一種聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置，其包括流化床氣化爐(3)、旋風分離器(4)、爐渣收集裝置(5)、氣化劑供應系統、微波加熱裝置(12)、第二等離子炬(17)、流化床干餾爐(2?1)、內置氣固分離器(2?2)、合成氣煤氣處理器(2?3)和第一等離子炬(2?11)，該裝置能適用于煤炭催化轉化及非催化轉化制備燃氣、熱效能高、易于大型化、長期運行穩定、煤炭轉化率高、燃氣含焦含塵量低、合成氣顯熱回收高效。
【專利說明】
一種聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置
技術領域
[0001]本發明涉及煤化工技術應用領域，特別涉及一種聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置。
【背景技術】
[0002]煤化工以煤為原料，經物理加工制備固體燃料、經化學加工使煤轉化為氣體燃料、液體燃料、焦炭以及化學品，包括了煤的氣化、液化、焦化等利用路線。煤熱解是煤加工轉化，如氣化、液化、焦化等工藝極為重要的中間過程，在絕氧或缺氧條件下可實現煤的部分氣化和液化，制得煤氣和焦油。
[0003]煤氣化主要分為固定床氣化、流化床氣化和氣流床氣化。流化床煤氣化技術因其大規模、高效、煤種適應性強成為氣化技術發展的主要方向，流化床氣化爐高溫合成氣的顯熱回收是氣化技術的難題之一，出氣化爐高溫合成氣溫度在100tC以上，合成氣高溫顯熱回收方式主要有廢熱鍋爐、水激冷和化學熱回收。化學熱回收可通過煤的熱解吸收能量來回收出氣化爐一段高溫合成氣的顯熱。流化床氣化爐可采用固態排渣和液態排渣兩種方式，固態排渣碳轉化率較低、所需排渣系統及操作成本高;液態排渣可減少灰渣中碳含量，但所需能耗高，系統熱能利用效率低。
【申請人】經過全面的檢索及深入的研究，現有技術尚未提供一種易于大型化生產、運行穩定、煤炭轉化率高、合成氣顯熱回收高效、系統熱效能高、燃氣含焦低、灰塵少的煤炭氣化干餾聯產系統及方法。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術中煤炭熱轉化效率低、燃氣含焦含塵量高、燃氣顯熱利用不合理、系統熱效能低、設備易于結渣、無法用同一套系統適用于煤炭的催化轉化及非催化轉化制備燃氣的技術問題，有必要設計出能解決上述問題的煤炭氣化干餾聯產裝置及方法。
[0005]本發明的所提供的一種聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置，包括煤氣化系統(I)和煤干餾系統(2)。其中，所述氣化系統(I)包括:流化床氣化爐(3)、旋風分離器(4)、爐渣收集裝置(5)和氣化劑供應系統;所述流化床氣化爐(3)包括爐體(6)和外殼(10)，爐體(6)內下部設置錐形分布板(7)，錐形分布板(7)上方設置的煤料入口(8)以及灰焦入口(9);所述氣化爐(3)上部設置貫穿所述爐體(6)和外殼(10)的合成氣出口(11)，爐膛(6)和外殼(10)形成的環形空腔，所述環形空腔內設置微波加熱裝置(12)，所述微波加熱裝置(12)設置在錐形分布板(7)與合成氣出口(II)之間；錐形分布板(7)中部開設排渣口(13)，排渣口(I3)通過排渣管(14)與爐渣收集裝置(5)連通;錐形分布板(7)下方與外殼(10)下封頭之間形成氣室(15)，氣化劑進氣管(16)貫穿所述外殼(10)和爐體(6)設置。所述煤干餾系統(2)包括流化床干餾爐(2-1)、氣固分離器(2-2)和合成氣煤氣處理器(2-3);所述流化床干餾爐(2-1)包括第一爐體(2-4)、第一爐體(2-4)內下部設置第一錐形分布板(2-5)、第一錐形分布板(2-5)上方設置的第一煤料入口(2-6);第一錐形分布板(2-5)中部開設排焦口(2-7)，排焦口(2-7)通過第一排焦管(2-8)與所述灰焦入口(9)連通;第一錐形分布板(2-5)下方與第一爐體(2-4)內壁之間形成流化氣體分布室(2-9);貫穿第一爐體(2-4)外壁上設置與所述流化氣體分布室(2-9)連通的流化氣體進風管(2-10);所述氣固分離器(2-2)內置于所述流化床干餾爐(2-1)的頂部，所述氣固分離器(2-2)氣體出口通過管道與合成氣煤氣處理器(2-
