專利名稱：一種煤炭氣化冷卻工藝方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于煤炭氣化領域，具體為 一種煤炭氣化冷卻工藝方法及裝置。
技術背景目前在我國工業(yè)煤氣的生產中大都采用常壓移動床或固定床氣化技 術，但是對煤的粒度與性質有嚴格要求，單爐生產能力較低，而且煤氣中含有大量的N"造成煤氣熱值低，同時在煤氣生產中伴生大量焦 油和酚水，給凈化煤氣和環(huán)境保護帶來很大困難。兩段式煤氣發(fā)生爐 制氣屬于空氣鼓風連續(xù)制氣方式，爐體水夾套和廢熱換熱器自產的低 壓蒸汽和鼓風空氣混合組成的飽和氣作為氣化劑，飽和溫度 一 般控制 在55°C ~ 65。C之間，經(jīng)過干式止回閥從煤氣爐底部風管經(jīng)過爐柵進入 氣化爐內，在氣化段內與逆向加入的原料煤所形成的熱半焦發(fā)生氣化 反應生成熱煤氣，其中有近75°/ 的熱煤氣經(jīng)過中心鋼管及環(huán)型爐墻內 的通道導出，形成底煤氣，其余約25°/ 左右的熱煤氣直接對干餾段中 的煙煤加熱、干燥、干餾，與干餾煤氣混合形成頂煤氣。兩段式煤氣 發(fā)生爐應用于煤炭氣化領域后，煤炭氣化冷卻工藝方法及裝置通常包 括兩段式煤氣發(fā)生爐、旋風除塵器、電捕焦油器、電捕輕油器、風冷 器、間接冷卻器，此種處理存在的缺陷和不足是，環(huán)境污染嚴重，能源消耗大，灰塵、酚水難以處理，給環(huán)境帶來很大的壓力。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的是針對上述存在的缺陷而提供一種煤炭氣化冷卻工藝方法及裝置。該技術方案可以提高煤氣質量，節(jié)能降耗，減少灰塵、酚水對環(huán)境的污染。本發(fā)明的煤炭氣化冷卻裝置的技術方案是，包括兩段式煤氣發(fā)生 爐、旋風除塵器、電捕焦油器、電捕輕油器、風冷器、間冷器，該裝置按照煤炭氣化冷卻工藝順序其相互的連接關系為(1)兩段式煤氣發(fā)生爐頂部出口與電捕焦油器入口連接，電捕焦 油器出口與間冷器進口相連； '(2) 兩段式煤氣發(fā)生爐底部出口與旋風除塵器入口連接，廢熱換熱 器入口連接旋風除塵器的出口 ，其出口與風冷器的入口連接，風冷器 出口連接間冷器進口；(3) 間冷器出口與電捕輕油器相連； (4 )所述的連接為管道連接。本發(fā)明的煤炭氣化冷卻裝置的特點還有，所述的旋風除塵器采用內保溫磚砌筑，排灰為水封式。本發(fā)明的煤炭氣化冷卻工藝方法的步驟包括頂煤氣處理步驟和底煤 氣處理步驟。所述的頂煤氣處理步驟為由兩段式煤氣發(fā)生爐頂部出口輸出的 頂煤氣進入電捕焦油器，工作溫度為90°C ~ 1 50°C ，脫除重質焦油， 經(jīng)初步脫焦油后的頂煤氣接著進入間冷器，在間冷器內煤氣被冷卻至 35°C~45°C，產生含有輕油的酚水混合物，輕油因比重輕于酚水而可 被分層分離開，被間接冷卻后的頂煤氣再進入電捕輕油器，煤氣中的 輕焦油霧滴及灰塵被極化，匯集到極管管壁，自流至輕油池。所述的 底煤氣處理步驟為由兩段式煤氣發(fā)生爐底部出口輸出的底煤氣進入旋風 除塵器除塵，除塵后的煤氣溫度在45 0°C ~ 5 5 0 °C ,繼而進入廢熱換熱 器被回收煤氣顯熱，所述的煤氣進入廢熱換熱器被回收煤氣顯熱，在廢 熱換熱器換熱管中采用下段煤氣的顯熱處理產生的酚水。