一种粗煤气合成装置论文和设计-冯浩

全文摘要

本实用新型公开了一种粗煤气合成装置，其包括加氢气化装置和气流床气化炉，加氢气化装置包括依次连接的加氢气化炉、半焦冷却器、变压锁斗和半焦发料罐；半焦发料罐的发料半焦出口与气流床气化炉的流化半焦进口连接，气流床气化炉的高温合成气出口与加氢气化炉的高温合成气入口连接。本实用新型的优点在于，气流床气化炉产生的高温合成气中含有氢气，可用于加氢气化炉的热解反应，减少了加氢气化炉的外界氢气通入量，降低了氢气的投入成本；热解反应产生的半焦输送给气流床气化炉进行气化反应，气化反应后产生的炉渣中含碳量低于1％，对原煤进行了充分利用，提高了原煤的利用率。

主设计要求

1.一种粗煤气合成装置，其特征在于，其包括加氢气化装置和气流床气化炉，所述加氢气化装置包括加氢气化炉、半焦冷却器、变压锁斗和半焦发料罐；所述加氢气化炉的半焦出口与所述半焦冷却器的半焦冷却进口连接，所述半焦冷却器的半焦冷却出口通过变压半焦进料阀与所述变压锁斗的变压半焦进口连接，所述变压锁斗的锁斗半焦出口通过发料半焦进阀与所述半焦发料罐的发料半焦进口连接，所述半焦发料罐的发料半焦出口与所述气流床气化炉的流化半焦进口通过半焦输送管连接，所述气流床气化炉的高温合成气出口与所述加氢气化炉的高温合成气入口连接。

设计方案

1.一种粗煤气合成装置，其特征在于，其包括加氢气化装置和气流床气化炉，所述加氢气化装置包括加氢气化炉、半焦冷却器、变压锁斗和半焦发料罐；

所述加氢气化炉的半焦出口与所述半焦冷却器的半焦冷却进口连接，所述半焦冷却器的半焦冷却出口通过变压半焦进料阀与所述变压锁斗的变压半焦进口连接，所述变压锁斗的锁斗半焦出口通过发料半焦进阀与所述半焦发料罐的发料半焦进口连接，所述半焦发料罐的发料半焦出口与所述气流床气化炉的流化半焦进口通过半焦输送管连接，所述气流床气化炉的高温合成气出口与所述加氢气化炉的高温合成气入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种粗煤气合成装置，其特征在于，所述加氢气化炉的下部空间与所述变压锁斗的上部空间通过第一锁斗平衡阀连通，所述变压锁斗的上部空间与所述半焦发料罐的上部空间通过第二锁斗平衡阀连通，在所述变压锁斗的侧壁上设有锁斗充压管，在所述锁斗充压管上设有锁斗充压阀。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种粗煤气合成装置，其特征在于，在所述半焦发料罐的上部侧壁上设有发料充压管，在所述发料充压管上设有调压阀，在所述半焦发料罐内部设有发料压力传感器，在所述气流床气化炉内设有气流床压力传感器，所述发料压力传感器、所述气流床压力传感器的信号输出端分别与压差控制器的信号输入端连接，所述压差控制器的信号输出端与所述调压阀的信号输入端连接。

4.根据权利要求3所述的一种粗煤气合成装置，其特征在于，在所述半焦输送管进料端的侧壁上连通有输送气管。

5.根据权利要求1、2或4任意一项所述的一种粗煤气合成装置，其特征在于，所述气流床气化炉的灰渣出口与灰渣锁斗的锁斗进口通过锁斗进口阀连接，所述灰渣锁斗的锁斗出口与灰渣储罐的储罐进口通过储罐进口阀连接。

6.根据权利要求3所述的一种粗煤气合成装置，其特征在于，所述气流床气化炉的灰渣出口与灰渣锁斗的锁斗进口通过锁斗进口阀连接，所述灰渣锁斗的锁斗出口与灰渣储罐的储罐进口通过储罐进口阀连接。

