褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的裝置，該裝置包括氣化爐、熱解/部分氣化爐、半焦儲罐、除塵單元及混合器；氣化爐分一、二、三區(qū)；一區(qū)與二區(qū)間設(shè)催化劑入口；二區(qū)與三區(qū)間設(shè)半焦/氣化劑入口；氣化爐頂?shù)锥朔衷O(shè)合成氣出口及灰渣出口；部分氣化爐內(nèi)設(shè)導(dǎo)流筒，爐頂?shù)锥朔衷O(shè)噴嘴及半焦出口，靠近頂端設(shè)熱載體入口，半焦儲倉處設(shè)揮發(fā)物出口；半焦出口分別與半焦儲罐入口及半焦/氣化劑入口相連；合成氣出口與熱載體入口相連，且其還經(jīng)除塵單元與混合器入口相連；揮發(fā)物出口與混合器入口相連；混合器入口還依次與爐頂氣脫碳單元、爐頂氣凈化單元相連。利用該裝置，其可使褐煤分級轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)還原氣，成本低廉，熱效率高，環(huán)境友好。
【專利說明】
褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的裝置，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 直接還原煉鐵是使用煤、氣體或液體燃料為能源和還原劑，在鐵礦石軟化溫度以 下，不熔化即將鐵礦石中氧化鐵還原獲得固態(tài)直接還原鐵的工藝，該工藝不使用焦炭，不用 燒結(jié)礦，具有優(yōu)質(zhì)、低耗、低污染的特點。其中，豎爐氣基直接還原煉鐵技術(shù)是近二十年發(fā)展 起來的一種新興非高爐煉鐵技術(shù)，其依賴于優(yōu)質(zhì)的天然氣資源和高品位的礦石資源，近幾 年在國外得到很好的應(yīng)用發(fā)展，但在我國一直未得到較好的發(fā)展和應(yīng)用，這主要受制于國 內(nèi)缺乏廉價的天然氣資源和高品位、優(yōu)質(zhì)塊礦。我國傳統(tǒng)焦化-高爐煉鐵路線具有能耗高、 污染大，不能有效利用煤炭資源，因此開發(fā)以煤制氣結(jié)合豎爐直接還原煉鐵技術(shù)是符合我 國國情的新型煉鐵技術(shù)，現(xiàn)階段煤制氣的成本較高，采用低階煤(褐煤)熱解、氣化為豎爐煉 鐵提供還原氣是重要的研究課題。
[0003] 目前，生產(chǎn)規(guī)模最大的氣基豎爐工藝以Midrex法和HYL法為主，均以天然氣為原料 轉(zhuǎn)化為還原氣，并逐漸開發(fā)了焦?fàn)t煤氣和煤制氣煉鐵技術(shù)。一般而言，豎爐直接還原煉鐵對 還原氣的要求是，H 2與C0和CH4的總體積分?jǐn)?shù)大于90%，φ(Η2)/φ((:?)為1.0~5.0，還原氣入 爐溫度大于850 °C。
[0004] 現(xiàn)有的煤氣化工藝均不能直接提供滿足要求的氣體組分，需要轉(zhuǎn)換裝置來調(diào)節(jié)氣 體組分，且普遍存在氣化爐壓力高，對原料要求苛刻、制氣成本高、能耗高等不足。因此，開 發(fā)適合直接還原煉鐵工藝要求的新型氣化工藝是非常必要的。如若能以我國相對豐富、成 本低廉的褐煤作為原料生產(chǎn)還原氣，則可大幅降低直接還原鐵成本。因此，開發(fā)適合直接還 原煉鐵工藝要求的新型還原氣裝置及制備工藝是非常必要的。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的主要目的在于提供褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原 氣的裝置。利用該裝置能夠有效氣化褐煤生產(chǎn)豎爐還原氣，用于直接還原鐵聯(lián)產(chǎn)化工產(chǎn)品。
[0006] 為達(dá)上述目的，本實用新型提供褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的裝置，其包括氣化 爐、熱解/部分氣化爐、半焦儲罐、除塵單元及混合器；
[0007] 所述氣化爐自上至下分為第一反應(yīng)區(qū)、第二反應(yīng)區(qū)及第三反應(yīng)區(qū)；
[0008] 所述第一反應(yīng)區(qū)與第二反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有催化劑入口；
