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一种移动床非熔渣纯 氧连续 气化系统及工艺

阅读：833发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种移动床非熔渣纯氧连续气化系统及工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于煤气化技术领域，具体涉及一种移动床非熔渣纯氧连续气化系统及工艺，其系统包括依次串联的移动床气化炉、旋风除尘器、显热回收器、低压煤气洗涤塔，以及与低压煤气洗涤塔构成水循环回路的相变水处理塔，所述移动床气化炉的筒体段全为水冷壁结构，所述水冷壁结构为非均压双段水冷壁结构，所述相变水处理塔内设有若干层负压腔，每层负压腔均设有对应的相变汽-气出口，经冷凝降温后实现水与不凝气分离，本发明具有较高的能源利用效率，设置了相变水处理塔，解决了煤气洗涤水中的VOCs气体无组织排放造成对大气污染的问题。，下面是一种移动床非熔渣纯氧连续气化系统及工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种移动床非熔渣纯氧连续气化系统，其特征在于，包括依次串联的移动床气化炉、旋风除尘器、显热回收器、低压煤气洗涤塔，以及与低压煤气洗涤塔构成水循环回路的相变水处理塔，所述移动床气化炉的筒体段全为水冷壁结构，所述水冷壁结构为非均压双段水冷壁结构，所述相变水处理塔内设有若干层负压腔，每层负压腔均设有对应的相变汽-气出口，所述相变汽-气出口外接冷却器，所述冷却器的出口连接真空泵。
2.如权利要求1所述的一种移动床非熔渣纯氧连续气化系统，其特征在于，所述移动床气化炉的高径比为3.3 4.0，炉篦层数为13 15层。
~ ~
3.如权利要求1所述的一种移动床非熔渣纯氧连续气化系统，其特征在于，所述水冷壁筒壁上设有若干测温点,所述测温点在筒体等距分层设置，每层包括4 8个测温点，所述测~
温点与DCS系统电连接。
4.如权利要求1所述的一种移动床非熔渣纯氧连续气化系统，其特征在于，所述非均压双段水冷壁结构包括上段的低压水冷壁和下段的中压水冷壁，所述低压水冷壁对应产生低压饱和蒸汽，所述中压水冷壁对应产生中压饱和蒸汽，所述显热回收器包括从上到下依次分布的中压饱和段、低压过热段、低压饱和段、软水加热段，中压饱和段对应产生中压饱和蒸汽，低压过热段对应产生低压过热蒸汽，低压饱和段对应产生低压饱和蒸汽，所述蒸汽通过对应的汽包输入对应的蒸汽管网中。
5.如权利要求4所述的一种移动床非熔渣纯氧连续气化系统，其特征在于，所述低压水冷壁的低压饱和蒸汽与显热回收器低压饱和蒸汽通过管道汇合后通入到显热回收器的低压过热段，产生低压过热蒸汽，所述低压过热蒸汽通过汽包输入对应的低压过热蒸汽管网中，所述低压过热蒸汽管网连通到移动床气化炉的气化剂入口。
6.一种移动床非熔渣纯氧连续气化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料煤由料仓加入移动床气化炉中，经计量和比例调节从移动床气化炉的底部通入来自空分工序中的氧气，以及来自蒸汽管网的过热蒸汽，在移动床气化炉内高温条件下与原料煤进行气化反应，连续产生水煤气；
（2）步骤（1）中反应生成的水煤气自移动床气化炉的炉顶出来，进入到旋风除尘器中进行除尘后，进入显热回收器中回收煤气余热；
（3）步骤（2）回收煤气显热后的水煤气进入从低压煤气洗涤塔的下端进入，在低压煤气洗涤塔中用来自气化循环水系统的闭路循环冷却水喷淋冷却洗涤，将其冷却到30 40℃，进~
入煤气外管网供后续工段；
（5）低压煤气洗涤塔底部排出的造气污水通过管道进入相变水处理塔，进行多级负压闪蒸，闪蒸汽-气相经冷凝降温后，水与不凝汽分离，负压不凝气经调压后回收去锅炉焚烧处理，冷凝水经泵加压后进入移动床气化炉的水冷壁结构中产生蒸汽自用，相变水处理塔底部排出的凉水经循环泵回低压煤气洗涤塔中使用。
7.如权利要求6所述的一种移动床非熔渣纯氧连续气化工艺，其特征在于，所述步骤（1）中通过DCS温控系统稳定气化温度在转化温度和流动温度之间。
8.如权利要求6所述的一种移动床非熔渣纯氧连续气化工艺，其特征在于，所述步骤（1）中蒸汽管网与显热回收器的过热段蒸汽出口连通。
9.如权利要求6所述的一种移动床非熔渣纯氧连续气化工艺，其特征在于，所述步骤（5）中负压气相调压为常压后，回收气相物质VOCs。

