一种副产过热蒸汽的煤气化系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，尤其涉及一种副产过热蒸汽的煤气化系统及其使用方法。

背景技术

煤气化是洁净、高效利用煤炭的主要途径之一，是新型煤化工行业发展的基础和关键，在煤化工项目中起龙头作用。

气流床技术代表着煤气化技术发展到了一个新的高度，根据热回收方式分为激冷流程、半废锅流程和全废锅流程。随着技术进步和时代需求，主流煤气化技术逐渐由激冷流程向副产饱和蒸汽的半废锅流程发展。但现在副产过热蒸汽的全废锅流程较少，仅有壳牌煤气化技术，但是其流程复杂，投资较大。

CN205740909U公开了一种具有热量回收功能的煤气化系统，其包括：气化炉、对流废锅、汽包、洗气塔、粗渣处理装置以及灰渣水处理装置，其中，所述气化炉包括气化室和辐射废锅，该气化炉具有一内壳以及套置在该内壳外侧的外壳，所述气化室设在该内壳的上部，该气化室与设在该内壳下部的辐射废锅连接；所述辐射废锅的粗煤气出口与对流废锅粗煤气入口连接，所述对流废锅的煤气出口与所述洗气塔连接，所述洗气塔与所述灰渣水处理装置连接；但该专利无法副产过热蒸汽。

因此，有针对性的对煤化工技术领域提供一种副产过热蒸汽的煤气化系统及其使用方法，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种副产过热蒸汽的煤气化系统及其使用方法，实现对煤炭进行煤气化利用，以具有流程简单、投资省、运行成本低、能效高、经济效益好等优点。

为达到上述目的，本发明的解决方法是提供一种副产过热蒸汽的煤气化系统，其特征在于，包括：气化炉部、辐射废锅汽水部、旋风分离部、蒸汽过热部和湿洗部组成，所述汽化炉部分别与旋风分离部和辐射废锅部连接，所述辐射废锅部与蒸汽过热部连接，所述旋风分离部、蒸汽过热部和湿洗部之间相互连接，所述气化炉部产生粗合成气，所述辐射废锅汽水部用于将粗合成气换热并为蒸汽过热部提供蒸汽，所述旋风分离部用于粗合成气的气体和固体分离，所述蒸汽过热部用于为粗合成气降温，所述湿洗部用于去除粗合成气中的固体颗粒。

进一步地，所述气化炉部由上部的气化炉反应室和下部的辐射废锅换热室组成，所述辐射废锅换热室分别与所述辐射废锅汽水部和旋风分离部连接，所述气化炉反应室内粉煤与氧气发生气化反应产生粗合成气，所述辐射废锅换热室用于粗合成气的降温；优选地，所述气化炉部包括冷却装置，通过流量调节阀对所述气化炉部进行控温。

进一步地，所述辐射废锅汽水部包括：废锅汽包，所述废锅汽包分别通过上升管路和下降管路与所述辐射废锅换热室连接，所述废锅汽包通过蒸汽管路与所述蒸汽过热部连接，所述废锅汽包的水通过所述上升管路和下降管路在所述废锅汽包和所述辐射废锅换热室之间循环换热，所述废锅汽包中的蒸汽通过蒸汽管路进入所述蒸汽过热部；优选地，所述废锅汽包设有管路用于补水，管路上设有流量调节阀控制废锅汽包的液位；优选地，所述蒸汽管路上设有放空管路，所述放空管路上设有调节阀。

进一步地，所述旋风分离部包括：旋风分离器，所述旋风分离器用于粗合成气的气固分离，所述旋风分离器通过管路与所述湿洗部连接，接受来自于湿洗部的冷却水；优选地，所述旋风分离器的底部通过管线与闪蒸系统连接。

进一步地，所述蒸汽过热部包括：蒸汽过热器，所述蒸汽过热器的管程接入来自于所述废锅汽包的蒸汽，所述蒸汽过热器的壳程通过来自于所述旋风分离器的粗合成气；所述蒸汽过热器上设有带阀门的管路，用于调节所述蒸汽过热器内的压力。

