褐煤气化多联产制取还原气的装置及方法

褐煤气化多联产制取还原气的装置及方法
【专利摘要】本发明提供褐煤气化多联产制取还原气的装置及方法，该装置包括气化炉、热解/部分气化炉、半焦储罐、除尘单元及混合器；气化炉分一、二、三区；一区与二区间设催化剂入口；二区与三区间设半焦/气化剂入口；气化炉顶底端分设合成气出口及灰渣出口；部分气化炉内设导流筒，炉顶底端分设喷嘴及半焦出口，靠近顶端设热载体入口，半焦储仓处设挥发物出口；半焦出口分别与半焦储罐入口及半焦/气化剂入口相连；合成气出口与热载体入口相连，且其还经除尘单元与混合器入口相连；挥发物出口与混合器入口相连；混合器入口还依次与炉顶气脱碳单元、炉顶气净化单元相连。该方法利用该装置，其可使褐煤分级转化，生产还原气，成本低廉，热效率高，环境友好。
【专利说明】
褐煤气化多联产制取还原气的装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及褐煤气化多联产制取还原气的装置及方法，属于冶金技术领域。
【背景技术】
[0002] 直接还原炼铁是使用煤、气体或液体燃料为能源和还原剂，在铁矿石软化温度以 下，不熔化即将铁矿石中氧化铁还原获得固态直接还原铁的工艺，该工艺不使用焦炭，不用 烧结矿，具有优质、低耗、低污染的特点。其中，竖炉气基直接还原炼铁技术是近二十年发展 起来的一种新兴非高炉炼铁技术，其依赖于优质的天然气资源和高品位的矿石资源，近几 年在国外得到很好的应用发展，但在我国一直未得到较好的发展和应用，这主要受制于国 内缺乏廉价的天然气资源和高品位、优质块矿。我国传统焦化-高炉炼铁路线具有能耗高、 污染大，不能有效利用煤炭资源，因此开发以煤制气结合竖炉直接还原炼铁技术是符合我 国国情的新型炼铁技术，现阶段煤制气的成本较高，采用低阶煤(褐煤)热解、气化为竖炉炼 铁提供还原气是重要的研究课题。
[0003] 目前，生产规模最大的气基竖炉工艺以Midrex法和HYL法为主，均以天然气为原料 转化为还原气，并逐渐开发了焦炉煤气和煤制气炼铁技术。一般而言，竖炉直接还原炼铁对 还原气的要求是，H 2与⑶和CH4的总体积分数大于90%，φ(Η2)/φ(α))为1 .〇~5.0,还原气入 炉温度大于850 °C。
[0004] 现有的煤气化工艺均不能直接提供满足要求的气体组分，需要转换装置来调节气 体组分，且普遍存在气化炉压力高，对原料要求苛刻、制气成本高、能耗高等不足。因此，开 发适合直接还原炼铁工艺要求的新型气化工艺是非常必要的。如若能以我国相对丰富、成 本低廉的褐煤作为原料生产还原气，则可大幅降低直接还原铁成本。因此，开发适合直接还 原炼铁工艺要求的新型还原气装置及制备工艺是非常必要的。

【发明内容】

[0005] 为解决上述技术问题，本发明的目的之一在于提供褐煤气化多联产制取还原气的 装置。
[0006] 本发明的目的还在于提供一种使用上述装置的褐煤气化多联产制取还原气的方 法。该方法能够有效气化褐煤生产竖炉还原气，用于直接还原铁联产化工产品。
[0007]为达上述目的，本发明提供褐煤气化多联产制取还原气的装置，其包括气化炉、热 解/部分气化炉、半焦储罐、除尘单元及混合器;其中：
[0008] 所述气化炉自上至下分为第一反应区、第二反应区及第三反应区；
[0009] 所述第一反应区与第二反应区之间设有催化剂入口；
[0010]所述第二反应区与第三反应区之间设有半焦/气化剂入口；
[0011] 所述气化炉的顶端及底端分别设有合成气出口及灰渣出口；
