一种低压干煤粉气流床煤气化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种低压干煤粉气流床煤气化系统，其包括煤粉仓、定量给料阀、输送混合器、气化炉、气化烧嘴、飞灰分离器、对流废锅、飞灰洗涤器、洗涤塔以及脱硫装置，煤粉仓通过定量给料阀与输送混合器相连，输送混合器与气化烧嘴相连，气化烧嘴安装在气化炉顶部，气化炉由气化燃烧室、辐射废锅、渣池组成，气化燃烧室、所述辐射废锅和所述渣池的侧壁由水冷壁构成，辐射废锅侧壁设有第一煤气出口，第一煤气出口与飞灰分离器的第一煤气入口相连，飞灰分离器的第二煤气出口与对流废锅、飞灰洗涤器、洗涤塔和脱硫装置依次相连。本发明专利技术解决了现有干煤粉气流床气化技术中存在的设备造价高、干煤粉供料稳定性差和综合热效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种低压干煤粉气流床煤气化系统及方法
本专利技术涉及煤制燃气
，具体涉及一种低压干煤粉气流床煤气化系统及方法。
技术介绍
工业燃气主要应用于常压或低压的燃烧场合，在我国的工业燃气领域，由于天然气资源短缺和受到燃气成本的影响，主要利用煤气化生成煤气，用于满足陶瓷、冶金、造纸等行业的燃气需求。与固定床和流化床的煤气化方式相比，气流床煤气化具有碳转化率高和煤气化废水易处理等优点，在节能减排的趋势下受到越来越多的关注。气流床煤气化分为水煤浆进料和干煤粉进料两种方式，干煤粉进料具有冷煤气效率高、氧耗低的优势，干煤粉气流床煤气化技术适合于煤制燃气领域。目前工业上比较成熟的干煤粉气流床煤气化技术包括Shell煤气化技术和GSP煤气化技术，主要应用于高压的化工合成(约4MPa)领域，属于高压系统，然而高压系统无论在设备制造还是在运营过程中，都存在成本高、风险高的缺点，若将其直接应用于低压煤制燃气领域将存在如下缺点：(1)煤粉输送装置采用常压粉仓-锁斗-高压粉仓形式，气化炉采用承压钢壳和水冷壁结构，气化炉排渣采用锁斗结构，这些设置造成装置结构复杂，设备造价高；(2)干煤粉供料采用发料罐流化式给料和气力输送方法，干煤粉供料稳定性差，影响气化炉的稳定运行；(3)高温煤气显热回收不完全，造成能量浪费，煤制燃气利用的综合热效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低压干煤粉气流床煤气化系统及方法，用以解决如下问题：(1)高压干煤粉气流床煤制燃气成本高、风险高；(2)高压干煤粉气流床直接应用于低压煤制燃气时，其设备造价高、干煤粉供料稳定性差、气化炉运行稳定性差、显热回收率低、综合热效率低。为实现上述目的，本专利技术提供了一种低压干煤粉气流床煤气化系统，其包括煤粉仓、定量给料阀、输送混合器、气化炉、气化烧嘴、飞灰分离器以及对流废锅，所述煤粉仓通过所述定量给料阀与所述输送混合器的第一煤粉入口连接，所述定量给料阀为旋转阀，所述输送混合器为文丘里混合器，所述气化炉包括从上到下设置且依次连通的气化燃烧室、辐射废锅以及渣池，所述气化烧嘴安装在所述气化燃烧室的顶部并与所述气化燃烧室连通，所述气化烧嘴的第二煤粉入口与所述输送混合器的第二煤粉出口连接，在所述气化燃烧室的侧壁外设有水冷壁a，在所述辐射废锅的侧壁外设有水冷壁b，在所述渣池的侧壁外设有水冷壁c，在所述辐射废锅的侧壁底部设有第一煤气出口，所述辐射废锅的第一煤气出口与所述飞灰分离器的第一煤气入口连接，所述飞灰分离器的第二煤气出口与所述对流废锅的第二煤气入口连接，所述飞灰分离器为旋风分离器。在一定的压差范围内，旋转阀可以将处于常压的所述煤粉仓和处于低压的所述输送混合器隔离开，避免气体由所述输送混合器反蹿进入所述煤粉仓中，影响煤粉给料。此外，通过旋转阀内格室的稳定连续旋转，可以实现煤粉均匀连续给料，通过调节格室的旋转速度，可以调节煤粉给料速率。在文丘里混合器中，输送气体由于局部流通面积缩小而被加速，高速的输送气体与进入文丘里混合器的煤粉颗粒充分混合，避免了煤粉颗粒在管道中聚集堵塞管道。此外，文丘里混合器中的压力由于局部气速的升高而降低，从而降低了所述定量给料阀的工作压差，降低其窜气可能性。旋风分离器将煤气中大部分灰颗粒分离下来，降低煤气含尘量，即避免了飞灰颗粒在后续管道中沉积堵塞，又能提高换热系数和余热回收率，同时降低后续湿式除尘的负荷。