專利名稱：一種煤炭氣化冷卻工藝方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤炭氣化領(lǐng)域，具體為 一種煤炭氣化冷卻工藝方法及裝置。
技術(shù)背景目前在我國(guó)工業(yè)煤氣的生產(chǎn)中大都采用常壓移動(dòng)床或固定床氣化技 術(shù)，但是對(duì)煤的粒度與性質(zhì)有嚴(yán)格要求，單爐生產(chǎn)能力較低，而且煤氣中含有大量的N"造成煤氣熱值低，同時(shí)在煤氣生產(chǎn)中伴生大量焦 油和酚水，給凈化煤氣和環(huán)境保護(hù)帶來(lái)很大困難。兩段式煤氣發(fā)生爐 制氣屬于空氣鼓風(fēng)連續(xù)制氣方式，爐體水夾套和廢熱換熱器自產(chǎn)的低 壓蒸汽和鼓風(fēng)空氣混合組成的飽和氣作為氣化劑，飽和溫度 一 般控制 在55°C ~ 65。C之間，經(jīng)過(guò)干式止回閥從煤氣爐底部風(fēng)管經(jīng)過(guò)爐柵進(jìn)入 氣化爐內(nèi)，在氣化段內(nèi)與逆向加入的原料煤所形成的熱半焦發(fā)生氣化 反應(yīng)生成熱煤氣，其中有近75°/ 的熱煤氣經(jīng)過(guò)中心鋼管及環(huán)型爐墻內(nèi) 的通道導(dǎo)出，形成底煤氣，其余約25°/ 左右的熱煤氣直接對(duì)干餾段中 的煙煤加熱、干燥、干餾，與干餾煤氣混合形成頂煤氣。兩段式煤氣 發(fā)生爐應(yīng)用于煤炭氣化領(lǐng)域后，煤炭氣化冷卻工藝方法及裝置通常包 括兩段式煤氣發(fā)生爐、旋風(fēng)除塵器、電捕焦油器、電捕輕油器、風(fēng)冷 器、間接冷卻器，此種處理存在的缺陷和不足是，環(huán)境污染嚴(yán)重，能源消耗大，灰塵、酚水難以處理，給環(huán)境帶來(lái)很大的壓力。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在的缺陷而提供一種煤炭氣化冷卻工藝方法及裝置。該技術(shù)方案可以提高煤氣質(zhì)量，節(jié)能降耗，減少灰塵、酚水對(duì)環(huán)境的污染。本發(fā)明的煤炭氣化冷卻裝置的技術(shù)方案是，包括兩段式煤氣發(fā)生 爐、旋風(fēng)除塵器、電捕焦油器、電捕輕油器、風(fēng)冷器、間冷器，該裝置按照煤炭氣化冷卻工藝順序其相互的連接關(guān)系為(1)兩段式煤氣發(fā)生爐頂部出口與電捕焦油器入口連接，電捕焦 油器出口與間冷器進(jìn)口相連； '(2) 兩段式煤氣發(fā)生爐底部出口與旋風(fēng)除塵器入口連接，廢熱換熱 器入口連接旋風(fēng)除塵器的出口 ，其出口與風(fēng)冷器的入口連接，風(fēng)冷器 出口連接間冷器進(jìn)口；(3) 間冷器出口與電捕輕油器相連； (4 )所述的連接為管道連接。本發(fā)明的煤炭氣化冷卻裝置的特點(diǎn)還有，所述的旋風(fēng)除塵器采用內(nèi)保溫磚砌筑，排灰為水封式。本發(fā)明的煤炭氣化冷卻工藝方法的步驟包括頂煤氣處理步驟和底煤 氣處理步驟。