煤氣溫度降 至180°C ~ 22Q°C ,再進入風冷器依靠自然風被冷卻，溫度降至65°C ~ 80°C,進入間冷器，被循環(huán)冷卻水間接冷卻至35°C ~45°C,與頂部煤 氣混合進入電捕輕油器，脫油、除塵到低壓總管的冷凈煤氣經(jīng)加壓機 加壓，再經(jīng)水霧捕滴器進一步脫除煤氣中的水份后經(jīng)過煤氣管道進入窯爐。本工藝方法的細名又述為 (l)頂煤氣的產生入爐的煙煤被氣化段產生的熱煤氣加熱，首先失去內外水分，工 作溫度為90°C ~ 150°C ,繼而逐漸被干餾，工作溫度為150°C ~ 55(TC ， 脫出揮發(fā)份，揮發(fā)份成分為焦油、輕焦油、烷烴類氣體、酚及H2、 C02、 C0、 ^0混合物，其中，焦油、輕焦油隨頂煤氣進入后續(xù)凈化被脫除， 而烷烴類及酚、H2、 C02、 CO、 H20等做為干餾煤氣和氣化段產生的部 分發(fā)生爐煤氣混合成為頂煤氣。因為干餾煤氣具有較高熱值，因而， 屬于混合氣的頂煤氣熱值一般可達到1 65 0 - 1 7 5 0大卡/Nm3,干餾產 生的酚在凈化冷卻設備內逐漸被煤氣中凝結的水溶解而形成酚水，酚 類物屬雜酚，以對苯二曱酚居多，酚水的濃度一般不超過5%，屬有害 有毒物質，需處理。 (2)頂煤氣凈化冷卻處理過程頂煤氣進入電捕焦油器，其工作溫度為90°C ~ 15(TC之間，脫除 重質焦油，其產量因煤種不同而不定， 一般為原煤總量的3 ~ 5%，是 優(yōu)質化工原料或燃料。經(jīng)初步脫焦油后的頂煤氣接著進入間冷器，在 間冷器內煤氣被冷卻至35 45。C左右，產生含有輕油的酚水混合物。 其中，輕油因比重輕于酚水而可^皮分層分離開。 一皮間^接冷卻后的頂煤 氣再進入電捕輕油器，煤氣中的輕焦油霧滴及灰塵被極化，匯集到極 管管壁，自流至輕油池，輕焦油的組份相當于重柴油。 (3)底煤氣的產生原料煤在干餾段被底部煤氣干餾后，形成半焦進入氣化段。半焦 的揮發(fā)份一般為3~5%。半焦因脫去煤中的活性組份，氣化活性比煙 煤有所降低，其氣化強度一般可達27 0 ~ 300Kg/ m2 h, 二段式氣化 爐氣化火層的溫度一般為IOO(TC ~ 130(TC之間。半焦與蒸汽或空氣混合氣發(fā)生以下反應C+O2=CO2+4 0 884 0千焦/千摩爾C + l/202=CO+1 2 32 1 7千焦/千摩爾C02 + C=C0-1 62405千焦/千摩爾C+ H20 =C0+ H廣118821千焦/千摩爾C+ 2H20 =C02+ 2H2-7 5 2 3 7千焦/千摩爾 底部煤氣為完全氣化煤氣，幾乎不含焦油。但含少量灰塵，其熱 值一般為1200 ~ 1 300大卡/Nm3。根據(jù)氣化原理，爐溫高火層厚，煤 氣熱值也提高，反之亦然。 (4)底煤氣的凈化處理過程 底煤氣凈化處理首先采用旋風除塵器除塵，除塵后的煤氣溫度大 約在4 5 0 °C ~ 55 0°C ;繼而進入廢熱換熱器被回收煤氣顯熱，所述的煤 氣進入廢熱換熱器被回收煤氣顯熱，在廢熱換熱器換熱管中采用下段 煤氣的顯熱處理產生的酚水。煤氣溫度降至18(TC ~ 22(TC左右；再進 入風冷器依靠自然風被冷卻，溫度降至65°C ~80°C;進入間冷器，被 循環(huán)冷卻水間接冷卻至35°C~45°C。與頂部煤氣混合進入電捕輕油 器，脫油、除塵到低壓總管的冷凈煤氣經(jīng)加壓機加壓，再經(jīng)水霧捕滴 器進一 步脫除煤氣中的水份后經(jīng)過煤氣管道進入窯爐供用戶使用。