3)進氣口連通;合成氣煤氣理器(2-3)頂部設置多個第一等離子炬(2-11)，合成氣煤氣處理器(2-3)氣體出口通過第一燃氣管道依次連接鍋爐(2-12)和氣體緩沖存儲罐(2-13)。所述旋風分離器(4)進氣口和出氣口分別與所述合成氣出口管道(11)和所述流化氣體進風管(2-10)連通;所述旋風分離器(4)固體排料口與所述灰焦入口( 9)。
[0006]優選地，所述氣固分離器(2-2)包括相互連通離心除塵器和過濾元件。更優選地，過濾元件(2-13)為陶瓷多孔材料或鐵鋁金屬燒結多孔材料。
[0007]優選地，所述流化床氣化爐(3)的排渣管(14)上還設有兩根對稱分布的第二等離子炬(17)，且第二等離子炬(17)與排渣管(14)軸線成30-60度角開口斜向上設置。更優選地，第二等離子炬(17)與所述排渣管(14)軸線成45度角開口斜向上設置。
[0008]優選地，所述合成氣煤氣理器(2-3)上方設置多個第一等離子炬(2-11)的數量為3-5支，且成圓周對稱布置。更優選地，所述第一等離子炬(2-11)的數量為4支，所述第一等離子炬(2-11)與所述合成氣煤氣理器(2-3)豎直方向軸線成45度角開口斜向下設置。
[0009]優選地、所述流化床氣化爐(3)的氣化劑進氣管(16)的數量為4-10根且為偶數，所述多根氣化劑進氣管(16)成圓周對稱分布，所述氣化劑進氣管(16)為套管形式，中心內管用于通過含氧氣體，內管與外管之間的環隙通入不含氧氣的水蒸汽或者還原性氣體例如干餾燃氣。更優選地，貫穿所述錐形分布板(7)設置2-5個噴嘴(19)，所述噴嘴(19)位于同一圓周上且均勻設置。所述噴嘴(19)噴嘴為套筒結構，所述噴嘴(19)的中心內管用于通過含氧氣體，中心內管與外管之間的環隙通入不含氧氣的水蒸汽;所述噴嘴(19)中心內管前端面與其外管前端面間的距離L為20-35mm，即貫穿所述錐形分布板(7)伸入氣化爐爐腔內的所述噴嘴(19)的中心內管前端面長于其外管前端面;所述噴嘴(19)通過連接構件例如法蘭與所述氣化劑進氣管(16)間隔地連接。具體他，例如當氣化劑進氣管(16)的數量為4根時，所述噴嘴(19)的數量為2根，第一個噴嘴、第二個噴嘴分別連接于第一根氣化劑進氣管和第三根氣化劑進氣管，第二根氣化劑進氣管和第四根氣化劑進氣管送入的氣化劑進入所述氣室
(15)，所述氣室(15)內的氣化劑通過所述錐形分布板(7)上的小孔進入爐體(6)爐膛內。以此類推。
[0010]優選地、所述流化床干餾爐(2-1)的流化氣體進風管(2-10)的數量為4-10根且為偶數，所述流化氣體進風管(2-10)成圓周對稱分布。更優選地，貫穿所述第一錐形分布板(2-5)設置2-5個第一噴管(2-14)，所述第一噴管(2-14)位于同一圓周上且均勻設置。所述第一噴管(2-14)通過連接構件(例如法蘭)與所述流化氣體進風管(2-10)間隔地連接。具體他，例如當流化氣體進風管(2-10)的數量為6根時，所述第一噴管(2-14)的數量為3根，1#第一噴管、2#第一噴管、3#第一噴管分別連接于1#流化氣體進風管、3#流化氣體進風管和5#流化氣體進風管;經2#流化氣體進風管、4#流化氣體進風管和6#流化氣體進風管進入的高溫合成氣進入所述流化氣體分布室(2-9)，所述流化氣體分布室(2-9)內的流化氣體通過所述第一錐形分布板(2-5)上的小孔進入第一爐體(2-4)爐膛內。以此類推。
[0011]優選地，所述爐渣收集裝置(5)為套筒結構，其可由內筒和外筒組成，外筒與內筒的環形空腔內設置兩組獨立的蛇形換熱管;或者由內筒、中筒和外筒組成，內筒與中筒之間的環隙流通蒸汽，外筒與中筒之間的環隙流通氧氣。
[0012]用于所述流化床氣化爐(3)的氣化劑流經該爐渣收集裝置(5)回收熱量后進入所述氣化劑進氣管(16)。優選地，所述爐渣收集裝置(5)由內筒和外筒組成，的套筒結構環形空腔內設置兩組蛇管換熱管，第一組蛇管換熱管用于流通空氣分離設備分離出的氧氣形成預熱的氧化劑之氧氣，水源(自來水或含有機物的污水)經鍋爐(2-12)副產的蒸汽經第二組蛇管換熱管換熱后形成過熱蒸汽，預熱的氧氣和過熱蒸汽分別進入所述氣化劑進氣管(16)的中心內管和內管與外管之間的環隙。
