申请/专利权人：宁夏神耀科技有限责任公司

申请日：2018-03-23

公开（公告）日：2021-02-19

公开（公告）号：CN108485709B

主分类号：C10J3/46(20060101)

分类号：C10J3/46(20060101);C10J3/74(20060101);C10J3/80(20060101);C10J3/84(20060101);C10J3/86(20060101);C10J3/72(20060101);C02F1/06(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.19#授权;2018.09.28#实质审查的生效;2018.09.04#公开

摘要：本发明属于化工造气技术领域，涉及一种部分激冷气化的造气工艺。该造气工艺包括：1.原料处理；2.部分激冷气化；该过程在部分激冷气化炉内进行，该气化炉为贯通的立式结构，包括依次由上至下轴向设置的气化室、辐射废锅和激冷室；3.高温热量回收；4.粗煤气洗涤；5.灰水处理。本发明利用兼具激冷流程和废锅流程的部分激冷气化炉，并结合造气工艺，有效回收气化产物的高位显热，高效利用闪蒸回收热量，提高造气系统的能源利用效率，工艺流程短、结构简单、制作维护方便，具有较高的应用价值和经济价值。

主权项：1.一种部分激冷气化的造气工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：（1）原料处理：将原煤进行粉碎、研磨、干燥，加工成粉体或浆体；（2）部分激冷气化：将处理后的原煤与氧化剂发生气化反应，生成合成气；所述部分激冷气化过程在部分激冷气化炉内进行，所述部分激冷气化炉为贯通的立式结构，包括依次由上至下轴向设置的气化室、辐射废锅和激冷室；辐射废锅为至少两段式的水冷壁结构，且包含废锅过热段和废锅蒸发段；具体的，其上段为废锅过热段，下段为废锅蒸发段，废锅蒸发段生成的饱和蒸汽在汽包内进行汽液分离后，产出的饱和蒸汽经管道送入废锅过热段中进行过热，生成一定过热度的高压过热蒸汽后并入系统管网；所述激冷室包括空间激冷段，所述空间激冷段内设置有激冷水喷头，或者激冷水喷头和上升管；（3）高温热量回收：高温的合成气及熔渣通过辐射废锅与锅炉水发生热交换，副产为高压蒸汽；（4）粗煤气洗涤：将合成气进行润湿、洗涤，降低气体中的带灰量；同时，粗煤气洗涤塔内的大部分黑水从侧面引出，通过泵加压后作为激冷喷头补水返回到部分激冷气化炉，少量黑水从粗煤气洗涤塔底部引出并送入灰水处理单元与来自水浴激冷段的黑水共同，先后进入到一级黑水闪蒸罐和二级黑水闪蒸罐进行闪蒸浓缩处理；（5）灰水处理：分离溶解合成气中的酸性气体，将黑水中的固体进行分离，闪蒸汽与低温工艺水直接接触进行热量回收；具体的，闪蒸浓缩处理后的泥浆经泥浆澄清池的沉降处理；底部含固量高的泥浆通过泥浆处理进一步脱水后以固态滤饼的形式送出界区，上部的澄清液通过泵加压输送至直接换热器，并与黑水闪蒸罐闪蒸出来的高温闪蒸汽进行热质交换后再通过高压泵分别送至一级文丘里洗涤器、二级文丘里洗涤器和粗煤气洗涤塔作为洗涤水。