优选的，旋风分离器由内敷耐磨耐火材料的水冷壁结构构成。其中，所述气化烧嘴设有多个，多个所述气化烧嘴在所述气化燃烧室的顶部阵列分布。由于气化压力较低，煤气化反应速率较低，通过设置多个所述气化烧嘴可以强化气固接触和混合，提高气固反应速率，降低由于压力较低对气化反应速率的影响。其中，所述气化燃烧室、所述辐射废锅和所述渣池的水冷壁为一体式水冷壁。一体式水冷壁制造、安装和维修方便，一体式水冷壁可以承受低压气化炉内部和外部环境之间的压差，由于取消了高压煤气化技术中用的承压钢壳，从而降低了整体气化炉制造成本。其中，在所述渣池的底部设有渣水出口，所述渣池的渣水出口与排渣水装置连接，所述排渣水装置为角阀。角阀可以承受所述气化炉渣池与外部的压差，而且可以连续地排出渣池底部的渣水。通过调节角阀的开度调节气化炉排渣速率。由于取消了高压煤气化技术中用的间歇式锁斗系统，从而简化了排渣水系统，降低了整体气化炉制造成本。其中，在所述飞灰分离器的底部设有灰出口，所述飞灰分离器的灰出口与排灰阀连接，所述排灰阀为旋转阀。旋转阀可以将处于低压的所述飞灰分离器和外部常压环境隔离开，避免易燃易爆的煤气从飞灰分离器中泄漏发生安全事故。此外，通过旋转阀内格室的稳定连续旋转，可以实现灰颗粒均匀连续排出，通过调节旋转阀格室的旋转速率，可以调节排灰速率。其中，所述低压干煤粉气流床煤气化系统还包括飞灰洗涤器、洗涤塔以及脱硫装置，所述飞灰洗涤器为文丘里洗涤器，所述飞灰洗涤器的第三煤气入口与所述对流废锅的第三煤气出口连接，所述飞灰洗涤器的第四煤气出口与所述洗涤塔的第四煤气入口连接，所述洗涤塔的第五煤气出口与所述脱硫装置的第五煤气入口连接，在所述洗涤塔的侧壁顶部设有洗涤水入口，在所述洗涤塔的底部设有灰水出口。本专利技术还提供了一种低压干煤粉气流床煤气化的方法，其使用上述的低压干煤粉气流床煤气化系统，包括以下步骤：步骤1，煤粉的低压供给；将常压状态下煤粉仓中的煤粉通过定量给料阀通入低压状态下的输送混合器，定量给料阀在隔离煤粉仓和输送混合器的同时连续均匀地给料，煤粉在输送混合器中与从输送混合器的输送气入口进入的输送气均匀混合后送入气化烧嘴；步骤2，气化反应及第一次显热回收；煤粉通过气化烧嘴的第二煤粉入口通入气化炉，同时氧化剂通过气化烧嘴的氧化剂入口通入气化炉，在气化炉上部的的气化燃烧室内发生气化反应生成粗煤气，此过程中，煤粉中的灰分在高温的环境下熔融变成灰渣颗粒，粗煤气和灰渣颗粒携带大量显热通入气化炉中部的辐射废锅，并在辐射废锅内进行第一次显热回收且使粗煤气和灰渣颗粒冷却降温，粒径较大的渣颗粒落入气化炉底部的渣池，夹带小粒径飞灰颗粒的粗煤气通过辐射废锅侧壁底部的第一煤气出口通入飞灰分离器；步骤3，气固分离；粗煤气和飞灰颗粒在飞灰分离器中进行气固分离，其中大部分飞灰颗粒通过飞灰分离器的灰出口排出，粗煤气通过飞灰分离器的第二煤气出口通入对流废锅；步骤4，第二次显热回收及洗涤；粗煤气在对流废锅中进行第二次显热回收，降温后的粗煤气通入飞灰洗涤器，粗煤气中的飞灰在飞灰洗涤器中被捕捉下来，被捕捉下来的飞灰与粗煤气一起通入洗涤塔，粗煤气中剩余的飞灰在洗涤塔中被进一步捕捉下来，粗煤气在洗涤塔中被充分洗涤后通入脱硫装置，洗涤塔中的灰水混合物通过灰水出口排出；步骤5，脱硫；粗煤气通过脱硫装置脱硫后，制成清洁燃气。在步骤1中，通过调节定量给料阀来调节煤粉流量，从而调节煤制燃气的负荷。在步骤2中，氧化剂为氧气和水蒸气的混合物，通过改变氧化剂中水蒸气的体积分数可以调节燃料气中的氢气含量和热值；渣池中的渣水通过排渣水装置连续地排出，通过调节排渣水装置来调节气化炉排渣速率。在步骤3中，从飞灰分离器的灰出口排出的飞灰颗粒通过与灰出口连接的排灰阀排出，通过调节排灰阀以调节排灰速率。