清洁煤气制备方法及制备系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤气化技术，尤其涉及一种清洁煤气制备方法及制备系统。
【背景技术】
[0002]相对于煤的燃烧，煤气的燃烧更为清洁、高效;加上我国“富煤、贫油、少气”的能源格局，煤气作为一种清洁能源正在日益受到关注。目前，煤气化技术主要有固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术三大类。
[0003]固定床气化技术是指以块煤作为气化原料，以空气、水蒸气水蒸气、氧气作为气化剂，将块煤从煤气发生炉的顶部加入到煤气发生炉中，而将气化剂从煤气发生炉的底部加入到煤气发生炉中，通过气-固逆向流动换热将块煤转化成煤气的过程。固定床气化技术存在用煤要求高，污染严重，气固相反应不充分的缺点。
[0004]流化床气化技术是指以粒径处于O?1mm的煤粉作为气化原料，以空气、水蒸气、氧气作为气化剂，将煤粉加入到煤气发生炉中，而将气化剂从煤气发生炉底部加入到煤气发生炉中，气化剂自下而上穿过床层，使床层内的煤粉处于流化状态，煤粉在剧烈的搅动与返混中，与气化剂充分接触，发生反应生成煤气的过程，流化床气化技术存在飞灰量大，难处理的缺点。
[0005]气流床气化技术是指以煤粉作为气化原料，以空气，水蒸气、氧气作为气化剂，将煤粉与气化剂同时加入到煤气发生炉中，气化剂与煤粉并流进入到煤气发生炉中，在喷嘴的点火作用下瞬间着火，发生反应生成煤气。气流床气化技术具有煤种适应性强、气固相反应充分、反应物迅速，碳转化率高、飞灰量小等特点。
[0006]目前，气流床气化技术被广泛地应用于大型煤化工项目，如目前有代表性的shelI炉、德士古炉、GSP(德文Gaskombiant Schwarze pumpe)炉(即单喷嘴下喷式干煤粉加压气流床气化技术)等，该些煤气化技术的最小投煤量均在300吨/天以上，具有气化温度和压力高、生产能力大等特点，虽然能够满足中小规模煤化工企业对原材料的需求，但是其普遍的特点是投资规模大、投资周期长等，许多中小型的煤化工企业很难承受其高昂的制造、运行费用。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种清洁煤气制备方法及制备系统，以解决现有技术中的气流床气化技术投资规模大、投资周期长、不适于应用到中小型煤化工企业的问题。
[0008]本发明提供的清洁煤气制备方法，包括以下步骤:将煤粉加压输送至常低压煤气发生炉;使煤粉与气化剂在上述常低压煤气发生炉内发生气化反应，生成熔融态的粗煤气和炉渣的混合物;采用激冷介质对上述熔融态的粗煤气和炉渣的混合物进行激冷处理，得到分离的粗煤气和炉渣;逐级回收上述粗煤气中的热量，产生过热蒸汽和饱和蒸汽，并得到降温后的粗煤气；除去上述降温后的粗煤气中的灰尘颗粒，并通过煤气冷却器再次回收上述降温后的粗煤气中的热量，得到冷却的粗煤气;脱除上述冷却的粗煤气中的杂质硫，形成清洁煤气。
[0009]进一步地，在上述将煤粉加压输送至常低压煤气发生炉之前，还包括:
[0010]将原煤制备为煤粉；
[0011 ]在上述采用激冷介质对上述熔融态的粗煤气和炉渣的混合物进行激冷处理，得到分离的粗煤气和炉渣之后，还包括:
[0012]收集上述炉渣，并将收集到的上述炉渣定期排出；
[0013]进一步地，上述气化反应在常压?1.0Mpa的压力条件下进行。
[0014]进一步地，上述采用激冷介质对上述熔融态的粗煤气和炉渣的混合物进行激冷处理，得到分离的粗煤气和炉渣，包括:
[0015]采用水蒸气、水、循环煤气的其中之一对上述熔融态的粗煤气和炉渣的混合物进行激冷处理，得到分离的粗煤气和炉渣。
[0016]进一步地，上述逐级回收上述粗煤气中的热量，产生过热蒸汽和饱和蒸汽，并得到降温后的粗煤气，包括:
[0017]采用烟道式与管壳式组合结构形式的串联或并联的多级换热器逐级回收上述粗煤气中的热量，产生过热蒸汽和饱和蒸汽，并得到降温后的粗煤气。
