本發(fā)明涉及煤制氣領(lǐng)域，具體涉及一種利用無煙煤制備玻璃窯爐用熱燃料氣的裝置及方法。
背景技術(shù)：
玻璃窯爐行業(yè)目前使用的燃料氣來源主要有兩種：天然氣及人工煤氣。天然氣價(jià)格高、供氣不穩(wěn)定，人工煤氣由常壓固定床生產(chǎn)，存在產(chǎn)能低、過于分散、熱量利用率低、污染嚴(yán)重等問題。隨著國家環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，為解決現(xiàn)有氣化技術(shù)存在的產(chǎn)能低、布置分散、環(huán)境污染、霧霾日益嚴(yán)重等問題，急需一種高效、低污染的燃?xì)夤?yīng)方案，滿足市場(chǎng)轉(zhuǎn)型需求，生產(chǎn)高效清潔能源替代現(xiàn)有氣源。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決現(xiàn)有玻璃窯爐用的常壓固定床造氣爐發(fā)氣量小、污染大、能量利用率低等技術(shù)問題，提供一種利用無煙煤制備玻璃窯爐用熱燃料氣的裝置及方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
一種利用無煙煤制備玻璃窯爐用熱燃料氣的裝置，包括氣化爐，所述氣化爐頂部設(shè)有煤鎖斗，所述煤鎖斗上連接原料煤倉；所述氣化爐的底部設(shè)有灰鎖斗；所述氣化爐的下部設(shè)有氣化劑入口，所述氣化劑入口通過管網(wǎng)連接混合器，所述氣化爐上部設(shè)有燃料氣出口；所述氣化爐的燃料氣出口通過管網(wǎng)連接高溫旋風(fēng)分離器的入口端，所述高溫旋風(fēng)分離器的氣體出口端通過管網(wǎng)連接干式除塵器的入口，所述干式除塵器的氣體出口端連接有減壓閥；所述氣化爐還連接有汽包，所述汽包的進(jìn)氣口與氣化爐上部連接，出氣口與氣化爐下部連接，所述汽包通過管路還與混合器連接。
所述裝置的工作過程為將無煙煤從原料煤倉加入到氣化爐中；中壓蒸汽和純氧在混合器中混合形成氣化劑，后送到氣化爐內(nèi)；所述氣化爐按照反應(yīng)自上而下分別為干燥層、干餾層、還原層、氧化層和灰層；氣化劑首先和灰層換熱，然后進(jìn)入氧化層氧氣與熾熱煤層接觸發(fā)生劇烈燃燒反應(yīng)，生成co2；氧化反應(yīng)后的氣體向上進(jìn)入還原層，在還原層中co2和水蒸汽與煤反應(yīng)生成co和h2，反應(yīng)氣向上進(jìn)入干餾層和干燥層，與氣化爐頂進(jìn)入的原料煤接觸進(jìn)行熱交換，原料煤在干燥層中與上升的反應(yīng)氣換熱，煤被加熱且煤中含的水分蒸發(fā)，反應(yīng)氣到達(dá)氣化爐上部的燃料氣出口；再將燃料氣送入旋風(fēng)分離器和干式除塵器，將燃料氣中大部分的顆粒除去，燃料氣的壓力通過減壓閥調(diào)節(jié)至所需范圍后送往玻璃窯爐。
汽水混合物進(jìn)入汽包后進(jìn)行汽水分離，所分離的水蒸氣，一部分進(jìn)入混合器中，從而與純氧混合形成氣化劑，汽包中溫度較高的汽水混合物在返回氣化爐。
所述氣化爐壓力調(diào)節(jié)范圍為0.5~4.5mpa。
所述干式除塵器為陶瓷過濾器。
一種利用無煙煤制備玻璃窯爐用熱燃料氣的方法，包括以下步驟：
a、將無煙煤從原料煤倉加入到氣化爐中；
b、將來自蒸汽管網(wǎng)的中壓蒸汽和純氧在混合器中混合形成氣化劑，氣化劑由混合器輸送到氣化爐內(nèi)；
