[發(fā)明專利]一種以煤粉為原料生產合成氣的方法

有效

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• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102352268A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設計）人: 賀根良;韋孫昌;徐宏偉;朱春鵬;葛寧;羅進成;鄭亞蘭;門長貴
• 申請（專利權）人: 西北化工研究院
• 主分類號: C10J3/46
• 分類號: C10J3/46;C10J3/50;C10J3/84;C10J3/72;C02F9/10
• 代理公司: 北京君智知識產權代理事務所 11305
• 代理人: 邢紹華

1.一種以煤粉為原料生產合成氣的方法，其特征在于該方法包括下述步驟：

A、干燥煤粉的制備：煤質原料經除鐵器(2)除去其中的鐵質類雜質，由皮帶秤重給料機(3)稱重計量，進入破碎機(4)破碎成煤粒，所述的煤粒經斗提機(5)提升至料倉(6)，再由給料機(7)定量送入磨機(8)研磨成煤粉，在研磨的同時，讓熱風爐(1)的熱風與所述的煤粉進行充分換熱，使其煤粉干燥至含水量以重量計≤2.0％；所述的煤粉在熱風帶動下進入選粉器(9)，其中粒度＜0.10mm的100％煤粉在熱風帶動下進入集粉器(10)，而其余較大粒度的煤粉依靠自身重力返回磨機(8)進行再研磨；所述的集粉器(10)與引風機(12)連接，在引風機(12)的作用下除去集粉器(10)中的干燥熱氣及煤釋放的水的蒸汽；所述的集粉器(10)在頂部設有除塵器(11)，以降低從集粉器(10)排出氣體中的粉塵含量；從集粉器(10)底部排出的干燥煤粉送入后續(xù)工段處理；

B、干燥煤粉加壓輸送：由上述步驟A制備的干燥煤粉通過管道輸送到煤粉儲倉(14)內，然后通過閥門(15)輸送到粉煤加壓輸送裝置(16)；所述煤粉儲倉(14)與所述粉煤加壓輸送裝置(16)兩者的高度差是所述煤粉儲倉(14)高度的10-30％，以保證粉煤加壓輸送裝置(16)的進口壓力為至少0.10MPa；然后通過電動機(M)驅動粉煤加壓輸送裝置(16)，將干燥煤粉壓力提高到0.5～7.0MPa，再通過管道輸送到料斗(17)；所述的煤粉通過電子秤(18)計量后，通過料斗出口閥(19)輸送到氣化爐(33)；從煤粉儲倉(14)排出的含塵氣體通過旋風分離器(13)分離的氣體從旋風分離器(13)頂部排往大氣，而固體返回煤粉儲倉循環(huán)利用。

或者由上述步驟A)制備的干燥煤粉送入常壓粉倉(21)，當常壓粉倉(21)的壓力與鎖氣料斗(22)的壓力達到平衡時，干燥煤粉經過常壓粉倉(21)底部閥門(25)進入鎖氣料斗(22)；當鎖氣料斗(22)的料位達到預定料位值時，關閉常壓粉倉(21)底部閥門(25)，然后往鎖氣料斗(22)充高壓惰性氣體，當鎖氣料斗(22)的壓力與加料器(23)的壓力達到平衡時，打開鎖氣料斗(22)底部閥門(26)，干燥煤粉通過該閥門(26)進入加料器(23)，由加料器(23)底部輸入的載氣使進入加料器(23)的干燥煤粉流化，流化干燥煤粉從加料器(23)上部排出，通過管道送到氣化爐(33)；當鎖氣料斗(22)料位低于預定料位值時，鎖氣料斗(22)底部閥門(26)關閉，通過管道將鎖氣料斗(22)的壓力卸載到旋風分離器(20)，鎖氣料斗(22)的壓力降至常壓時，打開常壓粉倉(21)底部閥門(25)，讓常壓倉(21)內的干燥煤粉進入鎖氣料斗(22)，繼續(xù)循環(huán)進料程序；由常壓粉倉(21)、鎖氣料斗(22)排出的含塵氣體通過旋風分離器(20)進行氣體與固體的分離，分離的氣體從旋風分離器(20)頂部排往大氣，而分離的固體通過返回閥(24)返回常壓粉倉循環(huán)利用；

C、干燥煤粉的加壓高溫氣化：把上述步驟B得到的干燥煤粉送到位于干燥煤粉加壓氣化爐(33)頂部的多流道噴射燃燒器(32)入口并通過它，在多流道噴射燃燒器(32)出口，通過多流道噴射燃燒器(32)的氣化劑將干燥煤粉噴到干燥煤粉加壓氣化爐(33)的反應室(34)中，并使其氣化劑與干燥煤粉在溫度1350℃-1600℃與壓力0.1～6.0MPa的條件下進行燃燒反應，生成含有CO、H₂和CO₂為主要組分的高溫粗合成氣與熔融灰渣的混合物；

所述的多流道噴射燃燒器(32)是一種多管同軸相套結構組合設備，它由中心管道(63)、降溫介質通道(64)、氣化劑介質通道(66)和干燥煤粉通道(65)組成；該多流道噴射燃燒器(32)設置一個冷卻降溫系統(tǒng)，該冷卻降溫系統(tǒng)由冷卻水槽(28)、冷卻管(29)與泵(30)組成；裝在冷卻水槽(28)中的水經冷卻管(29)冷卻后，再通過泵(30)加壓流經多流道噴射燃燒器(32)，使多流道噴射燃燒器(32)的溫度保持穩(wěn)定，從多流道噴射燃燒器(32)流出的水再返回冷卻水槽(28)，經過冷卻水槽(28)內的冷卻水管(29)冷卻后循環(huán)使用；

