一种煤气化方法
阅读：318发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种煤气化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 涉及一种 煤 气化 方法。所述 煤气化 方法包括将煤原料加入气化炉，通过反应生成煤气和煤渣，煤渣呈液态排出，其中，所述煤原料含有助 溶剂 ，所述助溶剂降低所述煤渣的灰熔点。，下面是一种煤气化方法专利的具体信息内容。
1.一种煤气化的方法，其特征在于，包括：将煤原料加入气化炉，通过反应生成煤气和煤渣，煤渣呈液态排出，其中，所述煤原料含有助溶剂，所述助溶剂降低所述煤渣的灰熔点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助溶剂为碱性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助溶剂在所述气化炉的环境下生成碱性物质。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助溶剂为碳酸钠、碳酸镁、或碳酸钾中至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助溶剂为碳酸钙。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助溶剂含量为所述煤原料总重量的
4％至10％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤渣的灰熔点在1450度以下。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液态煤渣的粘度在15Pa·S以下。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤原料灰熔点为1350度时，液态煤渣的粘度为10Pa·S左右。
一种煤气化方法
技术领域
背景技术
[0002] 煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一，通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气，同时副产蒸汽、焦油(个别气化技术)、灰渣等副产品。煤气化工艺技术分为：固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术三大类。
[0003] 煤原料从顶部由煤锁间歇进入气化炉，气化剂蒸汽、氧气从气化炉下部的氧蒸气烧嘴以相同角度喷入炉内，在中心处形成燃烧区。通过控制气化剂氧浓度来调整炉内反应温度达到灰熔点温度以上，使灰渣变成熔融态后进入熔渣池，然后通过连接短节(燃烧环)间歇排入激冷室，最后从渣锁间歇排入冲渣沟。
[0004] 现有的煤气化工艺存在一些不足，例如，高熔点煤难以顺利排渣。因此，提供一种可将高熔点煤渣液态排出的方法是十分必要的。
发明内容
[0005] 本发明的目地在于提供一种煤气化方法，使煤原料(尤其是高灰熔点的煤)进行煤气化后产生的煤渣可以液态排出。
[0008] 在一些实施例中，所述助溶剂在所述气化炉的环境下生成碱性物质。
[0010] 在一些实施例中，所述助溶剂为碳酸钙。
[0011] 在一些实施例中，所述助溶剂含量为所述煤原料总重量的4％至10％。
[0012] 在一些实施例中，所述煤渣的灰熔点在1450度以下。
[0013] 在一些实施例中，液态煤渣的粘度在15Pa·S以下。
[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0016] 图1是本发明提供的一种气化炉结构示意图；
[0017] 图2是本发明提供的一种不同剂量的助溶剂下煤原料灰熔点与煤渣粘度之间的关系示意图；
[0018] 图3是本发明提供的一种煤渣组分和灰熔点之间的关系示意图。
具体实施方式
[0019] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0020] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0022] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0023] 此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0024] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0026] 可以理解的是，上述部件的位置和数量仅作为示意。例如，氧蒸汽喷嘴12的数量可以为多个，例如六个，围绕炉体的一周进行设置。
[0027] 煤原料从顶部进入气化炉(本申请中又称为“气化炉”)，气化剂蒸汽(例如，水蒸气)和氧气从气化炉下部进入所述气化炉。燃烧环布置在下渣口的下方，气化炉开车时燃烧环中通入燃气(例如，天然气、LPG)和空气，通过点火枪将燃烧环点燃，燃烧环火焰将煤原料点燃，点燃后的煤原料再和通过氧蒸汽喷嘴12进入炉体的氧气和气化剂蒸汽反应，煤燃料开始燃烧和气化。所述煤渣从所述气化炉的高温熔渣烧嘴进入熔渣激冷室14，最终到达渣锁15并所述渣锁15底部排出到外部。所述外部是指所述气化炉以外的空间，比如储渣装置、大气环境等。
