专利名称：一种气流床气化激冷装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤气化技术领域，特别涉及一种气流床气化激 冷装置。
背景技术：
煤的洁净与高效利用是当今世界能源与环境保护领域的重大技 术课题，也是我国国民经济和社会可持续发展的关键技术之一。煤 气化技术作为煤炭深度加工、转化的先导技术，是洁净煤技术的关 键。煤气化是指将煤投放在气化炉内，在一定的温度及压力条件下， 煤中有机质与气化剂如蒸汽/空气或氧气等发生一系列化学反应，将
固体煤转化为含有C0、 H2、 CH,等可燃气体和C02、 N2等非可燃气体 的过程。煤的气化技术在联合循环(IGCC)发电装置、合成氨以及 合成甲醇等行业应用极为广泛，而气化炉则是煤气化的关键设备。 因此，世界各国的科技人员研究和开发出了各种类型的气化炉。其 中，气流床与固定床、流化床相比，气流床具有较好的煤种与粒度 适应性和更优良的技术性能，是煤基大容量、高效洁净、运行可靠 的燃气与合成气制备装置的首选技术。
现今气流床气化技术的共同特点是加压(3.0MPa 6.5 MPa)、 高温(1300 1700 r)、粒度细微，反应迅速高效，但在原料煤处理、 输料形式与方法、实现混合、炉壳内衬、排渣、净化处理、余热回 收等技术上方式各异 形成不同的技术工艺类型。其中主要包括两种具有特色的技术流派，一种是以美国Texaco公司的技术为代表的 水煤浆气化技术；另一种是以荷兰Shell公司的技术为代表的干煤 粉气化技术。
美国Texaco公司的气化炉，水煤浆由气化炉炉顶向下喷入，在 炉内进行熔渣气化。由于物料在该气化炉内的停留时间分布较宽， 部分物料在炉内的停留时间很短，没有达到平均停留时间就逸出炉 外，因此，碳转化率一般低于95%。美国Texaco公司的气化炉的 气化操作温度为1400 1500°C，气化操作压力为2. 5 8. 5Mpa。美 国Texaco公司的气化炉世界范围内的商业化市场占有量大，技术成 熟，它因煤浆制备、计量、输送、控制简单，安全可靠，操作压力 高，可达6.5 MPa和投资低等技术特点得到广泛应用。
荷兰Shell公司的气化炉属加压对喷式粉煤液态排渣气化炉。 干煤粉用加压锁式煤斗，靠氮气或C02气流输送，与氧气及少量水 蒸汽混合喷入炉内，气化炉温度维持在1400 160(TC,形成的熔渣 在中间底部排渣口排出，煤气出炉后采用回流冷煤气激冷方式。该 炉装有四个煤粉燃烧器，并装设水冷壁，在水冷壁中将产生饱和蒸 汽。
在我国，九十年代，随着联合循环(IGCC)等洁净煤发电技术 的推广应用，在国家电力公司的资助下，西安热工研究院率先进行 了干煤粉加压气化技术研究并建立了国内第一套干煤粉加压气化特 性试验装置和干煤粉加压浓相供料装置，日处理煤量为700kg，气 化压力为2.0 3.0MPa，并进行了干煤粉气化特性和干煤粉浓相加供料系统的研究。
"十五"期间，西安热工研究院负责完成了国家高技术研究发
展计划(863计划)课题"干煤粉加压气化技术"中试试验研究， 发明了带水冷壁和煤气冷却器的两段式干煤粉加压气化工艺，建成 了规模为36t/d的中试装置，气化压力为3.0MPa，进行了十几种煤 的气化试验，并通过了国家验收。
"十一五"又在"绿色煤电"(863计划)课题项目中承担工艺 包设计任务，进一步完善了国内自主的干煤粉加压气化技术。
以往干法气化工艺主要针对发电用途，采用干法除尘，气化炉 体后加有庞大的煤气冷却器系统，设备结构复杂、制造成本相对很 高；而以往水煤浆激冷工艺采用水煤浆形式进料，入料成分中含有 大量水分，造成气化温度较低，大量热能损失，大大限制了可气化 煤种的范围，同时气化炉内采用耐火砖结构使得运行周期较短且需 定期更换，需设备用炉，增加了运行成本。 发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种粗 煤气中含有较多的水蒸气、采取冷煤气循环激冷工艺、造价低廉、 系统总效率高的气流床气化激冷装置。