进一步地，所述蒸汽过热部设有一组以上的减温减压器，所述减温减压器通过管路分别与蒸汽过热器和界区连接，来自界区的水通过减温减压器后进入蒸汽过热器，从而控制蒸汽过热器的温度。

进一步地，所述蒸汽过热部设有一组以上的蒸汽吹灰装置，所述蒸汽吹灰装置分别与蒸汽过热器和界区连接，所述蒸汽吹灰装置控制来自界区的蒸汽吹扫蒸汽过热器上的沉积的灰尘。

进一步地，所述湿洗部包括：相互连接的合成气预洗罐、文丘里洗涤器、洗涤塔和激冷水泵，所述合成气预洗罐与所述蒸汽过热器连接，所述旋风分离器通过管线分别与所述洗涤塔和激冷水泵连接，粗合成气依次经过合成气预洗罐、文丘里洗涤器、洗涤塔进行洗涤，所述洗涤塔通过管路分别接入变换冷凝液和工艺水，所述激冷水泵将洗涤塔内的冷却水分别通过管路通入合成气预洗罐、文丘里洗涤器和旋风分离器，所述洗涤塔上还设有合成气出口；优选地，所述合成气预洗罐底部通过管路与闪蒸系统连接；优选地，所述洗涤塔底部通过管路与闪蒸系统连接。

进一步地，所述气化炉部和所述蒸汽过热器分别设有一套以上的机械振打器，所述机械振打器用于对所述气化炉部和所述蒸汽过热器除灰。

一种副产过热蒸汽的煤气化系统的使用方法，气化炉反应室内，粉煤与氧气发生气化反应产生粗合成气，粗合成气进入辐射废锅换热室，冷却后进入旋风分离器进行气固分离；所述废锅汽包的水通过所述上升管路和下降管路在所述废锅汽包和所述辐射废锅换热室之间循环换热，所述废锅汽包中的蒸汽通过蒸汽管路进入所述蒸汽过热部；所述旋风分离器分离出粗合成气中夹带的大部分粉尘；除尘后大部分粗合成气进入蒸汽过热器，少部分通过管路进入洗涤塔；所述蒸汽过热器的管程接入来自于所述废锅汽包的蒸汽，所述蒸汽过热器的壳程通过来自于所述旋风分离器的粗合成气，粗合成气在蒸汽过热器换热后降温后进入合成气预洗罐；粗合成气在合成气预洗罐中被冷却水饱和，穿过水浴后进行汽水分离，分离后的粗合成气通过管路进入文丘里洗涤器；粗合成气与冷却水在文丘里洗涤器里混合，粗合成气中的固体被完全浸湿后进入洗涤塔；粗合成气进入洗涤塔底部冲击液面，除去粗合成气中的固体，粗合成气与变换冷凝液和工艺水通过错流接触洗去其余的固体颗粒，再经除沫器进行汽液分离后离开洗涤塔；从洗涤塔底部抽出的冷却水经激冷水泵加压，一部分经过管路进入文丘里洗涤器，一部分通过管路进入合成气预洗罐，另一部分通过管路进入旋风分离器。

本发明优点:

