一种利用气流床煤气化生产的高压水煤气膨胀发电系统的制作方法

1.本实用新型属于水煤气利用技术领域，具体涉及一种利用气流床煤气化生产的高压水煤气膨胀发电系统。


背景技术：

2.现代煤炭气化技术在向高压、单炉气化能力大型化的方向发展，气流床煤气化工艺在这一趋势方面具有一定优势。如水煤浆加压气化工艺气化压力2.7-8.3mpag，单炉气化能力已达3000吨煤/天；干粉煤加压气化工艺气化压力2.0-4.0mpag，单炉气化能力也已达2500吨煤/天。这两种气流床煤气化技术主要用于下游为高压煤气用户，具有一定优势，但在煤气利用领域有大量低压用户，如在国内化肥行业，固定床常压气化下游用户脱硫工序压力为0.05mpag，煤气变换工序压力为1.3-1.5mpag。固定床煤气化技术属于国家明文淘汰技术，但目前国内有多套固定床煤气化生产化肥的装置，要合理利用这些设施，必须将固定床煤气化技术改为高压气流床技术，这就需要高压气化通过减压的方式来适应下游低压用户；为了满足这一部分低压用户，如果通过减压的方式，大量的压力能会白白浪费掉。如每小时产气量10万方的水煤浆气化，气化压力为2.5mpag，用于小氮肥气化改造，下游用户脱硫压力为0.05mpag，如果采用减压的方式，损失的能量约为39.67gj/h，相当于12600kw的输出功率。这一部分能量如果利用透平膨胀发电技术，将压力能转化为电能进行回收，将为企业节能减排，并提高经济效益。因此，高压气流床煤气化生产煤气用于低压用户，煤气的压力能回收值得开发一种能量回收系统及装置，用来解决低压用户的能量合理利用及增加经济效益。
3.目前气流床煤气化工艺在小氮肥行业几乎没有应用，特别是采用固定床常压气化工艺的化肥，该气化的原料煤采用价格高的无烟煤块煤，污染环境，是国家明文淘汰技术。因此小氮肥行业为了企业的生存要求，迫切需要利用现代煤化工技术气流床煤气化工艺对气化进行技术改造升级，同时进行原料路线的调整，气流床煤种适应范围广，可以满足企业原料煤调整的要求。但是气流床煤气化是高压煤气化，与企业工厂后续工序的压力不能匹配，通过减压的方式造成能量的浪费。因此高压煤气的压力能回收发电系统可以使气流床煤气化合理的利用到小氮肥固定床气化的升级改造中，提高小氮肥企业的经济效益，装置更环保。
4.在陶瓷行业需要大量的工业燃气，燃气的用户压力在0.4mpag，大多数采用低压煤气化技术，单炉产煤气量小，往往一个煤气厂需要十几台气化炉才能满足要求，这样的煤气厂占地面积大，投资巨大。如果采用气流床煤气化技术1～2台炉就能满足要求，占地面积小，投资低，因此高压煤气的压力能回收发电系统可以使气流床煤气化合理地应用到陶瓷行业的煤气生产领域。
5.在冶金行业需要大量的还原气，气流床煤气化生产的煤气可作为冶金还原气使用，但是此类还原气需要的压力较低，只有0.02mpag左右，如果采用气流床煤气化技术，通过压力能回收发电系统可以使气流床煤气化合理的应用到冶金行业的还原气生产。
6.现有技术中，中国专利申请号200920009300.0，公告号：cn201442929；公开了一种无烟煤煤气化装置,通过在气化炉上安装多组枪体,枪体上设有火花塞,枪体与洗涤水煤浆通道和粉煤通道连接,枪体通过燃气混合室连接管与燃气混合室连接,燃气混合室与燃料气阀门、氧气阀门和氮气阀门连接。燃气混合室连接管上设有高压氮气阀门。利用枪体内燃气、粉煤、水煤浆与氧气燃烧爆炸产生的能量,生产半水煤气。与现有技术相比,爆炸能量释放在时间上高度集中,区域温度高,爆炸产生的火焰一般在2000℃以上,生成的半水煤气和熔渣在枪体内喷射的温度、速度高,但动量交换量低,熔渣对管道壁不存在冲刷和烧蚀现象,从而满足了无烟煤高温气化的要求；但该煤气化装置并没有回收能量的功能。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种气流床煤气化生产的高压水煤气压力能回收发电系统，解决了气流床煤气化生产的高压煤气在低压场合应用中存在的能量浪费问题；实现该技术和低压用户的合理匹配，实现高压煤气的能量回收，使用户在节能和企业经济效益有好的提升。