[0013]優選地，所述排渣管(14)由耐高溫材料制成。優選地，所述耐高溫材料包含氧化鋯和氧化硅。
[0014]優選地，所述排渣管(14)還設有細灰入口(20)，細灰入口(20)位于所述第二等離子炬(17)上方;所述細灰入口(20)與所述第二等離子炬(17)的垂直高度為0.15-0.3m。更優選地，所述第二等離子炬(17)和所述爐渣收集裝置(5)間距的1/3處(靠近第二等離子炬
(17))的排渣管(14)上還設有用于噴射水蒸汽的兩根噴管(18)。更優選地，所述兩根噴管
(18)在圓周上對稱分布且開口向下與水平面成40度角設置。更優選地，所述第二等離子炬
(17)和所述爐渣收集裝置(5)之間的排渣管(14)長lm。
[0015]優選地、所述煤氣化系統(I)的旋風分離器(4)包括第一旋風分離器和第二旋風分離器，所述合成氣出口(II)、第一旋風分離器、第二旋風分離器依次連接，第二旋風分離器的進氣口與出氣口分別與第一旋風分離器的出氣口和煤干餾系統(2)中的所述流化氣體進風管(2-10)連通;所述第一旋風分離器固體出料口與所述灰焦入口(9)連通，所述第二旋風分離器固體細灰出料口與設置在所述排渣管(14)上的細灰入口(19)連通，所述細灰入口
(19)位于所述第二等離子炬(17)上方;所述細灰入口(19)與所述第二等離子炬(17)的垂直高度為 0.15-0.3m ο
[0016]—種聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法，所述方法包括:(a)、混有催化劑或不混有催化劑的煤粉經流化床氣化爐(3)的煤料入口(8)送入所述氣化爐(3)爐膛，預熱的氣化劑經所述流化床氣化爐(3)的錐形分布板(7)送入所述氣化爐(3)爐膛流化所述煤粉，煤粉氣化所需的熱量由位于氣化爐(3)的爐體(6)和外殼(10)環形空腔內的微波加熱裝置
(12)提供，流化床氣化爐(3)內形成的高溫合成氣通過所述氣化爐(3)上的合成氣出口(11)引出；(b)、所述高溫合成氣經旋風分離器(4)處理后經流化床干餾爐(2-1)的流化氣體進風管(2-10)及第一錐形分布板(2-5)進入所述流化床干餾爐(2-1)爐膛用于充當流化介質及熱載體使通過位于所述第一錐形分布板(2-5)上方設置的第一煤料入口( 2-6)進入所述流化床干餾爐(2-1)爐膛內的煤粉流化、干餾形成燃氣，所述燃氣經流化床干餾爐(2-1)爐頂內置的氣固分離器(2-2)除塵后送入合成氣煤氣處理器(2-3); (C)、合成氣煤氣處理器(2-
3)頂部設置的第一等離子炬(2-11)通過電弧放電產出2500°C以上的等離子體使燃氣中的焦油、重質烴裂解形成小分子可燃氣體，經合成氣煤氣處理器(2-3)處理后的燃氣分為至少兩部分，一部分引入所述流化床氣化爐(3)用于流化爐內煤料，另一部分經鍋爐(2-12)回收熱量副產蒸汽后送入氣體緩沖存儲罐(2-13)。
[0017]優選地，上述聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法使用本發明上述的聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置實施。
[0018]優選地，上述預熱的氣化劑的包含氧氣和蒸汽，所述氧氣由空分設備分離制得，所述蒸汽為過熱蒸汽。更優選地，所述過熱蒸汽包括水源經鍋爐(2-12)加熱副產蒸汽再經所述流化床氣化爐(3)爐渣收集裝置(5)的夾套式結構的夾層空腔回收熱量后形成的過熱蒸汽，所述水源包括自來水和/或含有有機物的污水。優選地，氣化溫度為700-850°C，氣化壓力為0.1-0.4MPaο更優選地，氣化溫度為780-820 °C，氣化壓力為0.25-0.35MPa。優選地，氣化爐內蒸汽與煤的質量比為0.3-0.8:1,氧氣與煤的質量比為0.3-0.6:1ο更優選地，氣化爐內蒸汽與煤的質量比為0.5-0.7:1,氧氣與煤的質量比為0.4-0.5:1。
