一种煤制合成气的工艺及设备的制作方法
【专利摘要】一种煤制合成气的工艺是碎煤经过气化后通过气化室中部引出粗煤气装置(3)时抽出体积比5-60％的粗煤气，经洗涤冷却器Ⅰ(5)的粗煤气进入废热锅炉Ⅰ(8)回收余热；剩余体积比40-95％的粗煤气通过双通道静态布煤器(2)上的煤气通道III引出，经洗涤冷却器Ⅱ(6)降温粗煤气经气液分离器(11)分离出冷凝液后的粗煤气(18)送到下游工序，洗涤后的冷凝液送去煤气水分离装置(15)回收；本发明具有节能，运行成本低、煤尘带出量少，含焦油煤气水少的优点。
【专利说明】一种煤制合成气的工艺及设备
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于煤制燃气，具体涉及一种煤制合成气的工艺及设备。
【背景技术】
[0002]碎煤加压气化炉是一种固定床煤气化炉，由于对原料煤要求低，即除强粘结性煤夕卜，其余煤种都可以气化，特别是低阶煤和高灰熔点的劣质煤。该气化炉被广泛地应用到煤制合成氨、甲醇、二甲醚、合成油以及煤气天然气领域。随着目前煤气化技术向着大直径、高压的方向发展，单位时间内煤的处理量逐步增加，煤锁作为碎煤加压气化的加煤口，需要不停地进行冲压泄压，也不能满足大规模煤气化的发展需求，另外高压使的煤气化能力提高，产生煤气量增加，再加上低阶煤的热稳定性差等，单一的煤气出口必然带出大量的煤尘，导致后续煤气洗涤冷却、废热回收等工段造成堵塞或分离困难的问题，同时在洗涤过程中使用过量水洗涤，造成煤气水产生量增加，高品位热降低。
[0003]中国专利号为200580041975.8的专利公开了采用的单煤锁，在静态分布器上有单一煤气出口的固定床煤气化炉，该气化炉是目前普遍使用的碎煤加压气化炉，突出问题是粗煤气带尘问题严重，副产低压蒸汽多，含尘含焦油煤气水含量多等问题。
[0004]中国专利:201320037548.4的专利公开了采用是单煤锁，没有静态分布器，单一煤气通道，同样存在上述问题。
[0005]中国专利:201220582157.6的专利公开了一种用于煤气化炉的两通道布煤装置，
由煤入口，煤气出口，内筒，粗煤气通道组成等组成。该专利的目的是降低煤气富集面积，降低煤气流速，减少煤尘带出量，具有一定效果，但是作用效果有限。
[0006]中国专利:201320118045.X和201220583000.5都公开了一种旋转带有气体分布筒的可旋转炉箅，前者多用于气化炉直径在4.0米以下的碎煤加压气化炉，后者用于4.5米到5.0米的碎煤加压气化炉，这两种尺寸的炉箅能显著提高煤气化的稳定性，但是也解决不了上述存在的问题。
【发明内容】
[0007]为了克服现有技术中的不足，本发明的目的之一是提供一种煤制合成气的工艺。
[0008]本发明的另一目的是提供一种煤锁冲压煤气循环使用、消耗低，中间增加煤气引出装置，使煤尘带出量少，含尘和焦油煤气水少的气化炉。
[0009]本发明煤制清洁燃气的工艺包括如下步骤:
[0010](I)将5 - 50mm的碎煤经过连通双煤锁进料装置进入气化室顶部，通过双通道静态布煤器均匀分布后，依靠重力作用缓慢下降并从上到下经过干燥、干馏、甲烷化、气化和残碳燃烧各个床层，气化剂经气化剂入口进入气化室底部，通过旋转炉箅，在热灰渣的辅助作用下，均匀分布于燃烧层床层。在此过程中，灰被冷却到300-400°C，由灰渣排放口排出气化炉；预热后的气化剂向上通过燃烧层，在燃烧层里氧气与残余煤焦燃烧生成CO2，燃烧层是气化炉温度最高的区域，为上部的其他反应提供热量，随着热气体沿气化室上升经过气化层，大部分合成气在此生成。合成气继续上升到甲烷化层，生成部分甲烷气体，甲烷气体和合成气在甲烷化层通过气化室中部引出粗煤气装置时抽出5 - 60%，温度400 - 7000C的粗煤气，经洗涤冷却器I洗涤降温到温度为380 - 600°C，压力为3.0 — 6.0MPa，粉尘含量小于lmg/L的粗煤气进入废热锅炉回收余热后温度降到200 - 2600C ；
[0011](2)甲烷化层剩余40 - 95%的粗煤气经过干馏层时对下降的煤样进行加热，使煤样分解出富碳的固体残渣(煤焦)和含有气体、蒸汽和焦油的富氢挥发分，随着气体进一步上升，来自干馏区的挥发分及合成气在气化炉上部得以进一步冷却，而煤则得以预热和干燥，最终通过气化室上部双通道静态布煤器上的煤气通道引出温度在480-700°C之间的粗煤气经洗涤冷却器II后温度降至200-210°C，然后与从废热锅炉回收余热后温度降到200 - 260°C的粗煤气混合，经气液分离器分离出冷凝液后的粗煤气送到下游工序，洗涤冷凝液送去煤气水分离装置回收煤气水；
