一種提高漿態(tài)進料氣化裝置氣化效率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種提高漿態(tài)進料氣化裝置氣化效率的方法，通過利用低品位的能量對濕法進料氣化技術(shù)中進入氣化爐的漿態(tài)含碳原料和氧化劑進行預(yù)熱，提高氣化爐中原料的溫度，進而提高漿態(tài)進料氣化裝置的氣化效率。本工藝利用來自水氣變換等單元副產(chǎn)的富余低壓蒸汽的低品位能量對氣化爐中的原料進行預(yù)熱，將其間接轉(zhuǎn)化為高品位的化學(xué)能，有效降低了氣化系統(tǒng)的原料消耗，提高了冷煤氣效率，進而提高漿態(tài)進料氣化裝置的氣化效率。
【專利說明】一種提高漿態(tài)進料氣化裝置氣化效率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱量回收方法，具體涉及一種對濕法進料氣化技術(shù)中入氣化爐漿態(tài)含碳原料和氧化劑進行預(yù)熱的方法。
技術(shù)背景
[0002]水氣變換反應(yīng)如下式所示:
[0003]
CO + H1O o CO2 + H2 AH= — 41.2K.1/mol
[0004]是一個重要的化學(xué)反應(yīng)，通常用于調(diào)節(jié)氣體組分，進行部分變換或者進行完全變換，使變換后的氣體組成滿足化工生產(chǎn)，同時還能凈化原料氣，有利于實現(xiàn)CO2的捕獲與封存。
[0005]水氣變換反應(yīng)是放熱反應(yīng)，水氣變換單元釋放出大量的熱量，現(xiàn)有的水氣變換系統(tǒng)熱量回收主要靠副產(chǎn)中低壓蒸汽、預(yù)熱脫鹽水等方式回收。由于變換系統(tǒng)以副產(chǎn)大量的低品位的低壓蒸汽為主，低品位蒸汽能量利用率低，現(xiàn)今在工業(yè)裝置中未得到有效利用。出氣流床氣化爐高溫合成氣熱量的回收方式有兩種，即采用廢熱鍋爐和激冷流程。對于激冷流程，出氣流床氣化爐高溫合成氣的熱量以水蒸汽的形式飽和在合成氣中，合成氣中水蒸汽/合成氣體積比高，使得合成氣中的水蒸汽對變換單元來說大量富余，在變換系統(tǒng)通過副產(chǎn)水蒸汽回收的大量低位余熱。如何高效地回收低品位蒸汽能量一直是技術(shù)攻關(guān)的重點課題。
[0006]氣化爐是一個`高耗能的單元設(shè)備，工業(yè)上氣流床氣化進料方式主要有兩種，濕法進料和干法進料。濕法氣化技術(shù)的冷煤氣效率低于干法冷煤氣效率，原因在于進料漿體中水的加熱、蒸發(fā)、過熱至氣化溫度需要消耗熱量，氧氣升溫、過熱至氣化溫度也需要消耗熱量，導(dǎo)致氣化系統(tǒng)氧耗、煤耗增加，有效氣(CCHH2)組分含量降低，無效氣體組分CO2含量增加，使得入爐原料的化學(xué)能通過氣化反應(yīng)后最終保留在合成氣中的化學(xué)能減少。
[0007]漿體溫度升高后顆粒的布朗運動加劇，使物料分散得更加均勻；漿體升溫后體積增大，分子間作用力減弱，漿體粘度降低，有利于漿體的輸送。高溫漿體的表面張力降低，霧化性能變好，增加了漿體與氣化劑的接觸面，促進氣化反應(yīng)進行完全。漿體溫度升高后漿體的流動性變好使得可以制備更高濃度的漿體，提高氣化系統(tǒng)的效率。由于漿體預(yù)熱溫度較低，預(yù)熱過程中生成副產(chǎn)物的幾率較低。
[0008]因此，為了彌補濕法進料氣化單元高能耗、效率低的缺點，以及實現(xiàn)有效利用后續(xù)系統(tǒng)中的低品位能量，本發(fā)明提出了一種利用低品位的能量提高漿態(tài)進料氣化裝置氣化效率的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于以上問題，本發(fā)明提供一種對濕法進料氣化技術(shù)中入氣化爐漿態(tài)含碳原料和氧化劑進行預(yù)熱的方法，將水氣變換單元釋放出來的熱量回收傳遞到氣化爐進口原料(包括漿態(tài)含碳原料與氧化劑)，實現(xiàn)漿態(tài)含碳原料氣化單元與水氣變換單元的熱量集成，提高氣化爐進口原料的溫度，達到有效利用水氣變換單元低品位熱量。具體技術(shù)方案如下:
[0010]一種提高漿態(tài)進料氣化裝置氣化效率的方法，包括如下步驟:
[0011 ] 來自水氣變換單元廢熱鍋爐(I)的蒸汽(S2 )分為兩股，一股蒸汽(S3 )進入與碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5 )換熱的漿態(tài)原料加熱器(2 )，另一股蒸汽(S7 )進入與氧化劑(S9 )換熱的氧化劑加熱器(3);出漿態(tài)原料加熱器(2)和氧化劑加熱器(3)的碳質(zhì)漿態(tài)原料(S6)和氧化劑 (SlO)直接送往氣化爐的噴嘴；
[0012]其中:
[0013]碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5 )經(jīng)高壓淤漿泵(5 )從碳質(zhì)漿態(tài)原料儲罐(4 )送往漿態(tài)原料加熱器⑵；