[0019]優選地，所述煤氣化系統(I)的旋風分離器(4)包括第一旋風分離器和第二旋風分離器，第一旋風分離器分離的固體顆粒以及經流化床干餾爐(2-1)第一排焦管(2-8)排出的半焦通過流化床氣化爐(3)上的灰焦入口(9)循環進入流化床氣化爐(3);第二旋風分離器分離出的細灰送入所述排渣管(14)上的細灰入口(20)，位于所述細灰入口(20)下方的第二等離子炬(17)產出3000 °C以上中心火焰，使細灰及經流化床氣化爐(3)所述錐形分布板(7)排渣口(13)排出的灰渣熔融、在所述排渣管(14)上設有的兩根噴管(18)噴入水蒸汽作用下進一步氣化形成合成氣。
[0020]與現有技術煤炭轉化裝置相比，本發明的具有如下優點:
[0021](—)、本發明裝置能實現煤氣化、干餾聯產，采用獨立運行的流化床氣化爐和流化床熱解爐分別實施氣化和干餾操作，容易控制且適合大型化生產。
[0022](二)、氣化爐采用微波加熱、使煤炭能從內部到外部同時加熱，加熱效率高、改善氣化反應，通過微波加熱可精確控制氣化反應溫度，尤其對煤的催化氣化反應效果更明顯；發明提供的裝置能同時適用于煤炭催化氣化干餾聯產及煤炭非催化氣化干餾聯產。
[0023](三)、本發明裝置將高溫氣化合成氣作為流化床干餾爐的流化介質及熱載體，充分利用系統中的熱能來增加燃氣的生產，同時避免采用水激冷降溫造成的能量損失和形成廢水污染;也減少了采用鍋爐回收熱量帶來的投資及維護成本。
[0024](四)、流化床熱解爐內置氣固分離器包括相互連通離心除塵器和過濾元件能使出自流化床熱解爐的燃氣含塵量小于8mg/Nm3，將上述氣固分離器內置流化床熱解爐可顯著地降低焦油在過濾元件表面的積聚造成堵塞，延長過濾元件使用壽命，由于流化床干餾爐內爐頂溫度保持高于550°C，燃氣中的焦油幾乎不與細灰凝聚。
[0025](五)、通過頂部設有的第一等離子炬的合成氣煤氣處理器對經過除塵燃氣熱裂解，第一等離子炬電弧放電產出2500°C以上的等離子體使燃氣中的焦油、重質烴裂解形成小分子可燃氣體，增加了燃氣熱值，經處理熱裂解后燃氣中焦油含量小于5ppm，可直接用于發動機或發電機燃燒發電。
[0026](六)、合成氣煤氣處理器后設置鍋爐副產蒸汽作為流化床氣化爐氣化劑，實現了熱效利用；將經回收熱量后的部分凈化燃氣作為流化床氣化爐流化介質，降低了流化床介質的投入、增加了燃氣有效組分濃度提高了燃氣熱值。
[0027](七)、流化床氣化爐的旋風分離器包含串聯的第一旋風分離器和第二旋風分離器用于深度分離高溫合成氣夾帶的固體顆粒，降低了流化床干餾爐內置氣固分離運行壓力；將第一旋風分離器分離的粗顆粒及流化床干餾爐排焦口排出的焦炭循環送入流化床氣化爐氣化，提高了碳的轉化率。流化床氣化爐排渣管上設置多根對稱分布的開口斜向上設置的第二等離子炬能產生3000°C以上中心火焰，第二旋風分離器分離出的細灰送入流化床氣化爐排渣管上的細灰入口與排渣口排出的爐渣混合，在3000°C以上條件下熔融，通過排渣管上設有的噴管噴入蒸汽既充當冷卻劑對熔渣冷卻又充當氣化劑與熔融的碳料氣化形成合成氣。
[0028](八)、流化床氣化爐分布板上貫穿設置套筒結構的噴嘴，強化了爐膛內煤粉與氣化劑的混合效果，避免分布板附近區域形成死區，造成燒結損壞分布板。流化床干餾爐分布板上貫穿設置噴管，強化了爐膛內煤粉與熱載體的湍流混合效果，加熱均勻，減少焦油的形成。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發明的聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置示意圖。
[0030]圖中，1、煤氣化系統;2、煤干餾系統;3、流化床氣化爐;4、旋風分離器;5、爐渣收集裝置;6、爐體;7、錐形分布板;8、煤料入口； 9、灰焦入口； 10、外殼；11、合成氣出口； 12、微波加熱裝置；13、排渣口； 14、排渣管；15、氣室；16、氣化劑進氣管；17、第二等離子炬;18、噴管；19、噴嘴;20、細灰入口； 2-1、流化床干餾爐;2-2、氣固分離器;2-3、合成氣煤氣處理器;2-4、第一爐體;2-5第一錐形分布板;2-6、第一煤料入口；2-7、排焦口 ；2-8、第一排焦管;2-9、流化氣體分布室;2-10、流化氣體進風管;2-11、第一等離子炬;2-12、鍋爐;2-13、氣體緩沖存儲罐;2-14、第一噴管。
【具體實施方式】
[0031]下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
