专利名称：一种高硫粉煤部分气化预脱硫和固硫一体化工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高硫粉煤部分气化预脱硫和固硫一体化工艺及其装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱硫成本低，脱硫效果好的高硫粉煤部分气化预脱硫和固硫一体化工艺及装置。
本发明的部分气化预脱硫和固硫一体化工艺包括如下步骤煤在热空气中被干燥与粉碎，对于烟煤，其温度为80～120℃，褐煤为140～160℃，粉碎后煤粉粒度小于300微米，将煤粉增压至表压0.05～0.3MPa，煤粉与空气和水蒸汽混合物进入预气化室，预气化室内的温度控制在1000～1300℃，再进入气化炉，占总蒸汽用量的40～60％一部分蒸汽从气化器底部气体分布器进气口进入炉内，气化炉温度控制在850～1200℃，空气耗量1.0～3.0Nm3/kg，蒸汽耗量0.1～0.5kg/kg，生成夹带焦粉的煤气进入气化炉上部固硫床，固硫床中使用高温固硫剂，其颗粒直径为0.5～3.0mm，床层静高度与反应器直径比保持0.5～1.0，中心气流管和侧气流管气体流速为10～20m/s，其中中心气流管流量占总煤气量的50～60％，固硫操作温度控制在750～900℃，反应后硫化固体去再生器或稳定化反应器处理，从气化炉顶部流出夹带焦粉的高温煤气或煤气混合物。
如上所述的高温固硫剂是石灰石或生石灰。
为了实现上述发明，设计了专用气化装置，它是由气化炉、空气蒸汽入口、煤气出口、进煤口组成，其特征在于气化炉上部设置固硫床，装有倒圆锥形布气板，固硫床倒圆锥形布气板上方设有固硫剂进口和固硫剂溢流管，固硫床下部为气化床，在气化床的下部装有多孔平板布气板和倒圆锥形气室，布气板上方设有进煤口，气化炉底部有与倒圆锥形气室相通的空气蒸汽入口，气化炉顶部有煤气出口。
如上所述的固硫床倒圆锥形布气板的倒圆锥体母线与中心轴的夹角为15-45度，设有中心气流管和四个均布的侧气流管。
如上所述的进煤口亦即预气化室。
本发明一体化工艺生成煤气量1.2～4.0Nm3/kg，热值3000～5000kJ/Nm3，煤中硫析出率50～80％。
本发明的高硫粉煤部分气化预脱硫和固硫一体化工艺特点如下1.系统采用集成技术，其单元技术成熟可靠。2.煤种适应范围宽。3.干法高温脱硫，使用廉价石灰石脱硫剂。4.产生的热煤气可代替重油用于粉煤燃烧炉的调荷。5.脱硫成本低，脱硫效果好图1是本发明专用气化炉装置的结构示意2是本发明专用气化炉装置中固硫床倒圆锥形布气板的结构示意图
本发明专用气化炉装置是由气化炉(11)、空气蒸汽入口(1)、煤气出口(8)、进煤口(4)组成，其特征在于气化炉(11)上部设置固硫床，装有倒圆锥形布气板(5)，固硫床倒圆锥形布气板(5)上方设有固硫剂进口(6)和固硫剂溢流管(7)，固硫床下部为气化床，在气化床的下部装有多孔平板布气板(3)和倒圆锥形气室(2)，多孔平板布气板(3)上方设有进煤口(4)，气化炉(11)底部有与倒圆锥形气室(2)相通的空气蒸汽入口(1)，气化炉(11)顶部有煤气出口(8)。固硫床倒圆锥形布气板(5)的倒圆锥体母线与中心轴的夹角为15-45度，设有中心气流管(9)和四个均布的侧气流管(10)。
实施例1以一种瘦煤为原料，干燥温度105～120℃，煤粉粒度小于300微米。入炉煤性质列于表1，将煤粉增压至表压0.2MPa，煤粉与空气和水蒸汽混合物进入预气化室，预气化室内的温度控制在预气化室操作温度1250℃，从进煤口(4)再进入气化床，占总蒸汽用量的60％一部分蒸汽从空气蒸汽入口(1)进入倒圆锥形气室(2)，再从气体分布器(3)进入炉内，气化炉温度控制在1050℃，空气耗量为2.46Nm3/kg，蒸汽耗量为0.19kg/kg，生成夹带焦粉的煤气进入气化炉上部固硫床，固硫床中使用高温固硫剂，其颗粒平均直径为1.5mm，床层静高度与反应器直径比保持0.7，中心气流管(9)和侧气流管(10)气体流速为20m/s，其中中心气流管(9)流量占总煤气量的60％，固硫操作温度控制在850℃，反应后固硫剂从固硫剂溢流管(7)流出 去再生器或稳定化反应器处理，从气化炉(11)顶部煤气出口(8)流出夹带焦粉的高温煤气或煤气混合物。生成煤气量3.12Nm3/kg，热值3541kJ/Nm3，煤中硫析出率为68％，碳转化率为50％。气态硫化氢脱除率95％，系统脱硫率为65％。