[0012] 所述热解/部分气化炉的炉内设有导流筒，该导流筒将所述热解/部分气化炉分为 热解/部分气化区和半焦储仓;所述热解/部分气化炉的炉体顶端及底端分别设有喷嘴及半 焦出口，所述热解/部分气化炉的炉体靠近顶端处设有热载体入口，所述热解/部分气化炉 的炉体在所述半焦储仓处设有挥发物出口；
[0013] 所述半焦出口通过管路分别与所述半焦储罐的入口及所述半焦/气化剂入口相 连；
[0014] 所述合成气出口通过管路分别与所述热载体入口及所述除尘单元的入口相连;所 述除尘单元的出口通过管路与所述混合器的一入口相连；
[0015] 所述挥发物出口通过管路与精制单元、分离单元及脱碳单元相连，该脱碳单元通 过管路与所述混合器的另一入口相连;优选地，所述精制单元、分离单元及脱碳单元串联， 优选依次串联；
[0016] 所述混合器的再一入口通过管路与炉顶气脱碳单元的出口相连，该炉顶气脱碳单 元的入口通过管路与炉顶气净化单元的出口相连，该炉顶气净化单元的入口与用于输送竖 炉还原铁矿石后产生的炉顶气的管路相连；
[0017] 所述混合器的出口与用于输送还原气的管路相连。
[0018] 根据本发明的【具体实施方式】，该装置还包括废热锅炉，该废热锅炉增设在所述除 尘器与所述合成气出口之间，所述废热锅炉的入口通过管路与所述合成气出口相连，所述 废热锅炉的出口通过管路与所述除尘器的入口相连。在该除尘器前增加废热锅炉，可回收 合成气的显热。
[0019] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述装置中，所述热解/部分气化炉炉体为 耐火砖，外壁为不锈钢材料。
[0020] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述装置中，所述用于输送还原气的管路 上设置气体加热装置。该加热装置可加热还原气，以满足进竖炉气体的温度要求。
[0021] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述装置中，所述催化剂入口通过管路与 所述半焦储罐的出口相连。将催化剂入口与半焦储罐的出口相连可方便本发明直接将所得 半焦作为催化剂，或在所得半焦上负载活性组分后作为催化剂。
[0022] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述装置中，该导流筒为竖直圆筒，圆筒下 部直径扩大。设置导流筒有利于褐煤部分气化产生的挥发分与半焦的分离，减少挥发分与 半焦的相互作用对半焦炭活性的抑制，具体地，挥发分和半焦在导流筒出口处分离，半焦落 入半焦储仓，挥发物通过管道进入后续单元。
[0023]根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述装置中，所述精制单元、分离单元及脱 碳单元依次串联。
[0024] 另一方面，本发明还提供了褐煤气化多联产制取还原气的方法，其是通过使用上 述装置实现的，该方法包括以下步骤：
[0025] 将褐煤、热解/部分气化气化剂通过所述喷嘴，及将热载体通过所述热载体入口输 入所述热解/部分气化炉，在其内发生不完全气化反应，得到挥发分和半焦;所述挥发分经 精制、分离及脱碳后得热解气，该热解气进入所述混合器;所述半焦一部分通过所述半焦/ 催化剂口进入气化炉，剩余部分进入所述半焦储罐；
[0026] 通过所述半焦/催化剂入口进入所述气化炉的半焦与完全气化气化剂发生完全气 化反应，得到粗煤气；
[0027] 所述粗煤气与通过所述催化剂入口进入的催化剂在所述气化炉发生催化转换反 应，得到合成气；
[0028] 所述合成气一部分作为所述热载体从所述热载体入口进入所述热解/部分气化炉 中，一部分通过所述除尘单元进入所述混合器;优选地，所述除尘为干法除尘；