[0032]實施例1:原料煤(褐煤、無煙煤或長焰煤)經干燥處理后含水量為6_10wt%，脫水后的原料煤經粉碎、過篩分離出大于I Omm小于16mm的碎煤A和4-1 Omm的碎煤B，碎煤B與催化劑混合形成混合煤C，其中，催化劑為堿金屬或堿土金屬催化劑，碎煤B與催化劑的質量比為80-200:1，混合煤C通過流化床氣化爐3的煤料入口8送入流化床氣化爐內，經預熱的氣化劑(氧氣和蒸汽)經氣化劑進氣管16通過爐內煤料入口 8下方的錐形分布板7上的孔隙及貫穿所述錐形分布板7的噴嘴19送入流化床氣化爐3爐膛流化所述混合煤C，其中，控制蒸汽與煤的質量比為0.3-0.8:1，氧氣與煤的質量比為0.3-0.6:1,調節微波加熱裝置12的功率控制氣化爐3內的溫度在700-850°C，控制爐內壓力為0.1-0.4MPa，其中，在氣化爐爐體6的頂部、中部和下部各設熱電偶，氣化爐3內氣化形成的高溫合成氣通過合成氣出口 11引出所述爐體6，經旋風分離器4除塵后通過管道送入流化床干餾爐2-1的流化氣體進風管2-10，其中，旋風分離器4包括串聯連接的第一旋風分離器和第二旋風分離器;高溫合成氣經所述流化床干餾爐2-1的第一錐形分布板2-5及貫穿所述第一錐形分布板2-5的噴管(2-14)用于流化、加熱經第一煤料入口 2-6送入碎煤A，干餾產生的燃氣經內置于所述流化床干餾爐2-1的頂部的氣固分離器2-2凈化后、通過與所述氣固分離器2-2頂部氣體出口連接的管道送入合成氣煤氣處理器2-3;其中，所述氣固分離器2-2包括相互連通的離心除塵器2-12和過濾元件2-13，合成氣煤氣處理器2-3頂部設置的多個第一等離子炬2-11放電產出高于2500°C的等離子體將燃氣中的焦油、重質烴裂解形成小分子可燃氣體，經合成氣煤氣處理器2-3處理后的燃氣分成至少兩部分，一部分燃氣經管道輸送至未與所述噴嘴19通過法蘭連接的氣化劑進氣管16(優選套管結構的氣化劑進氣管16中的外管)進入氣化爐3的氣室15，該部分燃氣經所述錐形分布板7上的孔隙用于流化爐膛內的固體物料;一部分燃氣經鍋爐(2-12)換熱并副產蒸汽后送入氣體緩沖存儲罐(2-13)。其中，流化床干餾爐2-1內形成的半焦經第一錐形分布板2-5中部開設的排焦口 2-7、與所述排焦口 2-7連通的第一排焦管2-8送入所述流化床氣化爐3上的灰焦入口 9;其中，所述灰焦入口 9對置于所述煤料入口 8下方;旋風分離器4中的第一旋風分離器分離出的粗顆粒經所述灰焦入口 9送入氣化爐3內循環氣化;第二旋風分離器分離出的細灰則送入流化床氣化爐3的排渣管14上設置的細灰入口 19，流化床氣化爐3氣化產生的灰渣通過錐形分布板7中部開設的排渣口 13進入所述排渣管14，所述灰渣及細灰在重力作用下經過細灰入口 19下方設置的多個第二等離子炬17形成高溫區域加熱熔融，其中，所述第二等離子炬17產出3000°C以上中心火焰，經鍋爐(2-12)副產的一部蒸汽經所述排渣管14上于所述第二等離子炬17下方設置的噴管18噴入排渣管14，在熱力作用下，經噴管18噴射的蒸汽成V型運動，熔融的灰渣及細灰與排渣管14內向上流動的蒸汽進一步氣化反應形成合成氣經排渣管14進入流化床氣化爐3內，排渣管14內經初冷卻的熔渣進入爐渣收集裝置5;其中，所述爐渣收集裝置5為套筒結構，其可由內筒和外筒組成，外筒與內筒的環形空腔內設置兩組獨立的蛇形換熱管;或者由內筒、中筒和外筒組成，內筒與中筒之間的環隙流通蒸汽，外筒與中筒之間的環隙流通氧氣;經空氣分離裝置得到的O2及鍋爐(2-12)副產的另一部蒸汽分別經爐渣收集裝置5上的氣體入口進入換熱構件中與高溫爐渣換熱，加熱后的O2和過熱蒸汽分別送入與所述噴嘴19通過法蘭連接的氣化劑進氣管16的內管和外管。經檢測，爐渣收集裝置5中碳含量小于4wt%，未經合成氣煤氣處理器2-3處理的燃氣含焦油量大于1500ppm，氣體緩沖存儲罐(2-13)中燃氣含焦油量小于5ppm，固體顆粒含塵量小于8mg/Nm3，煤處理量大于180噸/d，系統熱效率大于80%，可連續運行2年無焦油堵塞過濾元件造成系統停車。