7.根据权利要求1所述的一种粗煤气合成装置，其特征在于，在所述气流床气化炉的侧壁上设有煤粉喷嘴。

设计说明书

技术领域：

本实用新型涉及粉煤加氢气化领域，具体涉及一种粗煤气合成装置。

背景技术：

现有的粗煤气合成装置需要先将氢气通过氢气加热炉升温至 550℃以上，再将氢气、氧气和煤粉喷入气化炉，少量的氢气与氧气发生贫氧燃烧，将大量多余氢气加热至900℃左右，接下来煤粉和高温氢气发生热解反应，生成富含甲烷的粗煤气、高附加值芳烃油品和高热值半焦。

现有的粗煤气合成装置在工作时存在以下问题：1、进入加氢气化炉之前，氢气需要通过氢气加热炉升温至550℃以上，一方面需要消耗燃料，增加燃料成本，另一方面输送高温高压的氢气，管道在高温高压的工况下容易损坏，造成氢气泄露或发生爆炸事故，安全性低； 2、进入加氢气化炉内的氢气中有部分氢气要与氧气发生贫氧燃烧，将其余氢气加热至1100℃左右，消耗掉一定量的氢气，增大了氢气的投入成本；3、热解反应中半焦的含碳量为80％，由于半焦的颗粒较小、质地疏松且半焦的活性较低，造成半焦难以利用，直接作为固废处理，导致碳利用率低，造成了能源浪费。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种外界氢气使用量小，煤粉利用率高的粗煤气合成装置。

本实用新型由如下技术方案实施：一种粗煤气合成装置，其包括加氢气化装置和气流床气化炉，所述加氢气化装置包括加氢气化炉、半焦冷却器、变压锁斗和半焦发料罐；

进一步的，所述加氢气化炉的下部空间与所述变压锁斗的上部空间通过第一锁斗平衡阀连通，所述变压锁斗的上部空间与所述半焦发料罐的上部空间通过第二锁斗平衡阀连通，在所述变压锁斗的侧壁上设有锁斗充压管，在所述锁斗充压管上设有锁斗充压阀。

进一步的，在所述半焦发料罐的上部侧壁上设有发料充压管，在所述发料充压管上设有调压阀，在所述半焦发料罐内部设有发料压力传感器，在所述气流床气化炉内设有气流床压力传感器，所述发料压力传感器、所述气流床压力传感器的信号输出端分别与压差控制器的信号输入端连接，所述压差控制器的信号输出端与所述调压阀的信号输入端连接。

进一步的，在所述半焦输送管进料端的侧壁上连通有输送气管。

进一步的，所述气流床气化炉的灰渣出口与灰渣锁斗的锁斗进口通过锁斗进口阀连接，所述灰渣锁斗的锁斗出口与灰渣储罐的储罐进口通过储罐进口阀连接。

进一步的，在所述气流床气化炉的侧壁上设有煤粉喷嘴。

本实用新型的优点：1、气流床气化炉产生的高温合成气通入加氢气化炉中，对进入加氢气化炉的氢气进行加热，减少了贫氧燃烧所需的氢气量，降低了对通入加氢气化炉的氢气温度的要求，加热到 250℃左右即可，节省了加热氢气需要的燃料成本，同时250℃的氢气易于输送，避免了输送管道在高温高压下发生破损，安全性高；2、气流床气化炉产生的高温合成气中含有氢气，可用于加氢气化炉的热解反应，减少了加氢气化炉的外界氢气通入量，降低了氢气的投入成本；3、气流床气化炉内部的高压高温反应环境能够保证热解反应产生的半焦进行气化反应，而且通入煤粉能够提高半焦的反应活性，使得半焦气化反应后产生的炉渣中含碳量低于1％，提高了碳的利用率，节省了能源。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的系统连接示意图。