[0029] 来自于竖炉的炉顶气经净化、脱除二氧化碳后进入所述混合器;优选地，来自于竖 炉的炉顶气的温度为300~500°C ;
[0030] 进入所述混合器的热解气、合成气与经净化、脱除二氧化碳后的炉顶气混合后得 所述还原气。优选地，控制还原气的温度为800~1100°C，并将该还原气送入所述竖炉和铁 矿石反应生成海绵铁。
[0031] 本发明在所述气化炉内发生半焦的完全气化，气体转化等反应，生成高质量的合 成气。具体地，半焦与完全气化剂在第二反应区发生完全气化反应，生成粗煤气，优选调节 完全气化气化剂中氧气/水蒸气的配比使气化温度在1100~1600°C;完全气化所得灰渣进 入第三反应区，通过灰渣出口排出；粗煤气与进入催化剂在第一反应区发生重整、催化转化 反应，调节氢气/ 一氧化碳的比例得合成气，粗煤气与添加物料发生反应，消耗大量热量，降 低了煤气显热，可降低合成气出口温度至600~1200°C。
[0032] 本发明褐煤在所述热解/部分气化炉内完成热解、部分气化反应，半焦与挥发物的 分离。进入所述热解/部分气化炉的热载体为来自于气化炉中的合成气，这提高了能源利用 率和气化效率，该合成气为高温热载体，为热解/部分气化炉提供热量，通过进入的热载体 带来的热量可控制部分气化的反应温度为500~900 °C。所得半焦可直接作为催化剂用于气 体催化转化，也可以在半焦负载活性组分后作为催化剂。
[0033] 本发明所述方法以我国相对丰富、成本低廉的褐煤作为原料，采用热解/部分气化 炉提取高附加值产品，对所得半焦完全气化得到合成气，并补充热解气和竖炉所产炉顶气 混合得到还原气，用于直接还原炼铁，可大幅降低直接还原铁成本，是极具竞争力的技术路 线。
[0034] 本发明所述竖炉利用所得还原气与铁矿石块矿或球团矿发生反应生成海绵铁，优 选地，还原气的进口温度为800~1100°C，铁矿石块矿或球团矿从竖炉顶部进入，与还原气 发生反应生成海绵铁，温度为300~50(TC的炉顶气进入所述净化单元。
[0035] 根据本发明的具体实施方法，在本发明所述的方法，所述褐煤的粒径为0.1mm以 下。
[0036] 根据本发明所述的方法，在本发明所述方法中，优选地，以不完全气化反应得到的 半焦总重量为100%计，通过所述半焦/催化剂入口进入所述气化炉的半焦的重量为半焦总 重量的60~90%。
[0037]根据本发明所述的方法，在本发明所述方法中，所述合成气体积的10%~50%作 为所述热载体从所述热载体入口进入所述热解/部分气化炉，其余部分通过所述除尘单元 进入所述混合器。
[0038] 本发明所述的热解/部分气化气化剂可选用氧气和/或水蒸气，或惰性气体(氮气 和/或二氧化碳）。该气化剂为本领域常用的气化剂，本领域技术人员还可以根据现场作业 需要，在前述热解/部分气化气化剂中可添加合适的惰性气体组分，添加或不添加氮气和/ 或二氧化碳，实现不完全气化反应。
[0039] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述方法中，所述热载体与所述褐煤的质 量比为1~6:1。本发明中热载体为反应提供热量，氧气、水蒸气破坏反应中的大分子，加快 反应速度;惰性气体可用于输送煤粉。
[0040] 本发明所述的完全气化气化剂包括氧气和/或水蒸气。该气化剂为本领域常用的 气化剂，本领域技术人员还可以根据现场作业需要，在气化剂中添加合适的其它气体组分 (如空气、0) 2、抱等），例如添加0)2气体。优选地，本发明通过调节氧气/水蒸气配比控制完全 气化反应的温度为1100~1600°c。