说明书全文

一种移动床非熔渣纯 氧连续 气化系统及工艺

技术领域

[0001] 本发明属于煤气化技术领域，具体涉及一种移动床非熔渣纯氧连续气化系统及工艺。

背景技术

[0002] 目前，现有间歇式气化工艺在我国煤气化产业中仍占有较高的比重，用于合成氨工业领域的占比更是达到了38%以上，此工艺存在技术缺陷，其核心设备煤气发生炉结构设计不合理，下段为低压夹套器，上段为绝热层，与显热回收利用的设计思路正好相反；煤气洗涤水夹带有VOCs气体，在敞开式的凉水塔里面降温，VOCs气体排放到大气，污染环境。现有的间歇式气化工艺中的显热回收器仅产生低压过热蒸汽，产生的蒸汽自用，无法产出更多压力等级和品位的蒸汽。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是针对上述间歇式气化系统及工艺的不足，提供一种移动床非熔渣纯氧连续气化系统和工艺。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种移动床非熔渣纯氧连续气化系统，包括依次串联的移动床气化炉、旋风除尘器、显热回收器、低压煤气洗涤塔，以及与低压煤气洗涤塔构成水循环回路的相变水处理塔，所述移动床气化炉的筒体段全为水冷壁结构，所述水冷壁结构为非均压双段水冷壁结构，所述相变水处理塔内设有若干层负压腔，每层负压腔均设有对应的相变汽-气出口，所述相变汽-气出口外接冷却器，所述冷却器的出口连接真空泵。

[0005] 进一步，所述移动床气化炉的高径比为3.3 4.0，炉篦层数为13 15层。~ ~

[0006] 进一步，所述水冷壁筒壁上设有若干测温点,所述测温点在筒体等距分层设置，每层包括4 8个测温点，所述测温点与DCS系统电连接。~

[0007] 进一步，所述非均压双段水冷壁结构包括上段的低压水冷壁和下段的中压水冷壁，所述低压水冷壁对应产生低压饱和蒸汽，所述中压水冷壁对应产生中压饱和蒸汽，所述显热回收器包括从上到下依次分布的中压饱和段、低压过热段、低压饱和段、软水加热段，中压饱和段对应产生中压饱和蒸汽，低压过热段对应产生低压过热蒸汽，低压饱和段对应产生低压饱和蒸汽，所述蒸汽通过对应的汽包输入对应的蒸汽管网中。

[0008] 进一步，所述低压水冷壁的低压饱和蒸汽与显热回收器低压饱和蒸汽通过管道汇合后通入到显热回收器的低压过热段，产生低压过热蒸汽，所述低压过热蒸汽通过汽包输入对应的低压过热蒸汽管网中，所述低压过热蒸汽管网连通到移动床气化炉的气化剂入口。