c、所述氣化爐自上而下分別為干燥層、干餾層、還原層、氧化層和灰層；通入氣化爐的氣化劑首先和灰層換熱，然后進(jìn)入氧化層氧氣與熾熱煤層接觸發(fā)生劇烈燃燒反應(yīng)，生成co2；氧化反應(yīng)后的氣體向上進(jìn)入還原層，在還原層中co2和水蒸汽與煤反應(yīng)生成co和h2，反應(yīng)氣向上進(jìn)入干餾層和干燥層，與氣化爐頂進(jìn)入的原料煤接觸進(jìn)行熱交換，原料煤在干燥層中與上升的反應(yīng)氣換熱，煤被加熱且煤中含的水分蒸發(fā)，反應(yīng)氣離開干燥層攜帶沒有反應(yīng)的水蒸汽、燃料中干餾逸出的揮發(fā)分、蒸發(fā)的水分一起到達(dá)氣化爐上部的燃料氣出口；
d、從氣化爐上部燃料氣出口輸出的氣體即為燃料氣，再將燃料氣送入旋風(fēng)分離器和干式除塵器，將燃料氣中大部分的顆粒除去，將燃料氣的壓力調(diào)節(jié)至所需范圍后送往玻璃窯爐。
所述無煙煤為晉城無煙煤，技術(shù)參數(shù)為粒徑6~50mm、收到基灰分含量12~14%、收到基固定碳含量71~73%、收到基揮發(fā)分含量6~8%、收到基全硫含量小于0.5%、軟化溫度t2大于1500℃、抗碎強(qiáng)度大于96%、熱穩(wěn)定性大于95%。
步驟d中出干式除塵器8的燃料氣含塵小于5mg/nm3，熱燃料氣各組分的體積百分比為，co29~32%、h240~42%、ch41.5~8%、co214~23%、n20.1~0.2%、h2s0.1~0.2%和o20.1~0.2%。
步驟c中在氣化劑與煤在氧化層反應(yīng)時(shí)溫度為1150~1250℃，反應(yīng)氣進(jìn)入還原層發(fā)生還原反應(yīng)后的溫度為750~850℃，燃料氣到達(dá)頂部出口時(shí)的溫度為500~600℃，出干式除塵器8的燃料氣的溫度為480~550℃。
本發(fā)明適用于短距離運(yùn)輸?shù)牟ＡЦG爐。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明制備的熱燃料氣可直接進(jìn)入玻璃窯爐中，不需要經(jīng)過洗滌降溫除塵、脫硫凈化和污水處理的步驟，操作流程簡(jiǎn)單、能量利用合理、清潔環(huán)保。
（1）本發(fā)明方法工藝流程簡(jiǎn)單，能量利用率高。
以生產(chǎn)的熱煤氣為燃料氣直接提供給下游玻璃窯爐使用，取消了原流程中的水洗、脫硫等工段，工藝流程大幅縮短；同時(shí)熱燃料氣的熱值更高，降低了燃料氣的消耗，能量利用率更高。
（2）廢水處理難度大幅降低，更加節(jié)能環(huán)保。
以旋風(fēng)分離器和干式除塵器進(jìn)行除灰操作，不存在煤氣的水洗單元，取消了循環(huán)水泵、脫硫液泵等大功率動(dòng)設(shè)備，更加節(jié)能；污水處理單元設(shè)計(jì)規(guī)模大幅降低，以無煙煤為原料進(jìn)行生產(chǎn)，更加環(huán)保。
（3）加壓移動(dòng)床氣化爐氣化效率更高，成本更低。
加壓移動(dòng)床氣化單爐投煤量更高，發(fā)氣量是現(xiàn)有常壓氣化的2~5倍，氣化爐效率更高；設(shè)備投資、人工費(fèi)用和財(cái)務(wù)成本降低，生產(chǎn)成本更低。
附圖說明
圖1為本發(fā)明利用無煙煤制備玻璃窯爐用熱燃料氣的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)記如下：
1-混合器，2-汽包，3-原料煤倉，4-煤鎖斗，5-氣化爐，6-灰鎖斗，7-高溫旋風(fēng)分離器，8-干式除塵器，9-減壓閥，10-玻璃窯爐。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1