[0009] 所述第二反應(yīng)區(qū)與第三反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有半焦/氣化劑入口；
[0010] 所述氣化爐的頂端及底端分別設(shè)有合成氣出口及灰渣出口；
[0011]所述熱解/部分氣化爐的爐內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒，該導(dǎo)流筒將所述熱解/部分氣化爐分為 熱解/部分氣化區(qū)和半焦儲倉;所述熱解/部分氣化爐的爐體頂端及底端分別設(shè)有噴嘴及半 焦出口，所述熱解/部分氣化爐的爐體靠近頂端處設(shè)有熱載體入口，所述熱解/部分氣化爐 的爐體在所述半焦儲倉處設(shè)有揮發(fā)物出口；
[0012] 所述半焦出口通過管路分別與所述半焦儲罐的入口及所述半焦/氣化劑入口相 連；
[0013] 所述合成氣出口通過管路分別與所述熱載體入口及所述除塵單元的入口相連;所 述除塵單元的出口通過管路與所述混合器的一入口相連；
[0014] 所述揮發(fā)物出口通過管路與精制單元、分離單元及脫碳單元相連，該脫碳單元通 過管路與所述混合器的另一入口相連;優(yōu)選地，所述精制單元、分離單元及脫碳單元串聯(lián)， 優(yōu)選依次串聯(lián)；
[0015] 所述混合器的再一入口通過管路與爐頂氣脫碳單元的出口相連，該爐頂氣脫碳單 元的入口通過管路與爐頂氣凈化單元的出口相連，該爐頂氣凈化單元的入口與用于輸送豎 爐還原鐵礦石后產(chǎn)生的爐頂氣的管路相連；
[0016] 所述混合器的出口與用于輸送還原氣的管路相連。
[0017] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，該裝置還包括廢熱鍋爐，該廢熱鍋爐增設(shè)在所 述除塵單元與所述合成氣出口之間，所述廢熱鍋爐的入口通過管路與所述合成氣出口相 連，所述廢熱鍋爐的出口通過管路與所述除塵單元的入口相連。在該除塵器前增加廢熱鍋 爐，可回收合成氣的顯熱。
[0018] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，在本實用新型所述裝置中，所述熱解/部分氣化 爐爐體為耐火磚，外壁為不銹鋼材料。
[0019] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，在本實用新型所述裝置中，所述用于輸送還原 氣的管路上設(shè)置氣體加熱裝置。該加熱裝置可加熱還原氣，以滿足進(jìn)豎爐氣體的溫度要求。
[0020] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，在本實用新型所述裝置中，所述催化劑入口通 過管路與所述半焦儲罐的出口相連。將催化劑入口與半焦儲罐的出口相連可方便本實用新 型直接將所得半焦作為催化劑，或在所得半焦上負(fù)載活性組分后作為催化劑。
[0021] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，在本實用新型所述裝置中，該導(dǎo)流筒為豎直圓 筒，圓筒下部直徑擴(kuò)大。設(shè)置導(dǎo)流筒有利于褐煤部分氣化產(chǎn)生的揮發(fā)分與半焦的分離，減少 揮發(fā)分與半焦的相互作用對半焦炭活性的抑制，具體地，揮發(fā)分和半焦在導(dǎo)流筒出口處分 離，半焦落入半焦儲倉，揮發(fā)物通過管道進(jìn)入后續(xù)單元。
[0022] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，在本實用新型所述裝置中，所述精制單元、分離 單元及脫碳單元依次串聯(lián)。
[0023] 另一方面，本實用新型還提供了褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的方法，其是通過使 用上述裝置實現(xiàn)的，該方法包括以下步驟：
[0024] 將褐煤、熱解/部分氣化氣化劑通過所述噴嘴，及將熱載體通過所述熱載體入口輸 入所述熱解/部分氣化爐，在其內(nèi)發(fā)生不完全氣化反應(yīng)，得到揮發(fā)分和半焦;所述揮發(fā)分經(jīng) 精制、分離及脫碳后得熱解氣，該熱解氣進(jìn)入所述混合器;所述半焦一部分通過所述半焦/ 催化劑口進(jìn)入氣化爐，剩余部分進(jìn)入所述半焦儲罐；
