专利名称：一种制取煤气的工艺方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以劣质无烟煤、烟煤等煤种为原料，采用固定床煤气发生炉间歇 制造合成氨、甲醇等产品的原料煤气的方法及设备，属于煤气化领域。
背景技术：
中国的小合成氨、氮肥工业发展到今天，合成氨、氮肥产量已占据了国内大半壁江 山，但到目前为止，小氮肥企业生产装置的装备技术水平还比较低，特别是合成氨原料气的 制造工序，其核心设备煤气发生炉是最老式的，工艺也是最古老的，仍需要使用优质无烟煤 为原料才能较好的生产，但随着占合成氨、氮肥成本近70%的优质无烟煤资源的减少、价格 快速升高，大部分小氮肥企业已到了亏损的地步。因此，要想提高竞争力且达到较好的盈 利，必须使用价格低廉的劣质无烟煤、烟煤等原料。分析现有固定床煤气发生炉不适合使用烟煤的原因，主要是因为在现有工艺条件 下利用烟煤制取的煤气中煤焦油和其他碳氢化合物等含量较多，后续净化非常困难、运行 极不稳定等；不适合使用劣质无烟煤的原因，主要是因为其活性差、灰熔点变化较大等，生 产出的煤气质量比较差，二氧化碳气体成分含量较高、蒸汽转化率较低，能源消耗、浪费较 大。因此，只有解决上述问题，固定床煤气发生炉才能使用劣质无烟煤、烟煤等煤种进行制 气，以降低生产成本。本发明者长期从事小氮肥煤气化生产装置的研究，发明了多项成果，提高了固定 床煤气发生炉制气装置的效率，降低了生产消耗和成本，为固定床间歇煤气化装置的发展 做出了贡献，在此基础上对固定床间歇煤气化装置又进行了大量研究，发明了解决本难题 的工艺方法和设备。
发明内容
本发明的目的就是为解决现有固定床间歇煤气装置生产中存在的上述难题，研究 设计出一种制造合成氨、甲醇等产品的原料煤气的工艺方法及设备，用于对现有固定床间 歇煤气化生产装置的改造，使其适应劣质无烟煤、烟煤等原料煤的使用，同时将煤气质量提
尚ο为实现上述目的，一种制取煤气的工艺方法所采用的技术方案为根据固定床煤 气发生炉煤气制造工艺原理，将加工好的劣质无烟煤、烟煤等原料煤加入固定床煤气发生 炉内，利用两台固定床煤气发生炉(煤气发生炉I、煤气发生炉II )，按照吹风提温、制气、 蒸汽吹净三大工艺过程，由控制装置自动控制进行循环制气当煤气发生炉I工作至吹风提温阶段进行提温蓄热时，煤气发生炉I的吹风阀、 吹风气阀开启，其他阀门关闭，空气或富氧空气由吹风总管进入炉内进行燃烧，对炉内炭层 进行提温蓄热，吹风气进入吹风气总管，同时，煤气发生炉II的顶部煤气阀、底部煤气阀开 启，其他阀门关闭，顶部蒸汽阀开启，蒸汽由顶部蒸汽总管进入煤气发生炉II，从上到下通 过气化层，在1300°c左右的高温气化层内与煤反应生成煤气并且将煤气中的煤焦油及其他碳氢化合物等分解转化，经渣层进行热量回收后，洁净煤气经底部出口进入底部煤气支管， 然后再进入后续设备进行处理；当煤气发生炉I工作至制气阶段时，煤气发生炉I的顶部煤气阀、上吹阀开启，其 他阀门关闭，顶部蒸汽阀开启，煤气发生炉II的顶部煤气阀、底部煤气阀开启，其他阀门关 闭，蒸汽由底部蒸汽总管进入煤气发生炉I，从下到上经过1300°C左右的高温气化层，所生 成的粗煤气进入顶部煤气连通管，与加入的蒸汽一起进入煤气发生炉II，从上到下再通过 1300°C左右的高温气化层，将粗煤气中的煤焦油和其他碳氢化合物等进行分解转化，蒸汽 和二氧化碳也进一步转化，煤气质量得到提高，转变成洁净煤气经渣层进行热量回收后进 入底部煤气支管，然后再进入后续设备进行处理；当煤气发生炉I工作至蒸汽吹净阶段时，煤气发生炉I的顶部煤气阀、上吹阀开 启，其他阀门关闭，顶部蒸汽阀根据炉温情况可开启或关闭，煤气发生炉II的顶部煤气阀、 底部煤气阀开启，其他阀门关闭，蒸汽由底部蒸汽总管进入煤气发生炉I，从下到上经过 1300°C左右的高温气化层，所生成的粗煤气经顶部煤气连通管进入煤气发生炉II，从上到 下再通过1300°c左右的高温气化层，将粗煤气中的煤焦油和其他碳氢化合物等进行分解转 化，蒸汽和二氧化碳也进一步转化，煤气质量得到提高，转变成洁净煤气经渣层进行热量回 收后进入底部煤气支管，然后再进入后续设备进行处理。