[實用新型]“三高”劣質粉煤氣化爐及工藝系統

有效

• 申請號: 201621346937.5
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN206318952U
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 姚根有;馮志武;鄧靖;衛榮榮
• 申請（專利權）人: 陽泉煤業（集團）有限責任公司
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/84
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本實用新型涉及煤化工領域設備，具體為一種“三高”劣質粉煤氣化爐及工藝系統。

背景技術

在現代煤化工領域，“氣化是龍頭”，煤氣化是煤炭高效、清潔利用的核心技術之一。目前國內外主流的煤氣化工藝有三種：魯奇爐、BGL等為代表的固定床加壓氣化（原料為塊煤）；U-gas、恩德爐、山西煤化所灰熔聚氣化技術為代表的流化床加壓氣化（原料為碎煤）；德士古、殼牌、GSP、航天爐等為代表的氣流床加壓氣化（原料為水煤漿或干煤粉）。其中固定床加壓氣化原料需為塊煤，而現代煤炭開采技術所產煤炭85%以上都為粉煤，且固定床加壓氣化過程產生廢水較多，含酚類物質，不易處理；煤氣組分中甲烷含量較高，一般適合煤制天然氣項目。流化床加壓氣化對原料要求較低，但受氣化工藝影響，氣化過程中產生的大量細粉需要返回進入氣化爐，造成氣化效率下降，氣化現場環境比較惡劣。氣流床加壓氣化原料要求為細粉（干煤粉）或水煤漿，兩者都要求原料煤的灰熔點低于1500℃，且水煤漿還需原料煤具有一定的可磨性和成漿性。現代新建煤化工項目大部分采用高效的氣流床加壓氣化技術，這就要求原料煤具有較低的灰熔點，對于高灰熔點煤來講只能通過配煤或添加助熔劑來進行氣化，限制了這部分煤的使用，并增加了企業的產品成本。另外，現有煤氣化技術對“三高”（高灰熔點、高灰分、高硫）劣質粉煤的利用也非常有限，這部分煤只能少開采或在電廠做燃料煤來摻燒。

“三高”劣質粉煤大部分儲存于山西、貴州、河南等省。主要指煤種的灰熔點較高，一般T₂都在1500℃以上，需要較高的溫度（一般大于1600℃以上）才能完成氣化；煤種的灰分含量較高，一般在25%左右，部分超過30%，會直接影響煤氣化的效率；煤種的硫含量高，接近2%，部分超過3%，對氣化裝置及后系統形成嚴峻考驗。正是受氣化效率、環境影響等綜合因素影響，因此國家會限制開采或低水平利用這部分煤。

目前采用固態排渣的魯奇加壓氣化技術可以氣化高灰熔點塊煤，其要求原料尺寸為8～50mm，產生的煤氣中甲烷含量較高，適合做城市燃氣或煤制天然氣項目；煤氣凈化系統中洗滌冷卻器會產生大量的含酚、焦油等有機廢水，污染較大，不易處理且處理成本較高。國內航天爐也在積極進行原料為全部“三高”無煙煤的試燒，但其氣化流場決定了若將氣化溫度提升到1600℃以上或者更高，需要消耗更多的氧氣，對氣化爐掛渣、排渣形成考驗；且氣化段煤粉返流現象嚴重，導致氣化效率下降。采用水煤漿為原料的清華爐（現已升級為晉華爐）也一直在進行全部以“三高”劣質粉煤為原料的試燒實驗，其熱效率利用較高，但對于“三高”劣質粉煤的可磨性和成漿性等特性還有待于工業裝置的實際考驗。

現有煤氣化工藝，其氣化原料主要為低灰熔點的粉煤（煙煤、褐煤）或者是高灰熔點的塊煤（無煙塊煤），而對于“三高”劣質粉煤的直接氣化技術還沒有開發成功及工業運用。

因此，國內目前還沒有真正意義上可以完全氣化“三高”劣質粉煤的氣化技術。

發明內容

本實用新型的主要目的在于，開發一種新型煤氣化工藝設置，直接氣化目前難以直接利用的“三高”劣質粉煤，重點解決目前新型煤化工市場難以直接氣化高灰熔點劣質煤的問題，拓寬煤化工企業的原料范圍并大幅降低煤化工產品成本，提高單位效益。

本實用新型是采用如下技術方案實現的：

一種“三高”劣質粉煤氣化爐，包括爐體，所述爐體頂部安裝氣化燒嘴；位于同一平面的多個氣化燒嘴均布于爐體頂部，所述爐體頂端位于氣化燒嘴上方安裝送料分流器，每個氣化燒嘴與送料分流器相應的送料通道聯通。

氣化爐工作流程如下：經過預處理的原料煤進入粉煤倉，通過氣力輸送，和氣化劑氧氣、蒸汽一起按比例進入位于氣化裝置燒嘴上部的送料分流器中，混合后進入均布于氣化爐頂端的氣化燒嘴，在燃燒區域進行高溫煤氣化反應，通過試驗裝置推算，此處反應溫度在2500℃以上，足以直接氣化“三高”劣質粉煤；均勻分布的多個氣化燒嘴內射流出的各種介質通過燃燒區域段（放熱反應），進入氣化區域段（吸熱反應），完成全部氣化；產生的原料合成氣向下依次進入冷煤氣激冷區域段和水激冷區域段，除塵降溫后從氣化爐原料合成氣出口排出，進入后續凈化系統；反應后的熔融爐渣通過氣化爐下部渣浴區域段定期排出。