1、本发明提供的煤气化系统的热回收方式为半废锅流程，且副产饱和蒸汽。

2、本发明提供的煤气化系统具有流程简单、投资省、运行成本低、能效高、经济效益好等优点。

附图说明

图1是本发明提供的一种副产过热蒸汽的煤气化系统示意图；

如图所述，1-气化炉部，2-旋风分离器，3-蒸汽过热器，4-合成气预洗罐，5-文丘里洗涤器，6-洗涤塔，7-激冷水泵，8-废锅汽包，9-减温减压器，10-机械振打器，11-冷却装置，12-上升管路，13-下降管路，14-蒸汽管路，15-放空管路，16-高压过热蒸汽管网，17-蒸汽吹灰装置，18-合成气出口，19-工艺水，20-变换冷凝液。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种副产过热蒸汽的煤气化系统，其特征在于，包括：气化炉部1、辐射废锅汽水部、旋风分离部、蒸汽过热部和湿洗部组成，所述汽化炉部分别与旋风分离部和辐射废锅部连接，所述辐射废锅部与蒸汽过热部连接，所述旋风分离部、蒸汽过热部和湿洗部之间相互连接，所述气化炉部1产生粗合成气，所述辐射废锅汽水部用于将粗合成气换热并为蒸汽过热部提供蒸汽，所述旋风分离部用于粗合成气的气体和固体分离，所述蒸汽过热部用于为粗合成气降温，所述湿洗部用于去除粗合成气中的固体颗粒。

所述气化炉部1由上部的气化炉反应室和下部的辐射废锅换热室组成，所述辐射废锅换热室分别与所述辐射废锅汽水部和旋风分离部连接，所述气化炉反应室内粉煤与氧气发生气化反应产生粗合成气，粗合成气的主要成分为氢气和一氧化碳，少量的其它组分包括硫化物，氮，氩和甲烷以及液态炉渣；所述辐射废锅换热室用于粗合成气的降温；所述气化炉部1包括冷却装置11，通过流量调节阀调节冷却水的流量对所述气化炉部1进行控温。

所述辐射废锅汽水部为循环换热系统，回收粗合成气中的热能，同时产生热蒸汽；所述辐射废锅汽水部包括：废锅汽包8，所述废锅汽包8分别通过上升管路12和下降管路13与所述辐射废锅换热室连接，所述废锅汽包8通过蒸汽管路14与所述蒸汽过热部连接，所述废锅汽包8的水通过所述上升管路12和下降管路13在所述废锅汽包8和所述辐射废锅换热室之间循环换热，所述废锅汽包8中的蒸汽通过蒸汽管路14进入所述蒸汽过热部；所述废锅汽包8设有管路用于补水，管路上设有流量调节阀控制废锅汽包8的液位；所述蒸汽管路14上设有放空管路15，所述放空管路15上设有调节阀，当蒸汽的温度过低时打开调节阀释放部分蒸汽。

所述旋风分离部包括：旋风分离器2，所述旋风分离器2用于粗合成气的气固分离，所述旋风分离器2通过管路与所述湿洗部连接，接受来自于湿洗部的冷却水；所述旋风分离器2的底部通过带阀门管路与闪蒸系统连接，旋风分离器2底部的黑水进入闪蒸系统进行固液分离并回收能量，并通过阀门控制旋风分离器2内的液位。

所述蒸汽过热部包括：蒸汽过热器3，所述蒸汽过热器3的管程接入来自于所述废锅汽包8的蒸汽，所述蒸汽过热器3的壳程通过来自于所述旋风分离器2的粗合成气；所述蒸汽过热器3上设有带阀门的管路与高压过热蒸汽管网16连接，通过阀门调节所述蒸汽过热器3内的压力。

所述蒸汽过热部设有一组减温减压器9，所述减温减压器9通过管路分别与蒸汽过热器3和界区连接，来自界区的水通过减温减压器9后进入蒸汽过热器3，从而控制蒸汽过热器3的温度，从而保证蒸汽在所述蒸汽过热器3管程流动换热后不超温。

所述蒸汽过热部设有一组蒸汽吹灰装置17，所述蒸汽吹灰装置17分别与蒸汽过热器3和界区连接，所述蒸汽吹灰装置17控制来自界区的蒸汽吹扫蒸汽过热器3上换热管的沉积的灰尘。

所述湿洗部包括：相互连接的合成气预洗罐4、文丘里洗涤器5、洗涤塔6和激冷水泵7，所述合成气预洗罐4与所述蒸汽过热器3连接，所述旋风分离器2通过管路分别与所述洗涤塔6和激冷水泵7连接，粗合成气依次经过合成气预洗罐4、文丘里洗涤器5、洗涤塔6进行洗涤；