蒸汽吹净是每一个循环的最后阶 段，目的是置换煤气发生炉底部的煤气，为下一个循环的吹风提温阶段安全稳定运行创造 条件。当煤气发生炉II工作至吹风提温、制气、蒸汽吹净阶段时，同样依照上述方法进 行，转变成的洁净煤气经渣层进行热量回收后进入底部煤气支管，然后再进入后续设备进 行处理。在合成氨的生产中，煤气制造岗位根据原料气中氢气、氮气成分的比例要求指标， 及时开启或关闭加氮阀，将空气或富氧空气引入煤气发生炉，对原料气补氮，保障氨合成反 应的稳定经济运行。以后每个循环都是按照吹风提温、制气、蒸汽吹净三大工艺过程，由控制装置自动 控制进行循环制气。为实现上述目的，本发明所采用的设备技术方案为一种制取煤气的工艺方法所 采用的设备，包括两台固定床煤气发生炉(煤气发生炉I、煤气发生炉II )及其管道和阀门 及控制装置，煤气发生炉的顶部均设置烟气放空管及其阀门、吹风气支管及其阀门、顶部煤 气支管及其阀门、下吹蒸汽支管及其阀门，煤气发生炉的底部均设置吹风支管及其阀门、上 吹蒸汽支管及其阀门、底部煤气支管及其阀门、加氮支管及其阀门，煤气发生炉I、煤气发 生炉II的顶部煤气支管由顶部煤气连通管相连接，且顶部煤气连通管上设置顶部蒸汽支管 及其阀门，吹风气支管由吹风气总管相连接，下吹蒸汽支管及顶部蒸汽支管由顶部蒸汽总 管相连接，烟气放空管独自放空，煤气发生炉I、煤气发生炉II的底部煤气支管分别与后续 管道相连接，吹风支管由吹风总管相连接，上吹蒸汽支管由底部蒸汽总管相连接，加氮支管 由加氮总管相连接，本设备的阀门由控制装置进行自动控制。本发明可在现有装置上进行改造，改造周期短、投资少、见效快，改造后能使煤气 中的煤焦油及其他碳氢化合物等在高温气化层中被分解转化、蒸汽和二氧化碳也进一步被 转化，煤气质量提高，因此，使用本发明对现有固定床间歇煤气化装置进行改造，解决了现有固定床煤气发生炉不能适应劣质无烟煤、烟煤等煤种生产煤气的问题，使原料煤种得到 拓展，适应绝大多数煤种进行煤气生产，同时提高了煤气质量，合成氨、氮肥生产成本大幅 度降低，盈利能力和市场竞争力提高。
附图为本发明的实施例示意图。
具体实施例方式以上附图为本发明的实施例示意图，下面结合附图及实施例详述本发明的具体实 施方式。本发明所采用的设备技术方案的具体实施方式
为一种制取煤气的工艺方法所采 用的设备，包括两台固定床煤气发生炉(煤气发生炉I、煤气发生炉II )及其管道和阀门及 控制装置，煤气发生炉I (1)、煤气发生炉II (2)的顶部分别设置烟气放空管(108)、(208) 及其烟气阀(107)、(207)；吹风气支管(104)、(204)及其吹风气阀(103)、(203)；顶部煤气 支管(102)、(202)及其顶部煤气阀(101)、(201)；下吹蒸汽支管(106)、(206)及其下吹阀 (105)、(205)，煤气发生炉I (1)、煤气发生炉II (2)的底部分别设置吹风支管(110)、(210) 及其吹风阀(109)、(209)；上吹蒸汽支管(116)、(216)及其上吹阀(115)、(215)；底部煤 气支管(114)、(214)及其底部煤气阀(113)、(213)；加氮支管(112)、(212)及其加氮阀 (111)、(211)，煤气发生炉I (1)、煤气发生炉II (2)的顶部煤气支管由顶部煤气连通管(4) 相连接，且顶部煤气连通管(4)上设置顶部蒸汽支管(11)及其顶部蒸汽阀(10)，吹风气支 管由吹风气总管(5)相连接，下吹蒸汽支管及顶部蒸汽支管由顶部蒸汽总管(6)相连接，烟 气放空管独自放空，煤气发生炉I (1)、煤气发生炉II (2)的底部煤气支管分别与后续管道 相连接，吹风支管由吹风总管(7)相连接，上吹蒸汽支管由底部蒸汽总管(9)相连接，加氮 支管由加氮总管(8)相连接，本设备的阀门由控制装置(3)进行自动控制。