[0041] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述方法中，所述完全气化气化剂包含氧 气，选择性还可包含水蒸气，其中该氧气与从半焦/气化剂入口进入的半焦的比为0.3~ 0.7Nm 3: lkg，该水蒸气与半焦的质量比为0~0.5kg: lkg;优选地，调节完全气化气化剂中氧 气/水蒸气的配比使气化温度在1100~1600°C。
[0042] 根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述方法中，所述的催化剂包括半焦或负 载有活性组分的半焦。此外，还可通过所述催化剂入口添加金属氧化物，例如氧化钙，或气 化剂(例如H 20/02)。添加的氧化钙可以起到脱硫，脱碳作用，最后熔融灰渣进入第三反应区， 由排渣口排出。如上所述，本发明可将所述催化剂入口通过管路与所述半焦储罐的出口相 连，可直接将热解/部分气化炉所得半焦作为催化剂，或在该半焦负载活性组分后再作为催 化剂。
[0043]根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述方法中，所述活性组分包括Fe、Ca、Ni、 Na和K中的一种或几种的组合。本发明对负载有活性组分的半焦催化剂的制备方法不作要 求，本领域技术人员可以根据现场作业需要，选择合适的负载方法将上述?6、〇8、附、似和1( 等活性组分中的一种或几种的组合负载在半焦上，制备得到本发明所使用的负载有活性组 分的半焦催化剂。
[0044] 根据本发明的【具体实施方式】，本发明所述方法包括如下步骤：
[0045] 将褐煤、热解/部分气化气化剂通过所述喷嘴，及将热载体通过所述热载体入口输 入所述热解/部分气化炉，在其内发生不完全气化反应，得到挥发分和半焦;所述挥发分依 次经精制、分离及脱碳后得热解气，该热解气进入所述混合器;所述半焦一部分通过所述半 焦返料口进入所述气化炉，另一部分进入所述半焦储罐；
[0046] 通过所述半焦返料口进入所述气化炉的半焦与完全气化气化剂发生完全气化反 应，得到粗煤气；
[0047]所述粗煤气与通过所述催化剂入口进入的催化剂在气化炉发生催化转换反应，得 到合成气；
[0048] 所述合成气一部分作为所述热载体从所述热载体入口进入所述热解/部分气化炉 中，一部分通过所述除尘单元进入所述混合器;优选地，所述除尘为干法除尘；
[0049] 来自于竖炉的炉顶气经净化、脱除二氧化碳后进入所述混合器;优选地，来自于竖 炉的炉顶气的温度为300~500°C ;
[0050] 进入所述混合器的热解气、合成气与经净化、脱除二氧化碳后的炉顶气混合后得 所述还原气。优选地，控制还原气的温度为800~1100°C，并将该还原气送入所述竖炉和铁 矿石反应生成海绵铁。
[0051] 根据本发明的具体实施方法，本发明所述方法包括如下步骤：
[0052] 将褐煤原煤进行破碎、研磨、筛分，得到粒径为0.1mm以下的煤粉，该煤粉与热解/ 部分气化气化剂(例如H2〇、〇2)通过喷嘴一并进入热解/部分气化炉，与通过热载体入口进入 的热载体(温度为600~1200°C合成气)混合后，在所述热解/部分气化炉内发生不完全气化 反应，得到挥发分和半焦;所述挥发分依次经精制、分离及脱碳后得热解气，该热解气进入 所述混合器，所述半焦一部分（占半焦总重的60%~90%)通过所述半焦返料口进入气化 炉，剩余部分进入所述半焦储罐；
[0053]通过所述半焦返料口进入所述气化炉的半焦与完全气化气化剂(例如H20、02)混合 后，发生完全气化反应，得到粗煤气；
[0054]所述粗煤气与通过所述催化剂入口进入的催化剂(主要为半焦)在气化炉发生催 化剂转换反应，得到合成气；
