一种以高灰煤为原料制备燃气的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种以高灰煤为原料制备燃气的方法。本发明专利技术进一步涉及了一种以高灰煤为原料制备燃气的装置，所述装置包括依次顺序连接的预处理单元、气化制气单元、高温燃气除尘单元、高温燃气余热回收单元、燃气除尘单元、燃气冷却单元和燃气脱硫单元，所述装置还进一步包括高温燃气余热回收单元。本发明专利技术提供的装置和方法通过充分回收气化残渣、高温气体热量多级利用技术和两级气化器等技术，解决现有燃气制备技术对高灰煤原料的适应性差的问题，同时可降低成本，减少污染物排放，提高能源利用率和系统热效率，进而实现高灰煤这种劣质资源的大规模、高效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种以高灰煤为原料制备燃气的方法和装置
本专利技术涉及燃气生产领域，具体涉及以高煤灰为原料制备燃气的方法和装置。
技术介绍
我国是世界煤炭生产大国，年产煤炭10亿吨以上。煤炭是我国的主要能源和重要化工原料。我国煤中灰分含量普遍较高，且变化较大，灰分小于10％的特低灰煤全国仅占探明储量的17％左右，显然提高煤炭资源的利用率，尤其是高灰分煤的利用率对发展我国的国民经济意义重大。然而煤的灰分高，会增加运输量和运费。在燃烧时，灰分越高，热效率越低，而且会增加烟尘排放量和炉渣量，加剧燃煤对大气的污染。炼焦时，精煤灰分越高，焦炭的灰分就越高，炼铁的焦比就增加，高炉利用系数就降低，产铁量减少。如果可以将这部分高灰分煤清洁、高效、低成本的转化为清洁燃气用于工业生产或民用燃料则对劣质煤资源高效利用、减少环境污染起到积极的促进作用。目前的煤制气技术主要包括固定床、流化床和气流床气化技术。但对于高灰煤(灰分含量>25％)的利用方面，就目前的技术而言，气流床技术受液态排渣和氧耗等因素影响，对高灰分煤的气化还存在一定难度；尽管加压固定床气化技术可以处理高灰煤，但其对床层的均匀性、透气性要求较高，因而限制了原料范围，仅可处理一部分符合要求的块状高灰煤，同时该类气化过程需要消耗大量激冷水，水中含焦油、酚、氨等物质需要增加污水净化环节，因此增加投资与原材料消耗。流化床气化技术虽然不是最先进的气化技术，气化压力也上不去，但比较适合利用高灰煤制备燃气。然而现有流化床气化技术在处理高灰煤过程中仍然存在一系列的问题。如，灰分含量增大灰渣熔化吸收的热量增大，为了保证气化炉顺利排渣和维持气化炉的热量平衡，需要增加氧量来燃烧更多的碳原子，因此，气化系统的氧耗和煤耗增加。同样的气化条件下灰分每增加1％，氧耗增加0.7-0.8％，煤耗增加1.3-1.5％。排渣系统灰渣的显热随灰渣一起排除，这部分热量无法回收利用，排渣量的增加增大了系统的热损失，减少了高压蒸汽产量，同时灰渣激冷消耗激冷水量大，加剧锁斗热负荷。因此，原煤中灰分高时设备维修费、排渣运输费增加，从而增加企业生产成本和能耗。
技术实现思路
本专利技术针对上述高灰煤利用过程中的技术问题，提出利用高灰煤制备燃气的方法和装置，可利用高灰煤自身灰分含量高的特点充分回收系统热量进而实现高灰煤清洁、高效制备净煤气的目的。该技术具有原料适应性广、处理量大、碳转化率和热效率高、无污染能耗小、操作简单、成本低等特点。本专利技术的目的在于提供一种以高灰煤为原料，低成本、清洁、高效率的制备燃气的方法。本专利技术通过充分回收气化残渣、高温气体热量多级利用技术和两级气化器技术解决现有燃气制备技术对高灰煤原料的适应性差的问题，同时可降低成本，减少污染物排放，提高能源利用率和系统热效率，进而实现高灰煤这种劣质资源的大规模、高效利用。