[0025] 通過所述半焦/催化劑入口進(jìn)入所述氣化爐的半焦與完全氣化氣化劑發(fā)生完全氣 化反應(yīng)，得到粗煤氣；
[0026] 所述粗煤氣與通過所述催化劑入口進(jìn)入的催化劑在所述氣化爐發(fā)生催化轉(zhuǎn)換反 應(yīng)，得到合成氣；
[0027] 所述合成氣一部分作為所述熱載體從所述熱載體入口進(jìn)入所述熱解/部分氣化爐 中，一部分通過所述除塵單元進(jìn)入所述混合器;優(yōu)選地，所述除塵為干法除塵；
[0028] 來自于豎爐的爐頂氣經(jīng)凈化、脫除二氧化碳后進(jìn)入所述混合器;優(yōu)選地，來自于豎 爐的爐頂氣的溫度為300~500°C ;
[0029] 進(jìn)入所述混合器的熱解氣、合成氣與經(jīng)凈化、脫除二氧化碳后的爐頂氣混合后得 所述還原氣。優(yōu)選地，控制還原氣的溫度為800~1100°C，并將該還原氣送入所述豎爐和鐵 礦石反應(yīng)生成海綿鐵。
[0030] 本實用新型在所述氣化爐內(nèi)發(fā)生半焦的完全氣化，氣體轉(zhuǎn)化等反應(yīng)，生成高質(zhì)量 的合成氣。具體地，半焦與完全氣化劑在第二反應(yīng)區(qū)發(fā)生完全氣化反應(yīng)，生成粗煤氣，優(yōu)選 調(diào)節(jié)完全氣化氣化劑中氧氣/水蒸氣的配比使氣化溫度在1100~1600°C;完全氣化所得灰 渣進(jìn)入第三反應(yīng)區(qū)，通過灰渣出口排出；粗煤氣與進(jìn)入催化劑在第一反應(yīng)區(qū)發(fā)生重整、催化 轉(zhuǎn)化反應(yīng)，調(diào)節(jié)氫氣/ 一氧化碳的比例得合成氣，粗煤氣與添加物料發(fā)生反應(yīng)，消耗大量熱 量，降低了煤氣顯熱，可降低合成氣出口溫度至600~1200°C。
[0031] 本實用新型褐煤在所述熱解/部分氣化爐內(nèi)完成熱解、部分氣化反應(yīng)，半焦與揮發(fā) 物的分離。進(jìn)入所述熱解/部分氣化爐的熱載體為來自于氣化爐中的合成氣，這提高了能源 利用率和氣化效率，該合成氣為高溫?zé)彷d體，為熱解/部分氣化爐提供熱量，通過進(jìn)入的熱 載體帶來的熱量可控制部分氣化的反應(yīng)溫度為500~900 °C。所得半焦可直接作為催化劑用 于氣體催化轉(zhuǎn)化，也可以在半焦負(fù)載活性組分后作為催化劑。
[0032] 本實用新型所述方法以我國相對豐富、成本低廉的褐煤作為原料，采用熱解/部分 氣化爐提取高附加值產(chǎn)品，對所得半焦完全氣化得到合成氣，并補充熱解氣和豎爐所產(chǎn)爐 頂氣混合得到還原氣，用于直接還原煉鐵，可大幅降低直接還原鐵成本，是極具競爭力的技 術(shù)路線。
[0033] 本實用新型所述豎爐利用所得還原氣與鐵礦石塊礦或球團(tuán)礦發(fā)生反應(yīng)生成海綿 鐵，優(yōu)選地，還原氣的進(jìn)口溫度為800~1100°C，鐵礦石塊礦或球團(tuán)礦從豎爐頂部進(jìn)入，與還 原氣發(fā)生反應(yīng)生成海綿鐵，溫度為300~50(TC的爐頂氣進(jìn)入所述凈化單元。
[0034] 根據(jù)本實用新型的具體實施方法，在本實用新型所述的方法，所述褐煤的粒徑為 0.1mm以下。
[0035] 根據(jù)本實用新型所述的方法，在本實用新型所述方法中，優(yōu)選地，以不完全氣化反 應(yīng)得到的半焦總重量為100%計，通過所述半焦/催化劑入口進(jìn)入所述氣化爐的半焦的重量 為半焦總重量的60~90 %。
[0036] 根據(jù)本實用新型所述的方法，在本實用新型所述方法中，所述合成氣體積的10% ~50 %作為所述熱載體從所述熱載體入口進(jìn)入所述熱解/部分氣化爐，其余部分通過所述 除塵單元進(jìn)入所述混合器。
[0037] 本實用新型所述的熱解/部分氣化氣化劑可選用氧氣和/或水蒸氣，或惰性氣體 (氮氣和/或二氧化碳）。該氣化劑為本領(lǐng)域常用的氣化劑，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)現(xiàn)場 作業(yè)需要，在前述熱解/部分氣化氣化劑中可添加合適的惰性氣體組分，添加或不添加氮氣 和/或二氧化碳，實現(xiàn)不完全氣化反應(yīng)。