[0033]實施例2:該實施例進行聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法與實施例1所進行的方法選用的裝置相同，區別在于:直接將碎煤B通過流化床氣化爐3的煤料入口8送入流化床氣化爐內進行非催化氣化，氣化溫度控制為在830-1150°C。經檢測，爐渣收集裝置5中碳含量小于3.85wt%，未經合成氣煤氣處理器2-3處理的燃氣含焦油量大于1378ppm，氣體緩沖存儲罐(2-13)中燃氣含焦油量小于4.8ppm，固體顆粒含塵量小于7.8mg/Nm3，煤處理量大于180噸/d，系統熱效率大于82%，連續運行2年無因焦油堵塞過濾元件造成系統停車。
[0034]實施例3:該實施例進行聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法與實施例1所進行的方法選用的裝置不同，區別在于:將流化床干餾爐內置的所述氣固分離器2-2外置，即通過管道連接于流化床干餾爐爐頂氣體出口，連接管道長0.3-0.6m;其它工藝參數與實施例1相同，系統連續運行13個月因過濾元件焦油堵塞造成系統停車。
[0035]實施例4:該實施例進行聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法與實施例1所進行的方法選用的裝置不同，區別在于:流化床干餾爐內置的所述氣固分離器2-2為兩個串聯的離心除塵器，其它工藝參數與實施例1相同。經檢測，爐渣收集裝置5中碳含量小于4wt%，未經合成氣煤氣處理器2-3處理的燃氣含焦油量大于1760ppm，氣體緩沖存儲罐(2-13)中燃氣含焦油量小于6.5ppm，固體顆粒含塵量大于169mg/Nm3，煤處理量大于180噸/d，系統熱效率大于80%，可連續運行2年無焦油堵塞過濾元件造成系統停車。
[0036]實施例5:該實施例進行聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法與實施例1所進行的方法選用的裝置不同，區別在于:流化床干餾爐內置的所述氣固分離器2-2為兩個串聯的過濾原件，其它工藝參數與實施例1相同。系統連續運行6個月因過濾元件堵塞造成系統停車。
[0037]實施例6:該實施例進行聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法與實施例1所進行的方法選用的裝置不同，區別在于:將第二旋風分離器分離的細灰同樣通過灰焦入口9送入流化床氣化爐，其它工藝參數與實施例1相同。經檢測，系統熱效率小于74%，系統運行11個月因過濾元件堵塞造成系統停車;爐渣收集裝置5中碳含量小于4wt%，未經合成氣煤氣處理器2-3處理的燃氣含焦油量大于1500ppm，氣體緩沖存儲罐(2-13)中燃氣含焦油量小于5ppm，固體顆粒含塵量小于8mg/Nm3，煤處理量大于180噸/d，系統熱效率小于74%，可連續運行2年無焦油堵塞過濾元件造成系統停車。
[0038]實施例7:該實施例進行聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法與實施例1所進行的方法選用的裝置不同，區別在于:流化床氣化爐排渣管上不設置第二等離子炬，將第二旋風分離器分離的細灰通過灰焦入口9送入流化床氣化爐，其它工藝參數與實施例1相同。經檢測，爐渣收集裝置5中碳含量大于1wt %，碳利用率低。
[0039]實施例8:該實施例進行聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法與實施例1所進行的方法選用的裝置不同，區別在于:流化床氣化爐錐形分布板7上不設貫穿所述錐形分布板的噴嘴19，即預熱后的氣化劑(氧氣和過熱蒸汽)及用于充當流化介質的部分循環燃氣通過氣化劑進氣管16經所述錐形分布板7上的孔隙進入氣化爐爐膛，其它工藝參數與實施例1相同。經檢測，爐渣收集裝置5中碳含量小于4.5wt%，系統運行14個月流化床氣化爐錐形分布板結渣嚴重，造成系統被迫停車。