[0012](3)从洗涤冷却器I洗涤下来的含尘的煤气水进入废热锅炉I的底部初步分离尘和水，大部分不含尘的煤气水由煤气洗涤循环水泵加压和补充煤气洗涤水混合后返回到洗涤冷却器I循环使用，其余含尘的煤气水送煤气水分离装置回收煤气水；从洗涤冷却器II洗涤下来的含尘和油的煤气水也送煤气水分离装置回收煤气水；煤气水分离装置分离出尘和油后，分离得到的煤气水由循环水泵加压返回到洗涤冷却器II循环使用；
[0013](4)废热锅炉I所需锅炉给水是经过锅炉给水水泵加压到4.0MPa-6.0MPa后送入废热锅炉I产生温度为为200°C以上的中高压蒸汽。
[0014]为了实现本发明的目的，发明了碎煤加压干排灰气化炉，它包括连通双煤锁进料装置和炉体，在炉体之上有连通双煤锁进料装置，炉体上部有双通道静态布煤器，炉体中部有气化室中部引出粗煤气装置，炉体下部有旋转炉箅子，在炉体底部有气化剂入口和灰渣排放口，气化剂入口位于旋转炉箅子和灰渣排放口之间，气化剂入口与旋转炉箅子中的气体分布筒连接。
[0015]一、所述的连通双煤锁进料装置，它包括煤锁、煤锁上阀、煤锁下阀，进煤口、过渡仓和出煤口，煤锁有2个，每个煤锁顶部是进煤口，进煤口下方是煤锁上阀，煤锁底部与连接管顶部相通，在连接管顶部装有煤锁下阀，连接管底部与过渡仓连接，过渡仓的底部为出煤口，2个煤锁之间通过至少I个煤锁气通道相连。
[0016]所述的煤锁气通道是由两端煤锁气通道扩大段和中间煤锁气通道直段组成，在煤锁气通道直段内装有连接煤锁通道阀门，位于煤锁气通道扩大段与煤锁壁连接口上设置带有小孔的挡板，煤锁气通道扩大段壁与煤锁壁的夹角α为30 — 60°。
[0017]所述的挡板开孔率在45 - 65%之间，小孔的孔径为0.2 — 1.0毫米。
[0018]所述的煤锁气通道位于整个煤锁高度的0.45 - 0.55倍之间的位置。
[0019]如上所述的连通双煤锁进料装置，使得煤锁气循环使用，循环使用率达到60%以上。
[0020]二、所述的双通道静态布煤器由双通道静态布煤器煤样入口，内筒，煤样进入气化室的第I通道，煤样进入气化室的第2通道以及粗煤气通道组成，具体的结构见中国专利201220582157.6。
[0021]如上所述的双通道静态布煤器也可以采用对称的双煤气通道，比单煤气通道面积增加50 %，再加上气化室中部增加了对称的煤气通道弓丨出30 — 60 %的煤气，与现有技术中粗煤气出口的流速相比降低了 65 - 80%，显著减少了煤气中粉尘的携带量。
[0022]三、所述的气化室中部引出粗煤气装置它包括气化炉外壁、气化炉内壁和煤气通道，在气化炉外壁和气化炉内壁上开有至少2个的煤气通道，煤气通道在气化炉外壁同一水平面上均匀分布，煤气通道的开口向上，煤气通道由煤气通道外壁和煤气通道内壁组成，煤气通道外壁与气化炉外壁连接，并成30 - 45度的夹角β，煤气通道内壁与气化炉内壁连接，在煤气通道内壁与气化炉内壁的上中部连接处设置带有小孔的挡板，挡板与气化炉内壁平行。
[0023]所述的煤气通道在气化炉内壁的位置是从气化室底部起计量，是气化室高度的
0.41-0.62 倍。
[0024]所述挡板的开孔率在30-40%之间，小孔孔径为4-8毫米。
[0025]所述挡板为1/10-1/3圆。
[0026]所述煤气通道有2-6个。
[0027]如上所述的中部对称的气化室中部的煤气通道抽出的煤气温度高，副产中压蒸汽，提升蒸汽品质。
[0028]四、所述的旋转炉箅子包括支撑体上面固定的气体分布筒，气体分布筒位于支撑体的中心线，气体分布筒具有中央气化剂中心管，气体分布筒顶端有钟罩，气体分布筒与钟罩之间是气化剂在炉箅子内的通道，支撑体上面固定有中空旋转底部支撑体，中空旋转支撑体上部固定有中心托架和可旋转炉箅板，可旋转炉板是4层布气的5层结构或是5层布气的6层结构，具体的结构见中国专利201320118045.X或201220583000.5。
[0029]如上所述的气化炉炉箅，即设有一个气体分布筒的旋转炉箅子，确保气化剂均匀分布，形成稳定火层，确保气化炉长期稳定运行。
[0030]本发明的有益效果
[0031]I)采用双通道布煤器使煤样布置更均匀，有利于形成稳定的火层。
[0032]2)双通道布煤器的第三通道拥有足够的流通面积，又采用双通道，显著降低煤气出口的流速，减少粗煤气的带尘问题，降低入炉煤的粒径。
