专利名称：多煤种制取煤气的工艺方法及生产装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及以无烟煤、烟煤、混合煤等为原料，采用固定床煤气发生炉制造合成 氨、甲醇等产品的原料煤气的工艺方法及生产装置，属于煤气化领域。
背景技术：
目前，随着优质无烟煤价格的快速升高，小氮肥企业原料煤成本已占氮肥生产成 本的70%左右，但小氮肥企业固定床煤气化装置的装备技术水平还比较低，以优质无烟煤 为原料制取的煤气中二氧化碳含量较高、未分解的蒸汽量较多，并且含有煤焦油和其他碳 氢化合物等，煤气质量较差，消耗高，增加了净化系统的负荷和复杂性，提高了生产成本，同 时更因为煤气中的煤焦油和其他碳氢化合物等到目前为止仍没有较有效的分离方法，制约 着固定床煤气发生炉无法使用烟煤和其他挥发分较高的低价煤种进行制气从而降低生产 成本。因此，如何对现有固定床煤气化装置进行改造，提高蒸汽分解率和煤气质量，降低 消耗，同时将煤气中的煤焦油和其他碳氢化合物等进行有效处理，使固定床煤气发生炉能 够使用价格较低的烟煤、劣质无烟煤、混合煤等制取合成氨、甲醇等产品的原料煤气，是摆 在小氮肥企业面前的难题。如果用水煤浆、壳牌、航天炉等先进煤气化工艺对现有煤气化装置进行改造，可以 解决上述问题，但投资巨大，且现有的其他工序生产装置有三分之二以上也需要淘汰，几乎 等于重新建设，一般的小氮肥企业是没有能力改造的。本发明者长期从事小氮肥煤气化生产装置的研究，发明了多项成果，提高了固定 床煤气发生炉制气装置的效率，降低了生产消耗和成本，在此基础上对固定床间歇煤气化 装置又进行了大量研究，发明了解决本难题的工艺方法和生产装置。
发明内容
本发明的目的就是为解决现有固定床煤气化装置生产中存在的上述难题，研究设 计出一种多煤种制造合成氨、甲醇等产品的原料煤气的工艺方法及生产装置，用于对现有 固定床煤气化生产装置的改造或新建，以提高煤气质量，降低消耗，同时能够使用劣质无烟 煤、烟煤、混合煤等进行合成氨、甲醇等产品的原料煤气的制取。为实现上述目的，多煤种制取煤气的工艺方法所采用的技术方案为根据固定床 煤气发生炉煤气制造工艺原理，将加工好的无烟煤、劣质无烟煤、烟煤、混合煤等原料加入 煤气发生炉，利用三台经过改造的固定床煤气发生炉(炉I、炉II、炉III)，按照吹风提温、 制气、蒸汽吹净三大工艺过程，由控制装置自动控制进行循环制气当炉I工作至吹风提温阶段时，炉I底部的吹风阀、顶部的吹风气阀开启，其他阀 门关闭，空气或富氧空气由吹风总管进入炉I进行燃烧，对炉内炭层进行提温蓄热，吹风气 进入吹风气总管。同时，炉II顶部煤气阀、底部的上吹阀开启，其他阀门关闭，炉III顶部煤 气阀、底部煤气阀开启，其他阀门关闭，顶部煤气连通管上的顶部蒸汽阀B根据炉温情况可开启或关闭，蒸汽由底部蒸汽总管进入炉II，从下到上通过气化层，在1350°C左右的高温 气化层内与煤反应生成粗煤气后进入顶部煤气连通管，与经顶部蒸汽阀B加入的蒸汽(当 顶部蒸汽阀B开启时)一起进入炉III，再从上到下通过1350°C左右的高温气化层，将粗煤 气中的蒸汽和二氧化碳进一步转化，将煤焦油和其他碳氢化合物等进行分解，粗煤气转变 为较洁净的煤气，质量得到提高，经渣层回收显热后，从炉III底部煤气出口进入底部煤气 支管，然后再进入后续设备进行处理；当炉I工作至制气阶段时，炉I的顶部煤气阀、上吹阀开启，其他阀门关闭，炉II 的顶部煤气阀、底部煤气阀开启，其他阀门关闭，顶部煤气连通管上的顶部蒸汽阀A根据炉 