣體進行乾燥和輸送，惰性氣體進入磨煤機的溫度為250℃，出磨煤機時的溫度為105℃；
由惰性氣體輸送的乾燥的煤顆粒進入袋式過濾器進行分離後，煤顆粒經旋轉卸料閥送及煤顆粒螺旋輸送機進入煤顆粒貯罐，分離出的惰性氣體部分排放至大氣，剩餘部分經循環風機進入循環風加熱器循環使用；循環風加熱器的燃料氣採用後續工序馳放氣，並用燃燒空氣鼓風機提供助燃空氣。
2）煤加壓及進煤：採用煤顆粒輸送罐來完成煤顆粒的連續加壓及輸送；在一次加料過程中，常壓煤顆粒儲罐內的煤顆粒通過重力作用進入煤顆粒輸送罐；煤顆粒輸送罐內充滿煤顆粒後，即與煤顆粒儲罐及所有低壓設備隔離，然後進行加壓，當其壓力升至與煤顆粒加料罐壓力相同時，且煤顆粒加料罐內的料位降低到足以接收一批煤顆粒時，打開煤顆粒輸送罐和煤顆粒加料罐之間的平衡閥門進行壓力平衡，然後依次打開煤顆粒輸送罐和煤顆粒加料罐之間的兩個切斷閥，煤顆粒通過重力作用進入煤顆粒加料罐；煤顆粒輸送罐卸料完成後，通過將氣體排放至煤顆粒儲罐過濾器進行洩壓，洩壓完成後重新與煤顆粒儲罐經壓力平衡後聯通，此時，一次加料完成；
煤顆粒輸送罐加壓是通過充入高壓二氧化碳完成的，高壓二氧化碳經充氣錐、充氣管、管道充氣器和二氧化碳氣體淨化器進入煤顆粒輸送罐；在煤顆粒加料罐和氣化爐之間通過控制煤顆粒加料罐的壓力保持一個恆定的壓差0.6Mpag，此壓差的設定值取決於氣化爐的負荷，用來保證到燃燒器的煤流量的穩定。
3）煤氣化：空氣和富氧作為氣化劑從氣化爐底部注入，在溫度1200℃及壓力1.6MpaG的條件下，通過調整氣化劑的進氣量，使得氣化爐內的高溫煤顆粒鼓泡流化並且進行氣化爐內循環，同時通過蒸汽和氧氣與煤顆粒發生反應，生成粗煤氣，釋放熱量；
其中所述的氧氣的注入量佔所生產的合成氣的比例按照22-35vol%配比；煤顆粒氣化過程中較小的煤粉隨氣化劑進一步反應生成合成氣，較大的煤渣通過氣化爐出口排到旋風分離器中；
4）旋風分離粗脫塵：氣化爐出口有兩個串聯設置的旋風分離器：一級旋風分離器和二級旋風分離器，兩個旋風分離器捕集離開氣化爐的細粉，捕集的細粉通過料封管返回到氣化爐中進行反應；
5）餘熱回收：來自二級旋風分離器出口的高溫粗合成氣進入餘熱鍋爐降溫，同時回收合成氣的顯熱，生產高壓蒸汽或中壓蒸汽；
6）合成氣深度除塵及淨化：將來自餘熱鍋爐的含塵合成氣先後分別經高效旋風分離器和飛灰過濾器除去其中的粉塵，淨化後合成氣中粉塵含量要求5mg/Nm3；由高效旋風分離器和飛灰過濾器分離下來的粉塵均經氣力輸送方式送至粉倉或返回氣化爐氣化；
7）灰渣處理：氣化爐底部排出的灰渣經灰冷器冷卻降溫後通過鎖鬥、輸灰鬥送至灰倉處理。
通過上面具體實施方式，所述技術領域的技術人員可容易的實現本發明。但是應當理解，本發明並不限於上述的幾種具體實施方式。在公開的實施方式的基礎上，所述技術領域的技術人員可任意組合不同的技術特徵，從而實現不同的技術方案。