8.为了达到上述目的，本实用新型有如下技术方案：
9.本实用新型的一种利用气流床煤气化生产的高压水煤气膨胀发电系统，其特征在于：包括煤气化装置，煤气输送管线，气液分离器一，煤气过滤器，透平膨胀机，发电机，气液分离器二，低压煤气用户端，用户回收端，也包含各设备之间连接的管线；同时包含煤气输送减压副线，以及送往用户的低压管线；所述煤气化装置通过煤气输送管线与气液分离器一相连，所述气液分离器一与煤气过滤器通过设备之间管线连接，所述煤气过滤器与透平膨胀机通过设备之间管线连接，所述透平膨胀机转子与发电机通过变速机连接，所述煤气输送减压副线通过管线与所述煤气输送管线相连，并送往低压煤气用户端；所述透平膨胀机具有气液分离机构，气液分离机构的液体出口与所述气液分离器二的进液口相连，经气液分离机构分离出的底部液体通过管线送入气液分离器二再次气液分离；经所述气液分离器二再次气液分离后产生的低压煤气通过低压管线送往低压煤气用户，分离后的工艺冷凝液通过管线送往用户回收端。
10.其中，所述透平膨胀机为回热式多级同轴膨胀机，透平膨胀机为水平剖分式结构，包括壳体，止推轴承，转子主轴，密封机构，一级回流器，一级工作轮，二级工作轮，一级喷嘴，二级喷嘴，二级回流器，二级导流器，三级喷嘴，三级工作轮，三级回流器和支撑轴承；透平膨胀机煤气经过三级膨胀和级间回热，驱动膨胀机输出轴功，通过减速器和发电机发电。
11.其中，所述透平膨胀机一级工作轮、二级工作轮、三级工作轮选用的材质为不锈钢喷涂耐磨材料。
12.其中，所述煤气化装置包括气流床煤气化装置、水煤浆气化装置和粉煤气化装置。
13.其中，所述低压客户端包括低压煤气用户端、合成氨用户端、陶瓷燃料用户端和冶金还原气用户端。
14.其中，所述煤气输送减压副线输送的煤气通过管线与所述低压煤气输送管线相连，合并后送往低压煤气用户端。
15.本实用新型的有益效果是:解决了气流床煤气化生产的高压煤气在低压用户的应用，实现该技术和低压用户的合理匹配，实现高压煤气的能量回收，使用户在节能和企业经
济效益有好的提升。
附图说明
16.图1是本实用新型的气流床煤气化生产高压水煤气压力能回收发电系统的流程结构示意图；
17.图2是粉煤气化经高压水煤气压力能回收发电系统后用于合成氨的流程结构示意图。
18.图中，1、煤气化装置；2、气液分离器一；3、煤气过滤器；4、透平膨胀机；5、发电机；6、气液分离器二；7、低压煤气用户端；8、煤气输送减压副线；9、用户回收端；10、低压合成氨用户端。
具体实施方式
19.以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
20.参见图1，本实用新型的一种利用气流床煤气化生产的高压水煤气膨胀发电系统，其特征在于：包括煤气化装置，煤气输送管线，气液分离器一，煤气过滤器，透平膨胀机，发电机，气液分离器二，低压煤气用户端，用户回收端，也包含各设备之间连接的管线；同时包含煤气输送减压副线，以及送往用户的低压管线；所述煤气化装置通过煤气输送管线与气液分离器一相连，所述气液分离器一与煤气过滤器通过设备之间管线连接，所述煤气过滤器与透平膨胀机通过设备之间管线连接，所述透平膨胀机转子与发电机通过变速机连接，所述煤气输送减压副线通过管线与所述煤气输送管线相连，并送往低压煤气用户端；所述透平膨胀机具有气液分离机构，气液分离机构的液体出口与所述气液分离器二的进液口相连，经气液分离机构分离出的底部液体通过管线送入气液分离器二再次气液分离；经所述气液分离器二再次气液分离后产生的低压煤气通过低压管线送往低压煤气用户，分离后的工艺冷凝液通过管线送往用户回收端。