[0014]氧化劑(S9)為直接來自空分裝置(6)的高壓氧化劑；
[0015]漿態(tài)原料加熱器(2 )的管程走碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5 )、殼程走蒸汽(S3 )。
[0016]對于含有多路漿態(tài)原料進料的氣化爐，可以每路碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)單獨設(shè)置漿態(tài)原料加熱器(2)，也可以多路(大于等于2)漿態(tài)原料進料并聯(lián)進入一個漿態(tài)原料加熱器
(2)。為避免碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)在漿態(tài)原料加熱器(2)中的沉積和不均勻分配，最好漿態(tài)原料加熱器(2)的每一路管程均設(shè)置一個高壓淤漿泵(5)。對于有多路(大于等于2)漿態(tài)原料出口的高壓淤漿泵(5)，每路碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)對應(yīng)于高壓淤漿泵(5)的一個出口。
[0017]所述漿態(tài)原料加熱器(2)的管程為列管式、U型管式、盤管式或螺旋管式。
[0018]出高壓淤漿泵(5)的碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)和來自空分裝置(6)的氧化劑(S9)的壓力為0.1~12MPa之間。
[0019]來自水氣變換單元廢熱鍋爐(I)的蒸汽(S2)的壓力為0.1~12MPa之間。通過蒸汽(S3 )給碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5 )加熱，為了使碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5 )中不生成氣體或者不產(chǎn)生氣泡，碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)被加熱后的溫度應(yīng)低于碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)所在壓力下水的飽和溫度。
[0020]所述碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)中的碳質(zhì)為煤、石油焦、生物質(zhì)、浙青、渣油、生物質(zhì)油中的一種或其幾種的混合物；氧化劑(S9)是氧氣、空氣、富氧空氣、水蒸汽、二氧化碳中的一種或其幾種的混合物。
[0021 ] 所述蒸汽(S2 )可選擇性地預(yù)熱碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5 )、氧化劑(S9 )或?qū)烧呔A(yù)熱， 根據(jù)具體的生產(chǎn)工藝來選擇。
[0022]所述蒸汽(S2)可來自水氣變換單元，也可來自其它系統(tǒng)的蒸汽，也可以用其它熱源代替蒸汽，如各種燃料。
[0023]本工藝將低壓蒸汽的低品位能量間接轉(zhuǎn)化為高品位的化學(xué)能，有效降低了氣化系統(tǒng)的原料消耗，提高了冷煤氣效率，進而提高漿態(tài)進料氣化裝置的氣化效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是實施例中漿態(tài)含碳原料氣化單元與水氣變換單元的熱量集成示意圖；
[0025]圖2是實施例中每路漿態(tài)原料獨立換熱示意圖；
[0026]圖3是實施例中多路 漿態(tài)原料并聯(lián)換熱示意圖。
[0027]符號說明[0028]I蒸汽廢熱鍋爐；2漿態(tài)原料加熱器；3氧化劑加熱器；
[0029]4碳質(zhì)漿態(tài)原料儲罐；5高壓淤漿泵；6空分裝置；
[0030]SI鍋爐給水；S2蒸汽；S3蒸汽；S4冷凝液；
[0031]S5碳質(zhì)衆(zhòng)態(tài)原料；S6加熱后的碳質(zhì)衆(zhòng)態(tài)原料；S7蒸汽；
[0032]S8冷凝液；S9氧化劑；SlO加熱后的氧化劑；Sll冷凝液。
【具體實施方式】 [0033]以下為本發(fā)明的實施例，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，其目的僅在更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容。因此本發(fā)明的保護范圍不受所舉實施例的限制。
[0034]參見圖1，漿態(tài)含碳原料氣化單元與水氣變換單元的熱量集成的核心內(nèi)容通過利用低品位熱量預(yù)熱氣化進料單元的進料(包括漿態(tài)含碳原料與氧化劑)，將低品位能量間接轉(zhuǎn)化為高品位的化學(xué)能，提高漿態(tài)進料氣化裝置的氣化效率。