將粒徑6~50mm、收到基灰分含量12~14%、收到基固定碳含量71~73%、收到基揮發(fā)分含量6~8%、收到基全硫含量小于0.5%、軟化溫度t2大于1500℃、抗碎強(qiáng)度大于96%、熱穩(wěn)定性大于95%的無煙煤通過原料煤倉3和煤鎖斗4加入到氣化爐5內(nèi)，氣化爐5壓力2.5mpa，單爐投煤量15.09t/h。
氣化劑氧氣6900nm3/h（99.6%，2.6mpa）和蒸汽25.5t/h（270℃，2.6mpa），經(jīng)過混合后進(jìn)入氣化爐內(nèi)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。
單爐產(chǎn)熱燃料氣量為35472nm3/h，壓力2.5mpa，溫度520℃，經(jīng)旋風(fēng)除塵器和干式除塵器除塵后（含塵量小于5mg/m3，壓力2.45mpa，溫度500℃），壓力調(diào)節(jié)至所需范圍，送往玻璃窯爐使用。熱燃料氣各組分的體積百分比為，co31%、h242%、ch45.6%、co221%、n20.14%、h2s0.16%和o20.1%。
實(shí)施例2
將粒徑6~50mm、收到基灰分含量21~22%、收到基固定碳含量71~73%、收到基揮發(fā)分含量6%、收到基全硫含量小于0.5%、軟化溫度t2大于1500℃、抗碎強(qiáng)度大于96%、熱穩(wěn)定性大于95%的無煙煤通過煤倉和煤鎖加入到氣化爐內(nèi)，氣化爐壓力4.0mpa，單爐投煤量19t/h。
氣化劑氧氣6400nm3/h（99.6%，4.8mpa）和蒸汽24.4t/h（460℃，4.8mpa），經(jīng)過混合后進(jìn)入氣化爐內(nèi)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。
單爐產(chǎn)熱燃料氣量為38000nm3/h，壓力4.0mpa，溫度550℃，經(jīng)旋風(fēng)除塵器和干式除塵器除塵后（含塵量小于5mg/m3，壓力3.9mpa，溫度520℃），壓力調(diào)節(jié)至所需范圍，送往玻璃窯爐使用。熱燃料氣各組分的體積百分比為，co29%、h240%、ch47.6%、co223%、n20.1%、h2s0.16%和o20.14%。
實(shí)施例3
將粒徑6~50mm、收到基灰分含量21~22%、收到基固定碳含量71~73%、收到基揮發(fā)分含量6%、收到基全硫含量小于0.5%、軟化溫度t2大于1500℃、抗碎強(qiáng)度大于96%、熱穩(wěn)定性大于95%的無煙煤通過煤倉和煤鎖加入到氣化爐內(nèi)，氣化爐壓力4.5mpa，單爐投煤量19.2t/h。
氣化劑氧氣6400nm3/h（99.6%，4.8mpa）和蒸汽24.4t/h（460℃，4.8mpa），經(jīng)過混合后進(jìn)入氣化爐內(nèi)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。
單爐產(chǎn)熱燃料氣量為38400nm3/h，壓力4.0mpa，溫度550℃，經(jīng)旋風(fēng)除塵器和干式除塵器除塵后（含塵量小于5mg/m3，壓力3.9mpa，溫度520℃），壓力調(diào)節(jié)至所需范圍，送往玻璃窯爐使用。熱燃料氣各組分的體積百分比為，co32%、h240%、ch44.6%、co223%、n20.15%、h2s0.1%和o20.15%。