所述的干燥煤粉加壓氣化爐(33)是一個圓柱形筒體，該氣化爐的上部為反應室(34)，下部為驟冷降溫室(35)；反應室(34)包括爐頂入口(36)、爐膛(37)、環(huán)繞爐膛的水冷盤管(38)、保護水冷盤管的耐火材料層(39)與氣化爐外殼(40)；爐頂入口(36)與所述多流道噴射燃燒器(32)連接；所述的驟冷降溫室(35)設置布水器(41)、降氣管(42)和升氣管(43)，降氣管(42)上端與布水器(41)連接固定，升氣管(43)被支撐在驟冷降溫室(35)殼體上，降氣管(42)與升氣管(43)同心布置，兩者之間有一個環(huán)隙，并用定位塊(44)固定在一起；

D、高溫粗合成氣、熔融灰渣冷卻及粗合成氣洗滌凈化：在驟冷降溫室(35)中，讓步驟C得到的高溫粗合成氣和熔融灰渣混合物與由所述布水器(41)進入的經降氣管(42)進入鼓泡冷卻水浴(45)的冷卻水進行混合與冷卻，粗灰渣因猝冷固化而沉降在驟冷降溫室(35)底部，含少量細灰和水的粗合成氣沿降氣管(42)與升氣管(43)之間的環(huán)隙上升，在環(huán)隙上端，所述粗合成氣含有的一部分水和細灰沿著降氣管(42)內壁返回到鼓泡冷卻水浴(45)中，而余下的粗合成氣通過管道排出氣化爐(33)；在驟冷降溫室(35)底部的粗灰渣通過鎖渣閥門(46)進入鎖斗(47)，通過排放閥門(48)排出，粗灰渣夾帶的含細灰的水送到水處理部分的負壓蒸發(fā)器(69)；

從氣化爐(33)排出的含細灰水的粗合成氣或者進入氣水分離器(51)，合成氣夾帶的水通過分離后，并通過擋板(52)進一步除去粗煤氣中夾帶的含細灰水，這些含細灰水經減壓后通過管道送去進行細灰水處理，除去含細灰水的粗合成氣通過管道送到浸潤洗滌器(53)；或者從氣化爐(33)排出的含細灰水的粗合成氣直接通過管道送到浸潤洗滌器(53)；在浸潤洗滌器(53)內，讓含細灰水的粗合成氣與來自氣體洗滌塔(54)的灰水充分混合，然后通過管道進入氣體洗滌塔(54)，再沿著下降管(58)到達鼓泡式水浴儲槽(60)進行洗滌，所述粗合成氣再沿著在下降管(58)與上升管(59)之間形成的環(huán)隙上升，并通過折流板(57)、塔盤(56)、旋流板(55)進行多級洗滌，通過除沫器(27)后從氣體洗滌塔(54)頂部沿管道排出，得到一種合成氣；鼓泡式水浴儲槽(60)中的灰水通過管道進入灰水循環(huán)泵(49)，經灰水循環(huán)泵(49)提壓后分成兩部分，一部分沿管道送入浸潤洗滌器(53)，另一部分通過管道送入干煤粉加壓氣化爐(33)渣口下方的布水器(41)用作冷卻水；

E、含細灰水處理：氣體洗滌塔(54)鼓泡式水浴儲槽(60)底部含細灰水通過液位調節(jié)閥(61)減壓、驟冷降溫室排出的含細灰水通過液位調節(jié)閥(50)減壓，與減壓后氣水分離器(51)分離的含細灰水進入高溫熱水器(67)進行降壓降溫，從高溫熱水器(67)頂部逸出的氣體進入灰水升溫器(83)回收熱量；從高溫熱水器(67)底部排出的含細灰水進入次級降壓器(68)回收熱量，從次級降壓器(68)頂部逸出的蒸汽進入除氣水罐(75)回收熱量，從次級降壓器(68)底部排出的含細灰水進入負壓蒸發(fā)器(69)降壓降溫；從負壓蒸發(fā)器(69)頂部逸出的氣體經負壓冷凝器(77)降溫冷卻后進入負壓分離器(78)，氣體經擋板(79)分離水分后進入抽氣泵(80)，再經抽氣泵分離器(81)氣液分離，氣體經擋板(82)分離水分后排空，抽氣泵分離器(81)分離的水與負壓分離器(78)分離的水流入儲水槽(73)，從負壓蒸發(fā)器(69)底部排出的含細灰水經澄清分離池給料泵(70)提壓后進入澄清分離池(71)；在澄清分離池(71)中加入水處理有機高分子絮凝劑使細灰懸浮物絮凝，澄清分離池(71)的上部溢流水流入儲水槽(73)，儲水槽(73)的灰水經灰水泵(74)提壓后一部分送入除氣水罐(75)，一部分作為沖洗水，少部分外排；除氣水罐(75)中的灰水通過加熱除去其中所夾帶的氣體并排掉，同時在除氣水罐(75)出口或者在除氣水罐(75)內加入分散劑，以減輕換熱器和灰水管道的結垢；除氣灰水經除氣水泵(76)提壓后進入灰水升溫器(83)，再與從高溫熱水器(67)頂部逸出的氣體換熱升溫，然后送到氣體洗滌塔(54)的鼓泡式水浴儲槽(60)循環(huán)使用；澄清分離池(71)底部含灰量較高的細灰水經過濾機給料泵(87)增壓后進入真空帶式過濾機(72)進行細灰與水的分離，所述的細灰收集后排出，分離的水再返回到澄清分離池(71)內。