[0009] 一种移动床非熔渣纯氧连续气化工艺，包括以下步骤：（1）原料煤由料仓加入移动床气化炉中，经计量和比例调节从移动床气化炉的底部通入来自空分工序中的氧气，以及来自蒸汽管网的过热蒸汽，在移动床气化炉内高温条件下与原料煤进行气化反应，连续产生水煤气；
（2）步骤（1）中反应生成的水煤气自移动床气化炉的炉顶出来，进入到旋风除尘器中进行除尘后，进入显热回收器中回收煤气余热；
（3）步骤（2）回收煤气显热后的水煤气进入从低压煤气洗涤塔的下端进入，在低压煤气洗涤塔中用来自气化循环水系统的闭路循环冷却水喷淋冷却洗涤，将其冷却到30 40℃，进~
入煤气外管网供后续工段；
（5）低压煤气洗涤塔底部排出的造气污水通过管道进入相变水处理塔，进行多级负压闪蒸，闪蒸汽-气相经冷凝降温后，水与不凝汽分离，负压不凝气经调压后回收去锅炉焚烧处理，冷凝水经泵加压后进入移动床气化炉的水冷壁结构中产生蒸汽自用，相变水处理塔底部排出的凉水经循环泵回低压煤气洗涤塔中使用。

[0010] 进一步，所述步骤（1）中通过DCS温控系统稳定气化温度在转化温度和流动温度之间。

[0011] 进一步，所述步骤（1）中蒸汽管网与显热回收器的过热段蒸汽出口连通。

[0012] 进一步，所述步骤（5）中负压气相调压为常压后，回收气相物质VOCs。

[0013] 本发明的有益效果是：一种移动床非熔渣纯氧连续气化系统，其核心设备移动床非熔渣纯氧连续气化炉的气化温度通过DCS温控系统控制在转化温度和流动温度之间，并且通过设置增加移动床气化炉的高径比和炉篦层数，使得原料在炉体内的停留时间延长，气化反应过程中比表面积增大，最终达到气化固体炉渣残碳含量小于等于0.5%；碳转化率达到99.5%以上的技术效果，具有较高的能源利用效率。通过对显热回收流程优化，可以产出2.5MPa以下任何等级的蒸汽，可以产出过热和饱和两个品位的蒸汽；增设了相变水处理塔，实现煤气洗涤水与循环冷却水间接换热，降低煤气洗涤水温度至35℃以下；煤气洗涤水中的VOCs实现有组织回收处理，解决了煤气洗涤水中的VOCs气体无组织排放造成对大气污染的问题，并且可以从煤气洗涤水中分离出20%以上的清洁水，重新回收利用到气化炉的水冷壁管道中，整个工艺能源利用率高，显热回收最大化，从根本上解决了煤气洗涤水中VOCs无组织排放的难题，是一种环境友好型气化工艺。
附图说明

[0014] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0015] 图1是本发明实施例1的整体结构示意图；图2是本发明实施例2的整体结构示意图。

具体实施方式

[0016] 以下结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的内容并不限于此。下列实施例中未标明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

[0017] 其中，移动床气化炉的煤进料口位于炉体顶部中心，防偏布料筒设置于气化炉内部顶端；其筒体段全为水冷壁结构，仅顶部为绝热结构；其筒体部分设置有三层测温装置，每层4个测温点，呈90度布置，每层的间距为2-3米；其支承方式为固定焊接式牛脚支承，焊接在气化炉水冷壁筒壁上，共设置8个牛脚，均匀布置，通过DCS温控系统稳定气化温度稳定在转化温度和流动温度之间，以提高煤气化效率，移动床气化炉筒体水冷壁分为两段，可以产生小于2.5MPa以下任何等级的饱和蒸汽，供系统自用或系统外用，显热回收可以副产2.5MPa以下任何等级的蒸汽，可以是两个压力等级，可以产出过热及饱和两个品位的蒸汽，也可以只产出一个品位的蒸汽。

