一種流化床氣化煤氣的余熱回收和凈化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于煤氣氣化領(lǐng)域，具體涉及一種氣化的煤氣的余熱回收系統(tǒng)及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]煤氣化是煤炭清潔高效利用的一種重要手段。目前煤氣化技術(shù)應(yīng)用較多的主要有三種形式:固定床氣化、流化床氣化、氣流床氣化。由于流化床氣化與氣流床氣化的特點是氣-固之間的傳熱和傳質(zhì)速率高，提高了煤氣化的生產(chǎn)效率，并且生產(chǎn)煤氣過程中大大減少焦油的含量，所以流化床氣化技術(shù)和氣流床氣化技術(shù)是大規(guī)模高效煤氣化技術(shù)的主要發(fā)展方向。流化床氣化煤氣的出爐溫度一般可達950°C左右，高溫煤氣攜帶了大量的熱量，煤氣后續(xù)凈化不能在高溫條件下進行，需將煤氣進行冷卻?，F(xiàn)在煤氣化的一個缺點就是冷煤氣效率較低，提高冷煤氣效率的一個手段就是提高入爐氣化劑的溫度。因此，將煤氣冷卻并將煤氣熱量高效利用成為一個技術(shù)關(guān)鍵。
[0003]目前氣化產(chǎn)生煤氣的冷卻主要有兩種方法:一是氣化煤氣激冷工藝，二、煤氣經(jīng)過廢熱鍋爐換熱生產(chǎn)蒸汽。
[0004]其中，煤氣激冷工藝的代表為Texaco氣化煤氣激冷技術(shù)；煤氣冷卻過程主要是在激冷室中進行。激冷室主要由激冷環(huán)、下降管和上升管組成。激冷水有激冷環(huán)分配室的小孔噴射進入激冷室。激冷水通過激冷環(huán)室下環(huán)形槽縫流出，在下降管內(nèi)表面形成均勻液膜，與高溫氣化煤氣并流接觸，發(fā)生熱質(zhì)同時傳遞過程，煤氣降溫。這種技術(shù)的缺點是本身不節(jié)能并造成能源的浪費，由于洗滌水和煤氣是直接接觸產(chǎn)生洗滌污水并且處理困難，帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。
[0005]現(xiàn)行煤氣余熱利用的另一種方式是采用廢熱鍋爐將一定壓力的煤氣中的余熱轉(zhuǎn)化為低壓的飽和蒸汽。該工藝副產(chǎn)大量低壓飽和蒸汽，飽和蒸汽的品味低，較多的用于IGCC(Integrated Gasificat1n Combined Cycle，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán))發(fā)電工藝。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種煤氣與冷卻水間接接觸的煤氣余熱利用技術(shù)，解決了煤氣激冷技術(shù)的污水處理和水耗量大的問題。
[0007]廢鍋技術(shù)的煤氣出口溫度仍然較高，能量利用率較低，工藝的局限性較強。本技術(shù)充分將出爐煤氣的熱量回收到氣化裝置中，提高了能量利用效率和冷煤氣效率。
[0008]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種安全可靠、煤氣余熱回收利用率高、冷煤氣效率高、節(jié)能環(huán)保的熱量回收系統(tǒng)。通過將出爐高溫煤氣的熱量充分回收提高入爐氣化劑的溫度，以減少燃?xì)獾亩趸己?，進而提高氣化爐的冷煤氣效率。
[0009]一種氣化煤氣余熱回收利用及凈化系統(tǒng)，主要由一系列熱量回收裝置組成。高溫度的煤氣用來生產(chǎn)飽和蒸汽并過熱，過熱蒸汽作為氣化蒸汽使用。通過特定導(dǎo)熱介質(zhì)加熱氣化空氣。這樣可以使煤氣化系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量盡量回到氣化系統(tǒng)中。氣化煤氣凈化是通過除塵裝置和脫硫裝置完成。
[0010]流化床氣化爐產(chǎn)生的高溫煤氣通過蒸汽換熱器將熱水換熱器產(chǎn)生飽和蒸汽變?yōu)檫^熱蒸汽。過熱蒸汽作為氣化劑進入流化床氣化系統(tǒng)；從熱水換熱器出來的煤氣經(jīng)過導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器與導(dǎo)熱介質(zhì)進行換熱，高溫的導(dǎo)熱介質(zhì)通過空氣換熱器將空氣加熱到一定溫度，熱空氣作為氣化劑進入氣化系統(tǒng)。利用導(dǎo)熱介質(zhì)的目的是換熱效率高，換熱面積小，設(shè)備費用投資低，安全可靠。從導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器出來的煤氣通過冷水管殼式換熱器預(yù)熱用來生產(chǎn)蒸汽的軟水，使煤氣溫度進一步降低，煤氣余熱利用更充分。氣化煤氣凈化裝置主要包括除塵裝置和干法脫硫裝置。除塵采用高效除塵器使煤氣中塵含量有效降低。煤氣脫硫采用干法脫硫，相對于濕法脫硫，無污水產(chǎn)生，并且能耗低。
[0011]應(yīng)用本實用新型氣化煤氣余熱回收利用及凈化系統(tǒng)的工藝步驟包括:
[0012](I)由流化床氣化爐產(chǎn)生的高溫煤氣經(jīng)過旋風(fēng)除塵器除塵。
[0013](2)高溫煤氣先后經(jīng)過蒸汽換熱和熱水換熱器，軟水經(jīng)過熱水換熱器與經(jīng)過蒸汽換熱器后溫度初步降低后的煤氣換熱生產(chǎn)飽和蒸汽，飽和蒸汽再經(jīng)過蒸汽換熱器與旋風(fēng)除塵器出來的高溫煤氣換熱變?yōu)檫^熱蒸汽。