全文数据：一种部分激冷气化的造气工艺技术领域[0001]本发明属于化工造气技术领域，涉及一种部分激冷气化的造气工艺。背景技术[0002]相对于石油和天然气，煤是一种难以清洁利用的化石能源和重要原料。煤炭气化过程的实质是将难以加工处理、难以脱除无用组分的固体，转化为易于净化、易于应用的气体^过程，简言之，是将煤炭中的C、H转化为清洁的合成气或燃料气的过程。煤炭气化是煤炭高效清洁利用的重要途径;与煤的直接燃烧相比，气化是对煤中所蕴含的化学能的梯级利用，或者说，直接燃烧以热量利用为主，产生的污染物比较多，而气化以生产合成气C0+H2为主，可充分利用煤中有效的C、H元素，产生的污染物比较容易脱除，例如，可通过后续成熟的硫转化技术转化为产品硫磺。[0003]煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术，是发展大宗化学品和液体合成燃料、先进的整体煤气化联合循环（IntegratedGasificationCombinedCycle，IGCC发电系统、多联产系统、制氢、燃料电池、直接还原炼铁等过程的工业基础，也是这些行业发展的关键技术、核心技术和龙头技术。发展以煤气化为核心的多联产技术已经成为各国高效清洁利用煤炭的热点技术和重要发展方向。[0004]目前气流床气化工艺主要路线主要有三种:激冷流程、废锅流程和废锅激冷联合流程。气流床水煤浆气化技术的冷煤气效率约为72%_76%，原料煤中20%以上的热值以煤气的显热存在;气流床干煤粉气化技术的冷煤气效率约为83%，原料煤中约14%的热值以煤气的显热存在。合理、有效地利用高温煤气的显热，对于气流床气化的节能降耗具有重要意义。[0005]现有的激冷流程虽然工艺路线短、结构简单，但同时存在热效率低、资源浪费严重、能源利用不合理等缺陷；而全废锅流程由辐射废锅和对流废锅构成，也存在设备复杂、操作难度大、投资大等缺陷。因此，开发一种兼具激冷流程和废锅流程的优势，合理回收气化高温显热，且操作简单、维护方便的部分激冷造气炉及其工艺显得十分必要。发明内容[0006]本发明的目的在于提供一种部分激冷气化的造气工艺，利用兼具激冷流程和废锅流程的部分激冷气化炉，结合造气工艺，有效回收气化显热，合理利用闪蒸热量，提高造气系统的能源利用效率。[0007]本发明解决上述技术问题的技术方案为：[0008]一种部分激冷气化的造气工艺，包括如下工艺步骤：[0009]1原料处理:将原煤进行粉碎、研磨、干燥，从而加工成利用气化反应粉体或浆体;具体的，原料处理工序为将原煤加工成粒度2〇OWn以下的粉体，干燥至含水量4%wt以下。[0010]2部分激冷气化:将处理后的原煤与氧化剂发生气化反应，生成以C0和H2为主的合成气以及熔渣;部分激冷气化过程在部分激冷气化炉内进行，部分激冷气化炉为贯通的立式结构，包括设置于承压外壳内、依次由上至下轴向设置的气化室、辐射废锅和激冷室；[0011]其中，气化室采用冷壁式结构或热壁式结构，优选为冷壁式结构，气化室的气化烧嘴采用顶置和或侧置的方式；[0012]辐射废锅为一段式或至少两段式的水冷壁结构，其中，一段式为废锅蒸发段，至少两段式包含废锅过热段和废锅蒸发段，优选为两段式，当采用一段式时，辐射废锅可产生饱和蒸汽，当采用两段式时，可产生饱和蒸汽和过热蒸汽;水冷壁结构为列管式水冷壁结构或盘管式水冷壁结构，优选为列管式水冷壁结构，该水冷壁结构采用水进水出的设计，本身不产蒸汽，使得通入的冷却水不存在相变，冷壁的整体温度均匀，从而提高部分激冷气化炉壁挂渣的均匀性;辐射废锅还包括一定数量径向设置的水冷壁管;辐射废锅的水循环方式可采用自然循环或强制循环，优选的采用自然循环；[0013]激冷室包括空间激冷段和或水浴激冷段，空间激冷段内设置有2nn为1至15之间的整数个激冷水喷头，实现激冷水的喷淋，进而实现高温灰渣和合成气的冷却、分离，空间激冷段内还可设置有上升管，当存在水浴激冷段时，空间激冷段内还设置有降气管;激冷室设置于辐射废锅的底部，可采用空间激冷和或水浴激冷的方式，优选的采用空间激冷的方式。激冷室主要完成气体的初步净化。[00M]C3高温热量回收:高温的合成气及熔渣通过辐射废锅与锅炉水发生热交换，副产为高压蒸汽。[0015]4粗煤气洗涤:采用一级或两级文丘里洗涤器与洗涤塔串接的方式将合成气进行润湿、洗涤，降低气体中的带灰量。[0016]_⑸灰水处理:采用多级闪蒸串接的方式分离溶解灰水中的酸性气体，将黑水中的固体进行分离，闪蒸汽与低温工艺水直接接触进行热量回收。[0017]本发明部分激冷气化的造气工艺的有益效果为，利用兼具激冷流程和废锅流程的部分激冷气化炉，并结合造气工艺，有效回收气化产物的高位显热，高效合理的利用闪蒸回收热量，提高造气系统的能源利用效率;兼顾系统稳定性和长周期，适用于制取C0和H2的造气系统和IGCC系统;相对于传统的全激冷和废锅流程造气系统，本造气工艺的流程短、结构简单、制作维护方便，具有较高的应用价值和经济价值。