本發明涉及煤氣生產領域,具體涉及一種環保節能的煤氣生產系統。
背景技術:
目前,國內外煤氣化技術按氣化方式主要分為:固定床塊煤氣化技術;循環循環流化床粉煤氣化技術;氣流床氣化技術。
固定床(移動床)煤氣化技術,是塊煤空氣水蒸氣造氣。其優點:是技術成熟、設備投資少,尤其是間歇式固定床煤氣化不需要純氧,用水蒸氣和空氣造氣就可得到不含氮氣的合成氣。其缺點:煤灰中殘碳含量高(10%~30%),煤種限制嚴,氣化優質塊煤,造成許多企業原料費用高,生產成本居高不下,其爐型主要有干法排灰的單段爐(GEGas、魯奇、MERC等)、干法排灰的兩段爐(ATC/Wel lman、FW-stoic、魯爾-100)、液態排渣固定床氣化爐(BGG/Lurgi、GFETC),產生酚水有污染。
循環流化床粉煤氣化技術,是用粉煤為原料,以氧氣水蒸氣為氣化劑連續造氣。其優點:直接用價格低廉的各種粉煤作原料、煤氣生產能力適中、氣化效率高、環境污染少、煤氣生產成本低。其缺點:設備投資較高、飛灰量大且殘碳含量高(20%~30%)、煤灰中殘碳含量較高(5~15%),即有上吐下瀉難題。主要爐型有溫克爾氣化爐、高溫溫克爾氣化爐、CO2接受體氣化、U-Gas灰熔聚循環流化床、西屋循環流化床氣化、中科院山西煤化所灰熔聚循環流化床等。
氣流床煤氣化技術,是細粉煤為原料,以氧氣水蒸氣為氣化劑連續造氣,液態排渣。其優點是煤氣生產能力高、氣化效率高、環境污染少、煤灰中殘碳含量較高(2~7%)、煤氣生產成本低。其缺點是:設備投資高、煤粉細度要求高,粉碎能耗高;反應溫度高(1400℃左右)時間短(幾秒)但進料煤粉不能預熱,氧氣耗量大,能量利用不合理,尤其水煤漿進料氧氣耗量高,碳有效利用率較低。爐型主要有K-T煤氣化、德士古煤氣化法,兩段氣流床氣化法,國內尚在研究。
這些煤氣化方法根據用戶不同的要求,采用不同的氣化劑(如空氣-水蒸氣、氧氣-水蒸汽、富氧-水蒸氣)可生產不同熱值和組分的煤氣,作為燃料煤氣、合成氣和還原氣以及氫氣或聯合循環發電。
技術實現要素:
本發明所要解決的技術問題是提供一種環保節能的煤氣生產系統,該系統氣化強度大、生產負荷調節靈活、運行穩定可靠、運轉率高,極大地降低了煤氣的生產成本。
本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種環保節能的煤氣生產系統,包括循環流化床、第一氣固分離裝置、第二氣固分離裝置、氣流床和儲氣裝置,所述循環流化床具有供粉煤進入其內部的進料口、供氣體進入其內部的進氣口、供在其內部氣化生成的煤氣流出的第一出氣口,所述第一氣固分離裝置和第二氣固分離裝置上均設置有氣體入口和氣體出口,所述第二氣固分離裝置上具有氣固混合物出口,所述氣流床具有氣固混合物入口和第二出氣口,所述第一氣固分離裝置的氣體出口和第二氣固分離裝置的氣體入口通過管道連通,所述循環流化床的第一出氣口通過管道連通所述第一氣固分離裝置的氣體進口,所述第二氣固分離裝置的氣固混合物出口通過管道與所述氣流床的氣固混合物入口連通,所述第二氣固分離裝置的氣體出口和所述氣流床的第二出氣口通過管道連通儲氣裝置。
作為優選,所述第一氣固分離裝置上還設置有粗品氣固混合物出口,所述循環流化床上還設置有通過管道與所述第一氣固分離裝置的粗品氣固混合物出口連通的粗品氣固混合物入口。
作為優選,所述氣流床的底部設置有殘渣出口,該殘渣出口通過殘渣管道連接一殘渣回收箱。
作為優選,所述殘渣管道上設置有冷卻換熱裝置,所述冷卻換熱裝置具有輸入冷水的進水口和供冷水換熱后輸出的出水口。
作為優選,所述氣流床的頂部還設置有通過管道與所述循環流化床的進氣口連通的高溫氣體出口。
作為優選,所述第一氣固分離裝置為旋風分離器,所述第二氣固分離裝置為納濾膜分離器。
