【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及煤基能源化工領域，特別涉及一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐。
技術介紹
1、
2、現行的煤制油和煤制天然氣，無論是煤氣化后再合成油、氣的兩步法，還是煤直接加氫生產油、氣的一步法，均因工藝路線復雜、工藝過程能源轉化效率低下，煤制油僅43％，耗標煤3.4噸/噸油；煤制天然氣僅50％，耗標煤2.5噸/km3；設備投資高，煤制油1600億元/1000萬噸，煤制天然氣280億元/40億m3；水資源消耗高，煤制油耗水6噸/噸油，煤制天然氣6噸/km3；環境污染重，污水處理成本高，co2排放多。
3、現行煤直接加氫的一步法制油效率低的原因，一是工藝壓力高達20mpa，設備投資大；二是碳元素轉化率低，其殘渣含碳高達40％，需在專門的氣化爐內重新加熱才能再次生成co；三是采用氣流床煤氣化制氫，由于氣流床氣化過程中，煤中氫元素是以碳氫化合物形式，700℃以下就首先熱解為氣態烴，隨即與氣流中的o2氣反應生成co2和h2o放出熱量，使爐溫達到1300～1700℃之高，所以氣流床的高爐溫有相當大一部分是氫元素燃燒貢獻的，從而導致煤氣中氫氣摩爾分率低，co成分特別高，而co必須經過變換才能轉化為氫氣，即這種制氫工藝實質上是首先燒掉煤中的h2，然后再用煤中的c元素制取co，co再經變換才能轉化為h2，所以現行的煤直接加氫一步法制cnh2n+2也存在前述的諸多缺點。
4、cn110358579b公開了一種能夠同時獲得油煤氣與水煤氣的生產方法，雖然在水煤氣段與油煤氣段之間設置殘焦下移通道，以便將油煤氣段的殘焦卸入水
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于，針對上述不足之處提供一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，通過本方案可以大幅減少油煤氣段的產生煤沫，同時能夠使由油煤氣段下泄進入水煤氣段在的殘焦能夠得到控制；進而使水煤氣段的料層高度得到控制；入爐氫氣氣化劑的溫度可以采用常溫和甲烷濃度低于5％的進氣，不僅減少生產油煤氣的熱能消耗、還可有效降低工藝壓力進而降低裝置的投資。
2、本專利技術是通過下述方案來實現的：
3、一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，由氧氣水蒸汽氣化劑進口、爐篦、原料煤氣化床層、攪拌器、布煤器和煤鎖、承壓水夾套殼體、粗煤氣出口和富烴煤氣出口組成，其中原料煤氣化床層自下而上又分為灰渣層、氧氣燃燒層、水煤氣生成層、甲烷生成層、原料煤干燥層，氧氣水蒸汽自下而上與原料煤反應生成水煤氣；
4、將加壓移動床煤氣爐設計為通過其內部設置了隔離區(8b)和環向驅動的螺旋推料器(8a)的殘焦下移通道承壓筒體(8)連接的上下兩段結構；
5、其下段設計為，采用氧氣和水蒸汽混合氣化劑，以來自油煤氣段的殘焦為原料，生產氫氣和一氧化碳的水煤氣段；
6、其上段設計為，采用甲烷≤5％，氫氣80～95％，co+co2+h2o+n2≤5％，h2s≤2％，即以氫氣為主要成分的常溫氫氣氣化劑，用原料煤直接生產以油為主要產品的油煤氣段，其氣化原料煤床層高徑比為3～6；
7、油煤氣段又從下向上依次設計為：
8、高溫焦炭加氫氣化層(13)，并在其下部設計有氫氣氣化劑底部進口(11)、環形通道(10a)、圓錐形布氣構件(10)和中心底部進氣管(11a)、中心底部布氣構件(12)；
9、低溫焦炭加氫氣化層(13a)，并在其下部設計有氫氣氣化劑中部進口(11b)、環管(11d)、中部環形布氣構件(11f)、中心中部進氣套管(11c)、中心中部布氣構件(11e)；
10、半焦加氫快速氣化層(14)；
