預(yù)燃除焦油的煤氣制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)燃除焦油的煤氣制備方法，利用該方法可直接生成無焦油或焦油含量極低的煤氣。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭氣化是指以含碳燃料(煤、煤焦或生物質(zhì)等)為原料，以氧氣(空氣、富氧或工業(yè)純氧)、水蒸汽作氣化劑，在特定的設(shè)備內(nèi)，在一定溫度及壓力下發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，將固體燃料轉(zhuǎn)化為含有CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w的過程。我國(guó)現(xiàn)有的煤氣制備方法很多在生成煤氣的同時(shí)不可避免地產(chǎn)生了大量的焦油，需要使用專用設(shè)備和工藝提取焦油，并且會(huì)產(chǎn)生有毒的酚水，處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無焦油或焦油含量極低且不產(chǎn)生酚水的煤氣制備方法，該方法可利用各類煤種直接生成無焦油或焦油含量極低的煤氣，并且產(chǎn)氣效能尚。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種預(yù)燃除焦油的煤氣制備方法，包括預(yù)燃燒步驟。預(yù)燃燒步驟中，將煤炭在預(yù)燃爐內(nèi)加熱至熾熱，通入氣化劑，生成預(yù)燃爐煤氣，將熾熱煤炭輸入主煤氣發(fā)生爐。
[0005]具體的，預(yù)燃爐煤氣與主煤氣發(fā)生爐產(chǎn)出的主爐煤氣混合得到低焦油煤氣。
[0006]具體的，將預(yù)燃爐煤氣輸入主煤氣發(fā)生爐，預(yù)燃爐煤氣中所含的二氧化碳及水蒸氣與主煤氣發(fā)生爐內(nèi)的煤炭繼續(xù)反應(yīng)，并且預(yù)燃爐煤氣中所含的焦油在高溫(1000C以上)下分解，最終主煤氣發(fā)生爐輸出無焦油煤氣。
[0007]具體的，煤炭為不粘塊煤、弱粘塊煤、不粘型煤、弱粘型煤或混合煤，混合煤為含有不粘煤和焦煤的混合煤。
[0008]具體的，預(yù)燃爐內(nèi)設(shè)置有用于將熾熱煤炭推入主煤氣發(fā)生爐的爐排，爐排為往復(fù)爐排或鏈條爐排。
[0009]本發(fā)明的有益效果:1.分解焦油，免除酚水污染?，F(xiàn)有的煤氣制備工藝及煤氣爐產(chǎn)出的煤氣中含大量焦油。在后續(xù)除焦油過程中由于采用水膜除塵冷卻工藝，造成酚水污染。利用本發(fā)明的預(yù)燃除焦油煤氣制備方法能夠直接產(chǎn)出無焦油或焦油含量極低的煤氣，徹底免除了后續(xù)分離焦油工序及其帶來的各類環(huán)境污染。2.提高氣化效能。現(xiàn)有煤氣發(fā)生爐由于高溫煤炭構(gòu)成的反應(yīng)面很薄，致使氣化劑與煤炭的接觸反應(yīng)時(shí)間很短，生成的煤氣較少，產(chǎn)能低下?，F(xiàn)有煤氣發(fā)生爐的熱工工藝是由預(yù)熱、干餾、煅燒和成渣四層自上而下排列構(gòu)成，其中能產(chǎn)生煤氣的部分僅為厚度很薄的煅燒層。本發(fā)明的預(yù)燃除焦油煤氣制備方法是將預(yù)燃燒工序中加熱至900°C以上的熾熱煤炭輸入主煤氣發(fā)生爐，在主煤氣發(fā)生爐內(nèi)形成全厚度的碳層空間熱場(chǎng)，極大擴(kuò)展了氣化劑與煤炭的接觸面，延長(zhǎng)了氣化劑與煤炭的反應(yīng)時(shí)間，優(yōu)化了氣化劑與煤炭的反應(yīng)條件，其氣化條件要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的煤氣發(fā)生工藝及煤氣發(fā)生了爐，并且避免了目前廣泛使用的雙段煤氣發(fā)生爐因干餾而生成的焦油。利用本發(fā)明的預(yù)燃除焦油煤氣制備方法，主煤氣發(fā)生爐與目前廣泛使用的同直徑的雙段煤氣發(fā)生爐相比，氣化產(chǎn)能可提高2-3倍。3.提高了煤炭的適用范圍?，F(xiàn)有的煤氣發(fā)生爐只能以塊狀不粘煤為原料制備煤氣。本發(fā)明的預(yù)燃除焦油煤氣制備方法不但可以使用不粘或弱粘塊煤，還可以使用不粘煤及弱粘的型煤，甚至還可利用不粘煤與焦煤的混合煤，可節(jié)約三分之一的煤炭成本。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的第一種工藝流程示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明第一種工藝設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為本發(fā)明的第二種工藝流程示意圖。