[0033]3)气化室中部引出气化层气化生成不含焦油的煤气，主要成分为甲烷，氢气，一氧化碳和二氧化碳，在降低上部煤气出口的流速同时，还能在废热锅炉中利用450 - 650°C的高温煤气生产较高品质的中压蒸汽。
[0034]4)双煤锁连接，煤锁气循环使用，减少煤锁冲压使用新鲜煤气量，也为提升气化能力提供一种可能。
[0035]5)该发明的实施能显著减少气化炉顶部含尘和焦油煤气量，降低含尘和焦油煤气水的处理量。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]
[0037]图1是本发明的工艺示意图。
[0038]图2是本发明连通双煤锁进料装置I正视图。
[0039]图3是图2的连通双煤锁装置I正视操作图。
[0040]图4是图2煤锁气通道口挡板的A向图。
[0041]图5是双通道静态布煤器2正视图。
[0042]图6是双通道静态布煤器2左视图。
[0043]图7是气化室中部引出粗煤气装置3正视图。
[0044]图8是图7煤气通道口挡板的A向结构示意图。
[0045]图9是旋转炉箅子结构示意图。
[0046]如图所示，1-连通双煤锁进料装置，2-双通道静态布煤器，3-气化室中部引出粗煤气装置，4-旋转炉箅子，5-洗涤冷却器I，6-洗涤冷却器II，7-洗涤水循环泵，8-废热锅炉I，9-锅炉给水水泵，10-洗涤煤气水循环泵，11-粗煤气分离器，12-气化剂入口，13-排灰口，14-补充煤气洗涤水，15-煤气水分离装置，16-中高压蒸汽，17-废热锅炉给水，18-经过分离器的粗煤气，19-含尘含焦油煤气水
[0047]101-双煤锁，1la-双煤锁中左侧煤锁，1lb-双煤锁中右侧煤锁，102-煤锁上阀，102a-双煤锁中左侧煤锁上阀，102b-双煤锁中右侧煤锁上阀，103-煤锁下阀，103a_双煤锁中左侧煤锁下阀，103b-双煤锁中右侧煤锁下阀，104-过渡仓，105-煤锁气通道，106-连接煤锁通道阀门，107-连接管段，107a-左侧连接管段，107b-右侧连接管段，108-煤锁挡板，109-煤锁挡板小孔，110-煤锁气通道扩大段，111-煤锁气通道直段，112-煤锁气通道扩大段与煤锁外壁的夹角α，113-出煤口，114-进煤口
[0048]201-拉撑件，202-内筒的直筒，203-内筒的锥形筒，204-锥形套筒，205-直形套筒，206-静态分布器直形套筒上挡板，207-静态分布器直形套筒上小孔，208-粗煤气出口，210-气化炉外壁，211-气化炉内壁，212-双通道布煤器煤样入口，I _煤样第I布煤通道，I1-煤样第2布煤通道，II1-粗煤气通道
[0049]301-气化室中部的对称的煤气通道，302-挡板，303-小孔，304-挡板下部的敞口部分，305-气化炉外壁，306-气化炉内壁，307-气化室中部的煤气通道与气化炉外壁形成的夹角，308-气化室中部的气化室中部的煤气通道内壁，309-气化室中部的煤气通道外壁。
[0050]401-气化剂导流通道，402-上部支撑环，403-第一布气孔，404-第二布气孔，405-第一炉箅板,406-第三布气孔,407-第二炉箅板,408-第四布气孔,409-第三炉箅板，410-第四炉箅板,411-第五炉箅板,412-气体分布筒，413-中央气化剂中心管,414-支撑体，415-中心托架，416-钟罩，417-中部支撑体，418-底部支撑体，419-稳压室壁。
【具体实施方式】
[0051]下面通过具体的实施例进一步说明本发明，但是应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细、具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
[0052]本部分对本发明中所使用到的材料以及试验方法进行一般性的描述。虽然为实现本发明所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚，在上下文中，如果未特别说明，本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。
[0053]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】做更为详细的说明。
[0054]实施例1
