一种采用高温富氧与高温蒸汽为气化剂的煤气生产装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于化工煤制气技术领域，具体为一种采用高温富氧与高温蒸汽为气化剂的煤气生产方法与装置。本实用新型专利技术采用氧气浓度25～30%、氧气温度120～220℃的富氧空气与温度120～220℃的高温蒸汽为气化剂来生产煤气；相应地，在原有煤气生产装置中，增设富氧空气源及有关换热器和控制阀门与管线。实用新型专利技术较好的克服了传统常压固定床煤气发生炉制气的技术缺陷，提高了煤气炉产量与煤气热值，降低了灰渣含碳量，减少了显热损失，煤气单耗降低了10～30%。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术属于化工煤制气
，具体为一种采用高温富氧与高温蒸汽为气化剂的煤气生产方法与装置。本技术采用氧气浓度25～30%、氧气温度120～220℃的富氧空气与温度120～220℃的高温蒸汽为气化剂来生产煤气；相应地，在原有煤气生产装置中，增设富氧空气源及有关换热器和控制阀门与管线。技术较好的克服了传统常压固定床煤气发生炉制气的技术缺陷，提高了煤气炉产量与煤气热值，降低了灰渣含碳量，减少了显热损失，煤气单耗降低了10～30%。【专利说明】一种采用高温富氧与高温蒸汽为气化剂的煤气生产装置
本技术属于化工煤制气
，具体涉及一种煤气生产装置。
技术介绍
常压固定床煤气发生炉(也称混合煤气发生炉)通常以空气和水蒸汽的混合气体作为气化剂来生产煤气，其工作过程通常是将燃料由煤气发生炉顶部加入，然后从炉底通入空气或富氧与固体燃料燃烧，将热量积蓄在燃料层，再向燃料层通入蒸汽与碳反应生成水煤气，制取煤气的过程主要在气化层，一般的，气化层的主要化学反应有如下氧化与还原反应:C+ 02 = C02 + Q(I)2C + 02 = 2C0 + Q(2)C + H20 (汽)=CO + H2 - Q(3)C + 2H20 (汽)=C02 + 2H2 - Q(4)C + C02 = 2C0 - Q(5)理论上，如能保持氧化反应释放热量与还原反应吸收的热量，制气过程即可持续进行，因此，基于上述机理的制气工艺流程一般有上下行制气流程以及连续式上行制气流程:( I)上下`行式制气流程:采用空气与蒸汽作为气化剂，氧化反应产生的热量积蓄在炭层中，上下行均产气，因这种方法采用空气为气化剂带入的氮含量较高，制取的煤气中通常也含有过高的氮含量，C0+H2的量相对较低，在40%左右，煤气热值较低；而且，在这种制气过程中，通常，过高的氮含量在很多场合是不被允许的，此时，只能将采用将部分煤气放空的方法来提高气质，但显然，这种操作不仅浪费了显热和潜热，同时也降低了产气量，且严重地污染了环境。此外，这种煤气发生炉蒸汽分解率较低，在上吹制气时蒸汽分解率一般为40%~50%,下吹制气时蒸汽分解率一般为30%~35%，造成大量高温蒸汽的浪费，除了废热锅炉能回收少量显热外，大量的蒸汽潜热浪费于洗气塔中，还大大加重了循环洗涤水系统的负荷。(2)连续式上行制气流程为平衡放热与吸热过程，达到连续制气的目的，采用富氧空气(以下简称富氧)为气化剂是较为有效的方法，这种生产工艺因无须放空，对大气污染少，但因为单一的气流走向热量难以积蓄在炭层，煤气出口温度较高，显热损失大，且煤气中夹杂着大量的粉尘物质，对后工段处理提出了很高的要求，对终端用气不利。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种效率高、质量好、环境友好的煤气生产装置。本技术采用氧气浓度25~30%、氧气温度120~220°C的富氧空气与温度120?220°C的高温蒸汽为气化剂来生产煤气，较好的克服了传统常压固定床煤气发生炉制气的技术缺陷，提高了煤气炉产量与煤气热值，降低了灰渣含碳量，减少了显热损失，煤气单耗降低了 10?30% (单位热值所消耗的标煤)。本技术提供的采用高温富氧与高温蒸汽为气化剂的煤气发生装置，如图1所示，它包括:(I)至少一套煤气发生炉本体02，以及如公知技术所知的与主体匹配的辅助设备，包括:煤仓01，煤气发生炉02，混合器04，夹套汽包05，除尘器06，电捕焦07，空气冷却器08，洗涤冷却器09 ；(2)至少一个富氧空气源03，富氧空气源03提供的富氧空气，其氧气浓度为25?30% (v/v，体积百分比)，其余组分为氮气与小于1%的氩气等其它微量组分；(3)至少一个第一换热器，该第一换热器与除尘器06集成设计，安装在除尘器06之内，或者该第一换热器顺序安装在除尘器06之后，空气冷却器08之前，煤气发生炉02自产蒸汽与来自煤气发生炉02下煤气出口的煤气经过该第一换热器进行一次热交换，以回收该部分的热能，并将该蒸汽预热成120?220°C温度的高温蒸汽，作为气化剂；(4)至少一个第二换热器，该第二换热器与除尘器06集成设计，安装在除尘器06之内，前述第一换热器之后，或者该第二换热器与煤气发生炉系统本身具有的空气冷却器08集成设计，安装在空气冷却器08之内，或空气冷却器08之前；该第二换热器用于将来自富氧空气源03的富氧空