所述洗涤塔6通过管路分别自变换单元的变换冷凝液20和来自洗涤塔6给料泵的工艺水19，所述洗涤塔6底部通过管路与闪蒸系统连接，工艺水19用于补充由合成气带走的水及排出的水，工艺水19的流量由流量调节阀控制，用于控制合成气洗涤塔6的液位和降低塔内黑水的固体含量；所述激冷水泵7将洗涤塔6内的冷却水分别通过管路通入合成气预洗罐4、文丘里洗涤器5和旋风分离器2，并在每条管路上设置了流量调节阀；所述洗涤塔6与旋风分离器2通过带阀门的管路连接，一部分粗合成气通过管路进入所述洗涤塔6；所述洗涤塔6上还设有合成气出口18；

所述洗涤塔6内设有下降管直通塔底的液面，下降管周围的环形空间内设有喷淋塔盘，所述合成气出口18处还设有除沫器，所述合成气出口18与变换单元连接；

所述合成气预洗罐4底部通过带流量调节阀的管路与闪蒸系统连接，所述合成气预洗罐4内的黑水进入闪蒸系统进行固液分离并回收能量，并通过流量调节阀控制所述合成气预洗罐4内的液位；所述洗涤塔6底部通过带流量调节阀的管路与闪蒸系统连接，所述洗涤塔6内的黑水进入闪蒸系统进行固液分离并回收能量。

所述气化炉部1和所述蒸汽过热器3分别设有机械振打器10，所述机械振打器10用于对所述气化炉部1和所述蒸汽过热器3除灰。

具体实施方式：一种副产过热蒸汽的煤气化系统的使用方法，气化炉反应室内，粉煤与氧气发生气化反应产生粗合成气，粗合成气进入辐射废锅换热室，被冷却装置11内的锅炉水冷却到1200℃，再经过辐射废锅换热室回收热量降到700℃，冷却后进入旋风分离器2进行气固分离；

所述废锅汽包8的水通过所述上升管路12和下降管路13在所述废锅汽包8和所述辐射废锅换热室之间循环换热，所述废锅汽包8的水经过下降管路13进入辐射废锅换热室，吸收粗合成气中的热量，部分水汽化形成汽水混合物，在密度差推动下经过上升管路12返回废锅汽包8，所述废锅汽包8中的蒸汽通过蒸汽管路14进入所述蒸汽过热部；

所述旋风分离器2分离出粗合成气中夹带的大部分粉尘；除尘后大部分粗合成气进入蒸汽过热器3，少部分通过管路进入洗涤塔6进一步洗涤；

所述蒸汽过热器3的管程接入来自于所述废锅汽包8的蒸汽，所述蒸汽过热器3的壳程通过来自于所述旋风分离器2的粗合成气，粗合成气在蒸汽过热器3换热后降温后进入合成气预洗罐4；

粗合成气在合成气预洗罐4中被冷却水饱和，粗合成气中尘粒被水润湿并凝结为大颗粒，固体颗粒和冷却水一起通过合成气预洗罐4底部管路进入闪蒸系统，粗合成气被冷却水饱和后穿过水浴后进行汽水分离，分离后的粗合成气通过管路进入文丘里洗涤器5；粗合成气与冷却水在文丘里洗涤器5里混合，粗合成气中的固体被完全浸湿后进入洗涤塔6；粗合成气通过下降管进入洗涤塔6底部冲击液面，除去粗合成气中的固体，粗合成气经过喷淋塔盘与变换冷凝液20和工艺水19通过错流接触洗去其余的固体颗粒，再经除沫器进行汽液分离后，基本上不含固体颗粒，粗合成气经过所述合成气出口18离开洗涤塔6进入变换单元；从洗涤塔6底部抽出的冷却水经激冷水泵7加压，一部分经过管路进入文丘里洗涤器5，一部分通过管路进入合成气预洗罐4，另一部分通过管路进入旋风分离器2。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。