[0055]碎煤加压干排灰气化炉，它包括连通双煤锁进料装置I和炉体，在炉体之上有连通双煤锁进料装置1，炉体上部有双通道静态布煤器2，炉体中部有气化室中部引出粗煤气装置3，炉体下部有旋转炉箅子4，在炉体底部有气化剂入口 12和灰渣排放口 13，气化剂入口 12位于旋转炉箅子4和灰渣排放口 13之间，气化剂入口 12与旋转炉箅子4中的气体分布筒412连接。
[0056]一、所述的连通双煤锁进料装置1，它包括煤锁101、煤锁上阀102、煤锁下阀103，进煤口 114、过渡仓104和出煤口 113，煤锁101有2个，每个煤锁101顶部是进煤口 114，进煤口 114下方是煤锁上阀102，煤锁101底部与连接管107顶部相通，在连接管107顶部装有煤锁下阀103，连接管107底部与过渡仓104连接，过渡仓104的底部为出煤口 113，2个煤锁101之间通过I个煤锁气通道105相连。
[0057]所述的煤锁气通道105是由两端煤锁气通道扩大段110和中间煤锁气通道直段111组成，在煤锁气通道直段111内装有连接煤锁通道阀门106，位于煤锁气通道扩大段110与煤锁)壁连接口上设置带有小孔109的挡板108，煤锁气通道扩大段110壁与煤锁101壁的夹角α 112为48度。
[0058]所述的挡板108开孔率为49%，小孔109的孔径为0.2毫米。
[0059]所述的煤锁气通道105位于整个煤锁高度的0.48倍的位置。
[0060]上述所述的双煤锁进料装置I通过以下步骤实现交替工作:当煤锁1la处于常压状态时对应的煤锁下阀103a处于关闭状态，将煤仓中的煤加入常压煤锁1la后，关闭对应的煤锁上阀102a，同时另一个煤锁1lb在重力作用下经过过渡仓104把煤送入气化室、当煤样全部送入气化室后，该煤锁1lb充满了高压煤气，此时关闭该煤锁的煤锁下阀103b，打开充满煤气的高压煤锁1lb和装填了煤样的常压煤锁1la之间连接煤锁通道阀(106，待两个煤锁1I a和1 Ib压力相等，关闭连接两个煤锁1I a和1 Ib连接煤锁通道阀门106，然后抽出此时没有装煤的煤锁1lb中的煤气，使煤锁1lb到常压后装煤，两个煤锁1la和1lb交替工作，进行煤样的装填，煤锁气60%以上循环使用。
[0061]二、所述的双通道静态布煤器2的内筒是由直筒202和锥形筒203组成，直筒202的顶端是开口，直筒202与锥形筒203小端相连，在直筒202的上部固定有钟状套筒，钟状套筒是由锥形套筒204和直形套筒205组成，直形套筒205直径小于锥形套筒204的大端直径，在直形套筒205外壁上固定有档板206，挡板206的自由端向下，在档板206位置的直形套筒205壁上设置有小孔207，煤气出口和拉撑件201，钟状套筒与内筒之间形成粗煤气通道III，内筒的直筒202为煤进入气化炉的第I通道I，钟状套筒与气化炉内壁之间形成煤进入气化炉的第2通道II。双通道静态布煤器2也可以采用对称的双煤气通道III。
[0062]上述的双通道静态布煤器2通过以下步骤实现均匀布煤:进入气化室的煤经过气化室内双通道静态布煤器2，该布煤器是由内筒的直筒202和内筒的锥形筒203组成，形成了煤样的双通道结构，使煤样一部分通过第I通道I进入气化炉，另一部分通过钟状套筒与气化炉内壁之间形成煤进入气化炉的第2通道II进入气化炉，这样达到均匀的煤样布置。气化产生的煤气通过钟状套筒与内筒之间形成粗煤气通道III引出气化炉。
[0063]三、所述的气化室中部引出粗煤气装置3，它包括气化炉外壁305、气化炉内壁306和煤气通道301，在气化炉外壁305和气化炉内壁306上开有2个的煤气通道301，煤气通道301在气化炉外壁305同一水平面上均匀分布，煤气通道301的开口向上，煤气通道301由煤气通道外壁309和煤气通道内壁308组成，煤气通道外壁309与气化炉外壁305连接，并成42度的夹角β 307，煤气通道内壁308与气化炉内壁306连接，在煤气通道内壁308与气化炉内壁306的上中部连接处设置带有小孔303的挡板302，挡板302与气化炉内壁306平行。
[0064]煤气通道301在气化炉内壁306的位置是从气化室底部起计量，是气化室高度的
0.41倍。挡板302的开孔率为30之间，小孔303孔径为8毫米。挡板302为1/3圆。
