低高温结合常压粉煤气化炉及气化工艺方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤气化技术领域，具体涉及一种常压粉煤气化炉及气化工艺方法。
【背景技术】
[0002] 煤气化技术对于合理有效地利用煤炭，最大限度的提高煤炭利用率具有极为重要 的意义。至今仍有很大的发展创新的空间。常压粉煤气化炉是煤气化技术的重要设备。老 式常压粉煤气化炉，就是用廉价的粉煤作为原料可产出燃料气、合成气的常压流化床气化 炉。
[0003] 老式常压粉煤气化炉的特点： (D廉价的粉煤做原料。
[0004] 0可生产可达1100~2300大卡的煤气。
[0005] @操作、维修简单，维修量特少。
[0006] φ技术成熟的气化炉，年连续运转率可达92%以上，生产负荷弹性大（50~110%)。
[0007] 中国专利ZL97202018. 7和ZL200720011795. 1公开的常压流化床粉煤发生炉克服 了以往常压粉煤气化炉的缺点，但还存在如下不足之处： Φ使用煤种范围不够广泛，局限于褐煤、长焰煤、弱粘煤、不粘煤。
[0008] 3粉尘中含碳量较高(近30%)，因此碳利用率比较低下《 93%)。
[0009] ③炉内反应温度较低（950~1050°C)，循环水中含苯酚等有机物造成环境污染。
[0010] S煤气中有效气含量比较低下（彡74%)。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是提供一种低高温结合常压粉煤气化炉及气化工艺方法，以克服老 式常压流化床粉煤气化炉及气化工艺方法的缺点，消除环境污染的根源，产出高质量的煤 气，同时降低煤气生产成本。
[0012] 本发明的技术方案是：低高温结合常压粉煤气化炉，具有低温气化炉，低温气化炉 连接有煤气管，本发明煤气管的另一端连接高温反应炉，高温反应炉具有立式圆筒状炉身， 在圆筒状炉身下部有煤气出口管。
[0013] 入炉煤通过螺旋供煤机进入低温气化炉，气化剂总量的60~70%通过设在低温气 化炉下部的一次喷嘴供入低温气化炉。进入到低温气化炉的粉煤，通过气化剂(氧气与蒸汽 混合物）处于流化状态。低温气化炉下部的炉温为950~1050°C (灰熔点以下)，下部的压 力为12~16KPa;而上部的炉温则约为950°C左右，压力为10~15KPa。在上述条件下，低 温气化炉内的粉煤和气化剂经过复杂的分解、氧化、还原等化学反应而生成粗煤气。生成的 粗煤气和未反应的煤粉一同由低温气化炉上部进入到高温反应炉。
[0014] 在高温反应炉煤气入口管上设有二次喷嘴，气化剂总量的30~40%用二次喷嘴供 入到高温反应炉。高温反应炉操作温度为彡1350°C (灰熔点以上)，压力为9~15KPa。在 上述条件下，进入高温反应炉的粗煤气和未反应煤粉与气化剂再次经过复杂的化学反应而 生成产品煤气。进入在高温反应炉内的粗煤气中有机物将会全部分解，粗煤气中二氧化碳 绝大部分转变成一氧化碳成为有效气，将粗煤气中的甲烷大部分裂解气化变为有效气，飞 灰变成熔渣。
[0015] 在高温反应炉中燃烧之后产生的煤气和熔渣(含C < 0. 5%)经过激冷器将温度降 到950~IKKTC之后，煤气进入下一个阶段，而熔渣借助于重力的作用下落入水封器，然后 用携澄机装车拉走。
[0016] 由于利用充分的反应条件及时间，加之高温下熔渣操作在煤气中有机物将会全部 分解，煤气中二氧化碳绝大部分转换成一氧化碳成为有效气，将煤气中的甲烷大部分裂解 气化变为有效气，飞灰变成熔渣，非常有利于环保。
