[發明專利]一種水/氣混合式部分激冷的干粉燃料氣化工藝及裝置

有效

• 申請號: 200810047879.X
• 申請日: 2008-05-30
• 公開（公告）號: CN101285006A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 呂慶元;徐才福;杜國慶;何正兆;張宗飛;趙濤;畢東煌;尚韡
• 申請（專利權）人: 五環科技股份有限公司
• 主分類號: C10J3/46
• 分類號: C10J3/46;C10J3/72
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 樊戎;涂潔

技術領域

本發明涉及一種干粉燃料氣化工藝，具體的說是一種水/氣混合式部分激冷的干粉燃料氣化工藝及其專用激冷裝置。

背景技術

近年來，石油價格的飛漲，使用煤，生物質、石油焦等干粉燃料作為原料進行氣化是作為煤化學品、液體燃料、聯合循環發電、多聯產系統、制氫系統等工業過程的基礎和和關鍵技術。

隨著工藝技術的發展，在以固體燃料為原料生產合成氣的技術中，常見的常壓固定層間歇氣化技術，因為生產強度小，“三廢”排放量大，原料利用率低，能耗較高而逐漸被淘汰。其他常壓氣化技術包括K-T爐氣化技術、恩德爐氣化技術等與當代先進的煤氣化技術相比均存在較大的差距，已經不是氣化技術發展的主流。目前比較先進的第二代氣化工藝技術中，最具代表性先進氣化技術為美國GE公司的水煤漿加壓氣化技術和荷蘭殼牌公司的SCGP干粉煤加壓氣化工藝。

水煤漿氣化工藝中氣化爐主要特點是水煤漿進料、單噴嘴和下噴式，大部分是采用水激冷工藝流程。從氣化爐出來的粗煤氣，直接用水激冷，被激冷后的粗煤氣含有較多水蒸氣，可直接送入變換系統而不需再補加蒸汽。水煤漿加壓氣化技術因為其技術成熟(氣化壓力高，煤漿制備、輸送和控制簡單、安全可靠)和投資較低等特點在世界范圍內得到廣泛應用。但是該技術存在的主要不足也與水煤漿有關：1、水煤漿中含有約40％的水，使它的熱值降低。2、對原料的限制比較嚴格，如成漿性差的煤、灰分較高、灰熔點高的煤均不宜使用3、氣化效率相對較低，碳轉化率約為96％。4、比氧耗在各種氣流床氣化工藝中最高；5、必須采用熱爐壁，每爐耐火磚造價較高，而且壽命不到2年。

干煤粉氣化工藝中，氣化爐主要特點是干煤粉進料、多噴嘴氣化、水冷壁內襯，氣化的煤氣上行進入廢鍋進行冷卻，冷卻后的煤氣經除塵，其中一部分回爐激冷熱煤氣，其他合成氣進入下游工序。干煤粉氣化技術的主要優點：1、干粉進料，對所用固體燃料適應性廣；2、氣化溫度高，碳轉化率高(可達99％左右)，產品氣中甲烷含量低，有效氣含量高達90％；3、能耗低、氧耗低，與水煤漿氣化工藝相比，氧耗可降低15～20％；4、是單爐生產能力大，日投煤量可達3000噸以上；5、氣化爐采用水冷壁，無耐火磚襯里，維護工作量小，生產連續性好；6、采用廢鍋流程，總的熱效率高達98％；7、氣化廢水處理簡單，可以滿足環保要求也可做到零排放。由于它的這些優點，吸引了國內一些企業紛紛引進干煤粉氣化技術。經研究分析以及實際運行情況證實，干粉燃料氣化技術理念更為先進，代表著氣化技術發展的方向。但是該工藝仍然存在下述缺點：1、設備造價高。投資高的主要因素是采用帶膜式壁的廢熱鍋爐、高溫高壓陶瓷過濾器以及激冷循環氣壓縮機；2、對于后接一氧化碳變換的工藝流程，該技術生產的產品氣中蒸汽含量不足，需補加蒸汽；3、回爐激冷用合成氣加壓所需的功耗較大，不利于成本的節約。4、氣化關鍵設備結構復雜，制造周期長使得項目建設周期長。

由此可見，雖然粉煤氣化工藝具有一定的先進性，但是對于合成氣生產化工產品的流程如何從工藝上進一步減少設備投資、降低操作成本、縮短工藝流程，得到優質的合成氣供下游化工生產使用，是目前本領域技術人員一直致力于研究的方向。采用蒸汽對粗合成氣激冷效果較好，但是由于單用蒸汽使用量過大，會造成運行成本過高。中國專利申請號200610043195.3公開了一種“干煤粉加壓氣化激冷裝置及激冷工藝”，是通過噴淋器噴水降溫的原理對上行的粗合成氣進行激冷降溫，該方案有下述技術問題尚未解決：一、單用噴水由于水滴粒徑過大，與粗合成氣難以均勻混合，降溫效果差，無法達到期望的降溫目的；二、普通噴淋器無法抵御高溫，若直接置于高溫高壓含塵工況中，其噴嘴頭部極易結渣堵塞，不能保證噴嘴長時間的連續運轉，特別是氣化爐運行過程中，高溫含塵氣體對噴嘴頭部侵蝕和磨蝕使得噴嘴噴口結構尺寸發生變化出現滴流或噴水泄漏問題，將會使得水直接沖擊氣化爐內壁并與高溫渣接觸導致過大溫度梯度，從而對激冷管和氣化爐反應室膜式壁產生破壞性的影響并引起嚴重事故。因此，采用未經改造的噴淋器單噴水是無法實現對合成氣安全有效激冷降溫的。

發明內容

本發明提供了一種設備投資少、工藝流程簡單、操作成本較低、冷激介質清潔、穩定、易得的水/氣混合式部分激冷的干粉燃料氣化工藝。

本發明還提供一種用于上述干粉燃料氣化工藝的激冷裝置。