一种褐煤双床气化制备还原气的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种褐煤双床气化制备还原气的系统及方法，其包括燃烧炉、气化炉、气固分离器、返料装置、催化剂罐及煤粉混合装置；燃烧炉设烟气出口、半焦/灰入口、灰渣出口及空气入口；气化炉内设气化剂分布板、半焦收集板及催化剂支撑板；气化炉的侧壁设半焦/灰出口、半焦出口、催化剂入口及进料口；半焦/灰出口通过返料装置与半焦/灰入口相连；半焦出口与催化剂罐的催化剂进口相连，催化剂入口与催化剂罐的催化剂出口相连；进料口与煤粉混合装置的出料口相连。利用该系统，可由褐煤制得还原气，该还原气可不经转换装置来调节气体组分用于气基竖炉直接还原炼铁。

A system and method for preparation of lignite dual bed gasification gas

The invention provides a system for double bed gasification of lignite gas and preparation method, which comprises a combustion furnace, gasification furnace, gas solid separator, material returning device, catalyst tank and mixed coal combustion furnace flue gas outlet device; design, char / ash, ash and air entrance entrance exit; a gasification agent distribution board char, collecting plate and catalyst support plate in the gasification furnace; the side wall of the gasification furnace with char / ash exports, semi coke exports, the catalyst entrance and the feeding mouth; connected char / ash outlet through a material returning device and the char / ash entrance; semi coke export and import catalyst tank catalyst is the catalyst and catalyst tank outlet catalyst entrance connected; discharging material inlet and outlet connected to the pulverized coal mixing device. Using the system, can be prepared from lignite gas, the gas can be reduced without conversion device to regulate the gas components for gas based shaft furnace direct reduction ironmaking.

【技术实现步骤摘要】
一种褐煤双床气化制备还原气的系统及方法
本专利技术涉及一种褐煤气化技术，特别涉及褐煤的双床气化，用来高效生产冶金还原气、煤气、以及合成气的系统及方法。
技术介绍