[0040]實施例9:該實施例進行聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法與實施例1所進行的方法選用的裝置不同，區別在于:流化床氣化爐爐渣收集裝置5為非套筒結構，即氣化劑不經爐渣收集裝置5換熱回收熱量直接送入氣化劑進氣管16，其它工藝參數與實施例1相同。經檢測，系統熱效率小于50%，爐渣收集裝置5中碳含量小于4.1wt%，未經合成氣煤氣處理器2-3處理的燃氣含焦油量大于1700ppm，氣體緩沖存儲罐(2-13)中燃氣含焦油量小于5.3ppm，固體顆粒含塵量小于10mg/Nm3，煤處理量大于180噸/d，可連續運行2年無焦油堵塞過濾元件造成系統停車。
[0041]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。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，均包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置，包括煤氣化系統(I)和煤干餾系統(2)，其特征在于:所述氣化系統(I)包括:流化床氣化爐(3)、旋風分離器(4)、爐渣收集裝置(5)和氣化劑供應系統;所述流化床氣化爐(3)包括爐體(6)和外殼(1)、爐體(6)內下部設置的錐形分布板(7)、所述錐形分布板(7)上方設置的煤料入口(8)以及灰焦入口(9);所述流化床氣化爐(3)上部設置貫穿所述爐體(6)和外殼(10)的合成氣出口(11)，爐體(6)和外殼(10)形成的環形空腔內設置微波加熱裝置(12)，所述微波加熱裝置(12)設置在錐形分布板(7)與合成氣出口(11)之間；錐形分布板(7)中部開設排渣口(13)，排渣口(13)通過排渣管(14)與爐渣收集裝置(5)連通;所述錐形分布板(7)下方與外殼(10)下封頭之間形成氣室(15)，氣化劑進氣管(16)貫穿所述外殼(10)和爐體(6)設置； 所述煤干餾系統(2)包括流化床干餾爐(2-1)、氣固分離器(2-2)和合成氣煤氣處理器(2-3);所述流化床干餾爐(2-1)包括第一爐體(2-4)，所述第一爐體(2-4)內下部設置第一錐形分布板(2-5)，所述第一錐形分布板(2-5)上方設置的第一煤料入口(2-6);第一錐形分布板(2-5)中部開設排焦口( 2-7)，所述排焦口( 2-7)通過第一排焦管(2-8)與所述灰焦入口(9)連通;第一錐形分布板(2-5)下方與第一爐體(2-4)內壁之間形成流化氣體分布室(2-9);貫穿所述第一爐體(2-4)外壁上設置與所述流化氣體分布室(2-9)連通的流化氣體進風管(2-10);所述氣固分離器(2-2)內置于所述流化床干餾爐(2-1)頂部，所述氣固分離器(2-2)氣體出口通過管道與合成氣煤氣處理器(2-3)進氣口連通;合成氣煤氣理器(2-3)頂部設置多個第一等離子炬(2-11)，處合成氣煤氣理器(2-3)氣體出口與氣體緩沖存儲罐(2-13)連通； 所述旋風分離器(4)進氣口和出氣口分別與所述合成氣出口(11)和所述流化氣體進風管(2-10)連通;所述旋風分離器(4)固體排料口與所述灰焦入口( 9)。2.根據權利要求1所述的聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置，其特征在于:所述流化床氣化爐(3)的排渣管(14)上還設有兩根對稱分布的第二等離子炬(17)，且第二等離子炬(17)與排渣管(14)軸線成30-60度角開口斜向上設置;優選地，所述第二等離子炬(17)與所述排渣管(14)軸線成45度角開口斜向上設置。3.根據權利要求1所述的聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置，其特征在于:所述氣固分離器(2-2)包括串聯設置的離心除塵器和過濾元件;優選地，所述過濾元件為陶瓷多孔材料或鐵鋁金屬燒結多孔材料。4.根據權利要求3所述的聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置，其特征在于:根據權利要求I所述的聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置，其特征在于:所述合成氣煤氣理器(2-3)頂部設置3-5支成圓周對稱布置的第一等離子炬(2-11);優選地，所述第一等離子炬(2-11)的數量為4支，所述第一等離子炬(2-11)與所述合成氣煤氣理器(2-3)豎直方向軸線成45度角開口斜向下設置。