所述的頂煤氣處理步驟為由兩段式煤氣發(fā)生爐頂部出口輸出的 頂煤氣進(jìn)入電捕焦油器，工作溫度為90°C ~ 1 50°C ，脫除重質(zhì)焦油， 經(jīng)初步脫焦油后的頂煤氣接著進(jìn)入間冷器，在間冷器內(nèi)煤氣被冷卻至 35°C~45°C，產(chǎn)生含有輕油的酚水混合物，輕油因比重輕于酚水而可 被分層分離開，被間接冷卻后的頂煤氣再進(jìn)入電捕輕油器，煤氣中的 輕焦油霧滴及灰塵被極化，匯集到極管管壁，自流至輕油池。所述的 底煤氣處理步驟為由兩段式煤氣發(fā)生爐底部出口輸出的底煤氣進(jìn)入旋風(fēng) 除塵器除塵，除塵后的煤氣溫度在45 0°C ~ 5 5 0 °C ,繼而進(jìn)入廢熱換熱 器被回收煤氣顯熱，所述的煤氣進(jìn)入廢熱換熱器被回收煤氣顯熱，在廢 熱換熱器換熱管中采用下段煤氣的顯熱處理產(chǎn)生的酚水。煤氣溫度降 至180°C ~ 22Q°C ,再進(jìn)入風(fēng)冷器依靠自然風(fēng)被冷卻，溫度降至65°C ~ 80°C,進(jìn)入間冷器，被循環(huán)冷卻水間接冷卻至35°C ~45°C,與頂部煤 氣混合進(jìn)入電捕輕油器，脫油、除塵到低壓總管的冷凈煤氣經(jīng)加壓機(jī) 加壓，再經(jīng)水霧捕滴器進(jìn)一步脫除煤氣中的水份后經(jīng)過(guò)煤氣管道進(jìn)入窯爐。本工藝方法的細(xì)名又述為 (l)頂煤氣的產(chǎn)生入爐的煙煤被氣化段產(chǎn)生的熱煤氣加熱，首先失去內(nèi)外水分，工 作溫度為90°C ~ 150°C ,繼而逐漸被干餾，工作溫度為150°C ~ 55(TC ， 脫出揮發(fā)份，揮發(fā)份成分為焦油、輕焦油、烷烴類氣體、酚及H2、 C02、 C0、 ^0混合物，其中，焦油、輕焦油隨頂煤氣進(jìn)入后續(xù)凈化被脫除， 而烷烴類及酚、H2、 C02、 CO、 H20等做為干餾煤氣和氣化段產(chǎn)生的部 分發(fā)生爐煤氣混合成為頂煤氣。因?yàn)楦绅s煤氣具有較高熱值，因而， 屬于混合氣的頂煤氣熱值一般可達(dá)到1 65 0 - 1 7 5 0大卡/Nm3,干餾產(chǎn) 生的酚在凈化冷卻設(shè)備內(nèi)逐漸被煤氣中凝結(jié)的水溶解而形成酚水，酚 類物屬雜酚，以對(duì)苯二曱酚居多，酚水的濃度一般不超過(guò)5%，屬有害 有毒物質(zhì)，需處理。 (2)頂煤氣凈化冷卻處理過(guò)程頂煤氣進(jìn)入電捕焦油器，其工作溫度為90°C ~ 15(TC之間，脫除 重質(zhì)焦油，其產(chǎn)量因煤種不同而不定， 一般為原煤總量的3 ~ 5%，是 優(yōu)質(zhì)化工原料或燃料。經(jīng)初步脫焦油后的頂煤氣接著進(jìn)入間冷器，在 間冷器內(nèi)煤氣被冷卻至35 45。C左右，產(chǎn)生含有輕油的酚水混合物。 其中，輕油因比重輕于酚水而可^皮分層分離開。 一皮間^接冷卻后的頂煤 氣再進(jìn)入電捕輕油器，煤氣中的輕焦油霧滴及灰塵被極化，匯集到極 管管壁，自流至輕油池，輕焦油的組份相當(dāng)于重柴油。 (3)底煤氣的產(chǎn)生原料煤在干餾段被底部煤氣干餾后，形成半焦進(jìn)入氣化段。半焦 的揮發(fā)份一般為3~5%。半焦因脫去煤中的活性組份，氣化活性比煙 煤有所降低，其氣化強(qiáng)度一般可達(dá)27 0 ~ 300Kg/ m2 h, 二段式氣化 爐氣化火層的溫度一般為IOO(TC ~ 130(TC之間。