以高炉为主的现代炼铁工艺，已经发展到了非常完善的程度，但存在流程长、投资大、使用焦炭、环境污染严重等缺点。相对于石油和天然气，尽管我国的煤炭资源丰富，但炼焦煤仅占37％，其中主焦煤仅占6％，且分布不均。这就决定了大量消耗焦煤的炼铁技术是不可持续的。直接还原炼铁是以煤、气体或液体燃料为能源和还原剂，在铁矿石软化温度以下，不熔化即将铁矿石中氧化铁还原获得固态直接还原铁的工艺，该工艺不使用焦炭，不用烧结矿，具有优质、低耗、低污染的特点。发展直接还原铁可以节约宝贵的炼焦煤资源，有利于钢铁工业的结构性调整，有利于开发复合铁矿、难选铁矿，可有效处理钢铁厂粉尘和有色冶金含铁渣等含铁废物，具有较好的市场空间和发展前景。其中，气基竖炉工艺在直接还原铁工艺中占主要地位，主要以天然气为原料，经变换成富H2和CO的气体后，与铁矿石反应，生产出海绵铁，主要用于盛产石油或天然气的国家。结合我国富煤、贫油、少气的资源条件及钢铁产业发展现状，开发以煤制气+竖炉直接还原炼铁技术是适合我国发展新型炼铁技术的重要方向。目前，世界上生产规模最大的气基竖炉工艺以Midrex法和HYL法为主，对还原气的要求是，H2与CO的总体积分数大于90％，为1.0～4.0。目前的成熟气化工艺：固定床、流化床、气流床所产煤气成分中CO>H2，现有的煤气化工艺均不能直接提供满足要求的气体组分，均需要配备CO变换装置来提高H2的量，这种方式普遍存在气化炉压力高，制气成本高、能耗高等不足。因此，开发适合直接还原炼铁工艺要求的新型气化工艺是非常必要的。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的之一在于提供一种褐煤双床气化制还原气的系统，利用该系统，可由褐煤为原料制得还原气，该还原气可不经转换装置来调节气体组分用于气基竖炉直接还原炼铁。本专利技术的另一目的在于提供一种褐煤双床气化制还原气的方法，该方法采用前述系统。为实现上述目的，本专利技术提供一种褐煤双床气化制还原气的系统，其包括燃烧炉、气化炉、气固分离器、返料装置、催化剂罐及煤粉混合装置；所述燃烧炉设有烟气出口、半焦/灰入口、灰渣出口、空气分布板及空气入口；所述空气分布板设于所述燃烧炉的截面上以将进入的空气均匀分布，所述烟气出口靠近所述燃烧炉顶部，所述半焦/灰入口位于燃烧炉下部，所述灰渣出口位于燃烧炉底部，所述空气入口设于燃烧炉下部，位于由所述空气分布板和灰渣出口形成的腔室的侧壁；所述气固分离器设有进气口、固体出口及气体出口；所述烟气出口与所述气固分离器的进气口相连接，所述气固分离器的固体出口与所述煤粉混合装置相连接；所述气化炉内设有气化剂分布板、半焦收集板及催化剂支撑板；所述气化炉的侧壁设有半焦/灰出口、半焦出口、催化剂入口及进料口，所述催化剂入口位于所述进料口上方，且位于催化剂支撑板上方，所述半焦出口位于所述进料口下方，所述半焦/灰出口位于所述半焦出口下方；所述气化炉顶端设有还原气出口，底端设有气化剂入口；所述气化剂分布板设置在所述气化剂入口上方，用于将进入所述气化炉的气化剂均匀分布；所述半焦收集板为中空板，该半焦收集板板上设置有气体可通过的气孔，其靠所述半焦出口下方设置，该中空板的外周边紧贴连接在所述气化炉的内壁，优选该中空板的内周边设置围堰，更优选该围堰的高度高于所述半焦出口；所述催化剂支撑板设置在所述进料口与所述催化剂入口之间，其设有使催化剂向气化炉下部流动的孔洞，其还设有气体可通过的气孔，该催化剂支撑板外周可设或不设围堰；当催化剂支撑板为多块时，使催化剂向气化炉下部流动的孔洞沿气化炉的内壁交错布置；所述半焦/灰出口通过返料装置与所述燃烧炉的半焦/灰入口相连；所述半焦出口与所述催化剂罐的催化剂进口相连，所述催化剂入口与所述催化剂罐的催化剂出口相连；所述进料口与所述煤粉混合装置的出料口相连。本专利技术气化炉的功能包括半焦的气化、褐煤的热解、焦油的催化裂解等，生成满足竖炉要求的还原气。本专利技术所述半焦收集板为中空板，该半焦收集板板上设置有气体可通过的气孔洞，其靠所述半焦出口下方设置，该中空板的外周边紧贴连接在所述气化炉的内壁，优选该中空板的内周边设置围堰，更优选该围堰的高度高于所述半焦出口。气化煤气作为流化风，将半焦输送到催化剂罐，或将半焦输送到气化炉下部。当催化剂支撑板为多块时，其沿气化炉的内壁交错布置，既方便气体通过，又使得催化剂能够顺畅的进入气化炉进行处理。本专利技术燃烧炉主要发生半焦的燃烧反应，加热循环灰，为气化炉提供热量。本专利技术所述燃烧炉单元，灰渣余热加热供入的空气，节省能量，这是由于灰渣出口与气体分布板形成封闭腔室，空气从腔室侧壁进入，与灰渣换热。