本發明的有益效果是:1.本系統同時具有循環流化床和氣流床兩部分,實現了粉煤的分級氣化;2.氣化強度大,設備體積小,鋼材耗量低,固定投資大大降低;3.操作簡單,開停車方便,生產負荷調節靈活,連續性好,煤種適應性強;4.通過設置兩個氣固分離裝置,第一氣固分離裝置攔截混合半焦氣體回到循環流化床內,使原料得到充分的利用;5.氣流床中生成的高溫氣為循環流化床供熱,殘渣排出冷卻回收,可以作為建筑材料的生產原料。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖;
附圖中,各標號所代表的部件列表如下:
1、循環流化床,2、第一氣固分離裝置,3、第二氣固分離裝置,4、氣流床,5、儲氣裝置,6、殘渣回收箱,7、殘渣管道,8、冷卻換熱裝置。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述,所舉實例只用于解釋本發明,并非用于限定本發明的范圍。
如圖1所示,一種環保節能的煤氣生產系統,包括循環流化床1、第一氣固分離裝置2、第二氣固分離裝置3、氣流床4和儲氣裝置5。
所述第一氣固分離裝置2選用旋風分離器,旋風分離器的分離效率達97%,可以分離粒徑大于等于10μm的固體顆粒,可以攔截大量的半焦顆粒。
所述第二氣固分離裝置3選用納濾膜分離器,納濾膜分離器的分離效率接近100%,幾乎能夠將生產過程中的所有固體物質攔截下來,使其分離得到的煤氣的純凈度高。
所述循環流化床1具有供粉煤進入其內部的進料口、供氣體進入其內部的進氣口、供在其內部氣化生成的煤氣流出的第一出氣口,所述循環流化床1上還設置有粗品氣固混合物入口。
第一氣固分離裝置2和第二氣固分離裝置3均具有氣體入口和氣體出口,所述第一氣固分離裝置2上還設置有粗品氣固混合物出口,所述第二氣固分離裝置3上還設置有氣固混合物出口。
所述氣流床4具有氣固混合物入口和第二出氣口,所述氣流床4的底部設置有殘渣出口,所述氣流床4的頂部設置有高溫氣體出口。
所述循環流化床1的第一出氣口通過管道連通所述第一氣固分離裝置2的氣體進口,所述循環流化床1的粗品氣固混合物入口通過管道與所述第一氣固分離裝置2的粗品氣固混合物出口連通。
所述第一氣固分離裝置2的氣體出口和第二氣固分離裝置3的氣體入口通過管道連通,所述第二氣固分離裝置3的氣固混合物出口通過管道與所述氣流床4的氣固混合物入口連通。
所述第二氣固分離裝置3的氣體出口和所述氣流床4的第二出氣口通過管道連通儲氣裝置5,所述氣流床4的高溫氣體出口通過管道與所述循環流化床1的進氣口連通,所述氣流床4的殘渣出口通過殘渣管道7連接一殘渣回收箱6。
所述氣流床4的殘渣管道7上設置有冷卻換熱裝置8,所述冷卻換熱裝置8具有一輸入冷水的進水口和供冷水換熱后輸出的出水口。所述冷卻換熱裝置8具有多條螺旋纏繞在所述殘渣管道7外壁上的換熱管。
本發明工作時,將粉煤從進料口注入循環流化床1內腔,從進氣口注入水蒸氣和氧氣,粉煤與水蒸氣、氧氣在高溫下反應生成水煤氣,氣化的水煤氣依次經過第一氣固分離裝置2和第二氣固分離裝置3進行氣固分離,在第一氣固分離裝置2分離出含有粗品半焦的氣固混合物從粗品氣固混合物出口經管道回到循環流化床1內腔繼續參與反應,保證了原料的高利用率,第二氣固分離裝置3分離出含有細品半焦的氣固混合物從細品氣固混合物出口經管道輸送到氣流床4,在氣流床4內進行繼續反應。第二氣固分離裝置3分離出的成品煤氣和氣流床4反應生成的成品煤氣分別通過管道輸送至儲氣裝置5,進行煤氣的存儲、分裝等后續工序。氣流床4內殘留的殘渣從其底部的殘渣出口經過殘渣管道7進入殘渣回收箱6進行回收利用,可作為建筑材料的生產原料。
本系統用于煤氣的生產過程中,對粉煤的利用率得到了極大的提高,利用率達到99.5%以上,殘渣含碳率不到0.5%。
以上所述僅為本發明的較佳實施例,并不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。