半焦與蒸汽或空氣混合氣發(fā)生以下反應(yīng)C+O2=CO2+4 0 884 0千焦/千摩爾C + l/202=CO+1 2 32 1 7千焦/千摩爾C02 + C=C0-1 62405千焦/千摩爾C+ H20 =C0+ H廣118821千焦/千摩爾C+ 2H20 =C02+ 2H2-7 5 2 3 7千焦/千摩爾 底部煤氣為完全氣化煤氣，幾乎不含焦油。但含少量灰塵，其熱 值一般為1200 ~ 1 300大卡/Nm3。根據(jù)氣化原理，爐溫高火層厚，煤 氣熱值也提高，反之亦然。 (4)底煤氣的凈化處理過(guò)程 底煤氣凈化處理首先采用旋風(fēng)除塵器除塵，除塵后的煤氣溫度大 約在4 5 0 °C ~ 55 0°C ;繼而進(jìn)入廢熱換熱器被回收煤氣顯熱，所述的煤 氣進(jìn)入廢熱換熱器被回收煤氣顯熱，在廢熱換熱器換熱管中采用下段 煤氣的顯熱處理產(chǎn)生的酚水。煤氣溫度降至18(TC ~ 22(TC左右；再進(jìn) 入風(fēng)冷器依靠自然風(fēng)被冷卻，溫度降至65°C ~80°C;進(jìn)入間冷器，被 循環(huán)冷卻水間接冷卻至35°C~45°C。與頂部煤氣混合進(jìn)入電捕輕油 器，脫油、除塵到低壓總管的冷凈煤氣經(jīng)加壓機(jī)加壓，再經(jīng)水霧捕滴 器進(jìn)一 步脫除煤氣中的水份后經(jīng)過(guò)煤氣管道進(jìn)入窯爐供用戶使用。本發(fā)明的有益效果可以通過(guò)上述的敘述得到，經(jīng)過(guò)以上設(shè)備對(duì)煤氣中 粉塵、酚水、焦油的處理，煤氣的含水量可以降到40g/Nm3，并且使得 煤氣(無(wú)煙煤/焦炭做原料)中灰塵和焦油含量之和不大于50mg/Nm3 ， 煤氣出站溫度為夏天不大于45°C，冬天不低于35。C,煤氣站運(yùn)行過(guò)程 中的附屬污染物得到有效處理和控制，更重要的是運(yùn)行成本低，同時(shí) 在廢熱換熱器中煤氣顯熱酚水進(jìn)行熱交換，換熱器可產(chǎn)生壓力<0. lMPa的蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽可供探火時(shí)封探火孔用，也可供電捕焦油器和電捕輕油器絕緣子干燥保溫用，還可作為氣化工藝的氣化劑以及需保溫管路的伴熱蒸汽，不但處理了酚水，而且可以變廢為寶。旋風(fēng)除塵器釆用內(nèi)保溫磚砌筑，排灰采用水封式，安全可靠，可防止空氣混入造成煤氣爆燃隱患。利用間冷器采用間接冷卻，避免了水與煤氣直接接觸，不產(chǎn)生污水，利于環(huán)境保護(hù)，有效的保護(hù)了大氣、水，凈化了我們的生活空間，環(huán)保節(jié)能。綜上所述，本發(fā)明具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。