11、加氫熱解干餾層(17)，并在其中設計有低溫攪拌葉(16)、破粘構件(15)、轉盤(15d)、托輪、筋板、支座、傳動軸(15e)；通過傳動軸(15e)驅動低溫攪拌葉(16)、破粘構件(15)和其連接的轉盤(15d)的旋轉運動，既可破除煤熱解干餾形成的粘結；其原料煤的重量，又可通過破粘構件(15)和其連接的轉盤(15d)及可轉動的托輪和靜止的筋板、支座，最終承載于油煤氣段的承壓殼體(20)上；驅動低溫攪拌葉(16)、破粘構件(15)、轉盤(15d)轉動的傳動軸(15e)為管狀，以便插入靜置的中心底部進氣管(11a)和氫中心中部進氣套管(11c)；
12、干燥層(18)；
13、氫氣氣化劑總量的60－70％的經油煤氣段底部進口(11)、環形通道(10a)、圓錐形布氣構件(10)和中心底部進氣管(11a)、中心底部布氣構件(12)均勻進入高溫焦炭加氫氣化層(13)下部圓截面后，并與下行1050℃的高溫焦炭逆向換熱，將常溫氫氣氣化劑溫度加熱到850℃，使氣化劑中的氫氣與高溫焦炭中的活性碳元素進行c+2h2→ch4的甲烷化放熱反應，在使氣相氣化劑中甲烷含量升高的同時，也使高溫焦炭加氫氣化層(13)頂部的溫度升高到1050℃、或煤的灰熔點以下溫度，使其氣相甲烷濃度達到15－20％；氣體上行并與來自中部環形布氣構件(11f)、中心中部布氣構件(11e)的、氫氣氣化劑總量的30－40％的常溫氫氣氣化劑相混合后，溫度降至800℃進入低溫焦炭加氫氣化層(13a)，氣相中的氫氣在此繼續與焦炭中的活性碳元素進行c+2h2→ch4的甲烷化放熱反應，在使氣相氣化劑中甲烷含量升高到25－30％的同時，也使低溫焦炭加氫氣化層(13a)頂部的溫度升高到900～950℃；氣相氣體繼續上行進入半焦加氫快速氣化層(14)，氣相中的氫氣與半焦中含有豐富的活性碳元素的固態不飽和烴cxhy進行快速加氫反應：cxhy+(2x－0.5y)h2→xch4，使氣相甲烷濃度上升到35－45％，將來自加氫熱解干餾層(17)的600℃半焦加熱到800℃；氣相氣體再繼續上行進入到加氫熱解干餾層(17)，氣相氣體在將來自干燥層(18)的煤粒加熱，并使之熱解干餾，并在析出、氣化煤焦油、實現油煤氣的生產的同時，還會熱解出部分甲烷，使氣相甲烷濃度上升到40－50％；油煤氣繼續上行進入干燥層(18)，在將熱量帶入干燥層(18)，使干燥層溫度升高，使煤粒攜帶的物理水在干燥層(18)汽化進入氣相，進而使原煤得到干燥；至此富含甲烷、煤焦油氣、氫氣、水蒸氣的油煤氣離開干燥層(18)，先后經煤分配器(19)與油煤氣段的水夾套承壓殼體(20)之間的環形空間、油煤氣出口(21)離開油煤氣段。
14、基于上述一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，原料煤從爐頂入爐后進本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，由氧氣水蒸汽氣化劑進口、爐篦、原料煤氣化床層、攪拌器、布煤器和煤鎖、承壓水夾套殼體、粗煤氣出口和富烴煤氣出口組成，其中原料煤氣化床層自下而上又分為灰渣層、氧氣燃燒層、水煤氣生成層、甲烷生成層、原料煤干燥層，氧氣水蒸汽自下而上與原料煤反應生成水煤氣，其特征在于：
2.如權利要求1所述的一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，其特征在于：原料煤從爐頂入爐后進入干燥層，在被上升的富烴油煤氣加熱析出水分后，溫度升至300～350℃向下移動進入加氫熱解干餾層，煤中的多碳烴受熱發生軟化、融合、裂解、氣化，受其相平衡的制約，其甲烷的生成量將相對減少，煤中的氫元素將不會熱解成單質H2分子進入氣相，從而增加氣態多碳烴的生成，進而提高氣態多碳烴產率；原料煤在600℃變為附著大量活性碳元素的半焦；
3.如權利要求2所述的一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，其特征在于：氫氣氣化劑的溫度為50～200℃；入爐原料煤在油煤氣段經過自上而下的干燥、干餾、半焦加氫快速氣化、低溫焦炭加氫氣化、高溫焦炭加氫氣化后，總質量根據煤種、灰分、水分的不同，減少40～50％，碳