加氢气化炉1，变压锁斗2，半焦发料罐3，气流床气化炉4，灰渣锁斗5，灰渣储罐6，半焦冷却器7，发料半焦进阀8，变压半焦进料阀9，半焦输送管10，第一锁斗平衡阀11，第二锁斗平衡阀12，锁斗充压管13，锁斗充压阀14，发料充压管15，调压阀16，输送气管17，锁斗进口阀18，储罐进口阀19，发料压力传感器20，气流床压力传感器21，压差控制器22，煤粉喷嘴23。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种粗煤气合成装置，其包括加氢气化装置和气流床气化炉4，在加氢气化装置中煤粉进行加氢气化反应，产生的半焦进入气流床气化炉4中进行气化反应，对半焦进行利用，反应后产生的炉渣中含碳量低于1％，提高了碳的利用率，节省了能源，而且半焦气化反应产生的高温合成气中含有氢气，可以供加氢气化装置中煤粉进行加氢气化反应使用，减少了加氢气化炉1的外界氢气通入量，降低了氢气的投入成本。

加氢气化装置包括加氢气化炉1、半焦冷却器7、变压锁斗2和半焦发料罐3；

加氢气化炉1的半焦出口与半焦冷却器7的半焦冷却进口连接，半焦冷却器7对加氢气化炉1排出的半焦进行冷却，防止后续设备被高温半焦释放的热量损坏，半焦冷却器7的半焦冷却出口通过变压半焦进料阀9与变压锁斗2的变压半焦进口连接，变压锁斗2的锁斗半焦出口通过发料半焦进阀8与半焦发料罐3的发料半焦进口连接，半焦发料罐3的发料半焦出口与气流床气化炉4的流化半焦进口通过半焦输送管10连接，气流床气化炉4的高温合成气出口与加氢气化炉 1的高温合成气入口连接；气流床气化炉4产生的高温合成气通入加氢气化炉1中，对进入加氢气化炉1的氢气进行加热，减少了贫氧燃烧所需的氢气量；降低了对通入加氢气化炉1的氢气温度的要求，加热到250℃左右即可，节省了加热氢气需要的燃料成本，同时250℃的氢气易于输送，避免高温高压损坏管道造成氢气泄露或发生爆炸事故，安全性高。

加氢气化炉1的下部空间与变压锁斗2的上部空间通过第一锁斗平衡阀11连通，在向变压锁斗2中输送半焦时，第一锁斗平衡阀11 开启，使加氢气化炉1和变压锁斗2连通，平衡加氢气化炉1和变压锁斗2中的压力，保证半焦顺利进入变压锁斗2；

变压锁斗2的上部空间与半焦发料罐3的上部空间通过第二锁斗平衡阀12连通，在变压锁斗2的侧壁上设有锁斗充压管13，在锁斗充压管13上设有锁斗充压阀14，半焦进入变压锁斗2后再对变压锁斗2进行充压，避免向半焦发料罐3内排放半焦时引起半焦发料罐3内部压力的大幅度波动，保证半焦可以顺利排至后续设备。

在半焦发料罐3的上部侧壁上设有发料充压管15，在发料充压管15上设有调压阀16，在半焦发料罐3内部设有发料压力传感器20，在气流床气化炉4内设有气流床压力传感器21，发料压力传感器20 和气流床压力传感器21的信号输出端分别与压差控制器22的信号输入端连接，压差控制器22的信号输出端与调压阀16的信号输入端连接；本实施例中使用的压差控制器22为霍尼韦尔压差控制器。半焦发料罐3内部压力与气流床气化炉4内部的压力始终保持一个恒定的差值，保证半焦可以稳定输送至气流床气化炉4内部。

在半焦输送管10进料端的侧壁上连通有输送气管17，给半焦提供一个输送动力，保证半焦能够沿输送气管17顺利进入气流床气化炉4。

在气流床气化炉4的侧壁上设有煤粉喷嘴23，气流床气化炉4 的灰渣出口与灰渣锁斗5的锁斗进口通过锁斗进口阀18连接，灰渣锁斗5的锁斗出口与灰渣储罐6的储罐进口通过储罐进口阀19连接。