[0013]圖4為本發(fā)明第二種工藝設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中，I預(yù)燃爐，1-1預(yù)燃爐煤炭入口，1-2預(yù)燃爐煤氣出口，1-3預(yù)燃爐氣化劑入口，1-4爐排，2主煤氣發(fā)生爐，2-1主爐煤氣出口，2-2主爐氣化劑入口，2-3預(yù)燃爐煤氣入口，3熾熱煤炭，4雙層密封料門。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016]實(shí)施例1
參照?qǐng)D1-2，實(shí)施例1中煤炭從預(yù)燃爐煤炭入口 1-1加入預(yù)燃爐I內(nèi)，預(yù)燃爐I的爐膛火焰溫度在1300°C以上，從預(yù)燃爐氣化劑入口 1-3向預(yù)燃爐I內(nèi)通入空氣和適量水蒸氣，它們的作用分別是助燃及為爐排降溫，部分水蒸氣也起到氣化劑的作用。預(yù)燃爐I內(nèi)1300°C以上的高溫條件下，揮發(fā)酚(焦油)的大分子得以分解，其中一部分被氧化放出熱量并生成CO2及水，因此預(yù)燃爐煤氣中焦油成分大大降低。利用預(yù)燃爐內(nèi)的爐排1-4 (可為往復(fù)爐排或鏈條爐排)將預(yù)燃爐I內(nèi)的熾熱煤炭3推入主煤氣發(fā)生爐2內(nèi)，熾熱煤炭3在主煤氣發(fā)生爐2內(nèi)堆積并形成全高度的碳層空間熱場(chǎng)，從主爐氣化劑入口 2-2向主煤氣發(fā)生爐2內(nèi)通入由空氣和水蒸氣組成的氣化劑，氣化劑與熾熱煤炭3充分接觸反應(yīng)生成主爐煤氣，由于主煤氣發(fā)生爐2內(nèi)整體煤炭溫度很高(900°C以上)，主煤氣發(fā)生爐2產(chǎn)出的主爐煤氣中無焦油成分。將從預(yù)燃爐煤氣出口 1-2排除的預(yù)燃爐煤氣與從主爐煤氣出口 2-1排除的主爐煤氣混合，得到焦油含量極低的低焦油煤氣，該低焦油煤氣不需除焦油處理，可直接作為應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的供熱燃料，對(duì)環(huán)境無危害。該低焦油煤氣適用于對(duì)煤氣熱值和煤氣成分要求不高以及力求設(shè)備造價(jià)低廉的工業(yè)領(lǐng)域。由于實(shí)施例1的煤氣制備工藝中沒有使煤氣與水的接觸環(huán)節(jié)，所以不會(huì)有酚水產(chǎn)生。實(shí)施例1中的煤炭可為不粘塊煤、弱粘塊煤、不粘型煤、弱粘型煤或混合煤，混合煤指含有不粘煤和焦煤的混合煤。
[0017]實(shí)施例2
參照?qǐng)D3-4，實(shí)施例2中煤炭從預(yù)燃爐煤炭入口 1-1加入預(yù)燃爐I內(nèi)，預(yù)燃爐爐膛火焰溫度1300°C以上，從預(yù)燃爐氣化劑入口 1-3向預(yù)燃爐I內(nèi)通入空氣和適量水蒸氣，它們的作用分別是助燃及為爐排降溫，部分水蒸氣也起到氣化劑的作用。預(yù)燃爐I內(nèi)1300°C以上的高溫條件下，揮發(fā)酚(焦油)的大分子得以分解，其中一部分被氧化放出熱量并生成0)2及水，因此預(yù)燃爐煤氣中只含極少量的焦油成分。利用預(yù)燃爐內(nèi)的爐排1-4(可為往復(fù)爐排或鏈條爐排)將預(yù)燃爐I內(nèi)的熾熱煤炭3經(jīng)雙層密封料門4推入主煤氣發(fā)生爐2內(nèi)，熾熱煤炭3在主煤氣發(fā)生爐2內(nèi)堆積并形成全高度的碳層空間熱場(chǎng)。雙層密封料門4能夠隔絕預(yù)燃爐I與主煤氣發(fā)生爐2之間的氣體流通，雙層密封料門4具有冷卻系統(tǒng)，能夠保證通過雙層密封料門4的熾熱煤炭3不會(huì)損傷雙層密封料門4。向主煤氣發(fā)生爐2內(nèi)通入預(yù)燃爐煤氣以及由空氣和水蒸氣組成的氣化劑，其中，預(yù)燃爐煤氣由設(shè)置在主煤氣發(fā)生爐2上的預(yù)燃爐煤氣入口 2-3輸入主煤氣發(fā)生爐2內(nèi)，由空氣和水蒸氣組成的氣化劑通過主爐氣化劑入口 2-2輸入主煤氣發(fā)生爐2內(nèi)。預(yù)燃爐煤氣中所含的二氧化碳及水蒸氣與主煤氣發(fā)生爐2內(nèi)的煤炭繼續(xù)反應(yīng)，并且預(yù)燃爐煤氣中所含的焦油在高溫(1000°C以上)下分解，最終主煤氣發(fā)生爐輸出無焦油煤氣。預(yù)燃爐煤氣、氣化劑與高溫煤炭充分接觸反應(yīng)生成無焦油煤氣，反應(yīng)原理如下:
C02+C — 2C0
H20+C — H2+CO
實(shí)施例2中，一方面，主煤氣發(fā)生爐2內(nèi)的全高度碳層空間熱場(chǎng)加大了氣化劑與熾熱煤炭3的接觸面和反應(yīng)時(shí)間；另一方面，預(yù)燃爐煤氣中的0)2及水蒸氣可作為氣化劑的一部分，充分利用了預(yù)燃爐煤氣中的0)2和水蒸氣的潛熱，提高了氣化效能及熱值。另外，實(shí)施例2將預(yù)燃爐煤氣通入主煤氣發(fā)生爐2內(nèi)，在主煤氣發(fā)生爐2的高溫條件下預(yù)燃爐煤氣中所含的極少量焦油被分解，從主煤氣發(fā)生爐2的主爐煤氣出口 2-1最終出產(chǎn)的煤氣為熱值較高、0)2和水含量較低的無焦油煤氣。由于實(shí)施例2的煤氣制備工藝中沒有使煤氣與水的接觸環(huán)節(jié)，所以不會(huì)有酚水產(chǎn)生。實(shí)施例2中的煤炭可為不粘塊煤、弱粘塊煤、不粘型煤、弱粘型煤或混合煤，混合煤指含有不粘煤和焦煤的混合煤。
[0018]以上所述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而并非本發(fā)明可行實(shí)施的窮舉。對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對(duì)其所作出的任何顯而易見的改動(dòng)，都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種預(yù)燃除焦油的煤氣制備方法，其特征在于其包括預(yù)燃燒步驟，所述預(yù)燃燒步驟中將煤炭在預(yù)燃爐內(nèi)加熱至熾熱，通入氣化劑，生成預(yù)燃爐煤氣，將熾熱煤炭輸入主煤氣發(fā)生爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)燃除焦油的煤氣制備方法，其特征在于所述預(yù)燃爐煤氣與主煤氣發(fā)生爐產(chǎn)出的主爐煤氣混合得到低焦油煤氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)燃除焦油的煤氣制備方法，其特征在于所述預(yù)燃爐煤氣輸入主煤氣發(fā)生爐，所述預(yù)燃爐煤氣中所含的二氧化碳及水蒸氣與主煤氣發(fā)生爐內(nèi)的煤炭繼續(xù)反應(yīng)，并且所述預(yù)燃爐煤氣中所含的焦油在高溫下分解，最終主煤氣發(fā)生爐輸出無焦油煤氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的一種預(yù)燃除焦油的煤氣制備方法，其特征在于所述煤炭為不粘塊煤、弱粘塊煤、不粘型煤、弱粘型煤或混合煤，所述混合煤為含有不粘煤和焦煤的混合煤。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種預(yù)燃除焦油的煤氣制備方法，其特征在于所述預(yù)燃爐內(nèi)設(shè)置有用于將熾熱煤炭推入主煤氣發(fā)生爐的爐排，所述爐排為往復(fù)爐排或鏈條爐排。
【專利摘要】本發(fā)明涉及煤化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)燃除焦油的煤氣制備方法，利用該方法可直接生成無焦油或焦油含量極低的煤氣。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無焦油或焦油含量極低的煤氣制備方法，該方法可利用各類煤種直接生成無焦油或焦油含量極低的煤氣，并且產(chǎn)氣效能高。本發(fā)明包括預(yù)燃燒步驟。預(yù)燃燒步驟中，將煤炭在預(yù)燃爐燃燒，爐膛溫度1300℃以上，使焦油得以分解與燃燒。通入少量氣化劑，生成預(yù)燃爐煤氣，將熾熱的煤炭輸入主煤氣發(fā)生爐。將預(yù)燃爐煤氣與主煤氣發(fā)生爐煤氣混合以制備低焦油煤氣，或者將預(yù)燃爐煤氣通入主反應(yīng)爐煤層中以制備無焦油煤氣。
【IPC分類】C10J3-00
【公開號(hào)】CN104711027
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510109121
【發(fā)明人】羅世學(xué), 蔣俊華
【申請(qǐng)人】羅世學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日