一种粉煤灰回收利用新工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤炭制取合成气领域，涉及一种粉煤灰回收利用新工艺，利用煤气化 粉煤灰来制取合成气方法，尤其涉及利用经气化后的高残碳粉煤灰制取合成气工艺和装 置。
【背景技术】
[0002] 煤碳制合成气的过程为：以煤或焦炭为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气 等为气化剂，在高温条件下通过化学反应把煤或焦炭中的可燃部分转化为气体的过程，其 有效成分包括一氧化碳、氢气和甲烧等。
[0003] 现有以合成气为原料气或燃料气的企业，制取合成气的方法，或是以块煤或粉煤 成型后的型煤为原料利用固定层煤气发生炉来制取煤气，净化后得到合成气，或是以粉煤 气化来制取合成气；后者以煤为原料制取合成气（C0+H 2)为目的的化工装置处理煤粉的过 程包括:煤炭经过粉碎至200目下后与气化剂混合进入气化炉气化，粗煤气经净化后得合成 气；其中在气化炉出口由煤气带出的细灰，即为粉煤灰，其中为发生气化的残炭含量有 15%-20%〇
[0004] 粉煤灰俗称飞灰，是煤气化炉的废弃物，即煤粉在1500-1700下燃燃后，随粗煤气 带出的粉尘。据统计，每燃烧11煤就能产生250-300kg的粉煤灰和20-30kg的炉渣。
[0005] 煤气化炉产生的粉煤灰经过污水洗涤、浓缩、压滤等后以煤泥形式堆积;部分工厂 晾晒后倒运至电厂流化床锅炉燃烧;有些工厂甚至直接将这部分细灰作为工业废料处理； 在这处理过程中，由于洗涤煤气，产生大量的工业污水，并且有大量固体废料，产生严重的 环境污染，煤粉的处理工艺复杂，煤泥水处理设施、设备多，运行成本高，投资大。
[0006] 随着人们环境、资源危机意识的提升，粉煤灰的已利用取得了长足进步:粉煤灰综 合利用的途径从路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等方面的应用外，发展到在水泥原料、 水泥混合材、大型水利枢纽工程、栗送混凝土、大体积混凝土制品、高级填料等高级化利用 途径。
[0007] 现有技术也公开了通过将煤气化粉煤灰回收掺烧利用的方式，如CN101629108B公 开了一种粉煤气化制取煤气的方法，气化炉产出煤气经除尘器收集含碳量为55%的粉煤 灰，吹入气化炉循环使用；姜尚新等（"煤气化粉煤灰回收掺烧运行总结"，《氮肥技术》， 2014年第35卷第5期)公开了一种粉煤灰回收掺烧利用技术，根据回收的粉煤灰组分实际情 况，结合低压氮气连续气化炉气力输灰技术，增加气力输灰系统，实现了对粉煤灰的回收掺 烧利用，掺烧后吨氨煤耗降低38kg。
[0008] 虽然现有技术公开了粉煤灰的多种利用方式，但对于以煤为原料制取合成气的企 业来说，由于气化炉中的煤气带有大量细灰，而且其中的低位热能难以被回收利用，两者均 造成很大的能源浪费，如何更为有效的合理利用煤气化炉产生的粉煤灰，是本领域技术人 员面临的技术难题。
【发明内容】
[0009] 为解决现有技术的问题，发明人通过研究，在此提供一种投资和运行成本低、经济 效益高的高残炭煤粉灰制取合成气工艺，其通过改变煤气的除尘系统，回收干燥粉煤灰，粉 煤灰经收集后进入气化炉气化，气化后煤气并入原造气系统。
[0010] 具体的，本发明涉及以下技术方案：
[0011] -种粉煤灰制取合成气的工艺，包括如下步骤：
[0012] 1)收集煤气化炉产生的粉煤灰，以粉煤灰作为气化炉气化制取合成气的主要原 料；
[0013] 2)以煤气为媒介采用气力输送方式输送；
[0014] 3)粉煤灰和煤气的混合物在气化炉喷嘴处与驰放气、H20/02混合气体混合后进入 气化炉发生气化反应制取合成气。
[0015] 其中，对于粉煤灰的回收利用，发明人通过研究发现，虽然现有技术通过回收粉煤 灰进入气化炉与粉煤掺杂进行气化可以制取粗煤气，但由于粉煤灰本身是粉煤已经部分参 与气化反应后的残余物，粉煤灰挥发性低、碳含量低，在该状态下，与粉煤掺杂气化时，粉煤 灰无法充分参与反应，较多的粉煤灰仍会保持未气化状态通过煤气带出，因此不仅导致粉 煤灰的回收利用率低，而且导致粉煤灰循环使用过程中的额外能源消耗;因此，本发明所述 方法中，采用以粉煤灰作为气化炉气化制取合成气的主要原料，并不与粉煤进行掺杂气化； 并且，本发明采用(粗)煤气输送，可以保证在粉煤灰挥发性低、碳含量低的状态下充分参与 气化反应。
[0016] 进一步的，本发明采用粉煤灰和煤气的混合物在气化炉喷嘴处与驰放气、h2〇/〇2混 合气体混合后进入气化炉发生气化反应制取合成气，气化炉下部驰放气不参与反应，在气 化炉上部温度达到1350-1400°c时，驰放气利用煤气废热（高残碳粉煤灰中的热量)发生甲 烷重整反应，进一步制取合成气，驰放气发生的甲烷重整反应包括：