[0018] 实施例1：参见图1，本发明的移动床非熔渣纯氧连续气化系统，包括：
移动床非熔渣纯氧连续气化炉1，其设有煤气出口11，与高效旋风除器2的进口21连接；
其设有两段水冷壁，上段产生低压饱和蒸汽，通过蒸汽出口12输出到对应的蒸汽管网中回收利用，下段产生中压饱和蒸汽，通过蒸汽出口13输出到对应的蒸汽管网中回收利用；
高效旋风除尘器2，所述高效除尘器2设有煤气进口21、煤气出口22，所述高效旋风除尘器2的煤气进口21通过管道连接移动床非熔渣纯氧连续气化炉1的煤气出口11；
显热回收器3，所述显热回收器3设有煤气进口31、煤气出口32、中压饱和蒸汽出口33、低压过热蒸汽出口34，显热回收器3的煤气进口31与高效旋风除尘器2的煤气出口22连接，显热回收器3的煤气出口32与煤气洗涤塔4的煤气进口41连接，所述显热回收器包括从上到下依次分布的中压饱和段、低压过热段、低压饱和段、软水加热段，回收煤气显热后产生的中压饱和蒸汽通过中压饱和蒸汽出口33输出到对应的蒸汽管网中回收利用，产生的低压过热蒸汽通过蒸汽出口34输出到对应的蒸汽管网中回收利用；
煤气洗涤塔4，所述煤气洗涤塔4设有煤气入口41、煤气出口42、洗涤水进口43及洗涤水出口44，所述煤气洗涤塔4的煤气入口41通过管道连接显热回收器3的煤气出口32，煤气洗涤塔4的煤气出口42通过管道连接下游用户，煤气洗涤塔4的洗涤水进口43通过管道连接相变水处理塔5的洗涤水出口52，煤气洗涤塔4的洗涤水出口44通过管道连接相变水处理塔5的洗涤水入口51，形成水循环回路；
相变水处理塔5，所述相变水处理塔5设有洗涤水入口51、洗涤水出口52、蒸汽-VOCs出口53，相变水处理塔5洗涤水入口51通过管道与煤气洗涤塔4洗涤水出口44连接，洗涤水出口52通过管道连接煤气洗涤塔4的洗涤水出口43，所述相变水处理塔内设有若干层负压腔，每层负压腔均设有对应的蒸汽-VOCs出口53，所述蒸汽-VOCs出口53外接冷却器，所述冷却器的出口连接真空泵，蒸汽-VOCs出口53通过冷却器后水与不凝气分离，所述冷却器的液相出口产生的清洁水通过管道输送到移动床气化炉的水冷壁管道，所述不凝气即VOCs经调压后回收去锅炉焚烧处理，实现有组织回收处理。

[0019] 实施例2：参见图2，本发明的移动床非熔渣纯氧连续气化系统，包括：
移动床非熔渣纯氧连续气化炉1，其设有煤气出口11，与高效旋风除器2的进口21连接；
其设有两段水冷壁，上段产生低压饱和蒸汽，通过蒸汽出口口输出到对应的蒸汽管网中回收利用，下段产生中压饱和蒸汽，通过蒸汽出口13输出到对应的蒸汽管网中回收利用；
高效旋风除尘器2，所述高效除尘器2设有煤气进口21、煤气出口22，所述高效旋风除尘器2的煤气进口21通过管道连接移动床非熔渣纯氧连续气化炉1的煤气出口11；
显热回收器3，所述显热回收器3设有煤气进口31、煤气出口32、中压饱和蒸汽出口33、低压饱和蒸汽出口34、低压过热蒸汽出口35，显热回收器3的煤气进口31与高效旋风除尘器
2的煤气出口22连接，显热回收器3的煤气出口32与煤气洗涤塔4的煤气进口41连接，所述显热回收器包括从上到下依次分布的中压饱和段、低压过热段、低压饱和段、软水加热段，回收煤气显热后产生的中压饱和蒸汽通过中压饱和蒸汽出口33输出到对应的蒸汽管网中回收利用，显热回收器3产生的低压饱和蒸汽通过蒸汽出口34送出，与移动床非熔渣纯氧连续气化炉1上段水冷壁产生的低压饱和蒸汽汇合后送到显热回收器3的低压过热段，产生的低压过热蒸汽通过蒸汽出口35输出到对应的蒸汽管网中用于系统自用，可利用到移动床非熔渣纯氧连续气化炉的气化工艺中；
煤气洗涤塔4，所述煤气洗涤塔4设有煤气入口41、煤气出口42、洗涤水进口43及洗涤水出口44，所述煤气洗涤塔4的煤气入口41通过管道连接显热回收器3的煤气出口32，煤气洗涤塔4的煤气出口42通过管道连接下游用户，煤气洗涤塔4的洗涤水进口43通过管道连接相变水处理塔5的洗涤水出口52，煤气洗涤塔4的洗涤水出口44通过管道连接相变水处理塔5的洗涤水入口51，形成水循环回路；
相变水处理塔5，所述相变水处理塔5设有洗涤水入口51、洗涤水出口52、蒸汽-VOCs出口53，相变水处理塔5洗涤水入口51通过管道与煤气洗涤塔4洗涤水出口44连接，洗涤水出口52通过管道连接煤气洗涤塔4的洗涤水出口43，所述相变水处理塔内设有若干层负压腔，每层负压腔均设有对应的蒸汽-VOCs出口53，所述蒸汽-VOCs出口53外接冷却器，所述冷却器的出口连接真空泵，蒸汽-VOCs出口53通过冷却器后水与不凝气分离，所述冷却器的液相出口产生的清洁水通过管道输送到移动床气化炉的水冷壁管道，所述不凝气即VOCs经调压后回收去锅炉焚烧处理，实现有组织回收处理。