具体而言，所述方法包括以下步骤：(I)取高灰煤，依次经破碎和筛分预处理后，得到粒径大于6mm的颗粒少于总量3％的气化原料；(II)气化原料在气化剂的作用下，依次进行一级、二级热解气化，即得高温燃气和热灰渣；热灰渣与软化冷水进行热交换，得低温水；热交换后的灰渣进一步冷却到室温后，即得冷灰渣；(III)将高温燃气进行高温除尘，去除飞灰，即得一次净化的高温燃气；(IV)将一次净化的高温燃气依次与室温空气、饱和蒸汽、高温水和低温水进行多级热交换，即得低温燃气；所述一次净化的高温燃气与室温空气进行热交换后，还得到高温空气，作为步骤(II)所述气化剂使用；同时，步骤(II)所得低温水逆向参与所述多级热交换，依次获得高温水、饱和蒸汽和过热蒸汽，所述过热蒸汽作为步骤(II)所述气化剂使用；(V)将低温燃气除去细微粉尘、冷却、脱硫净化后，即得净燃气。步骤(II)经两级热解气化后所得的高温燃气为气态，残余的灰渣为固态，高温燃气与灰渣因性质不同可自然分离。所述高温燃气中，混有细小的固体颗粒状粉尘，即未热解气化的飞灰，需要经过步骤(III)将飞灰从高温燃气中去除。所述方法还可以包括对步骤(III)所得飞灰的循环利用，具体为：将飞灰再进行制气。步骤(II)所述气化剂的温度为500～650℃；所述一级热解气化的温度为850～950℃，二级热解气化的温度为950～1100℃。作为一种优选方案，步骤(II)所述气化剂的温度为650℃；所述一级热解气化的温度为850℃，二级热解气化的温度为950～1050℃。步骤(IV)所述多级热交换具体为：将一次净化的高温燃气依次与室温空气、150～200℃的饱和蒸汽、95～200℃的高温水和60～100℃的低温水进行多级热交换，依次获得温度为650～750℃的燃气、温度为450～500℃的燃气、温度为250～300℃的燃气和温度为150～200℃的低温燃气。同时，步骤(II)所得60～100℃的低温水，逆向参与步骤(IV)所述多级热交换，依次获得95～200℃的高温水、150～200℃的饱和蒸汽和500～650℃的过热蒸汽，所述过热蒸汽作为步骤(II)所述气化剂使用。同时，步骤(IV)所述室温的空气，经过与950～1100℃的一次净化的高温燃气进行热交换后，还得到500～650℃的空气，可作为气化剂用于步骤(II)的热解气化。步骤(V)所述低温燃气冷却，为冷却至20～50℃。本专利技术还提供了一种以高灰煤为原料制备燃气的装置，所述装置包括依次顺序连接的预处理单元、气化制气单元、高温燃气除尘单元、高温燃气余热回收单元、燃气除尘单元、燃气冷却单元和燃气脱硫单元。所述预处理单元包括相连的破碎装置和筛分装置。破碎装置设有高灰煤的进料口。所述气化制气单元包括制气单元。所述制气单元中包含相连的一级气化器和二级气化器；所述一级气化器与筛分装置相连。所述的高温燃气除尘单元包括高温除尘单元，并与制气单元的二级气化器相连。高温除尘单元中包含高温旋风除尘器。根据除尘的实际需要，所述高温旋风除尘器可以为一级或串联的多级，级数越高，除尘效率越高。所述高温燃气余热回收单元包括依次顺序连接的空气预热器、过热蒸汽单元、饱和蒸汽单元和省煤器。所述燃气除尘单元包括干法除尘器。所述燃气冷却单元包括间接冷却器。所述燃气脱硫单元包括脱硫装置，所述脱硫装置设有净煤气出口。原料高灰煤依次经过破碎装置、筛分装置、制气单元、高温除尘单元、空气预热器、过热蒸汽单元、饱和蒸汽单元、省煤器、干法除尘器、间接冷却器以及脱硫装置后，即可获得洁净的燃气。为了实现废料的循环利用，高温除尘单元还可以通过飞灰循环管道与制气单元相连，从而实现对飞灰的循环热解气化。为了提高能源利用率和系统热效率，空气预热器还可以设置空气进气口，并通过空气气化剂管道与制气单元相连。将室温的空气通入空气预热器，经热交换后，所得到的热空气可以作为气化剂，通入制气单元。为了提高能源利用率和系统热效率，所述装置还可以进一步包括高温灰渣余热回收单元，所述高温余渣余热回收单元可包括灰渣冷却单元。所述灰渣冷却单元设有冷灰渣出口；制气单元还可以通过灰渣冷却管道与灰渣冷却单元相连。灰渣冷却后，取出，可实现废料的持续利用。