[0055]所述合成气一部分(体积的10% %~50%)作为所述热载体从所述热载体入口进 入所述热解/部分气化炉，其余部分通过所述除尘单元进入所述混合器；
[0056] 来自于竖炉的炉顶气(温度为300~500°C)依次经过所述炉顶气脱碳单元及炉顶 气净化单元经净化、脱除二氧化碳后进入混合器；
[0057]进入所述混合器的热解气、合成气及经净化、脱除二氧化碳后的炉顶气混合后得 还原气。
[0058] 本发明所述"热解/部分气化"是指热解或部分气化。当反应气体为惰性气体时称 为热解炉;反应气体为〇2、H20等气化剂时称为部分气化炉。
[0059] 本发明所述"半焦/气化剂入口"是指该入口既作为半焦入口又作为气化剂入口。
[0060] 本发明所述"精制"是对热解/部分气化炉中所得挥发分进行冷凝、净化、气液分离 等操作，以得到焦油和其它化工产品。所述"精制单元"包含实现上述精制目的的设备或装 置，可选用本领域实现上述目的的常规设备或装置。
[0061] 本发明所述"分离"是指从挥发分中分离得到甲烷(CH4)，进一步地，可将该甲烷制 成LNG。所述"分离单元"是实现上述分离目的的设备或装置，可选用本领域实现上述目的的 常规设备或装置。
[0062]本发明所述"脱碳"是指从挥发分中脱除C02,以得到以出和0)为主的热解气。所述 "脱碳单元"或"炉顶气脱碳单元"是实现上述脱碳目的的设备或装置，可选用本领域实现上 述目的的常规设备或装置。
[0063]根据本发明的【具体实施方式】，在本发明所述方法中，所述挥发分依次经精制、分 离、及脱碳后得热解气。挥发物经过精制提取焦油等化工产品，进入分离单元，得到甲烷，进 一步液化可得LNG，然后脱除二氧化碳进入混合器。
[0064]本发明将低阶的褐煤分级提取焦油、CH4等高附加值产品，半焦气化制取合成气， 高温合成气作为热载体为热解/部分气化炉提供热量，充分利用了煤炭资源，能耗低，并补 充了炉顶气、热解气，资源配置合理。具有热效率高、成本低、产品气组分可调等优点。为直 接还原炼铁提供了新的制气路线。可替代传统的煤一焦化一高炉炼铁的工艺，可得到高附 加值产品，是环境友好的技术路线。
[0065] 本发明所述褐煤气化多联产制取还原气的方法及设备除可用于褐煤外，还可应用 于生物质等高活性含碳原料。
[0066] 综上可知，本发明所述褐煤气化多联产制取还原气的方法及设备具有如下有益效 果：
[0067] (1)本发明的褐煤气化多联产制取还原气的方法及设备，煤炭可分级转化，炉顶 气、合成气、热解气三类气体灵活调节，成本低廉，热效率高，环境友好。
[0068] (2)本发明的褐煤气化多联产制取还原气的方法及设备，产生的半焦和挥发物在 热解/部分气化炉中导流筒下端分离，有利于减少半焦与挥发物相互作用的不利影响。完全 气化生成的高温粗煤气经催化转化，降低了煤气显热；热载体为热解/部分气化炉提供热 量，提高了能源利用率和气化效率。
[0069] (3)本发明的褐煤气化多联产制取还原气的方法及设备，挥发物中的焦油被精制 提取，甲烷被分离提取，提高了产品价值和资源利用率。
[0070] (4)本发明的褐煤气化多联产制取还原气的方法及设备，热解或气化所得半焦炭 为气体催化转化催化剂，来源于褐煤，成本低廉，资源得到充分利用。
[0071] (5)本发明的褐煤气化多联产制取还原气的方法及设备，充分利用了气化炉、热 解/部分气化炉、竖炉的特点，配置合理。
【附图说明】
[0072] 图1及图2分别为实施例1~3中褐煤气化多联产制备还原气的装置示意图；