本实用新型包括开设有气体出口和排渣口的气化炉l，与气化 炉1排渣口相连通的排渣罐3，在气化炉1的下部对称均匀布置有 一组或一组以上的喷嘴8 ，气化炉1的气体出口通过管路与激冷罐 4的粗煤气进口相连通，激冷罐4的气体出口通过管路与文丘里洗涤器11的粗煤气进口连接，文丘里洗涤器11的煤气出口与洗涤塔 6的煤气进口相连通，激冷罐4的下端出口通向灰水处理系统，在
激冷罐4的侧壁设有中压给水入水管口，洗涤塔6下端的灰水出口 管道与灰水处理系统相连接；在气化炉1的上端还可设置有循环煤 气激冷器7，洗涤塔6的净煤气出口一部分通过换热器10换热循环 至气化炉1上端煤气激冷器7进行炉内煤气激冷，其余部分作为生 产的合成气送至用户使用。
气化炉1的内部设置有水冷壁2，水冷壁2底部设有循环进水 口，上部设有水汽出口，水冷壁2底部的循环进水口端与汽包5的 循环水出口端相连通，水冷壁2上部的水汽出口端与汽包5的进口 端相连通。另外汽包5设有除氧水补充管口和排污管口。
本实用新型的工作原理是该气化炉1下部对称均匀布置有喷 嘴8，通过喷嘴8向气化炉1内以设定速度喷入粉状或浆态煤粉与 气化剂，反应生成包括C0和H2的粗煤气，粗煤气在气化炉1内自 下而上流动，经过气化炉1上部煤气激冷器7与冷煤气混合后进入 激冷罐4进行水激冷，然后进入文丘里洗涤器11和洗涤塔6洗涤净 化。净化后的煤气一部分作为产出合成气送至用户使用，另一部分 通过换热循环至气化炉1上部的煤气激冷器7对粗煤气进行激冷。
本实用新型采用了煤气上行、下置喷嘴式气流床气化激冷工艺， 即煤气与液渣呈反向流动，煤气向上流动，液渣向下流动的干煤粉 加压气化激冷工艺，本工艺不仅适用于干煤粉加压气化工艺，对采 用碳质料桨为原料的加压气化方式同样适用。这种工艺造价低廉，系统总效率高。
针对现有技术工艺的缺陷，本实用新型首次提出了煤气上行式 的干煤粉加压气化激冷工艺，这种工艺生产出来的粗煤气含有较多 水蒸气，可直接送入变换工序而不需要再补加蒸汽或只需要少补蒸 汽，造价低廉，系统总效率高，是煤化工合成氨、甲醇、制H2、合 成油等行业的最佳选择。本发明的工艺采取循环冷煤气对气化炉内 粗煤气激冷降温，使液态渣极易激冷固化，防止后续系统结焦；粗 煤气在激冷罐内进行激冷和洗涤，不需要煤气冷却器等设备，减少 了投资和耗功。
附图是本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
参见附图，本实用新型的激冷装置包括开设有气体出口和排渣
口的气化炉1，与气化炉1排渣口相连通的排渣罐3，排渣罐3的排 渣口与渣池相连通，气化炉1所产生的灰渣以固态形式经排渣口排
至排渣罐3，经排渣罐3充水减压排出到渣池；在气化炉1壳体的 下部对称均匀布置有一组或一组以上的气化喷嘴8，气化喷嘴8可 向气化炉1内喷入粉状或浆态煤粉与气化剂，气化炉1上端设有煤 气激冷器7，循环冷煤气通过煤气激冷器7与气化炉1内高热粗煤 气混合，使粗煤气达到设计温度范围后去后续设备再处理。气化炉 1的气体出口通过管路与激冷罐4的粗煤气进口管路相连通，激冷罐4的气体出口通过管路与文丘里洗涤器11的粗煤气进口管路连 接，文丘里洗涤器11的煤气出口与洗涤塔6的煤气进口管路相连通，
激冷罐4的下端出口通向灰水处理系统，在激冷罐4侧壁上设有中 压给水入水管口 9，洗涤塔6下端的灰水出口通过管路与灰水处理 系统相连接。洗涤塔6的净煤气出口一部分与用户相连接，送用户 使用，另一部分通过换热器10循环至气化炉1上端煤气激冷器7的 管道入口进行激冷。文丘里洗涤器11上设有洗涤水进口，洗涤用水 来自于洗涤塔循环工艺水系统。
气化炉l可以为干煤粉气化炉，也可以为水煤浆气化炉。如为 干煤粉气化炉，则内部设置有水冷壁2，水冷壁2底部设有循环进 水口，上部设有水汽出口，水冷壁2的底部的循环进水口端与汽包 5的循环水出口端相连通，水冷壁2上部的水汽出口端与汽包5的 水汽进口端相连通。另外汽包5设有除氧水补充管口和排污管口。 水冷壁2通过汽包5加入除氧水，补充水冷壁2内循环系统，并且 汽包5产出蒸汽送至用户，汽包5下部设有排污管道；如为水煤浆 气化炉，则内部设置为耐火材料。