[0038] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，在本實用新型所述方法中，所述熱載體與所述 褐煤的質(zhì)量比為1~6:1。本實用新型中熱載體為反應(yīng)提供熱量，氧氣、水蒸氣破壞反應(yīng)中的 大分子，加快反應(yīng)速度;惰性氣體可用于輸送煤粉。
[0039] 本實用新型所述的完全氣化氣化劑包括氧氣和/或水蒸氣。該氣化劑為本領(lǐng)域常 用的氣化劑，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)需要，在氣化劑中添加合適的其它氣體 組分(如空氣、0) 2、出等），例如添加0)2氣體。優(yōu)選地，本實用新型通過調(diào)節(jié)氧氣/水蒸氣配比 控制完全氣化反應(yīng)的溫度為1100~1600°c。
[0040] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，在本實用新型所述方法中，所述完全氣化氣化 劑包含氧氣，選擇性還可包含水蒸氣，其中該氧氣與從半焦/氣化劑入口進(jìn)入的半焦的比為 0.3~0.7Nm 3: lkg，該水蒸氣與半焦的質(zhì)量比為0~0.5kg: lkg;優(yōu)選地，調(diào)節(jié)完全氣化氣化 劑中氧氣/水蒸氣的配比使氣化溫度在1100~1600°C。
[0041] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，在本實用新型所述方法中，所述的催化劑包括 半焦或負(fù)載有活性組分的半焦。此外，還可通過所述催化劑入口添加金屬氧化物，例如氧化 鈣，或氣化劑(例如H 20/02)。添加的氧化鈣可以起到脫硫，脫碳作用，最后熔融灰渣進(jìn)入第三 反應(yīng)區(qū)，由排渣口排出。如上所述，本實用新型可將所述催化劑入口通過管路與所述半焦儲 罐的出口相連，可直接將熱解/部分氣化爐所得半焦作為催化劑，或在該半焦負(fù)載活性組分 后再作為催化劑。
[0042] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，在本實用新型所述方法中，所述活性組分包括 ?^0&、附、似和1(中的一種或幾種的組合。本實用新型對負(fù)載有活性組分的半焦催化劑的制 備方法不作要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)需要，選擇合適的負(fù)載方法將上述Fe、 Ca、Ni、Na和K等活性組分中的一種或幾種的組合負(fù)載在半焦上，制備得到本實用新型所使 用的負(fù)載有活性組分的半焦催化劑。
[0043] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，本實用新型所述方法包括如下步驟：
[0044] 將褐煤、熱解/部分氣化氣化劑通過所述噴嘴，及將熱載體通過所述熱載體入口輸 入所述熱解/部分氣化爐，在其內(nèi)發(fā)生不完全氣化反應(yīng)，得到揮發(fā)分和半焦;所述揮發(fā)分依 次經(jīng)精制、分離及脫碳后得熱解氣，該熱解氣進(jìn)入所述混合器;所述半焦一部分通過所述半 焦返料口進(jìn)入所述氣化爐，另一部分進(jìn)入所述半焦儲罐；
[0045] 通過所述半焦返料口進(jìn)入所述氣化爐的半焦與完全氣化氣化劑發(fā)生完全氣化反 應(yīng)，得到粗煤氣；
[0046] 所述粗煤氣與通過所述催化劑入口進(jìn)入的催化劑在氣化爐發(fā)生催化轉(zhuǎn)換反應(yīng)，得 到合成氣；
[0047] 所述合成氣一部分作為所述熱載體從所述熱載體入口進(jìn)入所述熱解/部分氣化爐 中，一部分通過所述除塵單元進(jìn)入所述混合器;優(yōu)選地，所述除塵為干法除塵；
[0048] 來自于豎爐的爐頂氣經(jīng)凈化、脫除二氧化碳后進(jìn)入所述混合器;優(yōu)選地，來自于豎 爐的爐頂氣的溫度為300~500°C ;
[0049] 進(jìn)入所述混合器的熱解氣、合成氣與經(jīng)凈化、脫除二氧化碳后的爐頂氣混合后得 所述還原氣。優(yōu)選地，控制還原氣的溫度為800~1100°C，并將該還原氣送入所述豎爐和鐵 礦石反應(yīng)生成海綿鐵。
[0050] 根據(jù)本實用新型的具體實施方法，本實用新型所述方法包括如下步驟：