附图说明[0018]图1为本发明部分激冷气化造气的工艺路线；[0019]图2为实施例1中部分激冷气化炉的结构示意图；[0020]图3为实施例2中部分激冷气化炉的结构示意图；[0021]图4为实施例3中部分激冷气化炉的结构示意图。具体实施方式[0022]实施例1[0023]_、如图1所示的工艺路线及图2所示的部分激冷气化炉，来自界区外的原煤首先进入到^气装置的原料制备单元丨，在原料制备单元丨，原煤被破碎成为粒度在200ym以下的煤粉颗粒，并加热到8TC、干燥至4%wt以下的水含量;研磨干燥后的煤粉通过密相输送系统送入到部分激冷气化炉2，经气化烧嘴21与氧气混合后，在气化室22内发生部分燃烧与气化，生成1400°C以上、以C0和H2为主的高温粗煤气以及液态残渣；由于气化室22为冷壁式结构，冷壁内通入循环冷却水，冷壁式结构的水冷壁吸收部分热量并维持内表面固液态渣层的动态平衡从而实现以渣抗渣;升温后的循环冷却水在蒸汽发生器3内换热生成低品位蒸汽后，经循环泵加压继续通过气化室22水冷壁;高温粗煤气和液态残渣并流向下进入到部分激冷气化炉2的辐射废锅23内，在辐射废锅23内，高温粗煤气和液态残渣中的高温显热以辐射的形式传递到流经辐射废锅23的锅炉给水中，生成的汽水混合物在自然循环效应下进入到汽包4,在汽包4内进行汽液分离后，生成lOMPa左右的饱和蒸汽，再并入高压饱和蒸汽管网进行进一步的处理;冷却降温后的中温粗煤气和液态固态残渣进入到空间激冷段24中，在空间激冷段24内布置有加个冷却水喷头，通过喷淋激冷水的形式将中温粗煤气和液态固态残渣冷却至300°C以下；冷却后的残渣成为固态颗粒，在重力作用下落入到水浴激冷段25中，经渣处理单元5送出界区;粗煤气通过设置在水浴激冷段25液位以上的粗煤气出口进入到粗煤气洗涤单元6,在粗煤气洗涤单元6先后通过一级文丘里洗涤器61和二级文丘里洗涤器62洗涤后进入到粗煤气洗涤塔63，在粗煤气洗涤塔63内进一步精洗和气液分离，使固含量降低至〇.5mgNm3后送入下游工序;粗煤气洗涤塔63内的大部分黑水从侧面引出，通过泵加压后作为激冷喷头补水返回到部分激冷气化炉2，少量黑水从粗煤气洗涤塔63底部引出并送入灰水处理单元7与来自水浴激冷段25的黑水共同，先后进入到一级黑水闪蒸罐71和二级黑水闪蒸罐72进行闪蒸浓缩处理;处理后的泥浆经泥浆澄清池73的沉降处理;底部含固量高的泥浆通过泥浆处理进一步脱水后以固态滤饼的形式送出界区，上部的澄清液通过通过泵加压输送至直接换热器8,并与黑水闪蒸罐71闪蒸出来的高温闪蒸汽进行热质交换后再通过高压泵分别送至一级文丘里洗涤器61、二级文丘里洗涤器62和粗煤气洗涤塔63作为洗涤水。[0024]实施例1公开了一种气化喷嘴21顶置、气化室22为冷壁式结构、辐射废锅23采用一段式、激冷室采用空间激冷且不带降气管的部分激冷气化炉2，以及相应的工艺流程;本实施例结构简单、流程短；与全激冷流程相比，可有效提高造气装置的能量利用效率达5%以上；而与全废锅流程相比，可大幅降低装置投资达35%以上，从工业生产的运行来看，可大幅降低企业的造气成本。[0025]实施例2[0026]实施例2与实施例1相比较，如图1所示的工艺路线以及图3所示的部分激冷气化炉，其辐射废锅23采用两段式结构，其上段为废锅过热段23-1，下段为废锅蒸发段23-2，废锅蒸发段23-2生成的饱和蒸汽在汽包4内进行汽液分离后，产出的饱和蒸汽经管道送入废锅过热段23-1中进行过热，生成一定过热度的高压过热蒸汽后并入系统管网；空间激冷段24位于废锅蒸发段23-2下方，空间激冷段24上设置有2n个激冷水喷头，通过喷射激冷水的形式对高温合成气进行冷却降温，降温后的合成气和固态渣通过降气管24-1引入到水浴激冷段25中，合成气穿过水浴激冷段25进行水浴冷却和洗涤后从气体出口引出部分激冷气化炉。[0027]实施例2公开了一种气化喷嘴21顶置、气化室22为冷壁式结构、辐射废锅23采用两段式、激冷室采用空间激冷带降气管24-1的部分激冷气化炉以及相应的工艺流程。[0028]实施例3[0029]实施例3与实施例2相比较，如图1所不的工艺路线以及如图4所示的部分激冷气化炉，降温后的合成气和固态渣通过降气管24-1引入到水浴激冷段25中，合成气通过与降气管24-1同心安装的上升管M-2后从气体出口引出部分激冷气化炉。[0030]实施例3公开了一种气化喷嘴21顶置、气化室22为冷壁式结构、辐射废锅23采用两段式、激冷室采用空间激冷同时包含降气管和上升管的部分激冷气化炉以及相应的工艺流程。