21.其中，所述透平膨胀机为回热式多级同轴膨胀机，透平膨胀机为水平剖分式结构，包括壳体，止推轴承，转子主轴，密封机构，一级回流器，一级工作轮，二级工作轮，一级喷嘴，二级喷嘴，二级回流器，二级导流器，三级喷嘴，三级工作轮，三级回流器和支撑轴承；透平膨胀机煤气经过三级膨胀和级间回热，驱动膨胀机输出轴功，通过减速器和发电机发电。
22.其中，所述透平膨胀机一级工作轮、二级工作轮、三级工作轮选用的材质为不锈钢喷涂耐磨材料。
23.其中，所述煤气化装置包括气流床煤气化装置、水煤浆气化装置和粉煤气化装置。
24.其中，所述低压客户端包括低压煤气用户端、合成氨用户端、陶瓷燃料用户端和冶金还原气用户端。
25.其中，所述煤气输送减压副线输送的煤气通过管线与所述低压煤气输送管线相连，合并后送往低压煤气用户端。
26.上述压力能回收系统，是利用气流床煤气化产生的高压煤气与低压用户之间的压差通过透平膨胀机做功，带动发电机发电来实现压力能的回收发电。
27.参见图2，实施例，以水煤浆气化用于替换低压固定床气化生产合成氨技术为例：
28.本实用新型的一种利用气流床煤气化生产的高压水煤气(气化压力为2.5mpa)膨
胀发电系统，包括来自水煤浆气化装置的煤气输送管线和设备，设备分别包括气液分离器一、煤气过滤器、透平膨胀机、发电机、气液分离器二，也包含各设备之间连接的管线；同时包含煤气输送减压副线，以及送往下游脱硫工序的低压管线，脱硫工序需要的压力为0.05mpa(g)；
29.上述煤气输送管线与气液分离器一相连；
30.上述气液分离器一与煤气过滤器通过设备之间管线连接；
31.上述煤气过滤器与透平膨胀机通过设备之间管线连接；
32.上述透平膨胀机转子与发电机通过变速机连接；
33.上述透平膨胀机出口煤气通过管线和气液分离器二相连；
34.上述气液分离器二出口煤气通过管线送往低压合成氨用户端；
35.上述透平膨胀机的气液分离机构，分离出的工艺凝液通过管线送入气液分离器二；
36.上述气液分离器二底部的工艺冷凝液通过管线送往用户回收端；
37.上述煤气输送减压副线通过管线与上述煤气输送管线相连，并送往低压合成氨用户端；
38.上述压力能回收系统，是利用水煤浆煤气化产生的高压煤气与低压用户之间的压差通过透平膨胀机做功，带动发电机发电来实现压力能的回收发电。
39.通过以上系统实施，一套2.5mpa水煤浆气化装置，产气量为65635nm3/h；其每小时回收的电量为9000度，按每度电0.6元计，可为企业增收5400元/小时，年增加收入4320万元。
40.气液分离器一、气液分离器二采用优耐特ts型的气液分离器，但不限于该产品。
41.煤气过滤器采用杭州伽诺公司的jaro-mfi系列过滤器；但不限于该产品。
42.煤气输送减压副线是通过煤气减压阀实现减压；煤气减压阀是采用控制阀体内的启闭件的开度来调节介质的流量，将介质的压力降低，同时借助阀后压力的作用调节启闭件的开度，使阀后压力保持在一定范围内，并在阀体内或阀后喷入冷却水，将介质的温度降低，这种阀门称为减压减温阀。煤气减压阀的特点，是在进口压力不断变化的情况下，保持出口的压力和温度值在一定的范围内，本类阀门在管道中一般应当水平安装。减压阀属于先导活塞式减压阀。由主阀和导阀两部分组成。主阀主要由阀座、主阀盘、活塞、弹簧等零件组成。导阀主要由阀座、阀瓣、膜片、弹簧、调节弹簧等零件组成。通过调节弹簧压力设定出口压力、利用膜片传感出口压力变化，通过导阀启闭驱动活塞调节主阀节流部位过流面积的大小，实现减压稳压功能。
43.发电机采用潍坊奥丰动力的型号为6105系列的发电机组，或采用潍坊阿伯丁动力的abd系列的发电机组，但不限于这些产品。
44.如上所述，便可较为充分的实现本实用新型。以上所述仅为本实用新型的较为合理的实施实例，本实用新型的保护范围包括但并不局限于此，本领域的技术人员任何基于本实用新型技术方案上非实质性变性变更均包括在本实用新型包括范围之内。