[0018]本发明还提供一种清洁煤气制备系统，包括煤粉输送系统、气化反应系统，梯级余热利用系统、干湿式组合除尘单元、脱硫单元;上述煤粉输送系统，用于将煤粉加压输送至上述气化反应系统;上述气化反应系统包括多功能组合式烧嘴、常低压煤气发生炉和激冷单元;上述常低压煤气发生炉，用于为煤粉与气化剂的气化反应提供反应场所;上述多功能组合式烧嘴，用于点火，并升高上述常低压煤气发生炉的温度，以使上述煤粉与上述气化剂在上述常低压煤气发生炉内发生气化反应，生成熔融态的粗煤气和炉渣的混合物;上述激冷单元，用于采用激冷介质对上述熔融态的粗煤气和炉渣进行激冷处理，以得到分离的粗煤气和炉渣;上述梯级余热利用系统，用于逐级回收上述粗煤气中的热量，产生过热蒸汽和饱和蒸汽，并得到降温后的粗煤气;上述干湿式组合除尘单元包括煤气冷却器，用于除去上述降温后的粗煤气中的灰尘颗粒，并通过上述煤气冷却器再次回收上述降温后的粗煤气中的热量，得到冷却的粗煤气;上述脱硫单元，用于脱除上述冷却的粗煤气中的杂质硫，形成清洁煤气。
[0019]进一步，该清洁煤气制备系统还包括，
[0020]煤气制备系统;上述煤粉制备系统，用于将原煤制备为煤粉;上述气化反应系统还包括炉渣收集系统，上述炉渣收集系统，用于收集上述炉渣，并将上述炉渣定期排出。
[0021]进一步地，上述常低压煤气发生炉的运行压力为常压?l.0Mpa。
[0022]进一步地，上述激冷单元采用的激冷介质为水蒸气、水、循环煤气其中之一。
[0023]进一步地，上述梯级余热利用系统包含串联或并联的多级换热器，上述多级换热器采用烟道式与管壳式组合结构形式。
[0024]本发明提供的清洁煤气制备方法，通过使煤粉与气化剂在常低压煤气发生炉内发生气化反应，能够减小清洁煤气制备系统的规模，使得本发明提供的清洁煤气制备方法能够应用于中小型煤化工企业。并且，通过逐级回收粗煤气中的热量，能够提高热量的利用率，避免热量的浪费。此外，通过煤气冷却器再次回收降温后的粗煤气中的热量，能够进一步避免热量的浪费，提高能源的利用率。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本发明实施例一提供的清洁煤气制备方法的流程图；
[0027]图2为本发明实施例二提供的清洁煤气制备方法的流程图；
[0028]图3为本发明实施例三提供的清洁煤气制备系统的结构示意图；
[0029]图4为本发明实施例四提供的清洁煤气制备系统的结构示意图；
[0030]图5为本发明实施例四提供的清洁煤气制备系统中的梯级余热利用系统的结构示意图。
[0031]附图标记说明:
[0032]1:煤粉输送系统；
[0033]2:气化反应系统:
[0034]21:多功能组合式烧嘴；
[0035]22:常低压煤气发生炉；
[0036]23:激冷单元；
[0037]24:炉渣收集系统；
[0038]3:梯级余热利用系统；
[0039]31:换热器；
[0040]4:干湿式组合除尘单元；
[0041 ] 5:脱硫单元；
[0042]6:煤粉制备系统。
【具体实施方式】
[0043]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044]实施例一
[0045]图1为本发明实施例一提供的清洁煤气制备方法的流程图。如图1所示，本实施例提供的清洁煤气制备方法，包括以下步骤:
[0046]SlOl、将煤粉加压输送至常低压煤气发生炉；
[0047]具体地，煤粉的主要成分为C，含有少量的H、0、S、N、Si等，煤粉的含水量低于2%，并且90% (质量百分比)以上的煤粉颗粒的粒径小于100微米。
[0048]加压输送，具体是指通过煤粉输送系统，采用N2SCO2作为载气，将煤粉吹送至常低压煤气发生炉的过程。
[0049]S102、使煤粉与气化剂在常低压煤气发生炉内发生气化反应，生成熔融态的粗煤气和炉渣的混合物；
[0050]具体地，气化剂为空气和水蒸气或者是氧气和水蒸气，以为煤粉与气化剂的气化反应提供还原性气氛。反应温度为1500 V，还原性气氛下，煤粉与氧气、水蒸气发生反应，主要反应有:
[0051 ]可燃物的燃烧，主要反应有:
[0052]C+02—C0