[0028] 在上述煤气化工艺中，煤渣需要以液体状态才能排出，所述煤渣的液化程度是由上述煤渣的粘度决定的。煤渣粘度是由煤原料的灰熔点决定的。一般灰熔点在1450度之下，上述煤渣粘度才可达到液态的程度。但是一些煤原料的灰熔点比较高，例如，晋煤，其灰熔点大于1450度，其经过煤气化后生成的煤渣粘度高，不易采用液态排出。因此，对于高灰熔点的煤原料，需要降低灰熔点才可实现上述煤渣的液态排出。为了方便叙述，本申请中煤原料的灰熔点是指该煤原料经过煤气化后生成煤渣的灰熔点。所述降低灰熔点是指降低煤渣的灰熔点。
[0029] 煤渣灰熔点的高低和煤渣的酸碱比密切相关。煤渣的酸碱比主要是由煤渣中的酸性物质和酸性物质的含量决定。酸性物质可以包括SiO2、Al2O3、TiO2，碱性物质可以包括Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、P2O5、K2O等。作为示例，煤渣的酸碱比可以通过以下公式反应：
[0030] 酸碱比＝SiO2+Al2O3+TiO2/Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O
[0031] 酸碱比较高的煤渣容易形成2CaO·SiO2·Al2O3、2CaO·SiO2等酸性结晶体，导致所述酸碱度升高，进而导致煤渣的灰熔点升高。
[0032] 高灰熔点煤原料因为酸碱比失衡造成煤渣灰熔点偏高，所述高熔点煤原料产生煤渣的组分如表一：
[0033] 表一
[0034]煤灰组分 SiO2 Al2O3 TiO2 CaO MgO SO3 Fe2O3 K2O Na2O
含量，％ 54.19 24.62 1.24 4.41 0.80 0.51 12.26 1.49 0.23
含量，％ 54.19 24.62 1.24 4.41 0.80 0.51 12.26 1.49 0.23
[0035] 因此，为了降低煤渣灰熔点，需要对煤渣中酸性物质和碱性物质的组分进行分析。经过多次反应实验的研究，得到如表二所述的酸碱物质组分对煤渣酸碱比的影响。
[0036] 表二
[0037]
[0038] R表示酸碱物质组分与煤渣酸碱比的相关度。当R大于0，表示正相关，即该物质的组分越高，煤渣的酸碱比越大。当R小于0，表示负相关，即该物质的组分越高，煤渣的酸碱比越小。
[0039] 煤渣的酸碱比越大，其灰熔点越高。酸碱物质组分影响煤渣的酸碱比，进而影响煤渣的灰熔点。煤渣的灰熔点越低，其粘度越小，越容易液化排出。因此，通过调整煤渣的酸碱物质组分可以改变煤渣的酸碱比，进而改变煤渣的灰熔点，进一步改变煤渣的粘度。
[0040] 本申请提供一种煤气化方法，包括：将煤原料加入气化炉，通过反应生成煤气和煤渣。其中，所述煤原料含有助溶剂，所述助溶剂通过降低所述煤渣的酸碱比来降低所述煤渣的灰熔点。进而，所述助溶剂可以降低所述煤渣的粘度，使得煤渣顺利液态排出。
[0041] 在一些实施例中，添加助溶剂之后，煤渣的灰熔点可以降到1450度以下。
[0042] 在一些实施例中，添加助溶剂之后，液态煤渣的粘度可以在15Pa·S以下。作为示例，所述煤原料灰熔点为1350度时，所述液态煤渣的粘度为10Pa·S左右。
[0043] 在一些实施例中，所述助溶剂为碱性。碱性的助溶剂可以降低煤渣的酸碱度，进而降低煤渣的灰熔点，最终降低煤渣的粘度，使得煤渣顺利液态排出。
[0044] 在一些实施例中，所述助溶剂在所述气化炉的环境下生成碱性物质。生成碱性物质可以降低煤渣的酸碱度，进而降低煤渣的灰熔点，最终降低煤渣的粘度，使得煤渣顺利液态排出。例如，所述助溶剂为碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁、或碳酸钾中至少一种。
[0045] 作为示例，所述助溶剂为碳酸钙，碳酸钙可以下气化炉的环境下生成氧化钙。氧化钙与煤渣酸碱比的相关为负值，其含量的增加可以降低煤渣的酸碱度，进而降低煤渣的灰熔点，最终降低煤渣的粘度，使得煤渣顺利液态排出。
[0046] 在一些实施例中，所述助溶剂含量为所述煤原料总重量的4％至10％。以下结合图2对助溶剂的含量进一步说明。
[0047] 图2是本发明提供的一种不同剂量的助溶剂下煤原料灰熔点与煤渣粘度之间的关系示意图。
[0048] 如图所示，当煤渣的温度相同时，煤渣的粘度随着助溶剂的含量的增大而减小。相同温度下，添加的助溶剂含量为2％时，煤渣的粘度最大；添加的助溶剂含量为6％，煤渣的粘度最小。实验表明，加入6％的助溶剂(例如，碳酸钙)，煤渣的灰熔点可降低到1350度，在此温度下，煤渣粘度为保持在10Pa·s，进而使得煤渣呈液体状态，达到顺利排出的目的。
[0049] 图3是本发明提供的一种煤渣组分和灰熔点之间的关系示意图。
[0050] 如图所示，高灰熔点煤原料酸碱比处于位置1附近，对应的灰熔点为1460度，此时灰熔点不足以使上述煤渣液化。将煤原料酸碱比调整至位置2附近时，所述灰熔点为1350度左右，达到所述煤渣液化要求。经过进一步计算，对于所述高熔点煤原料来说，需要加入6％的助燃剂才能使所述煤原料酸碱比到达2位置。
[0051] 以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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