本专利技术所述气固分离器的作用是将废烟气和固体热载体分离。作为上述系统的一具体实施方式，所述燃烧炉的炉体为耐火砖砌筑的炉体，其外壳为不锈钢外壳。作为上述系统的一具体实施方式，所述气固分离器(19)为旋风分离器。作为上述系统的一具体实施方式，所述系统还包括用于将筛分后的煤粉送入所述煤粉混合装置的进料装置；优选地，该进料装置包括螺旋进料器或星型进料器等。作为上述系统的一具体实施方式，所述系统还包括脱碳装置，其与所述还原气出口连接。作为上述系统的一具体实施方式，所述返料装置包括机械阀、U阀或L阀等。另一方面，本专利技术提供一种褐煤双床气化制还原气的方法，其采用上述的褐煤双床气化制还原气的系统，所述方法包括如下步骤：(a)将褐煤原煤破碎筛分后的煤粉经或不经进料装置送入所述煤粉混合装置，与来自于所述气固分离器的热载体(循环热半焦/灰)混合并升温；(b)煤粉和热载体混合后从所述进料口进入所述气化炉中，与来自于所述气化炉下部生成的热煤气接触，热解生成热解煤气、焦油和半焦，该半焦向下流动，该热解煤气和焦油向上流动；该半焦部分落入所述半焦收集板上，部分进入所述气化炉下部，落入半焦收集板上的半焦，在来自于所述气化炉下部煤气作为流化气的作用下，将该半焦连续或间歇性地输送到所述催化剂罐；当不需要输送半焦时，所述半焦收集板上的半焦又可回到所述气化炉下部参加反应；输入到所述催化剂罐的半焦，直接或经负载碱金属和/或碱土金属后从所述催化剂入口向催化剂支撑板供给催化剂；(c)输送到所述气化炉下部的半焦与从所述气化剂入口通入的水蒸气及可进一步包括的氧气发生气化反应，生成富氢煤气，未反应的半焦和热灰经所述半焦/灰出口进入所述返料装置，富氢煤气与热解煤气和焦油混合一起向上流动，所述催化剂支撑板上的催化剂对其中的焦油进行催化裂解，生成CO和H2，同时发生CO的变换反应，生成更多的H2，脱除焦油后的还原气经所述还原气出口排出所述气化炉(2)，该还原气可经脱除CO2后供竖炉炼铁；(d)进入所述返料装置的半焦/灰在流化风的作用下输送到所述燃烧炉下部，在空气环境下燃烧，温度为900～1200℃，燃烧后的废烟气、热半焦及热灰经所述烟气出口进入所述气固分离器；(e)所述气固分离器将分离后的热半焦和灰作为步骤(a)中的热载体输入所述煤粉混合装置，加热煤粉，为所述气化炉的反应提供热量，所分离的废烟气排出。本专利技术方法以我国相对丰富、成本低廉的褐煤作为原料，采用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种褐煤双床气化制还原气的系统，其包括燃烧炉(1)、气化炉(2)、气固分离器(19)、返料装置(12)、催化剂罐(6)及煤粉混合装置(20)；所述燃烧炉(1)设有烟气出口(17)、半焦/灰入口(16)、灰渣出口(15)、空气分布板及空气入口(14)，所述空气分布板设于所述燃烧炉的截面上以将进入的空气均匀分布，所述烟气出口(17)靠近所述燃烧炉(1)顶部，所述半焦/灰入口位于燃烧炉下部，所述灰渣出口位于燃烧炉底部，所述空气入口设于燃烧炉下部，位于由所述空气分布板和灰渣出口形成的腔室的侧壁；所述气固分离器(19)设有进气口、固体出口及气体出口(18)；所述烟气出口(17)与所述气固分离器(19)的进气口相连接，所述气固分离器(19)的固体出口与所述煤粉混合装置(20)相连接；所述气化炉(2)内设有气化剂分布板(9)、半焦收集板(8)及催化剂支撑板(5)；所述气化炉(2)的侧壁设有半焦/灰出口(11)、半焦出口(7)、催化剂入口(4)及进料口(13)，所述催化剂入口(4)位于所述进料口(13)上方，且位于催化剂支撑板(5)上方，所述半焦出口(7)位于所述进料口(13)下方，所述半焦/灰出口(11)位于所述半焦出口(7)下方；所述气化炉(2)顶端设有还原气出口(3)，底端设有气化剂入口(10)；所述气化剂分布板(9)设置在所述气化剂入口(10)上方，用于将进入所述气化炉(2)的气化剂均匀分布；所述半焦收集板(8)为中空板，该半焦收集板板上设置有气体可通过的气孔，其靠所述半焦出口(7)下方设置，该中空板的外周边