权利要求：1.一种部分激冷气化的造气工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：1原料处理:将原煤进行粉碎、研磨、干燥，加工成粉体或浆体；2部分激冷气化:将处理后的原煤与氧化剂发生气化反应，生成合成气;所述部分激冷气化过程在部分激冷气化炉内进行，所述部分激冷气化炉为贯通的立式结构，包括依次由上至下轴向设置的气化室、辐射废锅和激冷室；03高温热量回收:高温的合成气及熔渣通过辐射废锅与锅炉水发生热交换，副产为高压蒸汽；⑷粗煤气洗涤:将合成气进行润湿、洗涤，降低气体中的带灰量；5灰水处理:分离溶解合成气中的酸性气体，将黑水中的固体进行分离，闪蒸汽与低温工艺水直接接触进行热量回收。2.如权利要求1所述的一种部分激冷气化的造气工艺，其特征在于，所述步骤（1中，原料处理工序里将原煤加工成粒度200WI1以下的粉体，干燥至含水量4%wt以下。3.如权利要求1所述的一种部分激冷气化的造气工艺，其特征在于，所述步骤4中，粗煤气洗涤工序采用一级或两级文丘里洗涤器与洗涤塔串接的方式。4.如权利要求1所述的一种部分激冷气化的造气工艺，其特征在于，所述步骤5中，灰水处理工序采用至少两级闪蒸串接的方式分离溶解在灰水中的酸性气体。5.如权利要求1所述的一种部分激冷气化的造气工艺，其特征在于，所述步骤2中，辐射废锅为一段式的水冷壁结构，所述一段式为废锅蒸发段。6.如权利要求1所述的一种部分激冷气化的造气工艺，其特征在于，所述步骤2中，辐射废锅为至少两段式的水冷壁结构，且包含废锅过热段和废锅蒸发段。7.如权利要求1所述的一种部分激冷气化的造气工艺，其特征在于，所述步骤2中，激冷室包括空间激冷段。8.如权利要求7所述的一种部分激冷气化的造气工艺，其特征在于，所述空间激冷段内设置有激冷水喷头,或者激冷水喷头和上升管。9.如权利要求7或8所述的一种部分激冷气化的造气工艺，其特征在于，所述激冷室还包括水浴激冷段。10.如权利要求9所述的一种部分激冷气化的造气工艺，其特征在于，所述空间激冷段内还设置有降气管。

百度查询： 宁夏神耀科技有限责任公司 一种部分激冷气化的造气工艺

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