[0014](3)經(jīng)過熱水換熱器煤氣溫度有所降低，煤氣通過介質(zhì)換熱器將熱量傳遞給導(dǎo)熱介質(zhì)，用溫度較高的導(dǎo)熱介質(zhì)通過空氣預(yù)熱器來預(yù)熱空氣。
[0015](4)過熱蒸汽和預(yù)熱空氣作為氣化劑重新回到流化床氣化爐中。
[0016](5)此時煤氣溫度降低，經(jīng)過除塵器除塵，使煤氣中灰含量降低。
[0017](6)再經(jīng)過煤氣冷卻器冷卻煤氣使煤氣中的含有的少量水蒸氣冷凝。
[0018](7)最后進入干法脫硫系統(tǒng)進行脫硫，使煤氣達到環(huán)保要求。
[0019]具體技術(shù)方案為:
[0020]一種流化床氣化煤氣的余熱回收和凈化系統(tǒng)，用于處理流化床氣化爐產(chǎn)生的煤氣，包括:旋風(fēng)分離器、蒸汽換熱器、熱水換熱器、管殼式換熱器、除塵器、煤氣冷卻器、脫硫塔；所述流化床氣化爐、旋風(fēng)分離器、蒸汽換熱器、熱水換熱器、管殼式換熱器、除塵器、煤氣冷卻器和脫硫塔通過煤氣管道順次連接；
[0021]所述管殼式換熱器由導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器和冷水管殼式換熱器組成，管殼式換熱器的殼體內(nèi)設(shè)置導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器和冷水管殼式換熱器的兩組內(nèi)管；
[0022]所述冷水管殼式換熱器設(shè)置有軟水進口和軟水出口，所述熱水換熱器設(shè)置有熱水進口和飽和蒸汽出口，所述蒸汽換熱器設(shè)置有熱水進口和蒸汽出口 ；所述冷水管殼式換熱器的軟水出口連接熱水換熱器的熱水進口，熱水換熱器的飽和蒸汽出口連接所述蒸汽換熱器的蒸汽進口，所述蒸汽換熱器的蒸汽出口通過管道連接流化床氣化爐底部。
[0023]其中，導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器和冷水管殼式換熱器的內(nèi)管共用一個殼體，導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器的內(nèi)管為熔融鹽管，冷水管殼式換熱器的內(nèi)管為軟水管，熔融鹽管位于軟水管上方，兩組內(nèi)管不互相連接。
[0024]所述的余熱回收和凈化系統(tǒng)還包括空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器的熱空氣管道連接所述流化床氣化爐底部。
[0025]其中，所述空氣預(yù)熱器和導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器之間連接有熔融鹽管道，管道上設(shè)置有泵，所述導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器的熔融鹽出口通過熔融鹽管道與空氣預(yù)熱器的熔融鹽進口連接，所述空氣預(yù)熱器的熔融鹽出口通過熔融鹽管道與所述導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器的熔融鹽進口連接。
[0026]進一步地，所述旋風(fēng)分離器底部通過下料管與流化床氣化爐連接。
[0027]應(yīng)用本實用新型提出的余熱回收和凈化系統(tǒng)的方法，包括:
[0028]流化床氣化爐產(chǎn)生的高溫煤氣先后通過蒸汽換熱器和熱水換熱器；軟水經(jīng)過冷水管殼式換熱器、熱水換熱器成為飽和蒸汽，飽和蒸汽經(jīng)過蒸汽換熱器與從旋風(fēng)分離器出來的高溫煤氣換熱產(chǎn)生過熱蒸汽；過熱蒸汽作為氣化劑進入流化床氣化爐；從熱水換熱器出來的煤氣經(jīng)過導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器與導(dǎo)熱介質(zhì)進行換熱，換熱后高溫的導(dǎo)熱介質(zhì)進入空氣換熱器將空氣加熱，熱空氣作為氣化劑進入流化床氣化爐。從導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器出來的煤氣通過冷水管殼式換熱器預(yù)熱用來生產(chǎn)蒸汽的軟水，使煤氣溫度進一步降低，煤氣余熱利用更充分。氣化煤氣凈化裝置主要包括除塵裝置和干法脫硫裝置。除塵采用高效的除布袋塵器使煤氣中塵含量有效降低。
[0029]其中，煤氣脫硫采用干法脫硫，以碳酸鈣為脫硫劑。干法脫硫相對于濕法脫硫，無污水產(chǎn)生，并且能耗低。
[0030]其中，流化床氣化爐產(chǎn)生的高溫煤氣溫度為900_950°C，經(jīng)蒸汽換熱器換熱后煤氣溫度降為800-880°C。再經(jīng)過熱水換熱器換熱煤氣溫度降低到350-400°C。
[0031]經(jīng)過熱水換熱器的煤氣通過導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器將熱量傳熱給導(dǎo)熱介質(zhì)，煤氣經(jīng)過導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器溫度降到200-250°C左右。導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)在空氣預(yù)熱器內(nèi)預(yù)熱空氣，空氣預(yù)熱到150-20(TC ο導(dǎo)熱介質(zhì)在導(dǎo)熱介質(zhì)管殼式換熱器與空氣預(yù)熱器間循環(huán)使用