温情况可开启或关闭，蒸汽由底部蒸汽总管进入炉I，从下到上通过气化层，在1350°C左右 的高温气化层内与煤反应生成粗煤气后进入顶部煤气连通管，与经顶部蒸汽阀A加入的蒸 汽(当顶部蒸汽阀A开启时)一起进入炉II，再从上到下通过1350°C左右的高温气化层， 将粗煤气中的蒸汽和二氧化碳进一步转化，将煤焦油和其他碳氢化合物等进行分解，粗煤 气转变为较洁净的煤气，质量得到提高，经渣层回收显热后，从炉II底部煤气出口进入底 部煤气支管，然后再进入后续设备进行处理。同时，炉III底部的吹风阀、顶部的吹风气阀 开启，其他阀门关闭，空气或富氧空气由吹风总管进入炉III进行燃烧，对炉内炭层进行提 温蓄热，吹风气进入吹风气总管；当炉I工作至蒸汽吹净阶段时，炉I的顶部煤气阀、上吹阀开启，其他阀门关闭， 炉III的顶部煤气阀、底部煤气阀开启，其他阀门关闭，顶部煤气连通管上的顶部蒸汽阀B 根据炉温情况可开启或关闭，蒸汽由底部蒸汽总管进入炉I，对炉I底部煤气进行吹净，从 下到上通过气化层，在1350°c左右的高温气化层内与煤反应生成粗煤气后进入顶部煤气连 通管，与经顶部蒸汽阀B加入的蒸汽(当顶部蒸汽阀B开启时)一起进入炉III，再从上到 下通过1350°C左右的高温气化层，将粗煤气中的蒸汽和二氧化碳进一步转化，将煤焦油和 其他碳氢化合物等进行分解，粗煤气转变为较洁净的煤气，质量得到提高，经渣层回收显热 后，从炉III底部煤气出口进入底部煤气支管，然后再进入后续设备进行处理。同时，炉II 底部的吹风阀、顶部的吹风气阀开启，其他阀门关闭，空气或富氧空气由吹风总管进入炉II 进行燃烧，对炉内炭层进行提温蓄热，吹风气进入吹风气总管。蒸汽吹净是每一个循环的最 后阶段，目的是置换煤气发生炉底部的煤气，为下一个循环的吹风提温阶段安全稳定运行 创造条件。当煤气发生炉II或炉III工作至吹风提温、制气、蒸汽吹净阶段时，同样依照上述 方法进行，转变成洁净煤气经渣层回收显热后进入底部煤气支管，然后再进入后续设备进 行处理。在合成氨的生产中，煤气制造岗位根据原料气中氢气、氮气成分的比例要求指标， 及时开启或关闭加氮阀，将空气或富氧空气加入或停止加入煤气发生炉，保障原料气的氢 氮比要求指标，保障氨合成反应的稳定经济运行。以后每个循环都是按照吹风提温、制气、蒸汽吹净三大工艺过程，由控制装置自动 控制进行循环制气，每个循环的时间控制在90-300秒之间。为实现上述目的，本发明所采用的生产装置技术方案为多煤种制取煤气的工艺 方法所采用的生产装置，包括三台经过改造的固定床煤气发生炉(炉I、炉II、炉III)及其 管道和阀门及控制装置，煤气发生炉的顶部均设置烟气放空管及其阀门、吹风气支管及其阀门、顶部煤气支管及其阀门、下吹蒸汽支管及其阀门，底部均设置吹风支管及其阀门、上 吹蒸汽支管及其阀门、底部煤气支管及其阀门、加氮支管及其阀门，炉I、炉II、炉III的顶 部煤气支管由顶部煤气连通管相连接，且顶部煤气连通管上设置顶部蒸汽支管及其阀门， 吹风气支管由吹风气总管相连接，下吹蒸汽支管及顶部蒸汽支管由顶部蒸汽总管相连接， 烟气放空管独自放空，炉I、炉II、炉III的底部煤气支管分别与后续管道相连接，吹风支管 由吹风总管相连接，上吹蒸汽支管由底部蒸汽总管相连接，加氮支管由加氮总管相连接，顶 部蒸汽总管和底部蒸汽总管由总蒸汽管相连接，本生产装置的阀门由控制装置进行自动控 制。本发明可在现有装置上进行改造，改造周期短、投资少、见效快，改造后能将煤气 中的蒸汽和二氧化碳进一步被转化、煤焦油及其他碳氢化合物等在高温气化层中进行分 解，煤气质量提高，因此，使用本发明对现有固定床煤气化装置进行改造，解决了煤气质量 低的问题，同时解决了现有固定床煤气发生炉无法使用劣质无烟煤、烟煤、混合煤等生产合 成氨、甲醇等产品的原料煤气的问题，使原料煤种得到拓展，合成氨、甲醇生产成本大幅度 降低，盈利能力和市场竞争力提高。