一种制取煤气的工艺方法所采用的技术方案的具体实施方式
为根据固定床煤气 发生炉煤气制造工艺原理，先将木材等加入煤气发生炉内，点火升温烘炉，然后再将加工好 的劣质无烟煤、烟煤等原料煤加入进行燃烧，当炉内达到较高的温度和一定的炭层高度时， 利用两台固定床煤气发生炉(煤气发生炉I (1)、煤气发生炉II (2))，按照吹风提温、制气、 蒸汽吹净三大工艺过程阶段，由控制装置自动控制循环进行制气当煤气发生炉I (1)工作至吹风提温阶段进行提温蓄热时，煤气发生炉I (1)的 吹风阀(109)、吹风气阀(103)开启，其他阀门关闭，空气或富氧空气由吹风总管(7)进入 炉内进行燃烧，对炉内炭层进行提温蓄热，吹风气进入吹风气总管(5)，同时，煤气发生炉 II⑵的顶部煤气阀(201)、底部煤气阀(213)开启，其他阀门关闭，顶部蒸汽阀(10)开启， 蒸汽由顶部蒸汽总管(6)进入煤气发生炉II (2)，从上到下通过气化层，在1300°C左右的高 温气化层内与煤反应生成煤气并且将煤气中的煤焦油及其他碳氢化合物等进行分解转化， 经渣层进行热量回收后，洁净煤气经底部出口进入底部煤气支管(214)，然后再进入后续设 备进行处理；当煤气发生炉I (1)工作至制气阶段时，煤气发生炉I (1)的顶部煤气阀(101)、 上吹阀(115)开启，其他阀门关闭，顶部蒸汽阀(10)开启，煤气发生炉II (2)的顶部煤气阀(201)、底部煤气阀(213)开启，其他阀门关闭，蒸汽由底部蒸汽总管(9)进入煤气发生炉 I (1)，从下到上经过气化层，在1300°c左右的高温气化层内生成的粗煤气从煤气发生炉
I(1)的顶部进入顶部煤气连通管(4)，与顶部加入的蒸汽一起进入煤气发生炉II (2)，从 上到下再通过1300°C左右的高温气化层，将粗煤气中的煤焦油和其他碳氢化合物等进行分 解转化，蒸汽和二氧化碳也进一步转化，煤气质量得到提高，转变成洁净煤气经渣层进行热 量回收后进入底部煤气支管(214)，然后再进入后续设备进行处理。当煤气发生炉I (1)工作至蒸汽吹净阶段时，煤气发生炉I (1)的顶部煤气阀 (101)、上吹阀(115)开启，其他阀门关闭，顶部蒸汽阀(10)根据炉温情况可开启或关闭，煤 气发生炉II (2)的顶部煤气阀(201)、底部煤气阀(213)开启，其他阀门关闭，蒸汽由底部蒸 汽总管(9)进入煤气发生炉I (1)，从下到上经过1300°C左右的高温气化层，所生成的粗煤 气进入煤气发生炉II (2)的顶部，从上到下再通过1300°C左右的高温气化层，将粗煤气中 的煤焦油和其他碳氢化合物等进行分解转化，蒸汽和二氧化碳也进一步转化，煤气质量得 到提高，转变成洁净煤气经渣层进行热量回收后进入底部煤气支管(214)，然后再进入后续 设备进行处理。蒸汽吹净是每一个循环的最后阶段，目的是置换煤气发生炉底部的煤气，为 下一个循环的吹风提温阶段安全稳定运行创造条件。当煤气发生炉(2) II工作至吹风提温、制气、蒸汽吹净阶段时，同样依照上述方法 进行，转变成的洁净煤气经渣层进行热量回收后进入底部煤气支管(114)，然后再进入后续 设备进行处理。在合成氨的生产中，煤气制造岗位根据原料气中氢气、氮气成分的比例要求指标， 及时开启加氮阀(111)或(211)，将空气或富氧空气引入煤气发生炉I (1)或煤气发生炉
