[发明专利]流化床焦载热煤气—蒸汽联产工艺及装置

说明书

本发明涉及一种用煤制气的工艺及装置，尤其涉及一种循环床煤气—蒸汽联产工艺及设备。

现有技术中，采用煤制气的方法很多，如焦炉、直立炉、水煤气两段炉、加压鲁奇炉等就是常用的几种。焦炉煤气是目前城市煤气的主要来源，它可以生产中热值煤气，也易于大型化，但它的发展受焦煤来源和焦炭销路的限制。直立炉和水煤气两段炉产生的煤气热值低，制气效率也低，并且这种技术对煤种有特殊的要求。加压鲁奇炉采用加压气化工艺，技术难度大，工艺及后处理系统复杂，因此投资大，难于推广应用。

为克服上述问题，中国实用新型专利89213661采用循环流化床粉煤气化装置，即先将煤在循环流化床裂解炉中进行裂解，取得中热值煤气，煤裂解后生成的半焦再送入气化器气化产生低热值煤气。该装置工艺相对简单，气化强度大，产生的煤气品质好，但这种工艺需外供蒸汽和外加热源，因而造成结构不够紧凑，能源不能充分利用的缺陷。

为了合理的利用能源，中国发明专利91103896.5采用循环床煤气—蒸汽联产的一体化工艺方法及设备，既可产生中热值煤气供居民生活使用，同时可产生蒸汽供热和发电。该专利采用带三旋涡内分离器的循环流化床锅炉产生蒸汽，而在该锅炉之外紧邻布置一个流化床煤裂解炉产生煤气，采用经分离器分离下来的热灰作热载体提供煤热解所需的热源，而粉煤热解后产生的半焦和部分原煤作为锅炉的燃料。上述制气工艺利设备，采用循环灰作为热载体，从而使气化反应器中的焦炭的浓度很低，不利于水煤气反应，故煤气产率低；另一方面，作为热载体的循环灰由于只靠分离器分离，故而循环量小，这导致裂解炉内的温度偏低，结果相当多的挥发分将残留在半焦中，这也影响了制气产率。

中国专利申请(申请号95108875)提出了一种新的煤气—蒸汽联产技术方案，其主要特征是锅炉炉膛的下部由燃烧床、传热床和气化床三个并列的流化床组成，即煤的气化反应器放在锅炉的炉膛里。由于炉内上下不同的风速，造成了炉膛里的颗粒内循环。这样，靠内循环下来的回落灰和经分离器分离下来的物料一起被送到气化床作为热载体，为气化床内的煤气化反应提供热量。这一技术方案虽有效地解决了热载体灰的循环量不足问题，能保证气化床内的合理反应温度，但气化床里的碳浓度还是较低，这不利于气化床里的水煤气反应。所以，这种装置仍存在煤气产率低的问题。

针对上述情况，本发明的目的和任务是提供一种流化床焦载热煤气—蒸汽联产工艺及装置，该工艺及装置既能有效地解决气化反应器内碳的浓度过低的问题，保证气化反应器内合理的反应温度，进一步提高城市煤气或合成原料气的煤气产率；而且还兼有投资少，成本低，系统运行可靠等特点。

本发明的目的和任务是通过以下技术方案实现的：它包括生产蒸汽的流化床锅炉系统和生产煤气的煤气发生系统，其煤气发生系统采用焦作热载体，煤在流化床气化反应器内裂解和气化，生成的焦进入提升管燃烧并放热，一部分焦在提升管和流化床气化反应器之间循环，而另一部分焦被送入锅炉炉膛燃烧。

该系统生产城市煤气或一般合成原料气时，流化床气化反应器内的流化介质为蒸汽或蒸汽与煤气的混合物，提升管底部通入空气，焦在提升管内燃烧并放热，提升管中产生的热烟气被送入锅炉炉膛燃烬。

若生产合成氨原料气时，流化床气化反应器内的流化介质为蒸汽，此时提升管底部既通空气又通蒸汽，即焦在提升管内既燃烧升温，又发生水煤气反应，产生的混合气可与流化床气化反应器内生产的煤气共用于制成合成氨原料气。

上述工艺装置是这样实现的：它主要由生产蒸汽的流化床锅炉和生产煤气的煤气发生系统组成。煤气发生系统包括一个流化床气化反应器和一个提升管，提升管顶部装有气固分离装置，该装置与流化床气化反应器之间装有连通阀，流化床气化反应器底部与提升管底部通过下料管和调节阀相连通。

系统运行时，用于生产煤气的煤直接加入到由蒸汽或蒸汽与煤气混合物作流化介质的流化床气化反应器中，煤在其中裂解，完成挥发份释放过程，同时也与蒸汽发生水煤气反应，生成的粗煤气由气化反应器顶部流出；而经过裂解和气化反应的焦随作为热载体的循环焦一起从流化床气化反应器底部排出，经下料管及调节阀流入提升管。从提升管底部通入的空气或空气与蒸汽的混合物携带着焦以一定速度上升，并同时燃烧、放热或发生燃烧及水煤气反应。在这里焦被加热并被提升到顶部的一个气固分离装置。被分离下来的焦分成两路，其中一部分返回气化反应器，并向气化反应器提供由于煤的裂解和气化反应所需的热量，而另一部分则流到流化床锅炉，作为锅炉的燃料。同时由提升管顶部排出的热烟气或混合气则可根据所制煤气的用途而分别送入流化床锅炉或与气化反应器内生成的煤气产物相混合。