4.如權利要求3所述的一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，其特征在于：原料煤為褐煤、或煙煤，或焦炭、或無煙煤、或粘結指數G≤20的各種含碳固體物料。
5.如權利要求4所述的一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，其特征在于：在采無粘結性煤時，煤氣爐內不設低溫攪拌葉(16)。
6.如權利要求5所述的一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，其特征在于：油煤氣段氣化床層高徑比與原料煤的氣化活性成反比，高活性煤焦采用的高徑比取小值，低活性煤焦高徑比值取大值，加壓移動床煤氣爐內徑1.2～2米，或2.2～4米，或4.2～6米；工作壓力3～5MPa、或5.1～8MPa。
7.如權利要求6所述的一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，其特征在于：原料煤、或型煤粒度3～10mm，或11～40mm，或41～80mm。
8.如權利要求7所述的一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，其特征在于：進入油煤氣段氫氣氣化劑(11)中加入2～5％的水蒸汽；油煤氣段承壓殼體夾套冷卻水與水煤氣段承壓殼體夾套冷卻水分別循環。
9.如權利要求8所述的一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，其特征在于：高溫焦炭加氫氣化層(13)與低溫焦炭加氫氣化層(13A)之間，設置中溫焦炭加氫氣化層，增加氫氣與焦炭接觸時間，提高甲烷生成的比率。
10.如權利要求9所述的一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，其特征在于：水煤氣段的排渣方式為灰熔點溫度以下的干排渣氣化方式，或灰熔點溫度以上的熔渣氣化方式。
...【技術特征摘要】
1.一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，由氧氣水蒸汽氣化劑進口、爐篦、原料煤氣化床層、攪拌器、布煤器和煤鎖、承壓水夾套殼體、粗煤氣出口和富烴煤氣出口組成，其中原料煤氣化床層自下而上又分為灰渣層、氧氣燃燒層、水煤氣生成層、甲烷生成層、原料煤干燥層，氧氣水蒸汽自下而上與原料煤反應生成水煤氣，其特征在于：
2.如權利要求1所述的一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，其特征在于：原料煤從爐頂入爐后進入干燥層，在被上升的富烴油煤氣加熱析出水分后，溫度升至300～350℃向下移動進入加氫熱解干餾層，煤中的多碳烴受熱發生軟化、融合、裂解、氣化，受其相平衡的制約，其甲烷的生成量將相對減少，煤中的氫元素將不會熱解成單質h2分子進入氣相，從而增加氣態多碳烴的生成，進而提高氣態多碳烴產率；原料煤在600℃變為附著大量活性碳元素的半焦；
3.如權利要求2所述的一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，其特征在于：氫氣氣化劑的溫度為50～200℃；入爐原料煤在油煤氣段經過自上而下的干燥、干餾、半焦加氫快速氣化、低溫焦炭加氫氣化、高溫焦炭加氫氣化后，總質量根據煤種、灰分、水分的不同，減少40～50％，碳元素減少30～50％，成為殘焦。
4.如權利要求3所述的一種生產油煤氣與水煤氣的氣化爐，其特征在于：原料煤為褐煤、或煙煤，或焦炭、或無煙煤、或粘結指數g≤20...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李寧，范勇剛，李良川，傅強，李開建，陳衛國，王斌，吳浪洲，羅楊，唐茂平，呂博，林侃，陳昌山，劉玉坤，熊帥敏，
申請(專利權)人：中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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