5.根據權利要求1-4任一項權利要求所述的聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置，其特征在于:所述爐渣收集裝置(5)為由內筒、中筒和外筒組成的套筒結構，內筒收集爐渣，內筒與中筒之間的環隙流通蒸汽，外筒與中筒之間的環隙流通氧氣。6.根據權利要求5所述的聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置，其特征在于:所述旋風分離器(4)包括第一旋風分離器和第二旋風分離器，所述合成氣出口(11)、第一旋風分離器、第二旋風分離器依次連接，第二旋風分離器的進氣口與出氣口分別與第一旋風分離器的出氣口和煤干餾系統(2)中的所述流化氣體進風管(2-10)連通;所述第一旋風分離器固體出料口與所述灰焦入口(9)連通，所述第二旋風分離器固體細灰出料口與設置在所述排渣管(14)上的細灰入口(19)連通，所述細灰入口(19)位于所述第二等離子炬(17)上方。7.根據權利要求1-6任一項權利要求所述的聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置，其特征在于:所述流化床氣化爐(3)的氣化劑進氣管(16)的數量為4根且成圓周對稱分布，所述氣化劑進氣管(16)為由內管與套設在內管外的外管組成，貫穿所述錐形分布板(7)設置2個位于同一圓周上且對稱設置的噴嘴(19)，所述噴嘴(19)噴嘴為由內管與套設在內管外的外管組成的套筒結構，所述噴嘴(19)中心內管前端面與其外管前端面間的距離L為20-35mm，所述噴嘴(19)通過法蘭與所述氣化劑進氣管(16)間隔地連接。8.—種聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法，其特征在于:所述方法包括:(a)、混有催化劑或不混有催化劑的煤粉經流化床氣化爐(3)的煤料入口(8)送入所述氣化爐(3)爐膛，預熱的氣化劑經所述流化床氣化爐(3)的錐形分布板(7)送入所述氣化爐(3)爐膛流化所述煤粉，煤粉氣化所需的熱量由位于氣化爐(3)的爐體(6)和外殼(10)環形空腔內的微波加熱裝置(12)提供，流化床氣化爐(3)內形成的高溫合成氣通過所述氣化爐(3)上的合成氣出口(11)引出；(b)、所述高溫合成氣經旋風分離器(4)處理后經流化床干餾爐(2-1)的流化氣體進風管(2-10)及第一錐形分布板(2-5)進入所述流化床干餾爐(2-1)爐膛用于充當流化介質及熱載體使通過位于所述第一錐形分布板(2-5)上方設置的第一煤料入口(2-6)進入所述流化床干餾爐(2-1)爐膛內的煤粉流化、干餾形成燃氣，所述燃氣經流化床干餾爐(2-1)爐頂內置的氣固分離器(2-2)除塵后送入合成氣煤氣處理器(2-3); (C)、合成氣煤氣處理器(2-3)頂部設置的第一等離子炬(2-11)通過電弧放電產出2500°C以上的等離子體使燃氣中的焦油、重質烴裂解形成小分子可燃氣體，經合成氣煤氣處理器(2-3)處理后的燃氣分為至少兩部分，一部分引入所述流化床氣化爐(3)用于流化爐內煤料，另一部分經鍋爐(2-12)回收熱量副產蒸汽后送入氣體緩沖存儲罐(2-13)。9.根據權利要求8所述的聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法，其特征在于:所述方法使用權利要求1-7任一項權利要求所述的聯合氣化干餾制備低焦油燃氣裝置實施。10.根據權利要求9所述的聯合氣化干餾制備低焦油燃氣的方法，其特征在于:氣化溫度為700-850°C，氣化壓力為0.1-0.4MPa，氣化爐內蒸汽與煤的質量比為0.3-0.8:1,氧氣與煤的質量比為0.3-0.6:1;優選地，氣化溫度為780-820°C，氣化壓力為0.25-0.35MPa，氣化爐內蒸汽與煤的質量比為0.5-0.7:1,氧氣與煤的質量比為0.4-0.5:1。
【文檔編號】C10J3/50GK105925289SQ201610550772
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月13日
【發明人】曹俊剛
【申請人】陜西首信實業有限公司, 曹俊剛