本發(fā)明的有益效果可以通過上述的敘述得到，經(jīng)過以上設備對煤氣中 粉塵、酚水、焦油的處理，煤氣的含水量可以降到40g/Nm3，并且使得 煤氣(無煙煤/焦炭做原料)中灰塵和焦油含量之和不大于50mg/Nm3 ， 煤氣出站溫度為夏天不大于45°C，冬天不低于35。C,煤氣站運行過程 中的附屬污染物得到有效處理和控制，更重要的是運行成本低，同時 在廢熱換熱器中煤氣顯熱酚水進行熱交換，換熱器可產生壓力<0. lMPa的蒸汽，產生的蒸汽可供探火時封探火孔用，也可供電捕焦油器和電捕輕油器絕緣子干燥保溫用，還可作為氣化工藝的氣化劑以及需保溫管路的伴熱蒸汽，不但處理了酚水，而且可以變廢為寶。旋風除塵器釆用內保溫磚砌筑，排灰采用水封式，安全可靠，可防止空氣混入造成煤氣爆燃隱患。利用間冷器采用間接冷卻，避免了水與煤氣直接接觸，不產生污水，利于環(huán)境保護，有效的保護了大氣、水，凈化了我們的生活空間，環(huán)保節(jié)能。綜上所述，本發(fā)明具有突出的實質性特點和顯著的進步。


圖1為本發(fā)明的工藝流程方框圖；圖2為本發(fā)明的裝置結構連接關系示意圖；其中，l為兩段式煤氣發(fā)生爐，2為兩段式煤氣發(fā)生爐頂部出口， 3為兩段 式煤氣發(fā)生爐底部出口， 4為電捕焦油器，5為間冷器，6為電捕輕油器，7為 風冷器，8為廢熱換熱器，9為旋風除塵器。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發(fā)明進行詳細的說明。兩段式煤氣發(fā)生爐制氣屬于空氣鼓風連續(xù)制氣方式，爐體水夾套 和廢熱換熱器自產的低壓蒸汽和鼓風空氣混合組成的飽和氣作為氣 化劑，飽和溫度一般控制在55°C ~ 65°C。經(jīng)過干式止回閥從煤氣爐底 部風管經(jīng)過爐柵進入氣化爐內，在氣化段內與逆向加入的原料煤所形 成的熱半焦發(fā)生氣化反應生成熱煤氣，其中有近75%的熱煤氣經(jīng)過中 心鋼管及環(huán)型爐墻內的通道導出，形成底煤氣，其余約25°/。的熱煤氣 直接對干餾段中的煙煤加熱、干燥、干餾，與干餾煤氣混合形成頂煤氣入爐的煙煤被氣化段產生的熱煤氣加熱首先失去內外水分，繼而逐漸被干餾脫出揮發(fā)份，烷烴類及H2、 C02、 CO類做為干餾煤氣和氣化段產生的部分發(fā)生爐煤氣混合成為頂煤氣，頂煤氣由兩段式煤氣發(fā)生爐頂部出口 2進入電捕焦油器，其工作溫度為90°C ~ 150°C ， 脫除 重質焦油，經(jīng)初步脫焦油后的頂煤氣接著進入間冷器5進口 ，在間冷 器5內煤氣被冷卻至35°C ~ 45。C左右，產生含有輕油的酚水混合物， 其中，輕油因比重輕于酚水而可被分層分離開，被間接冷卻后的頂煤 氣由出口進入電捕輕油器6,煤氣中的輕焦油霧滴及灰塵被極化，匯 集到極管管壁，自流至輕油池。原料煤在干餾段被底部煤氣干餾后，形成半焦進入氣化段，半焦 的揮發(fā)份一般為3~5%, 二段式氣化爐氣化火層的溫度一般為1000 °C ~ 1 300°C。底部煤氣為完全氣化煤氣，幾乎不含焦油，含少量灰塵， 底煤氣由兩段式煤氣發(fā)生爐底部出口 3進入旋風除塵器9入口除塵， 除塵后的煤氣溫度在'45 0 °C ~ 55 0°C ,旋風除塵器9采用內保溫磚砌 筑，排灰采用水封式，繼而進入廢熱換熱器8被回收煤氣顯熱，煤氣 溫度降至18CTC ~ 220 °C ，所述的煤氣進入廢熱換熱器被回收煤氣顯熱， 在廢熱換熱器換熱管中采用下段煤氣的顯熱處理產生的酚水。同時廢 熱換熱器8管道中利用上段煤氣處理產生的酚水，煤氣再進入風冷器 7依靠自然風被冷卻，溫度降至65°C ~ 8 0°C ,再進入間冷器5的進口 ， 被循環(huán)冷卻水間接冷卻至35°C ~ 45°C ，與頂部煤氣混合進入電捕輕油 器6，再一次脫油、除塵到低壓總管的冷凈煤氣經(jīng)加壓機加壓，再經(jīng) 水霧捕滴器進一步脫除煤氣中的水份后經(jīng)過煤氣管道進入窯爐供用 戶使用。在處理煤氣的程序中，各個設備之間的連接方式為管道連接。
