[发明专利]采用等离子体炬加热技术的煤气化方法及装置

说明书

技术领域

 本发明涉及煤气化领域，更具体说涉及一种采用等离子体炬加热技术的煤气化方法和装置,该技术合理利用煤炭资源和可提高生产效率并对保护环境有积极意义。

背景技术

在我国化工、冶金、建材、机械等工业领域和市政煤气行业中普遍应用着一种常压固定层间歇式煤气化技术和相关设备——煤气发生炉，这种煤气化技术和设备生产效率较低。由于气化技术所限，原料煤必须是焦炭和优质的无烟块煤（少量二段式煤气化炉可用烟煤，但也要求是优质的不粘性烟煤块煤），因而不仅增加了煤气的制气成本，还造成要将原料煤炭从为数不多的优质煤产地长距离运输至全国各地用户的困难。这种煤气化技术和设备的气化剂大多为空气和水蒸气，在间歇式制煤气过程中要周期性排放废气（叫吹风烟气，含CO₂＞15%）且数量较大，对环境造成不良影响。据资料介绍，全国目前数千台常压固定层间歇式煤气发生炉一年要排放温室气体数千万吨，已被国家有关部门列为节能减排的重点技术改造对象。另外，我国的煤资源虽较为丰富，但上述焦炭用煤、优质无烟块煤和烟煤块煤却已被国家列入重要稀缺煤资源，要求有计划和保护性地予以开采利用。国家还一直鼓励和引导合理利用各类煤资源，包括尽量利用当地煤和劣质煤。而常压固定层间歇式煤气化技术和设备不能适应这一要求。多年来。尽管使用上述煤气发生炉的技术人员不断实施各项改进，包括采用富氧连续气化技术以提高煤气发生炉能力和消除吹风烟气的排放，但由于未改变固定层气化这一基本属性，所以还是不能解决原料煤限制范围的问题。如采用现代先进的流化床或气流床加压煤气化设备取代上述煤气发生炉，不仅投资较大且加压煤气化存在煤气后续应用流程中压力不匹配的问题，同时还存在原料煤选择范围的限制。在保持固定层煤气发生炉投资较省，运行成本较低及使用经验较多等优点的同时，开发更为先进适用的常压煤气化技术和设备，并对常压固定层间歇式煤气化技术和数千台相关设备实施技术改造，已成为工业领域重大而紧迫的技术创新课题。

发明内容

本发明的目地是克服常压固定层间歇式煤气化技术和设备的不足，实现传统常压固定层气化与现代高温熔渣气化相结合，从而提供一种采用等离子体炬加热技术的煤气化方法及装置。

为了实现本发明的目的，提出下述技术方案：

一种采用等离子体炬加热技术的煤气化方法，所述煤气化方法包括按以下顺序进行的步骤：

1）原料煤制备和通过加料系统将原料煤加入到等离子技术煤气化炉中；

2）原料煤在所述煤气化炉中被气化，等离子体炬为熔渣气化提供辅助热量；熔渣区的温度高于1700℃，气化区温度高于1300℃；气化剂为富氧空气和水蒸气；生成的气体为富含CO和H₂的合成气，，熔融态排出的炉渣经激冷成为无渗滤性的玻璃体碎粒；

3）从煤气炉出来的合成气进废热锅炉回收热量后，再经洗涤设备对合成气体分离、降温和除尘； 

4）将通过步骤3）分离的煤气气体和洗涤废水分别收集，所述煤气气体作为工业炉窑燃料气或化工用原料气，洗涤废水经回收副产品和处理后循环使用。

所述步骤1）中原料煤包括高灰分和高灰熔点的煤，以及有粘性的烟煤和次烟煤。

所述步骤1）中的原料煤的粒度范围是：碎粒煤＞3mm，粉煤含量＜10%。

所述步骤2)中的气化剂富氧空气含氧量50%和水蒸气为120℃的饱和蒸汽。

所述步骤4）包括对洗涤废水采用深度水处理后回收焦油、苯酚副产品，并且可回用作为洗涤设备的给水。

本发明还提出一种采用等离子体炬加热技术的煤气化装置，所述装置包括一直立圆筒形的炉体1，炉体1内侧整体设有耐火材料层2；炉体1下部还设有冷却水夹套5；炉体1顶部设有自动加料设备10，炉体1上部设有合成气出口9，炉体1下部设有气化剂进口3；炉体1下部还设有等离子体炬4；炉体1底部设有炉渣出口6，所述炉体1下部还设有冷却水夹套5。

所述等离子体炬4为沿圆周方向的一组等离子体喷枪，所述等离子体喷枪包括直流金属电极和非转移弧等离子喷枪。

所述耐火材料层2包括耐火砖层、耐火板层和耐火浇铸料层；所述冷却水夹套5高过炉体1内的熔渣区。

所述自动加料设备10包括1根轴向进料管。

所述合成气出口9包括1根径向出气管；所述气化剂进口3包括沿圆周方向的一组进口管；所述炉渣出口包括1根轴向排渣管。

本发明提供的气化技术显著提高了熔渣区和气化区的温度，扩大了原料煤的适应范围，为合理利用煤资源和降低煤气制气成本开拓了新途径。