[0051] 將褐煤原煤進(jìn)行破碎、研磨、篩分，得到粒徑為0.1mm以下的煤粉，該煤粉與熱解/ 部分氣化氣化劑(例如H20、0 2)通過噴嘴一并進(jìn)入熱解/部分氣化爐，與通過熱載體入口進(jìn)入 的熱載體(溫度為600~1200°C合成氣)混合后，在所述熱解/部分氣化爐內(nèi)發(fā)生不完全氣化 反應(yīng)，得到揮發(fā)分和半焦;所述揮發(fā)分依次經(jīng)精制、分離及脫碳后得熱解氣，該熱解氣進(jìn)入 所述混合器，所述半焦一部分（占半焦總重的60%~90%)通過所述半焦返料口進(jìn)入氣化 爐，剩余部分進(jìn)入所述半焦儲罐；
[0052]通過所述半焦返料口進(jìn)入所述氣化爐的半焦與完全氣化氣化劑(例如H20、〇2)混合 后，發(fā)生完全氣化反應(yīng)，得到粗煤氣；
[0053]所述粗煤氣與通過所述催化劑入口進(jìn)入的催化劑(主要為半焦)在氣化爐發(fā)生催 化劑轉(zhuǎn)換反應(yīng)，得到合成氣；
[0054]所述合成氣一部分(體積的10% %~50%)作為所述熱載體從所述熱載體入口進(jìn) 入所述熱解/部分氣化爐，其余部分通過所述除塵單元進(jìn)入所述混合器；
[0055] 來自于豎爐的爐頂氣(溫度為300~500°C)依次經(jīng)過所述爐頂氣脫碳單元及爐頂 氣凈化單元經(jīng)凈化、脫除二氧化碳后進(jìn)入混合器；
[0056] 進(jìn)入所述混合器的熱解氣、合成氣及經(jīng)凈化、脫除二氧化碳后的爐頂氣混合后得 還原氣。
[0057] 本實用新型所述"熱解/部分氣化"是指熱解或部分氣化。當(dāng)反應(yīng)氣體為惰性氣體 時稱為熱解爐;反應(yīng)氣體為〇2、H20等氣化劑時稱為部分氣化爐。
[0058] 本實用新型所述"半焦/氣化劑入口"是指該入口既作為半焦入口又作為氣化劑入 □ 〇
[0059] 本實用新型所述"精制"是對熱解/部分氣化爐中所得揮發(fā)分進(jìn)行冷凝、凈化、氣液 分離等操作，以得到焦油和其它化工產(chǎn)品。所述"精制單元"包含實現(xiàn)上述精制目的的設(shè)備 或裝置，可選用本領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)上述目的的常規(guī)設(shè)備或裝置。
[0060] 本實用新型所述"分離"是指從揮發(fā)分中分離得到甲烷(CH4)，進(jìn)一步地，可將該甲 烷制成LNG。所述"分離單元"是實現(xiàn)上述分離目的的設(shè)備或裝置，可選用本領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)上述目 的的常規(guī)設(shè)備或裝置。
[0061] 本實用新型所述"脫碳"是指從揮發(fā)分中脫除c〇2,以得到以出和⑶為主的熱解氣。 所述"脫碳單元"或"爐頂氣脫碳單元"是實現(xiàn)上述脫碳目的的設(shè)備或裝置，可選用本領(lǐng)域?qū)?現(xiàn)上述目的的常規(guī)設(shè)備或裝置。
[0062] 根據(jù)本實用新型的【具體實施方式】，在本實用新型所述方法中，所述揮發(fā)分依次經(jīng) 精制、分離、及脫碳后得熱解氣。揮發(fā)物經(jīng)過精制提取焦油等化工產(chǎn)品，進(jìn)入分離單元，得到 甲烷，進(jìn)一步液化可得LNG，然后脫除二氧化碳進(jìn)入混合器。
[0063]本實用新型將低階的褐煤分級提取焦油、CH4等高附加值產(chǎn)品，半焦氣化制取合成 氣，高溫合成氣作為熱載體為熱解/部分氣化爐提供熱量，充分利用了煤炭資源，能耗低，并 補充了爐頂氣、熱解氣，資源配置合理。具有熱效率高、成本低、產(chǎn)品氣組分可調(diào)等優(yōu)點。為 直接還原煉鐵提供了新的制氣路線?？商娲鷤鹘y(tǒng)的煤一焦化一高爐煉鐵的工藝，可得到高 附加值產(chǎn)品，是環(huán)境友好的技術(shù)路線。
[0064] 本實用新型所述褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的方法及設(shè)備除可用于褐煤外，還可 應(yīng)用于生物質(zhì)等高活性含碳原料。
[0065] 綜上可知，本實用新型所述褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的方法及設(shè)備具有如下有 益效果：