紧贴连接在所述气化炉(2)的内壁，优选该中空板的内周边设置围堰，更优选该围堰的高度高于所述半焦出口；所述催化剂支撑板(5)设置在所述进料口(13)与所述催化剂入口(4)之间，其设有使催化剂向气化炉下部流动的孔洞，该催化剂支撑板(5)设置有气体可通过的气孔，该催化剂支撑板(5)外周可设或不设围堰；当催化剂支撑板(5)为多块时，使催化剂向气化炉下部流动的孔洞沿气化炉(2)的内壁交错布置；所述半焦/灰出口(11)通过返料装置(12)与所述燃烧炉(1)的半焦/灰入口(16)相连；所述半焦出口(7)与所述催化剂罐(6)的催化剂进口相连，所述催化剂入口(4)与所述催化剂罐(6)的催化剂出口相连；所述进料口(13)与所述煤粉混合装置(20)的出料口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种褐煤双床气化制还原气的系统，其包括燃烧炉(1)、气化炉(2)、气固分离器(19)、返料装置(12)、催化剂罐(6)及煤粉混合装置(20)；所述燃烧炉(1)设有烟气出口(17)、半焦/灰入口(16)、灰渣出口(15)、空气分布板及空气入口(14)，所述空气分布板设于所述燃烧炉的截面上以将进入的空气均匀分布，所述烟气出口(17)靠近所述燃烧炉(1)顶部，所述半焦/灰入口位于燃烧炉下部，所述灰渣出口位于燃烧炉底部，所述空气入口设于燃烧炉下部，位于由所述空气分布板和灰渣出口形成的腔室的侧壁；所述气固分离器(19)设有进气口、固体出口及气体出口(18)；所述烟气出口(17)与所述气固分离器(19)的进气口相连接，所述气固分离器(19)的固体出口与所述煤粉混合装置(20)相连接；所述气化炉(2)内设有气化剂分布板(9)、半焦收集板(8)及催化剂支撑板(5)；所述气化炉(2)的侧壁设有半焦/灰出口(11)、半焦出口(7)、催化剂入口(4)及进料口(13)，所述催化剂入口(4)位于所述进料口(13)上方，且位于催化剂支撑板(5)上方，所述半焦出口(7)位于所述进料口(13)下方，所述半焦/灰出口(11)位于所述半焦出口(7)下方；所述气化炉(2)顶端设有还原气出口(3)，底端设有气化剂入口(10)；所述气化剂分布板(9)设置在所述气化剂入口(10)上方，用于将进入所述气化炉(2)的气化剂均匀分布；所述半焦收集板(8)为中空板，该半焦收集板板上设置有气体可通过的气孔，其靠所述半焦出口(7)下方设置，该中空板的外周边紧贴连接在所述气化炉(2)的内壁，优选该中空板的内周边设置围堰，更优选该围堰的高度高于所述半焦出口；所述催化剂支撑板(5)设置在所述进料口(13)与所述催化剂入口(4)之间，其设有使催化剂向气化炉下部流动的孔洞，该催化剂支撑板(5)设置有气体可通过的气孔，该催化剂支撑板(5)外周可设或不设围堰；当催化剂支撑板(5)为多块时，使催化剂向气化炉下部流动的孔洞沿气化炉(2)的内壁交错布置；所述半焦/灰出口(11)通过返料装置(12)与所述燃烧炉(1)的半焦/灰入口(16)相连；所述半焦出口(7)与所述催化剂罐(6)的催化剂进口相连，所述催化剂入口(4)与所述催化剂罐(6)的催化剂出口相连；所述进料口(13)与所述煤粉混合装置(20)的出料口相连。2.根据权利要求1所述的褐煤双床气化制还原气的系统，其中，所述燃烧炉(1)的炉体为耐火砖砌筑的炉体，其外壳为不锈钢外壳。3.根据权利要求1所述的褐煤双床气化制还原气的系统，其中，所述气固分离器(19)为旋风分离器。4.根据权利要求1所述的褐煤双床气化制还原气的系统，其中，所述系统还包括用于将筛分后的煤粉送入所述煤粉混合装置(20)的进料装置；优选地，该进料装置包括螺旋进料器或星型进料器。5.根据权利要求1～4中任一项所述的褐煤双...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙加亮，杨伟明，赵红，牛得草，吴英军，王湛，鲁逸凡，韩国祯，
申请(专利权)人：北京京诚泽宇能源环保工程技术有限公司，中冶京诚工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11