圖1為本發(fā)明的工藝流程方框圖；圖2為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)連接關(guān)系示意圖；其中，l為兩段式煤氣發(fā)生爐，2為兩段式煤氣發(fā)生爐頂部出口， 3為兩段 式煤氣發(fā)生爐底部出口， 4為電捕焦油器，5為間冷器，6為電捕輕油器，7為 風(fēng)冷器，8為廢熱換熱器，9為旋風(fēng)除塵器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。兩段式煤氣發(fā)生爐制氣屬于空氣鼓風(fēng)連續(xù)制氣方式，爐體水夾套 和廢熱換熱器自產(chǎn)的低壓蒸汽和鼓風(fēng)空氣混合組成的飽和氣作為氣 化劑，飽和溫度一般控制在55°C ~ 65°C。經(jīng)過(guò)干式止回閥從煤氣爐底 部風(fēng)管經(jīng)過(guò)爐柵進(jìn)入氣化爐內(nèi)，在氣化段內(nèi)與逆向加入的原料煤所形 成的熱半焦發(fā)生氣化反應(yīng)生成熱煤氣，其中有近75%的熱煤氣經(jīng)過(guò)中 心鋼管及環(huán)型爐墻內(nèi)的通道導(dǎo)出，形成底煤氣，其余約25°/。的熱煤氣 直接對(duì)干餾段中的煙煤加熱、干燥、干餾，與干餾煤氣混合形成頂煤氣入爐的煙煤被氣化段產(chǎn)生的熱煤氣加熱首先失去內(nèi)外水分，繼而逐漸被干餾脫出揮發(fā)份，烷烴類及H2、 C02、 CO類做為干餾煤氣和氣化段產(chǎn)生的部分發(fā)生爐煤氣混合成為頂煤氣，頂煤氣由兩段式煤氣發(fā)生爐頂部出口 2進(jìn)入電捕焦油器，其工作溫度為90°C ~ 150°C ， 脫除 重質(zhì)焦油，經(jīng)初步脫焦油后的頂煤氣接著進(jìn)入間冷器5進(jìn)口 ，在間冷 器5內(nèi)煤氣被冷卻至35°C ~ 45。C左右，產(chǎn)生含有輕油的酚水混合物， 其中，輕油因比重輕于酚水而可被分層分離開，被間接冷卻后的頂煤 氣由出口進(jìn)入電捕輕油器6,煤氣中的輕焦油霧滴及灰塵被極化，匯 集到極管管壁，自流至輕油池。原料煤在干餾段被底部煤氣干餾后，形成半焦進(jìn)入氣化段，半焦 的揮發(fā)份一般為3~5%, 二段式氣化爐氣化火層的溫度一般為1000 °C ~ 1 300°C。底部煤氣為完全氣化煤氣，幾乎不含焦油，含少量灰塵， 底煤氣由兩段式煤氣發(fā)生爐底部出口 3進(jìn)入旋風(fēng)除塵器9入口除塵， 除塵后的煤氣溫度在'45 0 °C ~ 55 0°C ,旋風(fēng)除塵器9采用內(nèi)保溫磚砌 筑，排灰采用水封式，繼而進(jìn)入廢熱換熱器8被回收煤氣顯熱，煤氣 溫度降至18CTC ~ 220 °C ，所述的煤氣進(jìn)入廢熱換熱器被回收煤氣顯熱， 在廢熱換熱器換熱管中采用下段煤氣的顯熱處理產(chǎn)生的酚水。同時(shí)廢 熱換熱器8管道中利用上段煤氣處理產(chǎn)生的酚水，煤氣再進(jìn)入風(fēng)冷器 7依靠自然風(fēng)被冷卻，溫度降至65°C ~ 8 0°C ,再進(jìn)入間冷器5的進(jìn)口 ， 被循環(huán)冷卻水間接冷卻至35°C ~ 45°C ，與頂部煤氣混合進(jìn)入電捕輕油 器6，再一次脫油、除塵到低壓總管的冷凈煤氣經(jīng)加壓機(jī)加壓，再經(jīng) 水霧捕滴器進(jìn)一步脫除煤氣中的水份后經(jīng)過(guò)煤氣管道進(jìn)入窯爐供用 戶使用。在處理煤氣的程序中，各個(gè)設(shè)備之間的連接方式為管道連接。
權(quán)利要求