附图为本发明的实施例示意图。
具体实施例方式以上附图为本发明的实施例示意图，下面结合附图及实施例详述本发明的具体实 施方式。多煤种制取煤气的工艺方法所采用技术方案的具体实施方式
为根据固定床煤气 发生炉煤气制造工艺原理，先将木材等加入煤气发生炉内，点火升温烘炉，然后再将加工好 的无烟煤、劣质无烟煤、烟煤、混合煤等加入进行燃烧，当炉内达到较高的温度和一定的炭 层高度时，利用三台经过改造的固定床煤气发生炉(炉I (1)、炉II (2)、炉III (3))，按照吹 风提温、制气、蒸汽吹净三大工艺过程阶段，由控制装置自动控制进行循环制气当炉I(I)工作至吹风提温阶段时，炉I(I)底部的吹风阀(109)、顶部的吹风气阀 (103)开启，其他阀门关闭，空气或富氧空气由吹风总管(7)进入炉I(I)进行燃烧，对炉内 炭层进行提温蓄热，吹风气经吹风气支管(104)进入吹风气总管(5)。同时，炉11(2)顶部 煤气阀(201)、底部的上吹阀(215)开启，其他阀门关闭，炉111(3)顶部煤气阀(301)、底部 煤气阀(313)开启，其他阀门关闭，顶部煤气连通管⑷上的顶部蒸汽阀B(12)根据炉温情 况可开启或关闭，蒸汽由底部蒸汽总管(9)经上吹蒸汽支管(216)进入炉11(2)，从下到上 通过气化层，在1350°C左右的高温气化层内与煤反应生成粗煤气后经顶部煤气支管(202) 进入顶部煤气连通管(4)，与经顶部蒸汽阀B (12)加入的蒸汽(当顶部蒸汽阀B开启时)一 起进入炉111(3)，再从上到下通过1350°C左右的高温气化层，将粗煤气中的蒸汽和二氧化 碳进一步转化，将煤焦油和其他碳氢化合物等进行分解，粗煤气转变为较洁净的煤气，质量 得到提高，经渣层回收显热后，从炉111(3)底部煤气出口进入底部煤气支管(314)，然后再 进入后续设备进行处理；当炉I(I)工作至制气阶段时，炉I(I)的顶部煤气阀(101)、上吹阀(115)开启，其他阀门关闭，炉11(2)的顶部煤气阀(201)、底部煤气阀(213)开启，其他阀门关闭，顶部煤 气连通管(4)上的顶部蒸汽阀A(IO)根据炉温情况可开启或关闭，蒸汽由底部蒸汽总管(9) 经上吹蒸汽支管(116)进入炉1(1)，从下到上通过气化层，在1350°C左右的高温气化层内 与煤反应生成粗煤气后经顶部煤气支管(102)进入顶部煤气连通管(4)，与经顶部蒸汽阀 A(IO)加入的蒸汽(当顶部蒸汽阀A开启时)一起进入炉11(2)，再从上到下通过13501 左右的高温气化层，将粗煤气中的蒸汽和二氧化碳进一步转化，将煤焦油和其他碳氢化合 物等进行分解，粗煤气转变为较洁净的煤气，质量得到提高，经渣层回收显热后，从炉II (2) 底部煤气出口进入底部煤气支管(214)，然后再进入后续设备进行处理。