權利要求
1.一種煤炭氣化冷卻裝置，包括兩段式煤氣發(fā)生爐、旋風除塵器、電捕焦油器、電捕輕油器、風冷器、間冷器，其特征在于，該裝置按照煤炭氣化冷卻工藝順序其相互的連接關系為(1)兩段式煤氣發(fā)生爐頂部出口與電捕焦油器入口連接，電捕焦油器出口與間冷器進口相連；(2)兩段式煤氣發(fā)生爐底部出口與旋風除塵器入口連接，廢熱換熱器入口連接旋風除塵器的出口，其出口與風冷器的入口連接，風冷器出口連接間冷器進口；(3)間冷器出口與電捕輕油器相連；(4)所述的連接為管道連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的煤炭氣化冷卻裝置，其特征在于，所述的旋 風除塵器釆用內保溫磚砌筑，排灰為水封式。
3. —種使用權利要求1所述的煤炭氣化冷卻裝置的煤炭氣化冷卻工藝方法，包 括頂煤氣處理步驟和底煤氣處理步驟，其特征在于，(1) 所述的頂煤氣處理步驟為由兩段式煤氣發(fā)生爐頂部出口輸出的頂煤氣 進入電捕焦油器，工作溫度為90°C ~ 150°C ，脫除重質焦油，經(jīng)初步 脫焦油后的頂煤氣接著進入間冷器，在間冷器內煤氣被冷卻至35°C ~ 45°C，產生含有輕油的酚水混合物，輕油因比重輕于酚水而可纟皮分層 分離開，被間接冷卻后的頂煤氣再進入電捕輕油器，煤氣中的輕焦油 霧滴及灰塵被極化，匯集到極管管壁，自流至輕油池；(2) 所述的底煤氣處理步驟為由兩段式煤氣發(fā)生爐底部出口輸出的底 煤氣進入旋風除塵器除塵，除塵后的煤氣溫度在45 0 °C ~ 5 5 0 °C,繼而 進入廢熱換熱器被回收煤氣顯熱，煤氣溫度降至180°C ~ 22 0 °C ,再進 入風冷器依靠自然風被冷卻，溫度降至6 5°C ~ 8 0°C ，進入間冷器，被 循環(huán)冷卻水間4fe冷卻至3 5 °C ~ 4 5 °C ，與頂部煤氣混合進入電捕輕油 器，脫油、除塵到低壓總管的冷凈煤氣經(jīng)加壓機加壓，再經(jīng)水霧捕滴 器進 一 步脫除煤氣中的水份后經(jīng)過煤氣管道進入窯爐。
4. 根據(jù)權利要求3所述的煤炭氣化冷卻工藝方法，其特征在于，所述的煤氣進入廢熱換熱器被回收煤氣顯熱，在廢熱換熱器換熱管中采用下段煤氣 的顯熱處理產生的酚水。
全文摘要
本發(fā)明屬于煤炭氣化領域，具體為一種煤炭氣化冷卻工藝方法及裝置。該技術方案包括兩段式煤氣發(fā)生爐、旋風除塵器、電捕焦油器、電捕輕油器、風冷器、間冷器和廢熱換熱器，可以提高煤氣質量，煤氣的含水量可以降到40g/Nm³，并且使得煤氣(無煙煤/焦炭做原料)中灰塵和焦油含量之和不大于50mg/Nm³，節(jié)能降耗，減少灰塵、酚水對環(huán)境的污染。
文檔編號C10K1/00GK101235322SQ20081001401
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月21日 優(yōu)先權日2008年1月21日
發(fā)明者張樹虎, 成文明, 王明亮, 韓文來 申請人:鄒平三星機械制造有限公司