清潔煤氣制備方法及制備系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤氣化技術，尤其涉及一種清潔煤氣制備方法及制備系統。
【背景技術】
[0002]相對于煤的燃燒，煤氣的燃燒更為清潔、高效;加上我國“富煤、貧油、少氣”的能源格局，煤氣作為一種清潔能源正在日益受到關注。目前，煤氣化技術主要有固定床氣化技術、流化床氣化技術、氣流床氣化技術三大類。
[0003]固定床氣化技術是指以塊煤作為氣化原料，以空氣、水蒸氣水蒸氣、氧氣作為氣化劑，將塊煤從煤氣發生爐的頂部加入到煤氣發生爐中，而將氣化劑從煤氣發生爐的底部加入到煤氣發生爐中，通過氣-固逆向流動換熱將塊煤轉化成煤氣的過程。固定床氣化技術存在用煤要求高，污染嚴重，氣固相反應不充分的缺點。
[0004]流化床氣化技術是指以粒徑處于O?1mm的煤粉作為氣化原料，以空氣、水蒸氣、氧氣作為氣化劑，將煤粉加入到煤氣發生爐中，而將氣化劑從煤氣發生爐底部加入到煤氣發生爐中，氣化劑自下而上穿過床層，使床層內的煤粉處于流化狀態，煤粉在劇烈的攪動與返混中，與氣化劑充分接觸，發生反應生成煤氣的過程，流化床氣化技術存在飛灰量大，難處理的缺點。
[0005]氣流床氣化技術是指以煤粉作為氣化原料，以空氣，水蒸氣、氧氣作為氣化劑，將煤粉與氣化劑同時加入到煤氣發生爐中，氣化劑與煤粉并流進入到煤氣發生爐中，在噴嘴的點火作用下瞬間著火，發生反應生成煤氣。氣流床氣化技術具有煤種適應性強、氣固相反應充分、反應物迅速，碳轉化率高、飛灰量小等特點。
[0006]目前，氣流床氣化技術被廣泛地應用于大型煤化工項目，如目前有代表性的shelI爐、德士古爐、GSP(德文Gaskombiant Schwarze pumpe)爐(即單噴嘴下噴式干煤粉加壓氣流床氣化技術)等，該些煤氣化技術的最小投煤量均在300噸/天以上，具有氣化溫度和壓力高、生產能力大等特點，雖然能夠滿足中小規模煤化工企業對原材料的需求，但是其普遍的特點是投資規模大、投資周期長等，許多中小型的煤化工企業很難承受其高昂的制造、運行費用。
【發明內容】
[0007]本發明提供一種清潔煤氣制備方法及制備系統，以解決現有技術中的氣流床氣化技術投資規模大、投資周期長、不適于應用到中小型煤化工企業的問題。
[0008]本發明提供的清潔煤氣制備方法，包括以下步驟:將煤粉加壓輸送至常低壓煤氣發生爐;使煤粉與氣化劑在上述常低壓煤氣發生爐內發生氣化反應，生成熔融態的粗煤氣和爐渣的混合物;采用激冷介質對上述熔融態的粗煤氣和爐渣的混合物進行激冷處理，得到分離的粗煤氣和爐渣;逐級回收上述粗煤氣中的熱量，產生過熱蒸汽和飽和蒸汽，并得到降溫后的粗煤氣；除去上述降溫后的粗煤氣中的灰塵顆粒，并通過煤氣冷卻器再次回收上述降溫后的粗煤氣中的熱量，得到冷卻的粗煤氣;脫除上述冷卻的粗煤氣中的雜質硫，形成清潔煤氣。
[0009]進一步地，在上述將煤粉加壓輸送至常低壓煤氣發生爐之前，還包括:
[0010]將原煤制備為煤粉；
[0011 ]在上述采用激冷介質對上述熔融態的粗煤氣和爐渣的混合物進行激冷處理，得到分離的粗煤氣和爐渣之后，還包括:
[0012]收集上述爐渣，并將收集到的上述爐渣定期排出；
[0013]進一步地，上述氣化反應在常壓?1.0Mpa的壓力條件下進行。
[0014]進一步地，上述采用激冷介質對上述熔融態的粗煤氣和爐渣的混合物進行激冷處理，得到分離的粗煤氣和爐渣，包括:
[0015]采用水蒸氣、水、循環煤氣的其中之一對上述熔融態的粗煤氣和爐渣的混合物進行激冷處理，得到分離的粗煤氣和爐渣。
[0016]進一步地，上述逐級回收上述粗煤氣中的熱量，產生過熱蒸汽和飽和蒸汽，并得到降溫后的粗煤氣，包括:
[0017]采用煙道式與管殼式組合結構形式的串聯或并聯的多級換熱器逐級回收上述粗煤氣中的熱量，產生過熱蒸汽和飽和蒸汽，并得到降溫后的粗煤氣。