1.一種煤炭氣化冷卻裝置，包括兩段式煤氣發(fā)生爐、旋風(fēng)除塵器、電捕焦油器、電捕輕油器、風(fēng)冷器、間冷器，其特征在于，該裝置按照煤炭氣化冷卻工藝順序其相互的連接關(guān)系為(1)兩段式煤氣發(fā)生爐頂部出口與電捕焦油器入口連接，電捕焦油器出口與間冷器進(jìn)口相連；(2)兩段式煤氣發(fā)生爐底部出口與旋風(fēng)除塵器入口連接，廢熱換熱器入口連接旋風(fēng)除塵器的出口，其出口與風(fēng)冷器的入口連接，風(fēng)冷器出口連接間冷器進(jìn)口；(3)間冷器出口與電捕輕油器相連；(4)所述的連接為管道連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤炭氣化冷卻裝置，其特征在于，所述的旋 風(fēng)除塵器釆用內(nèi)保溫磚砌筑，排灰為水封式。
3. —種使用權(quán)利要求1所述的煤炭氣化冷卻裝置的煤炭氣化冷卻工藝方法，包 括頂煤氣處理步驟和底煤氣處理步驟，其特征在于，(1) 所述的頂煤氣處理步驟為由兩段式煤氣發(fā)生爐頂部出口輸出的頂煤氣 進(jìn)入電捕焦油器，工作溫度為90°C ~ 150°C ，脫除重質(zhì)焦油，經(jīng)初步 脫焦油后的頂煤氣接著進(jìn)入間冷器，在間冷器內(nèi)煤氣被冷卻至35°C ~ 45°C，產(chǎn)生含有輕油的酚水混合物，輕油因比重輕于酚水而可纟皮分層 分離開，被間接冷卻后的頂煤氣再進(jìn)入電捕輕油器，煤氣中的輕焦油 霧滴及灰塵被極化，匯集到極管管壁，自流至輕油池；(2) 所述的底煤氣處理步驟為由兩段式煤氣發(fā)生爐底部出口輸出的底 煤氣進(jìn)入旋風(fēng)除塵器除塵，除塵后的煤氣溫度在45 0 °C ~ 5 5 0 °C,繼而 進(jìn)入廢熱換熱器被回收煤氣顯熱，煤氣溫度降至180°C ~ 22 0 °C ,再進(jìn) 入風(fēng)冷器依靠自然風(fēng)被冷卻，溫度降至6 5°C ~ 8 0°C ，進(jìn)入間冷器，被 循環(huán)冷卻水間4fe冷卻至3 5 °C ~ 4 5 °C ，與頂部煤氣混合進(jìn)入電捕輕油 器，脫油、除塵到低壓總管的冷凈煤氣經(jīng)加壓機(jī)加壓，再經(jīng)水霧捕滴 器進(jìn) 一 步脫除煤氣中的水份后經(jīng)過(guò)煤氣管道進(jìn)入窯爐。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤炭氣化冷卻工藝方法，其特征在于，所述的煤氣進(jìn)入廢熱換熱器被回收煤氣顯熱，在廢熱換熱器換熱管中采用下段煤氣 的顯熱處理產(chǎn)生的酚水。
全文摘要
本發(fā)明屬于煤炭氣化領(lǐng)域，具體為一種煤炭氣化冷卻工藝方法及裝置。該技術(shù)方案包括兩段式煤氣發(fā)生爐、旋風(fēng)除塵器、電捕焦油器、電捕輕油器、風(fēng)冷器、間冷器和廢熱換熱器，可以提高煤氣質(zhì)量，煤氣的含水量可以降到40g/Nm³，并且使得煤氣(無(wú)煙煤/焦炭做原料)中灰塵和焦油含量之和不大于50mg/Nm³，節(jié)能降耗，減少灰塵、酚水對(duì)環(huán)境的污染。
文檔編號(hào)C10K1/00GK101235322SQ20081001401
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月21日
發(fā)明者張樹虎, 成文明, 王明亮, 韓文來(lái) 申請(qǐng)人:鄒平三星機(jī)械制造有限公司