所述灰渣冷却单元还可进一步设置软化冷水的进水口，并通过蒸汽气化剂管道，依次经由省煤器、饱和蒸汽单元和过热蒸汽单元，与制气单元相连。本专利技术所述制备洁净燃气的方法，可采用本专利技术提供的装置实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以高灰煤为原料制备燃气的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(I)取高灰煤，依次经破碎和筛分预处理后，得到粒径大于6mm的颗粒少于总量3％的气化原料；(II)所述气化原料在气化剂的作用下，依次进行一级、二级热解气化，即得高温燃气和热灰渣；所述热灰渣与软化冷水进行热交换，得低温水；热交换后的灰渣进一步冷却到室温后，即得冷灰渣；(III)将所述高温燃气进行高温除尘，去除飞灰，即得一次净化的高温燃气；(IV)将所述一次净化的高温燃气依次与室温空气、饱和蒸汽、高温水和低温水进行多级热交换，即得低温燃气；所述一次净化的高温燃气与室温空气进行热交换后，还得到高温空气，作为步骤(II)所述气化剂使用；步骤(II)所述低温水逆向参与所述多级热交换，依次获得高温水、饱和蒸汽和过热蒸汽，所述过热蒸汽作为步骤(II)所述气化剂使用；(V)将所述低温燃气除去细微粉尘、冷却、脱硫净化后，即得净燃气。

【技术特征摘要】
1.一种以高灰煤为原料制备燃气的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(I)取高灰煤，依次经破碎和筛分预处理后，得到粒径大于6mm的颗粒少于总量3％的气化原料；(II)所述气化原料在气化剂的作用下，依次进行一级、二级热解气化，即得高温燃气和热灰渣；所述热灰渣与软化冷水进行热交换，得低温水；热交换后的灰渣进一步冷却到室温后，即得冷灰渣；(III)将所述高温燃气进行高温除尘，去除飞灰，即得一次净化的高温燃气；(IV)将所述一次净化的高温燃气依次与室温空气、饱和蒸汽、高温水和低温水进行多级热交换，即得低温燃气；所述一次净化的高温燃气与室温空气进行热交换后，还得到高温空气，作为步骤(II)所述气化剂使用；步骤(II)所述低温水逆向参与所述多级热交换，依次获得高温水、饱和蒸汽和过热蒸汽，所述过热蒸汽作为步骤(II)所述气化剂使用；(V)将所述低温燃气除去细微粉尘、冷却、脱硫净化后，即得净燃气。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(III)所述飞灰作为气化原料，经过步骤(II)进行循环热解气化。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(II)所述气化剂的温度为500～650℃；所述一级热解气化的温度为850～950℃，二级热解气化的温度为950～1100℃。4.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(IV)所述多级热交换具体为：将一次净化的高温燃气依次与室温空气、150～200℃的饱和蒸汽、95～200℃的高温水和60～100℃的低温水进行多级热交换，依次获得温度为650～750℃的燃气、温度为450～500℃的燃气、温度为250～300℃的燃气和温度为150～200℃的低温燃气。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(II)所述低温水为60～100℃；所述60～100℃的低温水逆向参与步骤(IV)所述多级热交换，依次获得95～200℃的高温水、150～20...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴培，王其成，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11