[0017] CH4+C〇2 = 2CO+2H2 AH=24713kJ/mol ；
[0018] CH4+H20 = C0+3H2 AH=20613kJ/mol ；
[0019] CH4+l/2〇2 = CO+2H2 AH=-3516kJ/mol。
[0020] 优选的，本发明所述工艺的步骤3)中，采用液态排渣方式排渣。采用液态排渣方式 不产生其他固体废物。
[0021 ]进一步的，本发明所述工艺还包括对步骤3)制备的合成气进行净化及余热回收利 用的步骤，如CN101629108B中所述净化及余热回收利用方式或其他。
[0022]更优选的，本发明所述工艺还包括对步骤3)制备的合成气进行净化及余热回收利 用的方法，包括步骤如下：
[0023] 4)气化炉产生的粗煤气经第一煤气烟道进入到第一换热器中，用驰放气、H20/〇2混 合气体回收粗煤气中的废热，经升温后的驰放气、h2〇/〇2混合气体进入到气化炉中参与气化 反应；
[0024] 5)粗煤气经第一换热器换热后，在第一换热器的出口处的温度为700-900°C，然后 进入到余热锅炉中进一步回收废热，在余热锅炉中产生低压蒸汽在混合器内与纯氧进行混 合(H2〇/〇2混合气体），再进入到第一换热器中进行预热；
[0025] 6)粗煤气在余热锅炉出口处的温度为200_240°C，进入布袋除尘装置除尘，收集布 袋除尘装置产生的粉煤灰；
[0026] 7)经布袋除尘后的粗煤气进入到第二换热器中，利用脱盐水回收合成气中的废 热，升温后的脱盐水进入到余热锅炉中，用以产生低压蒸汽;净化后的合成气由第二换热器 处排出，其温度为30_40°C，含尘量不高于5mg/Nm 3。
[0027] 进一步的，通过调整气化炉入口处的H20/〇2比、02/粉煤灰比来控制气化炉中的燃 烧反应温度;通过调整驰放气/粉煤灰比来控制气化炉出口处合成气的温度，使合成气的温 度 2 1050°C。
[0028] 此外，本发明还提供一种粉煤灰回收利用制取合成气的系统，包括气化系统和(净 化)除尘系统，所述气化系统包括:粉煤灰收集器、煤气为媒介的气力输送装置、气化炉、驰 放气源、h 2〇/〇2混合气体源;除尘系统包括布袋除尘装置：
[0029]粉煤灰收集器与煤气为媒介的气力输送装置连接，煤气为媒介的气力输送装置 利用喷嘴和煤气低压气流产生的负压区，将粉煤灰收集器中的粉煤灰流态化，通过管道送 至气化炉喷嘴处；
[0030]驰放气、H20/02混合气体通过管道输送至气化炉喷嘴处，与粉煤灰、煤气混合进入 气化炉；
[0031 ]布袋除尘装置收集的粉煤灰输送至粉煤灰收集器。
[0032] 本发明所述的粉煤灰回收利用制取合成气的系统，还包括余热回收利用系统，包 括第一煤气烟道，其连接在气化炉的出口处;第一换热器，其连接于所述第一煤气烟道的后 端;余热锅炉，其通过第二煤气烟道与所述第一换热器的出口端相连;布袋除尘装置通过第 三煤气烟道与所述余热锅炉的出口端相连;第二换热器，其连接于所述布袋除尘装置的后 端;汽包，所述汽包分别与第二换热器和余热锅炉相连;混合器，其连接于所述汽包与所述 第一换热器之间。
[0033] 优选的，所述第一换热器上设有至少一个驰放气入口，通过管道与驰放气源相连。
[0034] 优选的，所述混合器上设有至少一个纯氧入口，通过管道与纯氧源相连。
[0035]优选的，所述第二换热器上设有至少一个入脱盐水入口。
[0036]优选的，所述布袋除尘装置至少为两个，以并联的方式连接于所述余热锅炉和所 述第二换热器之间。
[0037] 本发明所述技术方案取得了以下有益效果：
[0038] 1)本发明对于对现有的高残碳煤灰最大化回收利用，减少煤炭使用量，并且采用 煤气输送保证了在粉煤灰挥发性低、碳含量低的状态下充分参与气化反应制备合成气；
[0039] 2)本发明对于生产中的驰放气充分利用，在气化炉下部驰放气不参与反应，在上 部温度达到1350_1400°C时，驰放气利用粗煤气废热发生甲烷重整反应来进一步的制备合 成气；
[0040] 3)此外，本发明还对煤气进行净化和预热进行充分的回收利用，采用布袋除尘装 置对粗煤气进行净化除尘，在除尘之前经过两次换热利用，降低了布袋除尘器入口处的粗 煤气的温度，使除尘效率得到极大提高，除尘过程不产生废水;并且可以在后道工序中利用 脱盐水进一步的回收除尘后的煤气中的低位废热，极大的减少了能源的浪费，粗煤气的余 热回收利用最高可达99%以上;经本发明的系统净化后的煤气，可以使煤气中的含尘量不 高于5mg/Nm3，除尘效果稳定。
【附图说明】
[0041]图1:本发明的粉煤灰回收利用制取合成气的系统示意图
[0042] 1-粉煤灰收集器，2-