同时，炉III (3)底 部的吹风阀(309)、顶部的吹风气阀(303)开启，其他阀门关闭，空气或富氧空气由吹风总 管(7)进入炉111(3)进行燃烧，对炉内炭层进行提温蓄热，吹风气经吹风气支管(304)进 入吹风气总管(5)；当炉I(I)工作至蒸汽吹净阶段时，炉I(I)的顶部煤气阀(101)、上吹阀(115)开 启，其他阀门关闭，炉111(3)的顶部煤气阀(301)、底部煤气阀(313)开启，其他阀门关闭， 顶部煤气连通管(4)上的顶部蒸汽阀B(12)根据炉温情况可开启或关闭，蒸汽由底部蒸汽 总管(9)进入炉1(1)，对炉I(I)底部煤气进行吹净，从下到上通过气化层，在1350°C左右 的高温气化层内与煤反应生成粗煤气后进入顶部煤气连通管(4)，与经顶部蒸汽阀B(12) 加入的蒸汽(当顶部蒸汽阀B开启时)一起进入炉III (3)，再从上到下通过1350°C左右的 高温气化层，将粗煤气中的蒸汽和二氧化碳进一步转化，将煤焦油和其他碳氢化合物等进 行分解，粗煤气转变为较洁净的煤气，质量得到提高，经渣层回收显热后，从炉111(3)底部 煤气出口进入底部煤气支管(314)，然后再进入后续设备进行处理。同时，炉11(2)底部的 吹风阀(209)、顶部的吹风气阀(203)开启，其他阀门关闭，空气或富氧空气由吹风总管(7) 进入炉11(2)进行燃烧，对炉内炭层进行提温蓄热，吹风气经吹风气支管(204)进入吹风气 总管(5)。蒸汽吹净是每一个循环的最后阶段，目的是置换煤气发生炉底部的煤气，为下一 个循环的吹风提温阶段安全稳定运行创造条件。当炉II (2)或炉III (3)工作至吹风提温、制气、蒸汽吹净阶段时，同样依照上述方 法进行，转变成洁净煤气经渣层回收显热后进入底部煤气支管，然后再进入后续设备进行处理。在合成氨的生产中，煤气制造岗位根据原料气中氢气、氮气成分的比例要求指标， 及时开启或关闭加氮阀(111)、(211)、(311)，将空气或富氧空气加入或停止加入煤气发生 炉，保障原料气的氢氮比要求指标，保障氨合成反应的稳定经济运行。以后每个循环都是按照吹风提温、制气、蒸汽吹净三大工艺过程，由控制装置自动 控制进行循环制气，每个循环的时间控制在90-300秒之间。本发明所采用生产装置技术方案的具体实施方式
为多煤种制取煤气的工艺方法 所采用的生产装置，包括三台经过改造的固定床煤气发生炉(炉I、炉II、炉III)及其管道 和阀门及控制装置，炉I (1)、炉II (2)、炉III (3)的顶部分别设置烟气放空管(108)、(208)、 (308)及其烟气阀(107)、(207)、(307)；吹风气支管(104)、(204)、(304)及其吹风气阀 (103)、(203)、(303)；顶部煤气支管(102)、(202)、(302)及其顶部煤气阀(101)、(201)、 (301)；下吹蒸汽支管(106)、(206)、(306)及其下吹阀(105)、(205)、(305)，底部分别设 置吹风支管(110)、(210)、(310)及其吹风阀(109)、(209)、(309)；上吹蒸汽支管(116)、(216)、(316)及其上吹阀(115)、(215)、(315)；底部煤气支管(114)、(214)、(314)及其底 部煤气阀(113)、(213)、(313)；加氮支管(112)、(212)、(312)及其加氮阀(111)、(211)、 (311)；炉1(1)、炉II (2)、炉III (3)的顶部煤气支管由顶部煤气连通管(4)相连接，且顶部 煤气连通管(4)上设置顶部蒸汽支管A(Il)及其顶部蒸汽阀A(IO)、顶部蒸汽支管B(13)及 其顶部蒸汽阀B(12)，吹风气支管由吹风气总管(5)相连接，下吹蒸汽支管及顶部蒸汽支管 由顶部蒸汽总管(6)相连接，烟气放空管独自放空，炉1(1)、炉II (2)、炉III (3)的底部煤 气支管分别与后续管道相连接，吹风支管由吹风总管(7)相连接，上吹蒸汽支管由底部蒸 汽总管(9)相连接，加氮支管由加氮总管(8)相连接，顶部蒸汽总管和底部蒸汽总管由总蒸 汽管(14)相连接，本生产装置的阀门由控制装置(15)进行自动控制。