[0065]四、旋转炉箅子4包括支撑体414上面固定的气体分布筒412，气体分布筒412位于支撑体414的中心线，气体分布筒412具有中央气化剂中心管413，气体分布筒顶端有钟罩416，气体分布筒412与钟罩416之间是气化剂在炉箅子内的通道，支撑体414上面固定有中空旋转底部支撑体418，中空旋转支撑体418上部固定有中心托架415和可旋转炉箅板，可旋转炉板是4层布气的5层结构。从上到下依次为第一炉箅板405，第二炉箅板407，第三炉箅板409,第四炉箅板410和第五炉箅板411的4层布气的五层炉箅子结构,位于第一炉箅板405上方的上部支撑体用于支撑上部支撑环402和稳压室壁419。两个炉箅板之间形成一个气化剂导流通道401，气化剂通过炉箅板底下的上部支撑环402上开的气化剂第一布气孔403，第二布气孔404，第三布气孔406，第四布气孔408均匀的进入气化剂导流通道401，然后进入气化炉与灰渣进行换热。
[0066]采用含水35%的低阶煤气化，气化压力为4.0MPa，气化温度1050°C，煤样经过破碎、筛分后获得粒径为5 - 50_煤样，装入煤仓为气化备好原料，然后通过以下步骤进行实施:
[0067]5 - 50mm的碎煤经过连通双煤锁进料装置I进入气化室顶部，通过双通道静态布煤器2均匀分布后，依靠重力作用缓慢下降并从上到下经过干燥、干馏、甲烷化、气化和残碳燃烧各个床层。气化剂经气化剂入口 12进入气化室底部，通过旋转炉箅子4，在热灰渣的辅助作用下，均匀分布于燃烧层床层。在此过程中，灰被冷却到320°C，由灰渣排放口 13排出气化炉；预热后的气化剂向上通过燃烧层，在燃烧层里氧气与残余煤焦燃烧生成CO2,燃烧层是气化炉温度最高的区域，为上部的其他反应提供热量，随着热气体沿气化室上升经过气化层，大部分合成气在此生成。合成气继续上升到甲烷化层，生成部分甲烷气体，甲烷气体和合成气在甲烷化层通过气化室中部引出粗煤气装置3时抽出58%，温度570°C的粗煤气，经洗涤冷却器I 5洗涤降温到温度为500°C，压力为3.8MPa，粉尘含量小于lmg/L的粗煤气进入废热锅炉I 8回收余热后温度降到230°C。
[0068]甲烷化层剩余42%的粗煤气经过干馏层时对下降的煤样进行加热，使煤样分解出富碳的固体残渣(煤焦)和含有气体、蒸汽和焦油的富氢挥发分，随着气体进一步上升，来自干馏区的挥发分及合成气在气化炉上部得以进一步冷却，而煤则得以预热和干燥。最终通过气化室上部双通道静态布煤器装置2上的煤气通道III引出温度在230°C之间的粗煤气与从废热锅炉I 8回收余热后温度降到220°C的粗煤气混合，经气液分离器11分离出冷凝液后的粗煤气18送到下游工序，洗涤冷凝液送去煤气水分离装置15回收煤气水。
[0069]从洗涤冷却器I 5洗涤下来的含尘的煤气水随煤气一起进入废热锅炉I 8的底部初步分离尘和水，大部分含尘煤气水由煤气洗涤循环水泵7加压和补充煤气洗涤水混合后返回到洗涤冷却器I 5循环使用，其余含尘的煤气水送煤气水分离装置15。
[0070]从洗涤冷却器II 6洗涤下来的含尘和油的煤气水送煤气水分离装置15分离尘和油后，煤气水由循环水泵11加压返回到洗涤冷却器I 6循环使用。
[0071]废热锅炉I 8所需锅炉给水17是经过低压锅炉给水水泵9加压到5.2MPa后送入废热锅炉I 8产生温度为200°C以上的中高压蒸汽16。
[0072]实施例2
[0073]采用含水6%的无烟煤气化，气化压力为5.0MPa，气化温度1250°C，煤样经过破碎、筛分后获得粒径为5 - 50_煤样，装入煤仓为气化备好原料，然后通过以下步骤进行实施:
[0074]5 - 50mm的碎煤经过连通双煤锁进料装置I进入气化室顶部，通过双通道静态布煤器2均匀分布后，依靠重力作用缓慢下降并从上到下经过干燥、干馏、甲烷化、气化和残碳燃烧各个床层。气化剂经气化剂入口 12进入气化室底部，通过旋转炉箅子4，在热灰渣的辅助作用下，均匀分布于燃烧层床层。在此过程中，灰被冷却到390°C，由灰渣排放口 13排出气化炉；预热后的气化剂向上通过燃烧层，在燃烧层里氧气与残余煤焦燃烧生成CO2,燃烧层是气化炉温度最高的区域，为上部的其他反应提供热量，随着热气体沿气化室上升经过气化层，大部分合成气在此生成。合成气继续上升到甲烷化层，生成部分甲烷气体，甲烷气体和合成气在甲烷化层通过气化室中部引出粗煤气装置3时抽出36%，温度690°C的粗煤气，经洗涤冷却器I 5洗涤降温到温度为580°C，压力为5.8MPa，粉尘含量小于lmg/L的粗煤气进入废热锅炉8回收余热后温度降到245°C。