本实用新型的激冷工艺实施步骤是起始阶段，通过气化炉1 下部对称均匀布置的一组或一组以上的气化喷嘴8，煤粉或水煤浆 与气化剂(氧气或富氧与水蒸汽)发生气化反应，煤粉或水煤浆与 气化剂(氧气或富氧与水蒸汽)发生气化反应(C+02+H20)，其中C: 02为2:1，仏0含量相对较少。在操作温度145(TC 170(TC，操作压 力3.0MPa 8. 7MPa的条件下，产生温度为1300 1500°C的粗煤气。气化炉l可以为干煤粉气化炉，也可以为水煤浆气化炉。如为干煤
粉气化炉，则内部设置有水冷壁2，且水冷壁2通过汽包5加入除 氧水，补充水冷壁2内循环系统，并且水冷壁2底部设有进水口，
上部设有出口，汽包5产出蒸汽送至用户，下部设有排污管道；如
为水煤浆气化炉，则内部设置为耐火材料。粗煤气在气化炉l内自
下向上流动，经过气化炉1上部的煤气激冷器7降温后，煤气温度 降至90(TC左右，这是本发明的第一次激冷，在此液态渣被固化， 灰渣排放即气化炉1产生的熔融态灰渣经排渣罐3由炉底排渣系统 排出；经过第一次煤气激冷后的粗煤气进入激冷罐4进行第二次水 激冷，此时将粗煤气直接通入激冷罐4液面以下使粗煤气激冷，激 冷后粗煤气由激冷罐4上部出口管道进入文丘里洗涤器11及洗涤塔 6进行粗煤气洗涤净化，激冷罐4的灰水由下部管道排出进入后续 灰水系统处理，在设备运行时，激冷罐4液位通过中压给水入水管 口 9补充中压水保持，在激冷罐4内粗煤气温度降温后进入文丘里 洗涤器11经与工艺水混合洗涤后，粗煤气再进入洗涤塔6洗涤净化， 产生的灰水通过洗涤塔6下部灰水出口管道进入灰水处理系统。文 丘里洗涤器11上设有洗涤水进口 ，文丘里洗涤器11洗涤用水来自 洗涤塔循环工艺水系统。净化后产生的合成气一部分经过换热器10 循环至煤气激冷器7进行粗煤气激冷过程，另一部分合成气通过输 气管路供用户使用。
本实用新型不仅可适用于干煤粉加压气化工艺，对采用碳质料 浆为原料的加压气化方式也同样适用。其工艺生产出来的粗煤气含有较多水蒸气，炉内进行循环激冷气降温，使液态渣极易激冷固化， 防止后续系统结渣；粗煤气在激冷罐、文丘里洗涤器及洗涤塔内进 行激冷和洗涤，造价低，系统总效率高，非常适用于煤化工如合成 氨、甲醇、制H2、合成油等行业。
权利要求1、一种气流床气化激冷装置，包括开设有气体出口和排渣口的气化炉(1)，与气化炉(1)排渣口相连通的排渣罐(3)，其特征在于在气化炉(1)的下部对称均匀布置有一组或一组以上的气化喷嘴(8)，气化炉(1)的气体出口通过管路与激冷罐(4)的粗煤气进口相连通，激冷罐(4)的气体出口通过管路与文丘里洗涤器(11)的粗煤气进口连接，文丘里洗涤器(11)的煤气出口与洗涤塔(6)的煤气进口相连通。
2、 根据权利要求1所述的气流床气化激冷装置，其特征在于所说的洗涤塔(6)的净煤气出口通过换热器(10)换热循环至气化 炉(1)上端的煤气激冷器(7)内。
3、 根据权利要求1或2所述的气流床气化激冷装置，其特征在 于所说的气化炉(1)的内部设置有水冷壁(2)，水冷壁(2)底 部设有循环进水口，上部设有水汽出口，水冷壁(2)底部的循环进 水口端与汽包(5)的循环水出口端相连通，水冷壁(2)上部的水 汽出口端与汽包(5)的进口端相连通。
专利摘要一种气流床气化激冷装置，包括气化炉1，在气化炉1的下部布置有喷嘴8，气化炉1的气体出口与激冷罐4的粗煤气进口相连通，激冷罐4的气体出口与文丘里洗涤器11的粗煤气进口连接，文丘里洗涤器11的煤气出口与洗涤塔6的煤气进口相连通，通过喷嘴8向气化炉1内喷入粉状或浆态煤粉与气化剂，反应生成粗煤气，粗煤气在气化炉1内自下而上流动，经过煤气激冷器7与冷煤气混合后进入激冷罐4进行水激冷，然后进入文丘里洗涤器11和洗涤塔6洗涤净化，净化后的煤气一部分送至用户使用，另一部分通过换热循环至气化炉1上部的煤气激冷器7对粗煤气进行激冷，具有粗煤气中含有较多的水蒸汽、造价低廉、系统总效率高的特点。
文档编号C10J3/84GK201376958SQ20092003208
公开日2010年1月6日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者任永强, 刚 刘, 夏军仓, 越 徐, 李小宇, 王保民, 许世森 申请人:西安热工研究院有限公司