[0018]本發明還提供一種清潔煤氣制備系統，包括煤粉輸送系統、氣化反應系統，梯級余熱利用系統、干濕式組合除塵單元、脫硫單元;上述煤粉輸送系統，用于將煤粉加壓輸送至上述氣化反應系統;上述氣化反應系統包括多功能組合式燒嘴、常低壓煤氣發生爐和激冷單元;上述常低壓煤氣發生爐，用于為煤粉與氣化劑的氣化反應提供反應場所;上述多功能組合式燒嘴，用于點火，并升高上述常低壓煤氣發生爐的溫度，以使上述煤粉與上述氣化劑在上述常低壓煤氣發生爐內發生氣化反應，生成熔融態的粗煤氣和爐渣的混合物;上述激冷單元，用于采用激冷介質對上述熔融態的粗煤氣和爐渣進行激冷處理，以得到分離的粗煤氣和爐渣;上述梯級余熱利用系統，用于逐級回收上述粗煤氣中的熱量，產生過熱蒸汽和飽和蒸汽，并得到降溫后的粗煤氣;上述干濕式組合除塵單元包括煤氣冷卻器，用于除去上述降溫后的粗煤氣中的灰塵顆粒，并通過上述煤氣冷卻器再次回收上述降溫后的粗煤氣中的熱量，得到冷卻的粗煤氣;上述脫硫單元，用于脫除上述冷卻的粗煤氣中的雜質硫，形成清潔煤氣。
[0019]進一步，該清潔煤氣制備系統還包括，
[0020]煤氣制備系統;上述煤粉制備系統，用于將原煤制備為煤粉;上述氣化反應系統還包括爐渣收集系統，上述爐渣收集系統，用于收集上述爐渣，并將上述爐渣定期排出。
[0021]進一步地，上述常低壓煤氣發生爐的運行壓力為常壓?l.0Mpa。
[0022]進一步地，上述激冷單元采用的激冷介質為水蒸氣、水、循環煤氣其中之一。
[0023]進一步地，上述梯級余熱利用系統包含串聯或并聯的多級換熱器，上述多級換熱器采用煙道式與管殼式組合結構形式。
[0024]本發明提供的清潔煤氣制備方法，通過使煤粉與氣化劑在常低壓煤氣發生爐內發生氣化反應，能夠減小清潔煤氣制備系統的規模，使得本發明提供的清潔煤氣制備方法能夠應用于中小型煤化工企業。并且，通過逐級回收粗煤氣中的熱量，能夠提高熱量的利用率，避免熱量的浪費。此外，通過煤氣冷卻器再次回收降溫后的粗煤氣中的熱量，能夠進一步避免熱量的浪費，提高能源的利用率。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發明實施例一提供的清潔煤氣制備方法的流程圖；
[0027]圖2為本發明實施例二提供的清潔煤氣制備方法的流程圖；
[0028]圖3為本發明實施例三提供的清潔煤氣制備系統的結構示意圖；
[0029]圖4為本發明實施例四提供的清潔煤氣制備系統的結構示意圖；
[0030]圖5為本發明實施例四提供的清潔煤氣制備系統中的梯級余熱利用系統的結構示意圖。
[0031]附圖標記說明:
[0032]1:煤粉輸送系統；
[0033]2:氣化反應系統:
[0034]21:多功能組合式燒嘴；
[0035]22:常低壓煤氣發生爐；
[0036]23:激冷單元；
[0037]24:爐渣收集系統；
[0038]3:梯級余熱利用系統；
[0039]31:換熱器；
[0040]4:干濕式組合除塵單元；
[0041 ] 5:脫硫單元；
[0042]6:煤粉制備系統。
【具體實施方式】
[0043]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0044]實施例一
[0045]圖1為本發明實施例一提供的清潔煤氣制備方法的流程圖。如圖1所示，本實施例提供的清潔煤氣制備方法，包括以下步驟:
[0046]SlOl、將煤粉加壓輸送至常低壓煤氣發生爐；
[0047]具體地，煤粉的主要成分為C，含有少量的H、0、S、N、Si等，煤粉的含水量低于2%，并且90% (質量百分比)以上的煤粉顆粒的粒徑小于100微米。
[0048]加壓輸送，具體是指通過煤粉輸送系統，采用N2SCO2作為載氣，將煤粉吹送至常低壓煤氣發生爐的過程。
[0049]S102、使煤粉與氣化劑在常低壓煤氣發生爐內發生氣化反應，生成熔融態的粗煤氣和爐渣的混合物；
[0050]具體地，氣化劑為空氣和水蒸氣或者是氧氣和水蒸氣，以為煤粉與氣化劑的氣化反應提供還原性氣氛。反應溫度為1500 V，還原性氣氛下，煤粉與氧氣、水蒸氣發生反應，主要反應有:
[0051 ]可燃物的燃燒，主要反應有:
[0052]C+02—C0