[0020] 具体实施时，其工艺包括以下步骤：（1）原料煤由料仓加入移动床气化炉中，经计量和比例调节从移动床气化炉的底部通入来自空分工序中的氧气，以及来自蒸汽管网的过热蒸汽，在移动床气化炉内高温条件下与原料煤进行气化反应，连续产生水煤气；
（2）步骤（1）中反应生成的水煤气温度约500 550℃，自移动床气化炉的炉顶出来，进入~
到旋风除尘器中进行除尘后，进入显热回收器中回收煤气余热；
（3）步骤（2）回收煤气显热后的水煤气温度约100℃，进入从低压煤气洗涤塔的下端进入，在低压煤气洗涤塔中用来自气化循环水系统的闭路循环冷却水喷淋冷却洗涤，将其冷却到30 40℃，进入煤气外管网供后续工段；
~
（5）低压煤气洗涤塔底部排出的造气污水通过管道进入相变水处理塔，进行多级负压闪蒸，闪蒸汽-气相经冷凝降温后，水与不凝汽分离，负压不凝气经调压后回收去锅炉焚烧处理，冷凝水经泵加压后进入移动床气化炉的水冷壁结构中产生蒸汽自用，相变水处理塔底部排出的凉水经循环泵回低压煤气洗涤塔中使用。

[0021] 其中相变水处理塔具有三种功能：A、降低煤气洗涤水温度至35℃以下；B、从煤气洗涤水中分离出20%以上的清洁水；C、使煤气洗涤水与其溶解的VOCs彻底分离，实现有组织回收处理。

[0022] 试验例利用实施例2中的移动床非熔渣纯氧连续气化系统进行72小时标定试验，输入项目汇总如下表1，输出项目汇总如下表2：
比较例：
国内外常用的煤气气化技术有十余种，包括移动床气化（如鲁奇气化、BGL气化等）、气流床气化（德士古、多喷嘴、壳牌、航天炉等）、流化床气化（恩德炉、U-Gas等）。不同的煤气化技术各有特点，适应的煤种和应用领域也不同，不同类技术没有可比性，原料煤种和目标产品是决定采取何种气化技术的关键，本发明移动床非熔渣纯氧连续气化系统属于连续式移动气化床，国内外主要移动床气化技术为鲁奇气化、BGL气化和UGI，与本发明相关技术指标的可比性较强，主要移动床煤气气化技术指标对比结果如下表3，投资及运行情况对比如下表4。

