专利名称:两段炉分气联产城市煤气和水煤气的工艺与装置的制作方法
本发明属于用循环操作两段炉生产混合煤气的工艺与装置的改进。
以煤为原料制取煤气，通常有干馏与气化两种工艺。但是气化与干馏过程同时进行，在实际上是很难截然分开的，循环操作两段炉(简称两段炉)就是在传统的水煤气发生炉上部增设一直立干馏段，从而将煤的低温干馏和气化组织在一个炉体内制取干馏气与水煤气混合在一起的混合煤气的装置。利用两段炉生产混合煤气的工艺与装置于1943年在奥地利研制成功，1952年6月16日至19日国际煤气联盟在比利时的布鲁塞尔召开的第五届国际煤气会议曾对两段炉完全气化技术提出了专题报告(Complete Gasification in the Chemical Industry and Particularly in the Gas Industry.
Paper by Prof.Dott.Ing.Ivo.GIORDANO.Direttore della Officina Gas di Napoli′Italy′).
循环操作两段炉的构造及主要制气工艺流程如附图所示。循环操作两段炉包括加料装置、干馏段(1)、气化段(2)、回转炉篦(3)及排灰装置(4)，干馏段在铁壳内由耐火材料砌成，内设3～5个隔墙，外墙与隔墙与均有垂直通气道。原料煤由自动加煤机间断加入两段炉的干馏段(1)进行低温干馏，所生成的热半焦落入气化段(2)进行水煤气生产。两段炉所产生的灰渣由回转炉篦(3)连续排入灰斗(4)并定时排出炉体。
制气过程用液压自动控制机构进行控制并按吹风、蒸汽吹净、上吹制气、下吹制气以及二次蒸汽吹净五个阶段循环进行，每个循环持续3～5分钟。在吹风阶段，由炉底鼓入空气与气化段(2)内热半焦接触，产生不完全燃烧，所生成的鼓风气进入干馏段(1)的通气道对干馏段的煤进行干馏。由通气道排出的鼓风气进入增热器(5)、过热器(6)及废热锅炉(7)，回收热量后放空。为了避免两段炉中残留的鼓风气混入混合煤气中，在吹风阶段后将过热蒸汽从炉篦下的盘管吹入炉内，将吹风过程中的残留鼓风气通过过热器(6)上部的烟筒排出。吹净阶段完成后即转入上吹制气阶段，所生成的水煤气通过干馏段(1)的煤层对原料煤进行干馏。上吹制气所制得的干馏气与水煤气混合后的混合煤气经过增热器(5)、过热器(6)后进入上吹冷洗塔(8)，然后进入混合煤气水封槽(9)。上吹制气阶段结束后，由炉顶向通气道通入过热蒸汽，经通气道后送入气化段(2)进行下吹制气，所产生的水煤气由炉底导出经下吹冷洗塔(10)后进入混合煤气水封槽(9)与上吹制气阶段制得的混合煤气再次混合。下吹制气结束以后，炉底空间的水煤气要用蒸汽吹净，以避免下一循环吹风时发生爆炸。二次蒸汽吹净完成后即转入下一循环的吹风阶段，如此循环不断地生产出混合煤气。
由上面的制气过程可以看到，现有的循环操作两段炉气化工艺与装置所制得的煤气是干馏气与水煤气经过两次混合后形成的混合煤气。这种混合煤气不仅发热量低(3100大卡/米3左右)，而且CO气体含量高(30%以上)，达不到一般城市煤气设计规范的要求，也不适合用作合成氨或甲醇的化工合成气。这是循环操作两段炉气化工艺与装置的一大缺点。
本发明的目的就是对现有循环操作两段炉气化工艺和装置加以适当的改进，使上吹制气阶段所产生的混合煤气与下吹制气阶段所产生的水煤气完全分离，并且使上吹制气阶段所产生的水煤气与干馏气在炉内部分地分离，从而实现循环操作两段炉气化装置分气联产城市煤气和水煤气，并使城市煤气的发热量达到3500大卡/米3以上，CO气体含量降到20%以下。
