[发明专利]一种新型褐煤气化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，具体的说，是涉及由固态含碳物料,特别是用褐煤生产发生炉煤气、水煤气以及合成气的工艺流程技术。

背景技术

近十几年，随着我国国民经济的飞速发展和物质生活水平的极大提高，烟煤、无烟煤等优质不可再生能源已被大量利用，走向枯竭是必然趋势。大力开发利用其它一些资源有利于保障国家能源供应的稳定。褐煤，是煤化程度最低的矿产煤。它是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，因外表呈褐色或暗褐色而得名。褐煤具有灰分高、水分高、挥发分高等特点，热加工易碎，在空气中容易风化；褐煤易挥发、易自燃，化学反应性强，不易储存和远运。我国的褐煤资源丰富，已探明的保有储量达1303亿吨，约占全国煤炭储量的17%，在我国煤炭资源中占有重要地位。发展褐煤气化技术、拓展褐煤开发利用空间是当前我国节能技术政策优先发展的方向之一。

专利CN101432400B公开了一种气化反应器。在气化反应器中使用含氧气体将褐煤等固态燃料部分燃烧，制备得到合成气。专利CN1295305C公开了一种加压气化反应器及其工业应用。在该反应器中，褐煤等固态含碳物料在高温下燃烧，生成的合成气与融熔态灰渣以并流方式从反应器底部出口排出。在以上这些专利中，褐煤等固态含碳物料都直接进入气化反应器中，之前未经过干燥等预处理。褐煤通常含有较高的水分和挥发分，通过预干燥在前端提前脱除褐煤中的水分及挥发分更利于煤料的输送和资源的有效利用。2009年，专利CN201205497Y公开了一种气化反应器，其包括压力壳和反应区。在该气化反应器中，氧气通过器壁下端的一个单一管道进入，与煤混合燃烧。专利CN100535087C公开了一种固态排灰的气流床气化炉及其工业应用。该气化炉是一种多喷嘴配置的以耐火材料为衬里的竖式气流床气化炉。氧气等氧化剂与煤等燃料一起从安装在气化炉上部的喷嘴里喷出，在高温下与燃料混合燃烧。在以上专利中，氧气等氧化剂都是从气化器的某一层上与燃料一起混合进入，在高温下燃烧反应。由于氧化剂是从单一层面进入气化器，其在整个气化器中的分布不一定很均匀，这样会导致氧化剂的利用不充分，煤等燃料的燃烧转化不完全。

发明内容

针对国内外褐煤气化存在的问题，本发明的目的在于开发一种新型褐煤气化工艺，该工艺能够有效的进行褐煤气化。

本发明的技术方案如下：

一种新型褐煤气化工艺，选用成本较低的含水量大、挥发分多的褐煤为原料，降低了原料成本，同时为褐煤的利用提供了新的选择方法。

该工艺包括对褐煤进行初级干燥、主干燥及高温下与气化剂反应燃烧的步骤，有效降低了煤粉的含水量，更有利于煤粉的完全燃烧转化，同时也分离出褐煤中的部分易挥发分，使各种资源得到合理利用。

优选的，在本工艺的主干燥器中，利用气化炉生成的高温煤气对新鲜煤粉进行干燥和预热，气化过程中能量循环利用，并使粉煤以流化态形式在高温粗煤气中充分干燥，合理的利用了高温煤气的热量，有效的提高了整个系统的能量利用率。

优选的，蒸汽和空气从高低不同的多个层面进入气化炉，更均匀的分散在整个气化空间，与气化器中的褐煤燃料充分混合，有利于提高气化剂的使用效率及褐煤的完全转化。

优选的，气化炉底部排出的含碳灰渣与整个工艺中产生的含碳细灰送入燃煤锅炉进一步燃烧，使碳转化效率达到95-99%，提高能源利用效率。产生的蒸汽不但能够满足气化炉气化反应所需的蒸汽消耗，同时富余蒸汽可以送入其他工段（如蒸汽发电，蒸汽换热等）。

优选的，本工艺使用热空气作为氧化剂直接喷入气化炉中，原料成本较低。对于负荷较大的装置，也可采用纯氧作为氧化剂，从而可用于大型和超大型的煤化工项目。

上述工艺中的气化炉根据工艺需要进行了特别设计，其中蒸汽和空气喷嘴分层在气化炉上设置，层数为1～100，优选5～25层。喷嘴优选对称设置，蒸汽喷嘴和空气喷嘴的每层数量分别为2～20个，喷嘴个数视具体工艺而定。

本工艺中气化炉的工作温度在1000℃左右，较低的气化炉温度也极大的延长了气化炉内耐火材料的寿命，增长了设备的运行周期。对于本工艺采用的气化炉，可采用耐火砖材料作为衬里，也可使用水冷壁内衬里，用于副产蒸汽，根据实际需求可以灵活选择。

本发明的褐煤气化工艺可用于生产发生炉煤气、水煤气以及合成气，或者应用于城市煤气、甲醇合成、合成氨以及IGCC发电（整体煤气化联合循环发电系统）等领域。

本发明采用上述气化方法及装置的创新之处与积极效果是：