[0073] 其中图1及图2中的标号具有如下意义：1:气化炉；2:合成气出口； 3:催化剂入口； 4:半焦/气化剂入口； 5:灰渣出口； 6:热载体入口； 7:热解/部分气化炉;8:挥发物出口； 9:导 流筒；10:半焦储仓；11:半焦出口； 12:半焦储罐；13:喷嘴；14:精制单元；15:分离单元；16: 脱碳单元；17 :除尘单元；18:混合器；19:炉顶气脱碳单元;20:炉顶气净化单元;21:竖炉； 22:加热装置;23:余热回收装置。
【具体实施方式】
[0074] 以下将通过具体的实施例及说明书附图详细地说明本发明的实施过程和产生的 有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，但是不作为对本案可实施范 围的限定。
[0075] 实施例1
[0076] 本实施例提供了褐煤气化多联产制取还原气的装置，其示意图如图1所示，该装置 包括气化炉1、热解/部分气化炉7、半焦储罐12、除尘单元17及混合器18;其中：
[0077] 所述气化炉1自上至下分为第一反应区A、第二反应区B及第三反应区C;
[0078] 所述第一反应区与第二反应区之间设有催化剂入口 3;
[0079]所述第二反应区与第三反应区之间设有半焦/气化剂入口 4;
[0080] 所述气化炉的顶端及底端分别设有合成气出口 2及灰渣出口 5;
[0081] 所述热解/部分气化炉7的炉内设有导流筒9,该导流筒9将所述热解/部分气化炉7 分为热解/部分气化区和半焦储仓10;所述热解/部分气化炉7的炉体顶端及底端分别设有 喷嘴13及半焦出口 11，所述热解/部分气化炉7的炉体靠近顶端处设有热载体入口 6,所述热 解/部分气化炉7的炉体在所述半焦储仓10处设有挥发物出口 8;
[0082] 所述半焦出口 11通过管路分别与所述半焦储罐12的入口及所述半焦/气化剂入口 4相连；
[0083]所述合成气出口 2通过管路分别与所述热载体入口6及所述除尘单元17的入口相 连;所述除尘单元17的出口通过管路与所述混合器18的一入口相连；
[0084] 所述合成气出口 2还与所述喷嘴13相连;采用该设置可利用合成气来输送褐煤粉；
[0085] 所述挥发物出口 8通过管路依次与精制单元14、分离单元15及脱碳单元16相连，该 脱碳单元16通过管路与所述混合器18的另一入口相连；
[0086] 所述混合器18的再一入口通过管路与炉顶气脱碳单元19的出口相连，该炉顶气脱 碳单元19的入口通过管路与炉顶气净化单元20的出口相连，该炉顶气净化单元20的入口与 用于输送竖炉21还原铁矿石后产生的炉顶气的管路相连；
[0087] 所述混合器18的出口与用于输送还原气的管路相连；
[0088]所述催化剂入口 3通过管路与所述半焦储罐12的出口相连。
[0089] 实施例2
[0090]本实施例利用图1所示的装置实施褐煤气化多联产制取还原气的方法，褐煤经过 破碎后，经研磨筛分获得0.1mm以下的煤粉，与气化剂(H20、02)，及惰性气体(N 2和C02)或合 成气(其中氧气与褐煤质量比0.2:1，水蒸气与褐煤质量比为0.6:1，惰性气体与褐煤的质量 比为0.2:1)，通过喷嘴13-并进入热解/部分气化炉7,再与热载体入口6进入的高温合成气 混合，发生热解/部分气化反应，反应温度为850°C，生成C0、H 2、CH4等气体、焦油和固体半焦； 挥发物和半焦沿导流筒进入炉体下部进行分离，挥发物从挥发物出口 8排出进入精制单元 14;半焦落入半焦储仓10内，占半焦总重量20%的半焦通过半焦出口 11进入半焦储罐12内， 作为催化剂或负载活性组分后作为催化剂，送入气化炉。