为了达到上述目的，在原有的循环操作两段炉气化装置的下吹冷洗塔(10)之后再增设一水煤气水封槽(11)，在原有混合煤气水封槽(9)与水煤气水封槽之间的管道上增设一截止阀门(12)，并且在下吹冷洗塔(10)之前增设一根带有液压控制阀的上吹水煤气管道(13)与原有下吹水煤气管道(14)并联。制气过程仍按吹风、蒸汽吹净、上吹制气、下吹制气和二次蒸汽吹净五个阶段循环进行，但在整个制气过程中必须切断原有混合煤气水封槽(9)(以下改称城市煤气水封槽)与水煤气水封槽(11)之间的管道上新增设的阀门(12)，以确保下吹制气阶段中产生的水煤气与上吹制气阶段中产生的混合煤气完全分离。在控制水煤气系统的压力始终大于城市煤气系统的压力(利用两个水封槽的不同液面高度和压力自动调节阀即可实现)的条件下，在上吹制气阶段中加入分气操作，使这个阶段中所产生的大部分水煤气从混合煤气中分离出来(两个系统的压差的大小根据所需城市煤气的发热量来决定)。分气操作有两种可行的方式，一种方式是分气操作与炉内混气过程同时进行，另一种方式是分气操作在炉内混气过程开始后一段时间再进行。分气操作按前一种方式进行时，应首先切断阀门(15)、(16)、(17)、然后同时打开阀门(18)、阀门(19)和阀门(20)。这时由于水煤气系统阀门(20)前的压力大于城市煤气系统阀门(18)前的压力，所以有一部分水煤气与干馏气混合经阀门(18)、增热器(5)、过热器(6)和上吹冷洗塔(8)后进入城市煤气水封槽(9);另一部分水煤气则经通气道、阀门(20)、上吹水煤气管道(13)和下吹冷洗塔(10)后进入水煤气水封槽(11)。分气操作如按后一种方式进行，则应首先切断阀门(15)、阀门(16)和阀门(17)，然后打开阀门(18)和阀门(19)，这时水煤气与干馏气在炉内混合经阀门(18)、增热器(5)、过热器(6)、上吹冷洗塔(8)后进入城市煤气水封槽(9)，炉内混气过程进行一段时间后(混气时间的长短根据所需城市煤气的发热量来控制)再打开阀门(20)，这时大部分水煤气经阀门(20)、上吹水煤气管道(13)和下吹冷洗塔(10)后进入水煤气水封槽(11)。
采用新的两段炉气化装置和分气操作后，可以使大部分水煤气从混合煤气中分离出来，实现两段炉分气联产城市煤气和水煤气。城市煤气与水煤气产气量之比可在520/780～380/920之间选择;城市煤气的发热量可达到3500～4000大卡/米3，CO气体含量可降到20%以下。这样，新的循环操作两段炉气化工艺和装置在提供城市煤气的同时还可向调峰型燃气-蒸汽联合循环发电机组提供水煤气，构成热、电、城市煤气联供系统;或者在提供城市煤气的同时向中小型合成氨或甲醇工厂提供水煤气，也可用来代替工厂自设煤气站。例如，一座年耗烟煤8万吨的两段炉分气联产城市煤气和水煤气的装置可供5万户民用煤气，同时外供调峰电6000～10000瓩，供冷暖房20万平方米;或者供5万户民用煤气，同时向合成氨工厂供水煤气可年产2万吨合成氨，若代替工厂自设煤气站，每日可提供燃烧温度在2000℃以上的水煤气17万立方米。
本装置仍可按原有的工艺操作生产混合煤气。
权利要求
1.一种以煤为原料生产混合煤气的循环操作两段炉气化装置，其特点是在下吹冷洗塔之后增设一个水煤气水封槽，在原有混合煤气水封槽与水煤气水封槽之间的管道上增设一阀门，并且在下吹冷洗塔之前增设一根带有液压控制阀的上吹水煤气管道与原有的下吹水煤气管道并联。
2.一种包括有吹风、蒸汽吹净、上吹制气、下吹制气和二次蒸汽吹净五个阶段的利用循环操作两段炉气化装置生产混合煤气的制气工艺，其特点是在整个制气工艺过程中切断混合煤气水封槽与水煤气水封槽之间的管道上的阀门，并且在上吹制气阶段加入分气操作。
3.一种按照权利要求
2所说的分气操作，其特点是分气操作与炉内混气过程同时进行。
4.一种按照权利要求
2所说的分气操作，其特点是分气操作在炉内混气过程开始后一段时间再进行。
专利摘要
本发明属于循环操作两段炉生产混合煤气的 工艺与装置的改进，其目的是使大部分水煤气从 混合煤气中分离出来。为此可在原有装置中下吹 冷洗塔后增设一个水煤气水封槽，在原有水封槽 与新增水封槽之间的管道上增设一阀门，并且在 下吹冷洗塔之前增设一根带有液压控制阀的上吹 水煤气管道与原有的下吹水煤气管道并联。在上 吹制气阶段中加入分气操作，分气操作可以与炉 内混气过程同时进行，也可以在混气过程开始后 一段时间再进行。
文档编号C10J3/20GK85100151SQ85100151
公开日1985年10月10日 申请日期1985年4月1日
发明者何铁中 申请人:中国市政工程华北设计院, 天津市石化通用机械工业公司, 中国天津化学工程公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan