專利名稱：一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)及其氣化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)及其氣化工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有水煤漿氣化爐，其高溫合成氣的激冷冷卻方式一般都采用下行完全激冷流程，其工藝相對(duì)簡單、成熟，結(jié)構(gòu)也較為簡單，造價(jià)較低，對(duì)某些化工流程比較適合，但是此種工藝的缺點(diǎn)是，冷煤氣效率較低，耗氧量大，后續(xù)的“黑水”處理難度大，影響長周期運(yùn)行?，F(xiàn)有干粉氣化爐，主要特點(diǎn)是干粉進(jìn)料，水冷壁內(nèi)襯，采用冷卻后的煤氣回爐激冷熱煤氣，但其回爐激冷用煤氣壓縮機(jī)功耗較大，運(yùn)行不穩(wěn)定不利于設(shè)備的長周期運(yùn)行
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)而提供的一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)及其氣化工藝，本發(fā)明可對(duì)現(xiàn)有的激冷流程的干粉或水煤漿氣化爐進(jìn)行改進(jìn)，提高氣化效率，改善灰渣的處理方式，有效提高運(yùn)行周期。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，包括通過管道順序連接的氣化爐、熱回收設(shè)備、除塵裝置、洗滌部件、以及灰水處理單元；
所述的氣化爐包括爐膛、同軸設(shè)置在所述爐膛頂部的激冷設(shè)備、與激冷設(shè)備的輸出端連接的合成氣輸送部；所述的爐膛設(shè)有至少一個(gè)噴嘴；所述的合成氣輸送部上設(shè)有排氣
n ；
所述的熱回收設(shè)備的輸入端通過管道與所述的合成氣輸送部的排氣口連接；其輸出端通過管道與所述的除塵裝置輸入端連接；
所述的洗滌部件包括一洗滌塔；所述的除塵裝置的輸出端通過管道與所述的洗滌塔的輸入端連接；
所述的洗滌塔的輸出口輸出粗合成氣，其底部出口通過管道與所述的灰水處理單元的入口連接；所述的灰水處理單元輸出廢水。上述一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其中，所述的洗滌部件還包括一文丘里洗滌器，設(shè)置在所述的洗滌塔的輸入端，所述洗滌塔的一輸出端通過循環(huán)管道與所述文丘里洗滌器的循環(huán)輸入端連接，形成循環(huán)洗滌；所述的除塵裝置的輸出端通過管道與所述的文丘里洗滌器的輸入端連接。上述一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其中，還包括一渣池，設(shè)置在所述的氣化爐的爐膛的下方；所述的渣池上部設(shè)有水噴頭，其底部設(shè)有排渣口。上述一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其中，還包括一鎖渣罐和一撈渣池，所述的鎖渣罐的入口通過管道與所述的排渣口連接，其出口通過管道與所述的撈渣池連接。上述一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其中，所述的灰水處理單元還包括一補(bǔ)水口。
上述一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其中，所述氣化爐的爐膛設(shè)有4 6個(gè)噴嘴，對(duì)稱布置。上述一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其中，所述氣化爐爐膛上部和下部為錐形結(jié)構(gòu)，中間是直筒壁面。一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)的氣化工藝，其特點(diǎn)是，包括以下步驟
a、產(chǎn)生合成氣的步驟
將干煤粉或水煤漿與氧化劑一起送入氣化爐的爐膛、經(jīng)爐內(nèi)劇烈反應(yīng)產(chǎn)生高溫高壓的合成氣；所述合成氣的溫度約為1100 1700°C ；
b、捕捉煤粉中的灰排到渣池中淬冷，然后將渣水分離的步驟 構(gòu)捕捉下來，再順直筒壁面流淌匯集到爐膛底部的流渣口，排到位于爐膛下方的渣池中淬冷，然后經(jīng)過鎖渣罐進(jìn)入撈渣池，將渣水分離；
C、對(duì)產(chǎn)生的合成氣進(jìn)行部分激冷的步驟
其余的飛灰被合成氣夾帶從爐膛上部排出，經(jīng)激冷設(shè)備對(duì)從爐膛頂部排出的高溫高壓合成氣進(jìn)行部分激冷；所述激冷后的溫度降低到700 1000°C ；
d、對(duì)部分激冷后的合成氣進(jìn)行廢熱回收和冷卻降溫的步驟
經(jīng)部分激冷后的合成氣通過合成氣輸送管道，進(jìn)入合成氣廢熱回收設(shè)備，經(jīng)冷卻后降溫到250 400°C的步驟；
e、對(duì)降溫后的合成氣除灰、洗滌、再次降溫冷卻的步驟
降溫后的合成氣進(jìn)入除塵裝置除去大部分干灰后，進(jìn)入文丘里洗滌器，然后進(jìn)入洗滌塔，去除合成氣中殘余的大部分灰并進(jìn)行降溫冷卻到60 200°C ；
f、得到合格的合成氣。上述一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)的氣化工藝，其中，還包括將洗滌塔排出的灰水進(jìn)入灰水處理單元進(jìn)行水處理的步驟。上述一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)的氣化工藝，其中，所述的除塵裝置為旋風(fēng)分離器或陶瓷過濾器。本發(fā)明由于采用了以上的技術(shù)方案，其產(chǎn)生的技術(shù)效果是明顯的
1、本發(fā)明采用水/汽部分激冷從氣化爐爐膛上方排出的高溫合成氣，并通過廢熱回收設(shè)備進(jìn)一步降低合成氣的溫度，降溫后的合成氣進(jìn)入除塵設(shè)備去除大部分的干灰，從而減少后續(xù)凈化設(shè)備的負(fù)荷，初步凈化的合成氣進(jìn)入水洗滌系統(tǒng)進(jìn)一步凈化得到合格的合成氣，方法簡便、可靠、效果好；
2、本發(fā)明采用含灰合成氣上行，灰渣下行，灰渣分離處理的方法，相對(duì)于對(duì)完全水激冷方式(合成氣和灰渣同時(shí)下行)，盡量捕捉合成氣中攜帶的熔渣，減少合成氣中攜帶的飛灰量，然后進(jìn)入廢熱回收裝置進(jìn)行熱量回收，具有提高氣化效率和能源利用率的優(yōu)點(diǎn)；
3、本發(fā)明氣化爐噴嘴數(shù)量為4 6個(gè)對(duì)稱布置，有效的提高了單爐產(chǎn)量，并能使?fàn)t膛內(nèi)合成氣能產(chǎn)生旋流，具有停留時(shí)間長，反應(yīng)充分，負(fù)荷容易調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)；
4、相對(duì)于壓縮返回冷煤氣激冷的干煤粉方式來講，省略了激冷壓縮機(jī)，減少系統(tǒng)的耗
功；5、把氣化產(chǎn)生的灰和渣進(jìn)行有效的分離處理，解決了灰渣混合難以處理的難題，同時(shí)可以有效利用干灰和洛分離的市場價(jià)值，有利于循環(huán)利用；
6、將干粉或水煤漿進(jìn)行氣化，用水/汽進(jìn)行部分激冷氣化后的高溫含塵合成氣，之后進(jìn)入除塵濕洗裝置達(dá)到降溫除灰目的的設(shè)備及工藝。


圖I是本發(fā)明一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖(剖視圖)。圖2是本發(fā)明一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)的氣化工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式為了能更好地對(duì)本方案進(jìn)行理解，下面通過具體的實(shí)施案例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，包括通過管道順序連接的氣化爐I、熱回收設(shè)備2、除塵裝置3、洗滌部件4、以及灰水處理單元5。所述的氣化爐I包括爐膛11、同軸設(shè)置在所述爐膛頂部的激冷設(shè)備12、與激冷設(shè)備的輸出端連接的合成氣輸送部13 ;所述的爐膛的上部和下部為錐形結(jié)構(gòu)，中間是直筒壁面。該爐膛設(shè)有至少一個(gè)噴嘴111，本實(shí)施例所述氣化爐的爐膛設(shè)有4 6個(gè)噴嘴，對(duì)稱布置。所述的合成氣輸送部上設(shè)有排氣口 121。所述的熱回收設(shè)備2的輸入端通過管道與所述的合成氣輸送部13的排氣口連接；其輸出端通過管道與所述的除塵裝置3的輸入端連接；該熱回收設(shè)備還包括一冷卻水輸入口 21和一蒸汽輸出口 22。除塵裝置3的底部設(shè)有干灰輸出口 31。所述的洗滌部件4包括一洗滌塔41，所述的洗滌塔41上設(shè)有補(bǔ)水輸入口 411。為進(jìn)一步除塵，所述的洗滌部件4還包括一文丘里洗滌器42，設(shè)置在所述的洗滌塔41的輸入端，所述洗滌塔的一輸出端通過循環(huán)管道43與所述文丘里洗滌器的循環(huán)輸入端連接，形成循環(huán)洗滌；所述的除塵裝置的輸出端通過管道與所述的文丘里洗滌器的輸入端連接。所述的洗滌塔的輸出口 44輸出粗合成氣，其底部出口通過管道與所述的灰水處理單元5的入口連接；該灰水處理單元還包括一補(bǔ)水口 51。所述的灰水處理單元5輸出廢水。本發(fā)明一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)的氣化爐中還包括一渣池14，設(shè)置在所述的氣化爐的爐膛的下方；所述的渣池上部設(shè)有水噴頭141，其底部設(shè)有排渣口142。本發(fā)明一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)中，還包括一鎖渣罐6和一撈渣池7，所述的鎖渣罐6的入口通過管道與所述的排渣口 142連接，其出口通過管道與所述的撈渣池7連接。管道上分別設(shè)有閥門1421、71。本發(fā)明的工作原理是
干煤粉或水煤漿與氧化劑(氧氣，水蒸汽)一起由氣化爐上的噴嘴進(jìn)入氣化爐的爐膛，在爐內(nèi)劇烈反應(yīng)產(chǎn)生高溫高壓的合成氣，主要為一氧化碳和氫氣的混合氣，溫度約為1100-1700°C。產(chǎn)生的合成氣在爐膛中產(chǎn)生向上旋流，氣流旋流向上，可使?fàn)t膛內(nèi)火焰的充滿度較好，溫度場也較為均勻。煤粉中的灰在高溫環(huán)境中主要以熔融渣的形態(tài)靠慣性作用被氣化爐單元上部錐形結(jié)構(gòu)捕捉下來，再順直筒壁面流淌匯集到爐膛底部的流渣口，排到位于氣化爐下方的渣池中淬冷，然后經(jīng)過渣鎖斗，進(jìn)入撈渣池，將渣水分離。其余的飛灰被合成氣夾帶從氣化爐上部排出。
氣化爐上部出口布置初步激冷設(shè)備，通過水/汽對(duì)從氣化爐頂部排出的高溫高壓合成氣進(jìn)行部分激冷，將合成氣從1100 1700°C降低到700 1000°C以利于熔渣固化。避免合成氣攜帶熔渣進(jìn)入下游設(shè)備。經(jīng)部分激冷后的合成氣通過合成氣輸送通道，進(jìn)入合成氣廢熱回收設(shè)備(多為對(duì)流換熱面)，經(jīng)冷卻后降溫到250 400°C，降溫后的合成氣進(jìn)入除塵裝置(多為旋風(fēng)分離器或陶瓷過濾器等)除去大部分干灰后，進(jìn)入文丘里洗滌器，然后進(jìn)入洗滌塔，去除合成氣中殘余的大部分灰并進(jìn)行降溫冷卻到60 200°C，從而得到合格的合成氣。經(jīng)除塵裝置分離的干灰可以作為水泥原料進(jìn)行回收利用。
洗滌塔排出的灰水，進(jìn)入灰水處理單元進(jìn)行水處理。采用除塵裝置可分離出大部分的干灰，從而大大減輕了洗滌塔和灰水處理單元的負(fù)荷，節(jié)約50%的用水量，同時(shí)灰水的處理難度減小。請(qǐng)參閱圖2。本發(fā)明一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)的氣化工藝，其特點(diǎn)是，包括以下步驟
a、產(chǎn)生合成氣的步驟SI
將干煤粉或水煤漿與氧化劑一起送入氣化爐的爐膛、經(jīng)爐內(nèi)劇烈反應(yīng)產(chǎn)生高溫高壓的合成氣；所述合成氣的溫度約為1100 1700°C ；
b、捕捉煤粉中的灰排到渣池中淬冷，然后將渣水分離的步驟S2
煤粉中的灰在高溫環(huán)境中主要以熔融渣的形態(tài)靠慣性作用被氣化爐爐膛上部錐形結(jié)構(gòu)捕捉下來，再順直筒壁面流淌匯集到爐膛底部的流渣口，排到位于爐膛下方的渣池中淬冷，然后經(jīng)過鎖渣罐進(jìn)入撈渣池，將渣水分離；
C、對(duì)產(chǎn)生的合成氣進(jìn)行部分激冷的步驟S3
其余的飛灰被合成氣夾帶從爐膛上部排出，經(jīng)激冷設(shè)備對(duì)從爐膛頂部排出的高溫高壓合成氣進(jìn)行部分激冷；所述激冷后的溫度降低到700 1000°C ；
d、對(duì)部分激冷后的合成氣進(jìn)行廢熱回收和冷卻降溫的步驟S4
經(jīng)部分激冷后的合成氣通過合成氣輸送管道，進(jìn)入合成氣廢熱回收設(shè)備(廢熱鍋爐，可采用火管鍋爐)，經(jīng)對(duì)流換熱面冷卻降溫到250 400°C的步驟；
e、對(duì)降溫后的合成氣除灰、洗滌、再次降溫冷卻的步驟S5
降溫后的合成氣進(jìn)入除塵裝置(例如為旋風(fēng)分離器或陶瓷過濾器)除去大部分干灰后，進(jìn)入文丘里洗滌器，然后進(jìn)入洗滌塔，去除合成氣中殘余的的飛灰并進(jìn)行降溫冷卻到60-200 0C ；
f、得到合格的合成氣S6。本發(fā)明一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)的氣化工藝，其中，還包括將洗滌塔排出的灰水進(jìn)入灰水處理單元進(jìn)行水處理的步驟S7。本發(fā)明用水/汽部分激冷從氣化爐爐膛上方排出的高溫合成氣，并通過除塵裝置脫除合成氣中大部分干灰飛灰，通過渣池淬冷液態(tài)排渣來處理渣。不但能把氣化產(chǎn)生的灰和渣進(jìn)行有效的分離處理，解決了灰渣混合難以處理的難題，同時(shí)利用合成氣廢熱回收設(shè) 備回收合成氣顯熱，提高了能源利用效率。
權(quán)利要求
1.ー種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其特征在于，包括通過管道順序連接的氣化爐、熱回收設(shè)備、除塵裝置、洗滌部件、以及灰水處理單元； 所述的氣化爐包括爐膛、同軸設(shè)置在所述爐膛頂部的激冷設(shè)備、與激冷設(shè)備的輸出端連接的合成氣輸送部；所述的爐膛設(shè)有至少ー個(gè)噴嘴；所述的合成氣輸送部上設(shè)有排氣Π ； 所述的熱回收設(shè)備的輸入端通過管道與所述的合成氣輸送部的排氣ロ連接；其輸出端通過管道與所述的除塵裝置輸入端連接； 所述的洗滌部件包括一洗滌塔；所述的除塵裝置的輸出端通過管道與所述的洗滌塔的輸入端連接； 所述的洗滌塔的輸出ロ輸出粗合成氣，其底部出ロ通過管道與所述的灰水處理單元的入口連接；所述的灰水處理單元輸出廢水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其特征在于，所述的洗滌部件還包括一文丘里洗滌器，設(shè)置在所述的洗滌塔的輸入端，所述洗滌塔的ー輸出端通過循環(huán)管道與所述文丘里洗滌器的循環(huán)輸入端連接，形成循環(huán)洗滌；所述的除塵裝置的輸出端通過管道與所述的文丘里洗滌器的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其特征在于，還包括ー渣池，設(shè)置在所述的氣化爐的爐膛的下方；所述的渣池上部設(shè)有水噴頭，其底部設(shè)有排渣ロ。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其特征在于，還包括一鎖渣罐和ー撈渣池，所述的鎖渣罐的入口通過管道與所述的排渣ロ連接，其出口通過管道與所述的撈渣池連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其特征在于，所述的灰水處理單元還包括ー補(bǔ)水ロ。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化爐的爐膛設(shè)有4 6個(gè)噴嘴，對(duì)稱布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化爐爐膛上部和下部為錐形結(jié)構(gòu)，中間是直筒壁面。
8.ー種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)的氣化工藝，其特征在于，包括以下步驟 a、產(chǎn)生合成氣的步驟 將干煤粉或水煤漿與氧化劑一起送入氣化爐的爐膛、經(jīng)爐內(nèi)劇烈反應(yīng)產(chǎn)生高溫高壓的合成氣；所述合成氣的溫度約為1100 1700°C ； b、捕捉煤粉中的灰排到渣池中淬冷，然后將渣水分離的步驟 煤粉中的灰在高溫環(huán)境中主要以熔融渣的形態(tài)靠慣性作用被氣化爐爐膛上部錐形結(jié)構(gòu)捕捉下來，再順直筒壁面流淌匯集到爐膛底部的流渣ロ，排到位于爐膛下方的渣池中淬冷，然后經(jīng)過鎖渣罐進(jìn)入撈渣池，將渣水分離； C、對(duì)產(chǎn)生的合成氣進(jìn)行部分激冷的步驟 其余的飛灰被合成氣夾帶從爐膛上部排出，經(jīng)激冷設(shè)備對(duì)從爐膛頂部排出的高溫高壓合成氣進(jìn)行部分激冷；所述激冷后的溫度降低到700 1000°C ；d、對(duì)部分激冷后的合成氣進(jìn)行廢熱回收和冷卻降溫的步驟 經(jīng)部分激冷后的合成氣通過合成氣輸送管道，進(jìn)入合成氣廢熱回收設(shè)備，經(jīng)冷卻后降溫到250 400°C的步驟； e、對(duì)降溫后的合成氣除灰、洗滌、再次降溫冷卻的步驟 降溫后的合成氣進(jìn)入除塵裝置除去大部分干灰后，進(jìn)入文丘里洗滌器，然后進(jìn)入洗滌塔，去除合成氣中殘余的大部分灰并進(jìn)行降溫冷卻到60 200°C ； f、得到合格的合成氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ー種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)的氣化工藝，其特征在于，還包括將洗滌塔排出的灰水進(jìn)入灰水處理單元進(jìn)行水處理的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ー種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)的氣化工藝，其特征在于，所述的除塵裝置為旋風(fēng)分離器或陶瓷過濾器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種部分激冷的干煤粉或水煤漿氣化系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，包括通過管道順序連接的氣化爐、熱回收設(shè)備、除塵裝置、洗滌部件、以及灰水處理單元；氣化爐包括爐膛、同軸設(shè)置在爐膛頂部的激冷設(shè)備、與激冷設(shè)備的輸出端連接的合成氣輸送部；爐膛設(shè)有至少一個(gè)噴嘴；所述的合成氣輸送部上設(shè)有排氣口；熱回收設(shè)備與合成氣輸送部的排氣口連接，其輸出端與除塵裝置輸入端連接；洗滌部件包括一洗滌塔；除塵裝置的輸出端通過管道與所述的洗滌塔的輸入端連接；洗滌塔的輸出口輸出粗合成氣，其底部出口通過管道與灰水處理單元的入口連接；灰水處理單元輸出廢水。本發(fā)明還公開了一種氣化方法。具有提高氣化效率和能源利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C10J3/82GK102827640SQ20121036842
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者張世程, 朱惠春, 張金亮, 曹楓, 熊浪, 雷樹寬, 沈克宇, 沙永濤 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所