气，与上述经与蒸汽气化剂进行了一次热交换的来自煤气发生炉02下煤气出口的煤气再进行一次热交换，并将该富氧空气提升至120?220°C的温度，作为气化剂；进一步，优选富氧空气作为该第二换热器或者空气冷却器的换热工质，如果流量不足，则可以辅助采用空气甚至水冷为换热工质进行换热补偿；(5)优选但非必要的至少一个用以控制自夹套汽包05至前述换热器的控制阀门以及必要的工艺管线；(6)优选但非必要的至少一个用以控制自前述换热器至混合器04的调节阀门以及必要的工艺管线；(7)优选但非必要的至少一个用以控制自夹套汽包05至混合器04的阀门以及必要的工艺管线；(8)优选但非必要的至少一个用以控制自混合器04至煤气发生炉02下部的调节阀门以及必要的工艺管线；(9)优选但非必要的至少一个用以控制自混合器04至煤气发生炉02上部的调节阀门以及必要的工艺管线；(10)如公知技术，系统还需包含必要的控制组件，以使得系统动力设备能够运行，控制阀门能够按照要求进行切换等。基于上述煤气发生装置，本技术的煤气发生方法，具体过程如下:将煤炭由具有常压固定床的煤气发生炉02的炉顶煤仓01加入煤气发生炉02，经过焦化后进入气化层气化；富氧空气源03向煤气发生炉02的气化层提供氧气浓度为25?30%的富氧空气，与煤气发生炉02自产的蒸汽一起，作为气化层气化剂；其中，来自煤气发生炉02下煤气出口的煤气与煤气发生炉02内自产蒸汽首先在第一换热器经过一次热交换，以回收该部分的热能，并将该蒸汽预热成120?220°C温度的高温蒸汽；来自富氧空气源03的富氧空气与上述已进行了一次热交换的来自下煤气出口的煤气经过第二换热器再进行一次热交换，并将该富氧空气温度提升至120?220°C ；前述高温蒸汽和富氧空气两部分气体进入炉底的混合器04，经混合之后作为气化齐U，通过调节阀门进入煤气发生炉02的下部(或煤气发生炉02的上部)；在煤气发生炉02中，气化剂在炉里与煤进行气化还原反应，产生煤气；从下煤气出口的煤气进入除尘器06经除尘，然后进入第一换热器，再经与煤气发生炉02自产蒸汽换热，再经空气冷却器08与富氧空气或/和其它工质换热并冷却后，并与上煤气出口来的经电捕焦07后的焦化煤气混合，然后进入如公知技术的净化等后工段工序处理后供用户使用。本技术适用上下行式制气流程或连续式上行制气流程，优选适用上下行式制气流程；并且，在上、下行阶段的气化剂为富氧或/和蒸汽；该富氧气化剂的氧气浓度为25?30% (v/v,体积百分比)；该气化剂中的蒸汽与来自下煤气出口的煤气(通常为大约600°C的温度)进行了一次热交换，以将该蒸汽(通常为100?110°C的温度)提升至120?220°C的温度，该热交换器可与除尘器集成设计，安装在除尘器之内，也可顺序安装在除尘器之后，空气冷却器之前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用高温富氧与高温蒸汽为气化剂的煤气生产装置，包括：（1）至少一套煤气发生炉本体，以及与主体匹配的辅助设备，包括：煤仓（01），煤气发生炉（02），混合器（04），夹套汽包（05），除尘器（06），电捕焦（07），空气冷却器（08），洗涤冷却器（09）?；?其特征在于，还包括：（2）至少一个富氧空气源（03），富氧空气源（03）提供的富氧空气，其氧气浓度为25～30%，v/v，体积百分比；其余组分为氮气、微量的氩气；（3）至少一个第一换热器，该第一换热器与除尘器（06）集成设计，安装在除尘器（06）之内，或者该第一换热器顺序安装在除尘器（06）之后，空气冷却器（08）之前，煤气发生炉（02）自产蒸汽与来自煤气发生炉（02）下煤气出口的煤气经过该第一换热器进行一次热交换，以回收该部分的热能并将该蒸汽预热成120～220℃温度的高温蒸汽，作为气化剂；（4）至少一个第二换热器，该第二换热器与除尘器（06）集成设计，安装在除尘器（06）之内，前述第一换热器之后，或者该第二换热器与煤气发生炉系统本身具有的空气冷却器（08）集成设计，安装在空气冷却器（08）之内，或空气冷却器（08）之前；该第二换热器用于将来自富氧空气源（03）的富氧空气，与上述经与蒸汽气化剂进行了一次热交换的来自煤气发生炉（02）下煤气出口的煤气再进行一次热交换，并将该富氧空气提升至120～220℃的温度，作为气化剂；（5）至少一个用以控制自夹套汽包（05）至前述换热器的调节阀门及工艺管线；（6）至少一个用以控制自前述换热器至混合器（04）的调节阀门及工艺管线；（7）至少一个用以控制自夹套汽包（05）至混合器（04）的调节阀门及工艺管线；（8）至少一个用以控制自混合器（04）至煤气发生炉（02）下部的调节阀门及工艺管线；（9）至少一个用以控制自混合器（04）至煤气发生炉（02）上部的调节阀门及工艺管线。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗蓬，王晨，程贤茂，贾吉来，俞晓峰，谢东红，
申请(专利权)人：上海穗杉实业有限公司，
类型：实用新型
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