[0035]蒸汽S2分為兩股,其中一股蒸汽S3進入與碳質(zhì)衆(zhòng)態(tài)原料S5換熱的衆(zhòng)態(tài)原料加熱器2，另一股蒸汽S7進入與氧化劑S9換熱的氧化劑加熱器3。出漿態(tài)原料加熱器2和氧化劑加熱器3的碳質(zhì)漿態(tài)原料S6和氧化劑SlO直接送往氣化爐的噴嘴。
[0036]碳質(zhì)漿態(tài)原料S5經(jīng)高壓淤漿泵5從碳質(zhì)漿態(tài)原料儲罐4送往漿態(tài)原料加熱器2。 氧化劑S9為直接來自空分裝置6的高壓氧化劑。
[0037]參見圖2和圖3，漿態(tài)原料加熱器2的管程走碳質(zhì)漿態(tài)原料S5、殼程走蒸汽S3。對于含有多路漿態(tài)原料進料的氣化爐，可以每路碳質(zhì)漿態(tài)原料S5單獨設(shè)置漿態(tài)原料加熱器 2，也可以多路(大于等于2路)漿態(tài)原料進料并聯(lián)進入一個漿態(tài)原料加熱器2。對于有多路 (大于等于2路)漿態(tài)原料出口的高壓淤漿泵5，每路碳質(zhì)漿態(tài)原料S5對應(yīng)于高壓淤漿泵5 的一個出口。
[0038]本發(fā)明并不限于圖2和圖3所示的漿態(tài)原料加熱器2的組合型式，其它組合型式也在本發(fā)明保護的范圍內(nèi)。
[0039]實施例1
[0040]對以水煤漿為原料的濕法進料的氣化技術(shù)生產(chǎn)合成氣，合成氣進而可用于合成化學(xué)品、制氫、IGCC等應(yīng)用。表1為原料煤的性質(zhì)。氣化爐基于多噴嘴對置式水煤漿技術(shù)，采用有4個對置燒嘴的多噴嘴對置式水煤漿氣化爐，氣化壓力為4.0MPa,氣化溫度為1300°C， 氣化爐采用耐火磚襯里。單臺氣化爐有效氣(CCHH2)產(chǎn)量為134375Nm3/h。
[0041]表1原料煤的性質(zhì)
【權(quán)利要求】
1.一種提高漿態(tài)進料氣化裝置氣化效率的方法，其特征在于，包括如下步驟: 來自水氣變換單元廢熱鍋爐(I)的蒸汽(S2 )分為兩股，一股蒸汽(S3 )進入與碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)換熱的漿態(tài)原料加熱器(2)，另一股蒸汽(S7)進入與氧化劑(S9)換熱的氧化劑加熱器(3 );出漿態(tài)原料加熱器(2 )和氧化劑加熱器(3 )的碳質(zhì)漿態(tài)原料(S6 )和氧化劑(SlO)直接送往氣化爐的噴嘴； 其中: 碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)經(jīng)高壓淤漿泵(5)從碳質(zhì)漿態(tài)原料儲罐(4)送往漿態(tài)原料加熱器(2)； 氧化劑(S9)為直接來自空分裝置(6)的高壓氧化劑； 漿態(tài)原料加熱器(2 )的管程走碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5 )、殼程走蒸汽(S3 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述漿態(tài)原料加熱器(2)的管程為列管式、U型管式、盤管式或螺旋管式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，出高壓淤漿泵(5)的碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)和來自空分裝置(6)的氧化劑(S9)的壓力為0.1~12MPa之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，來自水氣變換單元廢熱鍋爐(I)的蒸汽(S2)的壓力為0.1~12MPa之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)中的碳質(zhì)為煤、石油焦、生物質(zhì)、浙青、渣油、生物質(zhì)油中的一種或其幾種的混合物；氧化劑(S9)是氧氣、空氣、富氧空氣、水蒸汽、二氧`化碳中的一種或其幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述蒸汽(S2)可選擇性地預(yù)熱碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5 )、氧化劑(S9 )或?qū)烧呔A(yù)熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)被加熱后的溫度低于碳質(zhì)漿態(tài)原料(S5)所在壓力下水的飽和溫度。
【文檔編號】C10J3/46GK103555371SQ201310573590
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】代正華, 于廣鎖, 周志杰, 王輔臣, 龔欣, 劉海峰, 王亦飛, 陳雪莉, 李超, 許建良, 郭慶華, 梁欽鋒, 李偉鋒, 郭曉鐳, 王興軍 申請人:華東理工大學(xué)