剩余部分半焦通过管道从半焦/气 化剂入口 4进入气化炉，与进入的气化剂(氧气与半焦的比为0.5Nm3:1 kg，水蒸气与半焦的 质量比为0.3kg: lkg)在第二反应区B发生完全气化反应，气化温度1100~1600°C;产生的煤 气与催化剂入口 3进入的半焦催化剂混合，在第一反应区A气体组分发生转化，加入的催化 剂可以是半焦或半焦负载活性组分，亦可添加金属氧化物，如金属氧化物CaO;添加的CaO有 助于脱碳、脱硫，金属氧化物可随灰渣从灰渣出口 5排出；在第一反应区A反应的合成气，吸 收了高温煤气的显热，并提高了H2的含量，合成气温度在1000°C;合成气体积的45 %作为热 载体从热载体入口 6进入热解/部分气化炉7提供热量，其余部分进入除尘单元17，然后进入 混合器18。热解/部分气化炉7所产生的挥发分在精制单元14通过冷却、气液分离等方式得 到焦油和其它化工产品，经分离单元15析出甲烷后，进入脱碳单元16,脱除C0 2后得到热解 气，该热解气进入混合器18;进入竖炉21的还原气与铁矿石发生还原反应，得到海绵铁和炉 顶气，炉顶气出口温度为380°C，炉顶气依次经过炉顶气脱碳单元19及炉顶气净化单元20经 净化、脱除二氧化碳后进入混合器18。进入混合器18的炉顶气、热解气、合成气三类气体混 合后作为还原气（C0 33·59%，Η2 53.74%，C〇2 2.35 %，CH4 3·29%，Ν2 0·94%，Η20 6.10% )输送至竖炉，还原气进入竖炉的温度为905°C。
[0091] 实施例3
[0092] 本实施例提供图2所示的装置，该装置是在图1的基础上，在除尘单元17之前增设 了余热回收装置23，并在用于输送还原气的管路上增设了加热装置22。
[0093]本实施例利用图2所示的装置实施褐煤气化多联产制取还原气的方法，其方法与 实施例1相同，仅是在合成气在进行除尘单元17之前，先进入余热回收装置，回收煤气显热， 然后经除尘单元17进入混合器18;进入混合器18的热解气、炉顶气、合成气混合后，输出的 还原气的温度较低时，在竖炉前增加气体加热器，以提高还原气的温度至900°C。
[0094]以上对本发明所提供的褐煤气化多联产制取还原气的装置及方法进行了详细介 绍，本文中应用了具体个例对本发明的主要步骤及实施方式进行了阐述，上述实施例只是 帮助理解本发明的方法及核心原理。对于本领域的技术人员，依据本发明的核心原理，在具 体实施中会对各条件和参数根据需要而变动，综上所述，本说明书不应理解为对本发明的 限制。
【主权项】
1. 褐煤气化多联产制取还原气的装置，其包括气化炉、热解/部分气化炉、半焦储罐、除 尘单元及混合器;其中： 所述气化炉自上至下分为第一反应区、第二反应区及第三反应区； 所述第一反应区与第二反应区之间设有催化剂入口； 所述第二反应区与第三反应区之间设有半焦/气化剂入口； 所述气化炉的顶端及底端分别设有合成气出口及灰渣出口； 所述热解/部分气化炉的炉内设有导流筒，该导流筒将所述热解/部分气化炉分为热 解/部分气化区和半焦储仓;所述热解/部分气化炉的炉体顶端及底端分别设有喷嘴及半焦 出口，所述热解/部分气化炉的炉体靠近顶端处设有热载体入口，所述热解/部分气化炉的 炉体在所述半焦储仓处设有挥发物出口； 所述半焦出口通过管路分别与所述半焦储罐的入口及所述半焦/气化剂入口相连； 所述合成气出口通过管路分别与所述热载体入口及所述除尘单元的入口相连;所述除 尘单元的出口通过管路与所述混合器的一入口相连； 所述挥发物出口通过管路与精制单元、分离单元及脱碳单元相连，该脱碳单元通过管 路与所述混合器的另一入口相连； 所述混合器的再一入口通过管路与炉顶气脱碳单元的出口相连，该炉顶气脱碳单元的 入口通过管路与炉顶气净化单元的出口相连，该炉顶气净化单元的入口与用于输送竖炉还 原铁矿石后产生的炉顶气的管路相连； 所述混合器的出口与用于输送还原气的管路相连。