工作原理：

首先对气流床气化炉4进行烘炉，向气流床气化炉4的开工烧嘴中通入天然气并点燃进行烘炉，烘炉过程中产生的热烟气会从气流床气化炉4的高温合成气出口排出，进入加氢气化炉1，对加氢气化炉 1也进行烘炉，气流床气化炉4内部温度达到500℃后，进行投煤及加入气化剂开始气化反应，气化反应产生的高温合成气进入加氢气化炉1，加氢气化炉1进一步升温。

当加氢气化炉1内部温度达到550℃时，向加氢气化炉1内通入循环氢气和氧气，少量循环氢气和氧气进行贫氧燃烧，提高其余循环氢气的温度，当加氢气化炉1内部温度达到1100℃时，向加氢气化炉1内通入煤粉，高温氢气和煤粉进行加氢气化反应，生成富含甲烷的粗煤气、高附加值芳烃油品和高热值半焦。所产物料在加氢气化炉 1内发生分离后粗煤气通过粗煤气出口排出进入后系统，半焦落到加氢气化炉1底部，再进入半焦冷却器7内进行冷却，当半焦冷却器7 内满料后加氢气化炉1底部会积累一定的半焦料层，半焦料层起到气固料封作用，防止粗煤气从半焦出口排出。

半焦料层达到一定高度后，开启变压半焦进料阀9和第一锁斗平衡阀11，冷却后的半焦进入变压锁斗2，同时变压锁斗2与加氢气化炉1连通，变压锁斗2在进料时，内部气体通过第一锁斗平衡阀11 进入加氢气化炉1，使得变压锁斗2与加氢气化炉1内的压力平衡。

变压锁斗2进料完成后，关闭变压半焦进料阀9和第一锁斗平衡阀11，先开启锁斗充压阀14，向变压锁斗2通入合成气增压，再开启发料半焦进阀8和第二锁斗平衡阀12，变压锁斗2中的半焦进入半焦发料罐3，变压锁斗2与半焦发料罐3通过第二锁斗平衡阀12 连通，使得变压锁斗2与半焦发料罐3内的压力平衡，半焦进入半焦发料罐3后，通过发料半焦出口排出进入半焦输送管10，半焦输送管10的进料端连通有输送气管17，通入合成气，将半焦吹送至气流床气化炉4中。

当变压锁斗2卸料完成后，关闭锁斗充压阀14、发料半焦进阀8 和第二锁斗平衡阀12，开启变压半焦进料阀9和第一锁斗平衡阀11，向变压锁斗2中装料，循环上述过程。

通入气流床气化炉4内半焦和通过煤粉喷嘴23喷入的煤粉混合后与气化剂进行气化反应，半焦的挥发份含量较低，活性较差，煤粉的自身活性较高，通入煤粉可以提高半焦的反应活性，提高半焦的转化率，气化反应产生的灰渣依次排入灰渣锁斗5和灰渣储罐6。

半焦发料罐3内的压力大于气流床气化炉4内的压力，在半焦发料罐3内部设有发料压力传感器20，在气流床气化炉4内设有气流床压力传感器21，发料压力传感器20、气流床压力传感器21的信号输出端分别与压差控制器22的信号输入端连接，当压差控制器22收到半焦发料罐3内的压力与气流床气化炉4内的压力差小于设定值时，压差控制器22会向调压阀16发送开启信号，给半焦发料罐3充压，当半焦发料罐3内的压力与气流床气化炉4内的压力差达到预设值时，压差控制器22会向调压阀16发送关闭信号，在加氢气化系统工作过程中，上述压力调节过程会一直进行，保证气流床气化炉4能够稳定进料。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种粗煤气合成装置论文和设计

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