[0075]甲烷化层剩余64%的粗煤气经过干馏层时对下降的煤样进行加热，使煤样分解出富碳的固体残渣(煤焦)和含有气体、蒸汽和焦油的富氢挥发分，随着气体进一步上升，来自干馏区的挥发分及合成气在气化炉上部得以进一步冷却，而煤则得以预热和干燥。最终通过气化室上部双通道静态布煤器2上的煤气通道III引出温度在290°C之间的粗煤气与从废热锅炉8回收余热后温度降到258°C的粗煤气混合，经气液分离器11分离出冷凝液后的粗煤气18送到下游工序，洗涤冷凝液送去煤气水分离装置15回收煤气水。
[0076]从洗涤冷却器I 5洗涤下来的含尘的煤气水随煤气一起进入废热锅炉8的底部初步分离尘和水，大部分含尘煤气水由煤气洗涤循环水泵7加压和补充煤气洗涤水混合后返回到洗涤冷却器I 5循环使用，其余含尘的煤气水送煤气水分离单元。
[0077]从洗涤冷却器II 6洗涤下来的含尘和油的煤气水送煤气水分离单元分离尘和油后，煤气水由循环泵11加压返回到洗涤冷却器II 6循环使用。
[0078]废热锅炉I 8所需锅炉给水18是经过低压锅炉给水水泵9加压到4.0MPa 一
6.0MPa后送入废热锅炉9产生温度为200°C以上的中高压蒸汽17。
[0079]核心设备碎煤加压气化炉实施过程为:
[0080]连通双煤锁装置有I对对称的煤锁气通道105，位于从煤锁下阀103起计量到气化室高度的0.52之间的位置，煤锁气通道由煤锁气通道口上设置的煤锁挡板108，挡板上开的煤锁挡板小孔109，扩大段110，直段111和阀门106组成，扩大段110与煤锁外壁成的夹角112为45度，挡板的开孔率在52%之间，煤锁挡板上的煤锁挡板小孔109的孔径为0.5毫米。
[0081]在通过气化炉中部设有3个煤气通道301，抽出36%的粗煤气，煤气通道301在气化炉内壁306的位置是从气化室底部起计量，是气化室高度的0.41倍。夹角307为35度，挡板的开孔率在34%小孔(303)孔径为6.4毫米，挡板302为1/6圆，剩余的64%粗煤气通过干馏和干燥层后经过气化室上部的煤气通道III引出。其余同实施例1。
[0082]实施例3
[0083]采用含水20%的低阶烟煤气化，气化压力为5.4MPa，气化温度1150°C，煤样经过破碎、筛分后获得粒径为5 - 50_煤样，装入煤仓为气化备好原料，然后通过以下步骤进行气化:
[0084]5 - 50mm的碎煤经过连通双煤锁进料装置I进入气化室顶部，通过双通道静态布煤器2均匀分布后，依靠重力作用缓慢下降并从上到下经过干燥、干馏、甲烷化、气化和残碳燃烧各个床层。气化剂经气化剂入口 12进入气化室底部，通过旋转炉箅子4，在热灰渣的辅助作用下，均匀分布于燃烧层床层。在此过程中，灰被冷却到300-400°C，由灰渣排放口 13排出气化炉；预热后的气化剂向上通过燃烧层，在燃烧层里氧气与残余煤焦燃烧生成CO2,燃烧层是气化炉温度最高的区域，为上部的其他反应提供热量，随着热气体沿气化室上升经过气化层，大部分合成气在此生成。合成气继续上升到甲烷化层，生成部分甲烷气体，甲烷气体和合成气在甲烷化层通过气化室中部引出粗煤气装置3时抽出5%，温度630°C的粗煤气，经洗涤冷却器I 5洗涤降温到温度为540°C，压力为5.2MPa，粉尘含量小于lmg/L的粗煤气进入废热锅炉8回收余热后温度降到235°C。
[0085]甲烷化层剩余95%的粗煤气经过干馏层时对下降的煤样进行加热，使煤样分解出富碳的固体残渣(煤焦)和含有气体、蒸汽和焦油的富氢挥发分，随着气体进一步上升，来自干馏区的挥发分及合成气在气化炉上部得以进一步冷却，而煤则得以预热和干燥。最终通过气化室上部双通道静态布煤器2上的煤气通道III引出温度在260°C之间的粗煤气与从废热锅炉8回收余热后温度降到235°C的粗煤气混合，经气液分离器11分离出冷凝液后的粗煤气18送到下游工序，洗涤冷凝液送去煤气水分离装置15回收煤气水。
[0086]从洗涤冷却器I 5洗涤下来的含尘的煤气水随煤气一起进入废热锅炉8的底部初步分离尘和水，大部分含尘煤气水由煤气洗涤循环水泵7加压和补充煤气洗涤水混合后返回到洗涤冷却器I 5循环使用，其余含尘的煤气水送煤气水分离单元。
[0087]从洗涤冷却器II 6洗涤下来的含尘和油的煤气水送煤气水分离装置15分离尘和油后，煤气水由循环水泵10加压返回到洗涤冷却器II 6循环使用。
[0088]废热锅炉I 8所需锅炉给水17是经过低压锅炉给水水泵9加压到6.0MPa后送入废热锅炉I 8产生温度为200°C以上的中高压蒸汽16。
[0089]核心设备碎煤加压气化炉实施过程为:
[0090]连通的双煤锁装置有I个煤锁气通道105，位于从煤锁下阀103起计量到气化室高度的0.46之间的位置，煤锁气通道由煤锁气通道口上设置的煤锁挡板108，煤锁挡板上开的煤锁挡板小孔109，扩大段110，直段111和阀门106组成，扩大段110与煤锁外壁成的夹角112为33°，煤锁挡板的开孔率在63%之间，煤锁挡板小孔109的孔径为0.8毫米。
[0091]在通过气化室中部设有4个煤气通道301，抽出5%的粗煤气，气化室中部煤气通道301在气化室中部气化炉内壁306的位置是从气化室底部起计量，气化室高度的0.45倍。夹角307为32度，挡板的开孔率在32%，小孔303孔径为4.4毫米，挡板302为1/9圆，剩余的95%粗煤气通过干馏和干燥层后经过气化室上部的煤气通道III引出。其余同实施例I。
【权利要求】
1.一种煤制合成气的工艺，其特征在于包括如下步骤: (1)将5- 50mm的碎煤经过连通双煤锁进料装置(I)进入气化室顶部，通过双通道静态布煤器(2)均匀分布后，依靠重力作用缓慢下降并从上到下经过干燥、干馏、甲烷化、气化和残碳燃烧各个床层，气化剂经气化剂入口(12)进入气化室底部，通过旋转炉箅(4)，灰被冷却到300-400°C，由灰渣排放口(13)排出气化炉；预热后的气化剂向上通过燃烧层，在燃烧层里氧气与残余煤焦燃烧生成CO2,随着热气体沿气化室上升经过气化层，大部分合成气在此生成，合成气继续上升到甲烷化层，生成部分甲烷气体，甲烷气体和合成气在甲烷化层通过气化室中部引出粗煤气装置(3)时抽出5 — 60%，温度400 - 700°C的粗煤气，经洗涤冷却器I (5)洗涤降温到温度为380 - 6000C，压力为3.0 — 6.0MPa,粉尘含量小于Img/L的粗煤气进入废热锅炉(8)回收余热后温度降到200 - 2600C ； (2)甲烷化层剩余40- 95%的粗煤气经过干馏层时对下降的煤样进行加热，使煤样分解出富碳的固体残渣和含有气体、蒸汽和焦油的富氢挥发分，随着气体进一步上升，来自干馏区的挥发分及合成气在气化炉上部得以进一步冷却，而煤则得以预热和干燥，最终通过气化室上部双通道静态布煤器(2)上的煤气通道引出温度在480-700°C之间的粗煤气经洗涤冷却器II (6)后温度降至200-210°C，然后与从废热锅炉(8)回收余热后温度降到200 —260°C的粗煤气混合，经气液分离器(11)分离出冷凝液后的粗煤气(18)送到下游工序，洗涤冷凝液送去煤气水分离装置(15)回收煤气水； (3)从洗涤冷却器I(5)洗涤下来的含尘的煤气水进入废热锅炉I (8)的底部初步分离尘和水，大部分不含尘的煤气水由煤气洗涤循环水泵(7)加压和补充煤气洗涤水(14)混合后返回到洗涤冷却器I (5)循环使用，其余含尘的煤气水送煤气水分离装置(15)回收煤气水；从洗涤冷却器II (6)洗涤下来的含尘和油的煤气水也送煤气水分离装置(15)回收煤气水；煤气水分离装置(15)分离出尘和油后，分离得到的煤气水由循环水泵(10)加压返回到洗涤冷却器II (6)循环使用； (4)废热锅炉I(8)所需锅炉给水(17)是经过锅炉给水水泵(9)加压到4.0MPa-6.0MPa后送入废热锅炉I (8)产生温度为为200°C以上的中高压蒸汽(16)。
2.如权利要求1所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于它包括连通双煤锁进料装置(I)和炉体，在炉体之上有连通双煤锁进料装置(1)，炉体上部有双通道静态布煤器(2)，炉体中部有气化室中部引出粗煤气装置(3)，炉体下部有旋转炉箅子(4)，在炉体底部有气化剂入口(12)和灰渣排放口(13)，气化剂入口(12)位于旋转炉箅子(4)和灰渣排放口 13之间，气化剂入口(12)与旋转炉箅子(4)中的气体分布筒(412)连接。
3.如权利要求2所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的连通双煤锁进料装置(1)，它包括煤锁(101)、煤锁上阀(102)、、煤锁下阀(103)，进煤口(114)、过渡仓(104)和出煤口(113)，煤锁(101)有2个，每个煤锁(101)顶部是进煤口(114)，进煤口(114)下方是煤锁上阀(102)，煤锁(101)底部与连接管(107)顶部相通，在连接管(107)顶部装有煤锁下阀(103)，连接管(107)底部与过渡仓(104)连接，过渡仓(104)的底部为出煤口(113)，2个煤锁(101)之间通过至少I个煤锁气通道(105)相连。