2. 根据权利要求1所述的装置，其中，该装置还包括废热锅炉，该废热锅炉增设在所述 除尘单元与所述合成气出口之间，所述废热锅炉的入口通过管路与所述合成气出口相连， 所述废热锅炉的出口通过管路与所述除尘单元的入口相连。3. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述热解/部分气化炉的炉体为耐火砖，外壁为不 锈钢材料。4. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述用于输送还原气的管路上设置气体加热装 置。5. 根据权利要求1~4中任一项所述的装置，其中，所述催化剂入口通过管路与所述半 焦储罐的出口相连。6. 褐煤气化多联产制取还原气的方法，其是通过使用权利要求1~5中任一项所述装置 实现的，该方法包括以下步骤： 将褐煤、热解/部分气化气化剂通过所述喷嘴，及将热载体通过所述热载体入口输入所 述热解/部分气化炉，在其内发生不完全气化反应，得到挥发分和半焦;所述挥发分经精制、 分离及脱碳后得热解气，该热解气进入所述混合器;所述半焦一部分通过所述半焦/气化剂 入口进入所述气化炉，剩余部分进入所述半焦储罐； 优选地，以不完全气化反应得到的半焦总重量为100%计，通过所述半焦/气化剂入口 进入所述气化炉的半焦的重量为半焦总重量的60%~90% ; 优选地，所述褐煤的粒径为0.1mm以下； 通过所述半焦/气化剂入口进入所述气化炉的半焦与完全气化气化剂发生完全气化反 应，得到粗煤气； 所述粗煤气与通过所述催化剂入口进入的催化剂在所述气化炉发生催化转换反应，得 到合成气； 所述合成气一部分作为所述热载体从所述热载体入口进入所述热解/部分气化炉中， 一部分通过所述除尘单元进入所述混合器； 优选地，所述合成气体积的10 %~50 %作为所述热载体从所述热载体入口进入所述热 解/部分气化炉，其余部分通过所述除尘单元进入所述混合器； 来自于竖炉的炉顶气经净化、脱除二氧化碳后进入所述混合器； 进入所述混合器的热解气、合成气与经净化、脱除二氧化碳后的炉顶气混合后得所述 还原气。7. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述热载体与所述褐煤的质量比为1~6:1。8. 根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述完全气化气化剂包含氧气，选择性还可包 含水蒸气，其中该氧气与从半焦/气化剂入口进入的半焦的比为〇. 3~0.7Nm3: Ikg，该水蒸 气与半焦的质量比为〇~〇.5kg: Ikg;优选地，调节完全气化气化剂中氧气/水蒸气的配比使 气化温度在1100~1600°C。9. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述的催化剂包括半焦或负载有活性组分的半 焦;优选地，从所述催化剂入口还输入金属氧化物，和/或气化剂，所述金属氧化物例如为氧 化钙。10. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述挥发分依次经精制、分离、及脱碳后得热解 气。
【文档编号】C10J3/48GK105885953SQ201610409485
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】杨伟明, 孙加亮, 赵红, 刘红娟, 吴英军, 刘丰, 叶小虎, 李晓翔
【申请人】北京京诚泽宇能源环保工程技术有限公司, 中冶京诚工程技术有限公司