[0023] 由表3可知，本发明具有以下优势：（1）有效气含量高。本发明有效气含量高达87%，接近BGL，高于鲁奇气化技术，具有较明显的优势。

[0024] （2）蒸汽分解率较高。蒸汽分解率虽然没有BGL高，但较鲁奇炉有大幅|度提高，达到78%，在移动床气化技术领域已经达到很高水平。

[0025] （3）比氧耗、比煤耗较低。本发明其比煤耗519相对于于鲁奇炉570（山西晋城煤数据），以及本发明比氧耗205已经接近BGL，与国内外移动床气化技术相比，本发明比煤耗与比氧耗都处于较低水平，在消耗指标上有很大的优势。

[0026] （4）灰渣残炭低。本发明气化灰渣残炭含量低于0.5%，最低的甚至不可检出，而鲁奇炉残炭6 10%，UG1炉在20%左右，从这一点可以得出本发明移动床效率相对于鲁奇炉和其~他气化炉有很大优势。

[0027] 由表4从投资和运行情况对比表可知，本发明具有以下优势：（1）三废零排放环境友好。本发明蒸汽分解率较高，未分解的蒸汽冷凝后利用负压蒸发装置进行回收，作为汽包上水用，气化装置无废水外排；本发明属于连续纯氧气化，相比UGI炉取消了70%频繁动作的油压阀门，配置的少量油压阀门在生产过程中处于打开或关闭静止不动状态，减少了70%以上的设备动密封点，杜绝了设备跑、冒、滴、漏现象，无吹风气排放，本发明气化装置无废气产生；灰渣残炭含量<0.5%，是一种优良的建筑材料，实现了资源化利用，实现了三废零排放，环保优势明显。

[0028] 鲁奇炉蒸汽分解率只有34 55%，气化吨煤产生废水约0.8 1.2t，BGL炉蒸汽分解率~ ~较高，气化吨煤产生废水约0.3 0.5t，该部分废水含高浓度酚氨、硫化氢、吡啶、氰化物等，~
属于高浓度难降解有机废水，需建焦油、酚、氨回收装置和生化处理装置，处理流程复杂，吨废水处理成本在50元以上。UGI炉造气废水循环利用，在冷却降温过程中，产生大量VOCs污染环境，并有部分废水外排。

[0029] 另外相比UGI炉，本发明气化旋风除尘器和废热锅炉配置自动射流水冲排灰|装置或气体输灰装置，消除了传统的人工放干灰造成大量扬尘，严重污染环境的问题，极大地改善了现场操作环境。

[0030] （3）连续运行周期长。煤气化系统的连续长周期稳定运行对煤化工企业产能和经济效益至关重要。由于本发明是低压结构，磨损和腐蚀相对于其他炉型十分稳定（阀门或人为因素除外），连续稳定运行可达到2年以上，优于其它煤气化技术。

[0031] （4）更加适应中小规模气化需求。本发明由于操作压力低，生产强度相对于鲁奇与BGL低，单台投煤量在150吨左右，单台产气量13000-16000Nm3，但相比UGI炉，本发明生产能力提高3倍以上。大型煤化工（指投煤量）鲁奇与|BGL具有规模优势，核心是气化压力高，生产强度大，无环保问题（虽然有排水，并非无序排放），具备规模化生产要素。工业燃气需求企业不集中，需求量也不同，小到一万Nm3m，大到几十万Nm3/n，本发明可根据实际需求灵活确定建设台数，在此规模下具有明显的优势。

[0032] （5）中小化肥、工业燃气方向投资优势明显。本发明由于是低压操作，投资低，同时低压操作减少了设备运行的故障率和维修保养费用，吨煤投资成本仅为鲁奇和BGL炉的1/3。对于一个年产18万吨合成氨、30万吨尿素项目，选择本发明只需1.5亿元投资，而采用鲁奇、BGL或者其他国外煤气化技术投资则需要4亿 5亿元。
~

[0033] 由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

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