4.如权利要求3所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的煤锁气通道(105)是由两端煤锁气通道扩大段(110)和中间煤锁气通道直段(111)组成，在煤锁气通道直段(111)内装有连接煤锁通道阀门(106)，位于煤锁气通道扩大段110与煤锁(I)壁连接口上设置带有小孔(109)的挡板(108)，煤锁气通道扩大段(110)壁与煤锁(101)壁的夹角α (112)为30 — 60°。
5.如权利要求4所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的挡板(108)开孔率在45 - 65%之间，小孔(109)的孔径为0.2 — 1.0毫米。
6.如权利要求3所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的煤锁气通道(105)位于整个煤锁高度的0.45 - 0.55倍之间的位置。
7.如权利要求2所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的双通道静态布煤器(2)由双通道静态布煤器煤样入口(212)，内筒，煤样进入气化室的第I通道(I )，煤样进入气化室的第2通道(II )以及粗煤气通道(III)组成。
8.如权利要求7所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的双通道静态布煤器(2)采用对称的双煤气通道(III)。
9.如权利要求2所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的气化室中部引出粗煤气装置(3)它包括气化炉外壁(305)、气化炉内壁(306)和煤气通道(301)，在气化炉外壁(305)和气化炉内壁(306)上开有至少2个的煤气通道(301)，煤气通道(301)在气化炉外壁(305)同一水平面上均匀分布，煤气通道(301)的开口向上，煤气通道(301)由煤气通道外壁(309)和煤气通道内壁(308)组成，煤气通道外壁(309)与气化炉外壁(305)连接，并成30 - 45度的夹角β (307)，煤气通道内壁(308)与气化炉内壁(306)连接，在煤气通道内壁(308)与气化炉内壁(306)的上中部连接处设置带有小孔(303)的挡板(302)，挡板(302)与气化炉内壁(306)平行。
10.如权利要求9所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的煤气通道(301)在气化炉内壁(306)的位置是从气化室底部起计量，是气化室高度的0.41-0.62倍。
11.如权利要求9所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述挡板(302)的开孔率在30-40%之间，小孔(303)孔径为4_8毫米。
12.如权利要求9所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述挡板(302)为1/10-1/3圆。
13.如权利要求9所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述煤气通道(I)有2-6个。
14.如权利要求2所述的一种煤制合成气的工艺使用的碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的旋转炉箅子(4)包括支撑体(414)上面固定的气体分布筒(412)，气体分布筒(412)位于支撑体(414)的中心线，气体分布筒(412)具有中央气化剂中心管(413)，气体分布筒顶端有钟罩(416),气体分布筒(412)与钟罩(416)之间是气化剂在炉箅子内的通道，支撑体(414)上面固定有中空旋转底部支撑体(418)，中空旋转支撑体(418)上部固定有中心托架(415)和可旋转炉箅板，可旋转炉板是4层布气的5层结构或是5层布气的6层结构。
【文档编号】C10J3/86GK104479747SQ201410767882
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】张庆庚, 王景超, 杨伟, 左永飞 申请人:赛鼎工程有限公司