II(2)，对原料气补氮，保障氨合成反应的稳定经济运行。以后每个循环都是按照吹风提温、制气、蒸汽吹净三大工艺过程由控制装置自动 控制循环进行制气。
权利要求
一种制取煤气的工艺方法，其特征在于利用两台固定床煤气发生炉，按照吹风提温、制气、蒸汽吹净三大工艺过程，由控制装置自动控制进行循环制气，当煤气发生炉Ⅰ工作至吹风提温蓄热阶段时，蒸汽从上至下通过煤气发生炉Ⅱ的气化层制取煤气并同时将煤气中的煤焦油、其他碳氢化合物等进行分解转化；当煤气发生炉Ⅰ工作至制气和蒸汽吹净阶段时，蒸汽均先从下至上通过煤气发生炉Ⅰ的气化层制得粗煤气，然后再从上至下通过煤气发生炉Ⅱ的气化层，将粗煤气中的煤焦油、其他碳氢化合物等进行分解转化，蒸汽和二氧化碳进一步进行转化，制得质量较高的洁净煤气；当煤气发生炉Ⅱ工作至吹风提温蓄热阶段时，蒸汽从上至下通过煤气发生炉Ⅰ的气化层制取煤气并同时将煤气中的煤焦油、其他碳氢化合物等进行分解转化；当煤气发生炉Ⅱ工作至制气和蒸汽吹净阶段时，蒸汽均先从下至上通过煤气发生炉Ⅱ的气化层制得粗煤气，然后再从上至下通过煤气发生炉Ⅰ的气化层，将粗煤气中的煤焦油、其他碳氢化合物等进行分解转化，蒸汽和二氧化碳进一步进行转化，制得质量较高的洁净煤气。
2.根据权利要求1所述，一种制取煤气的工艺方法所采用的设备，包括固定床煤气发 生炉I和煤气发生炉II及其管道和阀门及控制装置，其特征在于煤气发生炉I和煤气发 生炉II的顶部均设置烟气放空管及其阀门、吹风气支管及其阀门、顶部煤气支管及其阀门、 下吹蒸汽支管及其阀门，底部均设置吹风支管及其阀门、上吹蒸汽支管及其阀门、底部煤气 支管及其阀门、加氮支管及其阀门；煤气发生炉I、煤气发生炉II的顶部煤气支管由顶部煤 气连通管相连接，且顶部煤气连通管上设置顶部蒸汽支管及其阀门，吹风气支管由吹风气 总管相连接，下吹蒸汽支管及顶部蒸汽支管由顶部蒸汽总管相连接，烟气放空管独自放空， 煤气发生炉I、煤气发生炉II的底部煤气支管分别与后续管道相连接，吹风支管由吹风总 管相连接，上吹蒸汽支管由底部蒸汽总管相连接，加氮支管由加氮总管相连接，本设备的阀 门由控制装置进行自动控制。
3.根据权利要求1所述，一种制取煤气的工艺方法其特征在于煤气发生炉在吹风提 温阶段所用的气化剂可以是空气，也可以是富氧空气。
4.根据权利要求1或2所述，一种制取煤气的工艺方法其特征在于本设备的阀门由 控制装置进行自动控制开启和关闭。
5.根据权利要求1或2所述，一种制取煤气的工艺方法其特征在于本方法采用固定 床煤气发生炉利用劣质无烟煤、烟煤等煤种进行煤气制造。
全文摘要
一种制取煤气的工艺方法及设备，属于煤气化领域，由控制装置自动控制两台与现有固定床造气炉基本相同的炉Ⅰ和炉Ⅱ循环制气，当炉Ⅰ或炉Ⅱ吹风时，蒸汽由上至下通过炉Ⅱ或炉Ⅰ的气化层制取煤气并同时将煤气中的煤焦油、其他碳氢化合物等进行分解；当炉Ⅰ或炉Ⅱ制气和蒸汽吹净时，蒸汽均先由下至上通过炉Ⅰ或炉Ⅱ的气化层制得粗煤气，再由上至下通过炉Ⅱ或Ⅰ的气化层将粗煤气中的煤焦油、其他碳氢化合物等进行分解，蒸汽和二氧化碳进一步转化，制得洁净煤气。本技术方案改造简单、投资少，解决了现有固定床造气炉不能适应劣质无烟煤、烟煤等煤种生产煤气的问题，同时提高了煤气质量，使原料煤种得到拓展，氮肥生产成本大幅度降低，市场竞争力提高。
文档编号C10J3/66GK101885987SQ20091001529
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月14日 优先权日2009年5月14日
发明者李凤荣 申请人:李凤荣