[发明专利]一种循环流化床煤气化多级降温除尘工艺及装置

说明书

本发明提供了一种循环流化床煤气化多级降温除尘工艺及装置。本发明的工艺中，循环流化床气化炉生成的高温煤气和半焦的混合物经旋风分离器气固分离后，半焦通过旋风分离器底部的返料装置返回到气化炉继续参与反应，高温煤气进入列管换热器管程，低温空气进入列管换热器壳程并吸收换热管内煤气传出的热能；升温后的高温空气进入气化炉底部供气化用；降温后的低温煤气经余热锅炉、旋风除尘、热管换热、布袋除尘、热管冷却多级降温除尘后进入后续工序利用。本发明的工艺中，气化炉排出的高温煤气经旋风分离后，不经过废热锅炉即与空气进行换热，提高了作为气化剂的空气的温度以及煤气的热值，且工艺操作的安全性高，同时配合多级后续换热除尘工序，可以达到良好的降温除尘效果。

技术领域

本发明属于煤气化领域，尤其是涉及一种循环流化床煤气化多级降温除尘工艺及装置。

背景技术

煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H₂、CH₄等可燃气体和CO₂、N₂等非可燃气体的过程。煤气化是煤炭能源转化的基础技术，也是煤化工发展中最重要和关键的工艺过程之一，是煤炭清洁利用的重要途径。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、热量。

原料煤与气化剂在气化炉内进行气化反应，生成粗煤气和炉渣。由于气化通常在800℃以上的高温下进行，粗煤气从气化炉中排出时，温度也高达800℃以上，如果直接送入净化系统，将损失大量显热，因此需要回收煤气热量。此外，出气化炉的粗煤气含有一定数量的粉尘，为了满足燃气轮机和环保排放的要求，需要将粗煤气中的粉尘除去。

根据煤气化炉的结构特点和燃料在气化炉中进行转化时的运动方式可以将煤气化工艺分为三种类型：固定床（移动床）、流化床和气流床。

固定床气化炉中通常煤从炉顶部加入，气化剂从炉底部送入。炉中一般分为干燥层、干馏层、还原层和燃烧层，在不同的区域中，各个反应过程所对应的反应区域界面比较明显。传统的常压固定床煤气化炉以空气（或富氧）和水蒸汽为气化剂，大多以无烟块煤为原料；加压固定床气化炉在高于大气压力下进行煤的气化操作，以氧气和水蒸汽为气化剂，以褐煤、长焰煤或不粘煤为原料。代表性的固定床煤气化技术有Lurgi加压气化、BGL熔渣气化等。固定床工艺中，Lurgi加压气化采用氧气和水蒸气作为气化剂，气化炉产生的粗煤气首先进行洗涤冷却，再进入废热锅炉进一步回收粗煤气中的热量。BGL熔渣气化是将Lurgi气化中的固态排渣改为熔融态排渣，粗煤气热量回收方法与Lurgi工艺类似。

流化床气化炉采用粉煤为原料，用气化剂来进行床层的流化。气化炉生成的气固混合物经过旋风分离器分离后，固体又循环回床层中反应。代表性流化床气化技术有Winkler煤气化、恩德粉煤常压气化、U-gas气化等。流化床工艺中，恩德粉煤常压气化技术是在Winkler气化技术基础上改造形成的气化技术，该技术以富氧空气和蒸汽为气化剂，生成的煤气与未反应的碳及灰分经旋风分离器分离，之后煤气进入废热锅炉回收热量。U-gas是一种灰熔聚流化床气化技术，以水蒸气和空气为气化剂，气化炉出口煤气经旋风分离器后进入废热锅炉回收热量。

气流床气化是一种并流式气化，气化剂与煤粉或煤浆经喷嘴进入气化室，煤的热解、燃烧以及气化反应几乎同时进行，高温保证了煤的完全气化，煤中的矿物质成为熔渣后离开气化炉。代表性的气流床气化技术有GSP、Texaco、Shell以及MHI等。气流床煤气化工艺多采用氧气和蒸汽为气化剂，采用激冷流程回收高温煤气热能，例如GSP工艺。GSP气化炉上部为反应室，反应室下部连接激冷室，气化原料为水煤浆或干煤粉，气化剂为氧气和蒸汽，气化原料与气化剂从气化室顶部的喷嘴喷射进气化室进行气化反应，生成的高温煤气从气化室底部通道进入激冷室，被激冷水降温除尘。气流床气化工艺中，MHI煤气化技术采用空气为气化剂、采用废锅流程回收高温煤气的热能，空气由燃气燃烧的废气预热。