[0066] (1)本實用新型的褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的方法及設(shè)備，煤炭可分級轉(zhuǎn)化，爐 頂氣、合成氣、熱解氣三類氣體靈活調(diào)節(jié)，成本低廉，熱效率高，環(huán)境友好。
[0067] (2)本實用新型的褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的方法及設(shè)備，產(chǎn)生的半焦和揮發(fā) 物在熱解/部分氣化爐中導(dǎo)流筒下端分離，有利于減少半焦與揮發(fā)物相互作用的不利影響。 完全氣化生成的高溫粗煤氣經(jīng)催化轉(zhuǎn)化，降低了煤氣顯熱;熱載體為熱解/部分氣化爐提供 熱量，提高了能源利用率和氣化效率。
[0068] (3)本實用新型的褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的方法及設(shè)備，揮發(fā)物中的焦油被 精制提取，甲烷被分離提取，提高了產(chǎn)品價值和資源利用率。
[0069] (4)本實用新型的褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的方法及設(shè)備，熱解或氣化所得半 焦炭為氣體催化轉(zhuǎn)化催化劑，來源于褐煤，成本低廉，資源得到充分利用。
[0070] (5)本實用新型的褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的方法及設(shè)備，充分利用了氣化爐、 熱解/部分氣化爐、豎爐的特點，配置合理。
【附圖說明】
[0071] 圖1及圖2分別為實施例1~3中褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制備還原氣的裝置示意圖；
[0072] 其中圖1及圖2中的標(biāo)號具有如下意義：1:氣化爐；2:合成氣出口； 3:催化劑入口； 4:半焦/氣化劑入口； 5:灰渣出口； 6:熱載體入口； 7:熱解/部分氣化爐;8:揮發(fā)物出口； 9:導(dǎo) 流筒；10:半焦儲倉；11:半焦出口； 12:半焦儲罐；13:噴嘴；14:精制單元；15:分離單元；16: 脫碳單元；17 :除塵單元；18:混合器；19:爐頂氣脫碳單元;20:爐頂氣凈化單元;21:豎爐； 22:加熱裝置;23:余熱回收裝置。
【具體實施方式】
[0073] 以下將通過具體的實施例及說明書附圖詳細(xì)地說明本實用新型的實施過程和產(chǎn) 生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本實用新型的實質(zhì)和特點，但是不作為對本案 可實施范圍的限定。
[0074] 實施例1
[0075] 本實施例提供了褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的裝置，其示意圖如圖1所示，該裝置 包括氣化爐1、熱解/部分氣化爐7、半焦儲罐12、除塵單元17及混合器18;其中：
[0076] 所述氣化爐1自上至下分為第一反應(yīng)區(qū)A、第二反應(yīng)區(qū)B及第三反應(yīng)區(qū)C;
[0077] 所述第一反應(yīng)區(qū)與第二反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有催化劑入口 3;
[0078]所述第二反應(yīng)區(qū)與第三反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有半焦/氣化劑入口 4;
[0079] 所述氣化爐的頂端及底端分別設(shè)有合成氣出口 2及灰渣出口 5;
[0080] 所述熱解/部分氣化爐7的爐內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒9,該導(dǎo)流筒9將所述熱解/部分氣化爐7 分為熱解/部分氣化區(qū)和半焦儲倉10;所述熱解/部分氣化爐7的爐體頂端及底端分別設(shè)有 噴嘴13及半焦出口 11，所述熱解/部分氣化爐7的爐體靠近頂端處設(shè)有熱載體入口 6,所述熱 解/部分氣化爐7的爐體在所述半焦儲倉10處設(shè)有揮發(fā)物出口 8;
[0081] 所述半焦出口 11通過管路分別與所述半焦儲罐12的入口及所述半焦/氣化劑入口 4相連；
[0082] 所述合成氣出口 2通過管路分別與所述熱載體入口6及所述除塵單元17的入口相 連;所述除塵單元17的出口通過管路與所述混合器18的一入口相連；