本专利技术具有如下优点：(1)提供一种低压的干煤粉气流床煤气化系统及方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压干煤粉气流床煤气化系统，其特征在于，所述低压干煤粉气流床煤气化系统包括煤粉仓(100)、定量给料阀(200)、输送混合器(300)、气化炉(500)、气化烧嘴(400)、飞灰分离器(700)以及对流废锅(900)，所述煤粉仓(100)通过所述定量给料阀(200)与所述输送混合器(300)的第一煤粉入口(310)连接，所述定量给料阀(200)为旋转阀，所述输送混合器(300)为文丘里混合器，所述气化炉(500)包括从上到下设置且依次连通的气化燃烧室(510)、辐射废锅(520)以及渣池(530)，所述气化烧嘴(400)安装在所述气化燃烧室(510)的顶部并与所述气化燃烧室(510)连通，所述气化烧嘴(400)的第二煤粉入口(410)与所述输送混合器(300)的第二煤粉出口(330)连接，在所述气化燃烧室(510)的侧壁外设有水冷壁a(511)，在所述辐射废锅(520)的侧壁外设有水冷壁b(521)，在所述渣池(530)的侧壁外设有水冷壁c(531)，在所述辐射废锅(520)的侧壁底部设有第一煤气出口(522)，所述辐射废锅(520)的第一煤气出口(522)与所述飞灰分离器(700)的第一煤气入口(710)连接，所述飞灰分离器(700)的第二煤气出口(730)与所述对流废锅(900)的第二煤气入口(910)连接，所述飞灰分离器(700)为旋风分离器。...

【技术特征摘要】
1.一种低压干煤粉气流床煤气化系统，其特征在于，所述低压干煤粉气流床煤气化系统包括煤粉仓(100)、定量给料阀(200)、输送混合器(300)、气化炉(500)、气化烧嘴(400)、飞灰分离器(700)以及对流废锅(900)，所述煤粉仓(100)通过所述定量给料阀(200)与所述输送混合器(300)的第一煤粉入口(310)连接，所述定量给料阀(200)为旋转阀，所述输送混合器(300)为文丘里混合器，所述气化炉(500)包括从上到下设置且依次连通的气化燃烧室(510)、辐射废锅(520)以及渣池(530)，所述气化烧嘴(400)安装在所述气化燃烧室(510)的顶部并与所述气化燃烧室(510)连通，所述气化烧嘴(400)的第二煤粉入口(410)与所述输送混合器(300)的第二煤粉出口(330)连接，在所述气化燃烧室(510)的侧壁外设有水冷壁a(511)，在所述辐射废锅(520)的侧壁外设有水冷壁b(521)，在所述渣池(530)的侧壁外设有水冷壁c(531)，在所述辐射废锅(520)的侧壁底部设有第一煤气出口(522)，所述辐射废锅(520)的第一煤气出口(522)与所述飞灰分离器(700)的第一煤气入口(710)连接，所述飞灰分离器(700)的第二煤气出口(730)与所述对流废锅(900)的第二煤气入口(910)连接，所述飞灰分离器(700)为旋风分离器。2.根据权利要求1所述的低压干煤粉气流床煤气化系统，其特征在于，所述气化烧嘴(400)设有多个，多个所述气化烧嘴(400)在所述气化燃烧室(510)的顶部阵列分布。3.根据权利要求1所述的低压干煤粉气流床煤气化系统，其特征在于，所述气化燃烧室(510)、所述辐射废锅(520)和所述渣池(530)的水冷壁为一体式水冷壁。4.根据权利要求1所述的低压干煤粉气流床煤气化系统，其特征在于，在所述渣池(530)的底部设有渣水出口(532)，所述渣池(530)的渣水出口(532)与排渣水装置(600)连接，所述排渣水装置(600)为角阀。5.根据权利要求1所述的低压干煤粉气流床煤气化系统，其特征在于，在所述飞灰分离器(700)的底部设有灰出口(720)，所述飞灰分离器(700)的灰出口(720)与排灰阀(800)连接，所述排灰阀(800)为旋转阀。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的低压干煤粉气流床煤气化系统，其特征在于，所述低压干煤粉气流床煤气化系统还包括飞灰洗涤器(1000)、洗涤塔(1100)以及脱硫装置(1200)，所述飞灰洗涤器(1000)为文丘里洗涤器，所述飞灰洗涤器(1000)的第三煤气入口(1010)与所述对流废锅(900)的第三煤气出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：管清亮，马宏波，岳军，王帅，宋文军，
申请(专利权)人：北京清创晋华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11