[0017] 本发明将低温气化炉与高温反应炉结合在一起，将出自低温气化炉的煤气中带出 的没反应的煤粉，在高温反应炉与气化剂进行再次反应。低温气化炉的操作温度为950~ 1050°C (灰熔点以下)，操作压力为10~16KPa，煤气中有效气为70~74%，出口煤气中 含尘浓度为50~200g/Nm3,粉尘中含碳量为20~30%左右。高温反应炉的操作温度为 彡1350°C，压力为9~15KPa。
[0018] 从低温煤气发生炉产生的煤气通过高温反应炉过程中，煤气中的有机物全部被分 解，原料气中的绝大部分二氧化碳转换成为一氧化碳，煤气中的粉尘都被溶解，粉尘中的碳 几乎全部回收利用。
[0019] 高温反应炉出口煤气中有效气含量可达到78~85%，熔渣中含碳量为0. 5%左右， 碳利用率可达到多99%，颗粒状的熔渣可作为建材原料，得到充分利用。
[0020] 本发明的高温反应炉内基本有如下反应： C+^O7 =CO+Q I CO + \^〇2 = +Q 2 COj + C >2CO Q J C + -HjO -iCX? + H~~ Q .4 CO l H7O - >C〇3 f H2 IQ ：. c CH^Hp^CO +3/f2 -Qg 如上式中可见有效气（C0、H2)产生的③φ?反应属于吸热反应。
[0021] 随着反应温度的上升，其反应的抵消向右侧移动。因此通过高温反应炉出来的煤 气中有效气成分较多，一氧化碳占45~55%，氢气占32~38%，二氧化碳占10~18%，甲烷 占0. 1~0. 5%，氮气占0. 4~0. 8%，氧气占0. 2~0. 5%左右。
[0022] 本发明方法使煤气中有效气由70~74%可提高到78~85% ;而且出自高温反应 炉的煤气中甲烷含量会很少，非常适合做合成气，煤气中甲烷含量由2. 5~3. 5%可降到 0. 1~0. 5% ;粉尘被高温（彡1350 °C)溶解，粉尘中的碳被全部气化，粉尘中的含碳量由30% 降到0. 5%以下；碳利用率由85~93%可提高到彡99% ; 例如用40000Nm3/h能力的炉子，在同等原料条件下每1000 Nm3的有效气煤耗由 779. 2kg/km3降到 656. 6kg/km 3;氧消耗量由 299. 4Nm VkNm3降到 278. 9Nm VkNm3即，每 1000 Nm3有效气中可节约122. 6kg煤和20. 5Nm 3氧气。也就是说，40000Nm Vh能力的炉子， 年产煤气量3. 2亿Nm3/年，可节约980. 8吨煤和164000Nm3氧气。其结果，煤气成本相应的 大幅度降下来，企业会得到可观的经济效益。其结果，煤气成本相应的大幅度降下来，企业 会得到可观的经济效益。本发明在常压煤气化技术领域里具有重大的经济意义。同时也彻 底解决了粉尘污染的环保问题。
[0023] 原工艺与本发明工艺的主要参数对比表
【附图说明】
[0024] 图1为现有常压粉煤气化炉的结构示意图； 图2为本发明低高温结合常压粉煤气化炉的结构示意图； 图3为现有常压粉煤气化炉工艺流程图； 图4为本发明低高温结合常压粉煤气化工艺流程图。
【具体实施方式】
[0025] 现有常压粉煤气化炉主要由发生炉8、回流高温旋风分离器16、煤气管14和回流 管17组成，发生炉8具有圆筒状炉身10及中部圆锥体7,顶部为拱形封头12,底部为圆锥 形封头5,炉身及顶部封头内衬为保温砖和耐火砖，中部圆锥体7和圆锥封头5内衬耐温层。
[0026] 本发明低高温结合常压粉煤气化炉主要由低温气化炉8,煤气管14,高温反应炉 21组成。
[0027] 低温气化炉8与现有技术基本相同，只是中部圆锥体7的圆锥角12~18°，底部 圆锥封头5的倾斜角为30~40°。低温气化炉8由排灰管1，灰斗2,底部圆锥封头5,中部 圆锥体7,圆筒状炉身10,拱形封头12和煤气出口管13组成。在底部圆锥封头5壁上设有 一次喷嘴3和入煤机连接管4,在炉体的上、中、下多个部位设有测温口 6和测压口 11。在 灰斗2和炉身10上设有人孔9。拱形封头12上的煤气出口管13连