[0083] 所述合成氣出口 2還與所述噴嘴13相連;采用該設(shè)置可利用合成氣來輸送褐煤粉；
[0084] 所述揮發(fā)物出口 8通過管路依次與精制單元14、分離單元15及脫碳單元16相連，該 脫碳單元16通過管路與所述混合器18的另一入口相連；
[0085] 所述混合器18的再一入口通過管路與爐頂氣脫碳單元19的出口相連，該爐頂氣脫 碳單元19的入口通過管路與爐頂氣凈化單元20的出口相連，該爐頂氣凈化單元20的入口與 用于輸送豎爐21還原鐵礦石后產(chǎn)生的爐頂氣的管路相連；
[0086] 所述混合器18的出口與用于輸送還原氣的管路相連；
[0087]所述催化劑入口 3通過管路與所述半焦儲罐12的出口相連。
[0088] 實施例2
[0089]本實施例利用圖1所示的裝置實施褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的方法，褐煤經(jīng)過 破碎后，經(jīng)研磨篩分獲得0.1mm以下的煤粉，與氣化劑(H20、02)，及惰性氣體(N 2和C02)或合 成氣(其中氧氣與褐煤質(zhì)量比0.2:1，水蒸氣與褐煤質(zhì)量比為0.6:1，惰性氣體與褐煤的質(zhì)量 比為0.2:1)，通過噴嘴13-并進(jìn)入熱解/部分氣化爐7,再與熱載體入口6進(jìn)入的高溫合成氣 混合，發(fā)生熱解/部分氣化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為850°C，生成C0、H 2、CH4等氣體、焦油和固體半焦； 揮發(fā)物和半焦沿導(dǎo)流筒進(jìn)入爐體下部進(jìn)行分離，揮發(fā)物從揮發(fā)物出口 8排出進(jìn)入精制單元 14;半焦落入半焦儲倉10內(nèi)，占半焦總重量20%的半焦通過半焦出口 11進(jìn)入半焦儲罐12內(nèi)， 作為催化劑或負(fù)載活性組分后作為催化劑，送入氣化爐。剩余部分半焦通過管道從半焦/氣 化劑入口 4進(jìn)入氣化爐，與進(jìn)入的氣化劑(氧氣與半焦的比為0.5Nm3:1 kg，水蒸氣與半焦的 質(zhì)量比為0.3kg: lkg)在第二反應(yīng)區(qū)B發(fā)生完全氣化反應(yīng)，氣化溫度1100~1600°C;產(chǎn)生的煤 氣與催化劑入口 3進(jìn)入的半焦催化劑混合，在第一反應(yīng)區(qū)A氣體組分發(fā)生轉(zhuǎn)化，加入的催化 劑可以是半焦或半焦負(fù)載活性組分，亦可添加金屬氧化物，如金屬氧化物CaO;添加的CaO有 助于脫碳、脫硫，金屬氧化物可隨灰渣從灰渣出口 5排出；在第一反應(yīng)區(qū)A反應(yīng)的合成氣，吸 收了高溫煤氣的顯熱，并提高了H2的含量，合成氣溫度在1000°C;合成氣體積的45 %作為熱 載體從熱載體入口 6進(jìn)入熱解/部分氣化爐7提供熱量，其余部分進(jìn)入除塵單元17，然后進(jìn)入 混合器18。熱解/部分氣化爐7所產(chǎn)生的揮發(fā)分在精制單元14通過冷卻、氣液分離等方式得 到焦油和其它化工產(chǎn)品，經(jīng)分離單元15析出甲烷后，進(jìn)入脫碳單元16,脫除C0 2后得到熱解 氣，該熱解氣進(jìn)入混合器18;進(jìn)入豎爐21的還原氣與鐵礦石發(fā)生還原反應(yīng)，得到海綿鐵和爐 頂氣，爐頂氣出口溫度為380°C，爐頂氣依次經(jīng)過爐頂氣脫碳單元19及爐頂氣凈化單元20經(jīng) 凈化、脫除二氧化碳后進(jìn)入混合器18。進(jìn)入混合器18的爐頂氣、熱解氣、合成氣三類氣體混 合后作為還原氣（C0 33·59%，Η2 53.74%，C〇2 2.35%，CH4 3·29%，Ν20·94%，Η2〇 6.10%) 輸送至豎爐，還原氣進(jìn)入豎爐的溫度為905 °C。
[0090] 實施例3
[0091]本實施例提供圖2所示的裝置，該裝置是在圖1的基礎(chǔ)上，在除塵單元17之前增設(shè) 了余熱回收裝置23，并在用于輸送還原氣的管路上增設(shè)了加熱裝置22。