实施例2以一种褐煤为原料，干燥温度140～150℃，煤粉粒度小于300微米。入炉煤性质列于表1，将煤粉增压至表压0.2MPa，煤粉与空气和水蒸汽混合物进入预气化室，预气化室内的温度控制在预气化室操作温度1200℃，从进煤口(4)再进入气化床，占总蒸汽用量的60％一部分蒸汽从空气蒸汽入口(1)进入倒圆锥形气室(2)，再从气体分布器(3)进入炉内，气化炉温度控制在1000℃，空气耗量为1.3Nm3/kg，蒸汽耗量为0.1kg/kg，生成夹带焦粉的煤气进入气化炉上部固硫床，固硫床中使用高温固硫剂，其颗粒平均直径为1.5mm，床层静高度与反应器直径比保持0.7，中心气流管(9)和侧气流管(10)气体流速为20m/s，其中中心气流管(9)流量占总煤气量的60％，固硫操作温度控制在850℃，反应后固硫剂从固硫剂溢流管(7)流出 去再生器或稳定化反应器处理，从气化炉(11)顶部煤气出口(8)流出夹带焦粉的高温煤气或煤气混合物。生成煤气量1.6Nm3/kg，热值4000kJ/Nm3，煤中硫析出率为75％，碳转化率为60％。气态硫化氢脱除率95％，系统脱硫率为71％。
实施例3以一种气煤为原料，干燥温度105～120℃，煤粉粒度小于300微米。入炉煤性质列于表1，将煤粉增压至表压0.2MPa，煤粉与空气和水蒸汽混合物进入预气化室，预气化室内的温度控制在预气化室操作温度1250℃，从进煤口(4)再进入气化床，占总蒸汽用量的60％一部分蒸汽从空气蒸汽入口(1)进入倒圆锥形气室(2)，再从气体分布器(3)进入炉内，气化炉温度控制在10500℃，空气耗量为1.5Nm3/kg，蒸汽耗量为0.2kg/kg，生成夹带焦粉的煤气进入气化炉上部固硫床，固硫床中使用高温固硫剂，其颗粒直径为1.5mm，床层静高度与反应器直径比保持0.7，中心气流管(9)和侧气流管(10)气体流速为20m/s，其中中心气流管(9)流量占总煤气量的60％，固硫操作温度控制在850℃，反应后固硫剂从固硫剂溢流管(7)流出去再生器或稳定化反应器处理，从气化炉(11)顶部煤气出口(8)流出夹带焦粉的高温煤气或煤气混合物。生成煤气量2.0Nm3/kg，热值4200kJ/Nm3，煤中硫析出率为72％，碳转化率为55％。气态硫化氢脱除率95％，系统脱硫率为68％。
表1原料煤样工业分析、元素分析
权利要求
1.一种高硫粉煤部分气化预脱硫和固硫一体化工艺，其特征在于包括如下步骤煤在热空气中被干燥与粉碎，对于烟煤，其温度为80～120C，褐煤为140～160℃，粉碎后煤粉粒度小于300微米，将煤粉增压至表压0.05～0.3MPa，煤粉与空气和水蒸汽混合物进入预气化室，预气化室内的温度控制在1000～1300℃，再进入气化炉，占总蒸汽用量的40～60％一部分蒸汽从气化器底部气体分布器进气口进入炉内，气化炉温度控制在850～1200℃，空气耗量1.0～3.0Nm3/kg，蒸汽耗量0.1～0.5kg/kg，生成夹带焦粉的煤气进入气化炉上部固硫床，固硫床中使用高温固硫剂，其颗粒直径为0.5～3.0mm，床层静高度与反应器直径比保持0.5～1.0，中心气流管和侧气流管气体流速为10～20m/s，其中中心气流管流量占总煤气量的50～60％，固硫操作温度控制在750～900℃，反应后硫化固体去再生器或稳定化反应器处理，从气化炉顶部流出夹带焦粉的高温煤气或煤气混合物。
2.如权利要求1所述的一种高硫粉煤部分气化预脱硫和固硫一体化工艺，其特征在于所述的高温固硫剂是石灰石或生石灰。
3.如权利要求1所述的一种高硫粉煤部分气化预脱硫和固硫一体化工艺所用装置，其特征在于它是由气化炉(11)、空气蒸汽入口(1)、煤气出口(8)、进煤口(4)组成，其特征在于气化炉(11)上部设置固硫床，装有倒圆锥形布气板(5)，固硫床倒圆锥形布气板(5)上方设有固硫剂进口(6)和固硫剂溢流管(7)，固硫床下部为气化床，在气化床的下部装有多孔平板布气板(3)和倒圆锥形气室(2)，多孔平板布气板(3)上方设有进煤口(4)，气化炉(11)底部有与倒圆锥形气室(2)相通的空气蒸汽入口(1)，气化炉(11)顶部有煤气出口(8)。
4.如权利要求3所述的一种高硫粉煤部分气化预脱硫和固硫一体化工艺所用装置，其特征在于所述的固硫床倒圆锥形布气板(5)的倒圆锥体母线与中心轴的夹角为15-45度，设有中心气流管(9)和四个均布的侧气流管(10)。
全文摘要
一种高硫粉煤部分气化预脱硫和固硫一体化工艺由备煤、气化、固硫等单元组成，构成一个煤部分气化及气态硫化物热态脱除系统。所述的装置可适合粉煤(粒径＜300μm)原料，解决了固硫剂与焦粉的分离问题，具有低的脱硫剂磨损和高的固硫效果。本发明在一个装置中实现煤的部分气化预脱硫、气态硫化物的脱除，生产出的低硫焦粉/煤气混合物。本发明不仅能减少硫排放而且可改善粉煤锅炉的燃烧和调荷性能，设备和运行成本较低。
文档编号C10J3/72GK1478871SQ0314676
公开日2004年3月3日 申请日期2003年6月25日 优先权日2003年6月25日
发明者黄戒介, 王泽 , 房倚天, 张尚武, 白秀刚, 胡震, 毛子刚, 郑伟 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所