权利要求
多煤种制取煤气的工艺方法及生产装置，其特征在于利用三台经过改造的固定床煤气发生炉(炉I、炉II、炉III)，按照吹风提温、制气、蒸汽吹净三大工艺过程，由控制装置自动控制进行循环制气，在每个循环中，均有一台炉吹风提温，另两台炉制气和蒸汽吹净，在制气和吹净过程中蒸汽均先从下到上通过一台煤气发生炉的高温气化层与煤反应生成粗煤气，然后，再从上到下通过另一台煤气发生炉的高温气化层，利用高温将粗煤气中的蒸汽和二氧化碳进一步转化，将煤焦油和其他碳氢化合物等进行分解，使粗煤气转变为较洁净的煤气，煤气质量提高，经渣层回收显热后，再进入后续设备进行处理。
2.根据权利要求1所述，多煤种制取煤气的工艺方法所采用的生产装置，包括三台经 过改造的固定床煤气发生炉(炉I、炉II、炉III)及其管道和阀门及控制装置，其特征在 于煤气发生炉的顶部均设置烟气放空管及其阀门、吹风气支管及其阀门、顶部煤气支管及 其阀门、下吹蒸汽支管及其阀门，底部均设置吹风支管及其阀门、上吹蒸汽支管及其阀门、 底部煤气支管及其阀门、加氮支管及其阀门，炉I、炉II、炉III的顶部煤气支管由顶部煤气 连通管相连接，且顶部煤气连通管上设置顶部蒸汽支管及其阀门，吹风气支管由吹风气总 管相连接，下吹蒸汽支管及顶部蒸汽支管由顶部蒸汽总管相连接，烟气放空管独自放空，炉 I、炉II、炉III的底部煤气支管分别与后续管道相连接，吹风支管由吹风总管相连接，上吹 蒸汽支管由底部蒸汽总管相连接，加氮支管由加氮总管相连接，顶部蒸汽总管和底部蒸汽 总管由总蒸汽管相连接，本生产装置的阀门由控制装置进行自动控制。
3.根据权利要求1所述，多煤种制取煤气的工艺方法及生产装置其特征在于煤气发 生炉在吹风提温阶段所用的气化剂可以是空气，也可以是富氧空气。
4.根据权利要求1或2所述，多煤种制取煤气的工艺方法及生产装置其特征在于本 生产装置的阀门由控制装置进行自动控制开启和关闭。
5.根据权利要求1或2所述，多煤种制取煤气的工艺方法及生产装置其特征在于采 用固定床煤气发生炉使用无烟煤、劣质无烟煤、烟煤、混合煤等煤种进行煤气制造。
6.根据权利要求1或2所述，多煤种制取煤气的工艺方法及生产装置其特征在于每 个制气循环包括吹风提温、制气、蒸汽吹净三大工艺过程，每个循环的时间控制在90-300 秒之间。
全文摘要
多煤种制取煤气的工艺方法及生产装置，属于煤气化领域，本发明利用三台改造的固定床煤气发生炉，按照吹风提温、制气、蒸汽吹净三大工艺过程，由控制装置自动控制进行循环制气，在每个循环中均有一台炉吹风提温，另两台炉制气和蒸汽吹净，在制气和蒸汽吹净过程中蒸汽均先从下到上通过一台炉的高温气化层与煤反应生成粗煤气，再从上到下通过另一台炉的高温气化层，利用高温将粗煤气中的蒸汽和二氧化碳进一步转化，将煤焦油和其他碳氢化合物等进行分解，制得较洁净煤气。本技术方案改造简单、投资少，提高了煤气质量，同时解决了现有固定床煤气发生炉不能使用劣质无烟煤、烟煤混合煤等煤种生产煤气的问题，使原料煤种得到拓展，生产成本大幅度降低。
文档编号C10J3/66GK101892087SQ20091001535
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月23日 优先权日2009年5月23日
发明者李凤荣 申请人:李凤荣