[0092] 本實施例利用圖2所示的裝置實施褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的方法，其方法與 實施例1相同，僅是在合成氣在進(jìn)行除塵單元17之前，先進(jìn)入余熱回收裝置，回收煤氣顯熱， 然后經(jīng)除塵單元17進(jìn)入混合器18;進(jìn)入混合器18的熱解氣、爐頂氣、合成氣混合后，輸出的 還原氣的溫度較低時，在豎爐前增加氣體加熱器，以提高還原氣的溫度至900°C。
[0093] 以上對本實用新型所提供的褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的裝置及方法進(jìn)行了詳 細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本實用新型的主要步驟及實施方式進(jìn)行了闡述，上述實 施例只是幫助理解本實用新型的方法及核心原理。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本實用新 型的核心原理，在具體實施中會對各條件和參數(shù)根據(jù)需要而變動，綜上所述，本說明書不應(yīng) 理解為對本實用新型的限制。
【主權(quán)項】
1. 褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的裝置，其特征在于:其包括氣化爐、熱解/部分氣化爐、 半焦儲罐、除塵單元及混合器； 所述氣化爐自上至下分為第一反應(yīng)區(qū)、第二反應(yīng)區(qū)及第三反應(yīng)區(qū)； 所述第一反應(yīng)區(qū)與第二反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有催化劑入口； 所述第二反應(yīng)區(qū)與第三反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有半焦/氣化劑入口； 所述氣化爐的頂端及底端分別設(shè)有合成氣出口及灰渣出口； 所述熱解/部分氣化爐的爐內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒，該導(dǎo)流筒將所述熱解/部分氣化爐分為熱 解/部分氣化區(qū)和半焦儲倉;所述熱解/部分氣化爐的爐體頂端及底端分別設(shè)有噴嘴及半焦 出口，所述熱解/部分氣化爐的爐體靠近頂端處設(shè)有熱載體入口，所述熱解/部分氣化爐的 爐體在所述半焦儲倉處設(shè)有揮發(fā)物出口； 所述半焦出口通過管路分別與所述半焦儲罐的入口及所述半焦/氣化劑入口相連； 所述合成氣出口通過管路分別與所述熱載體入口及所述除塵單元的入口相連;所述除 塵單元的出口通過管路與所述混合器的一入口相連； 所述揮發(fā)物出口通過管路與精制單元、分離單元及脫碳單元相連，該脫碳單元通過管 路與所述混合器的另一入口相連； 所述混合器的再一入口通過管路與爐頂氣脫碳單元的出口相連，該爐頂氣脫碳單元的 入口通過管路與爐頂氣凈化單元的出口相連，該爐頂氣凈化單元的入口與用于輸送豎爐還 原鐵礦石后產(chǎn)生的爐頂氣的管路相連； 所述混合器的出口與用于輸送還原氣的管路相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的裝置，其特征在于:該裝置還包 括廢熱鍋爐，該廢熱鍋爐增設(shè)在所述除塵單元與所述合成氣出口之間，所述廢熱鍋爐的入 口通過管路與所述合成氣出口相連，所述廢熱鍋爐的出口通過管路與所述除塵單元的入口 相連。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的裝置，其特征在于:所述用于輸 送還原氣的管路上設(shè)置氣體加熱裝置。4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的裝置，其特征在 于:所述催化劑入口通過管路與所述半焦儲罐的出口相連。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的褐煤氣化多聯(lián)產(chǎn)制取還原氣的裝置，其特征在于:所述精制單 元、分離單元及脫碳單元依次串聯(lián)。
【文檔編號】C10J3/46GK205669012SQ201620561793
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】楊偉明, 孫加亮, 趙紅, 劉紅娟, 吳英軍, 劉豐, 葉小虎, 李曉翔
【申請人】北京京誠澤宇能源環(huán)保工程技術(shù)有限公司, 中冶京誠工程技術(shù)有限公司