一种同时气化粉煤和水煤浆的加压气化工艺

摘要

本发明涉及到一种同时气化粉煤和水煤浆的加压气化工艺，其特征在于使用特制的气化炉，该气化炉具有特制的粉煤烧嘴和开工烧嘴，可同时加工水煤浆和粉煤。气化步骤包括点火开工、点燃粉煤烧嘴、气化炉和碳洗塔升温升压、点燃水煤浆烧嘴，气化室内压力升高，控制在特定的反应条件，持续气化。本发明解决了现有水煤浆气化工艺合成气中有效组分不高、入炉煤质要求高、水煤浆烧嘴寿命短、单炉运行时间短、耐火砖寿命短、煤浆浓度低等问题，同时解决现有粉煤气化工艺投资大、设备复杂、综合能耗高等问题。

主权项

一种同时气化粉煤和水煤浆的加压气化工艺，其特征在于：所使用的气化炉包括由压力壳体构成的炉体(20)，所述炉体(20)内上部设有水冷壁(28)，水冷壁(28)围护形成气化室(29)，水冷壁(28)与炉体(20)之间的间隙构成环形空间(18)；气化室(29)下方设有激冷室(30)，激冷室(30)和气化室(29)之间通过上部下降管(26)相连通；其特征在于所述炉体的顶部设有水煤浆烧嘴(8)，水煤浆烧嘴(8)的出口连通所述气化室(29)；所述气化炉炉体(20)侧壁上部设有至少三个粉煤烧嘴(6)，各所述粉煤烧嘴(6)沿炉体同一水平圆周上均布；所述水冷壁(28)上设有对应于各所述粉煤烧嘴(6)的多个安装孔，各所述粉煤烧嘴(6)的头部穿过炉体(20)侧壁与水冷壁(28)相连接；对应于各粉煤烧嘴(6)，在所述炉体上设有第一法兰座(52)，并且第一法兰座(52)沿所在炉体位置的法线方向设置；所述第一法兰座(52)内设有第二法兰座(51)；第二法兰座(51)的轴线与对应第一法兰座(52)的轴线之间的夹角为0.5～5°；所述粉煤烧嘴(6)同轴设置在各自对应的第二法兰座(51)内；所述炉体侧壁上还对称设有两套开工烧嘴(17)，所述开工烧嘴(17)位于所述粉煤烧嘴的上方；每套开工烧嘴(17)分别包括：设置在所述炉体侧壁上的接管(94)，接管(94)的第一端穿过炉体(20)侧壁位于炉体侧壁和水冷壁(28)之间的间隙中；接管的第一端通过膨胀节(95)连接冷却水夹套(96)，所述冷却水夹套(96)穿设在所述水冷壁(28)上；所述接管(94)的第二端通过开工烧嘴法兰座(93)依次连接第二切断球阀(92)、密封函(91)和第一切断球阀(90)，所述第一切断球阀通过密封函连接开工烧嘴座(88)；所述炉体侧壁上还设有悬挂梁底座(85)，悬挂梁(84)设置在悬挂梁底座(85)上，轨道梁(86)连接在所述悬挂梁(85)上，开工烧嘴(17)通过环形卡套连接在能沿轨道梁(85)移动的驱动装置(89)上；所述开工烧嘴(17)、接管(94)和冷却水夹套(96)同轴设置，所述开工烧嘴座(88)和所述接管(94)的内径大于所述开工烧嘴(17)的外径；所述开工烧嘴(17)的轴线与所述粉煤烧嘴中心线所在平面成13～18°夹角；所述炉体的底部设有出渣口，所述出渣口上设有破渣机(22)；水煤浆和粉煤同时加压气化的步骤如下：1)点火开工一体化开工烧嘴(17)处于停车位置；启动一体化开工烧嘴(17)的点火程序，打开一体化开工烧嘴(17)的第一切断球阀(90)和第二切断球阀(92)，驱动装置(89)工作将开工烧嘴(17)推入开工烧嘴通道内的冷却水夹套(96)内；随后顺序控制程序打开高压氮气阀门吹扫一体化开工烧嘴(17)的燃料通道(75)和氧气通道(77)；吹扫完毕后将流量为0.40～0.60kg/s、温度为常温、压力为4.5～4.8MPaG的燃料和流量为1.30～1.40kg/s、温度为50～100℃、压力为4.4～4.8MPaG的氧气分别引入一体化开工烧嘴(17)的对应通道内；控制氧气和燃料的流量比为2.0～3.5；在氧气和燃料建立背压从头部喷出的同时，一体化开工烧嘴(17)的高压点火包(72)工作，通过高压电缆(73)将高压电流送入高压电子点火杆(70)，高压电子点火杆(70)头部气体电离形成高温气流和脉冲火花，火焰检测器(83)检测到脉冲火花，点燃开工烧嘴(17)头部喷出的氧气和燃料混合物；高压电子点火杆(70)的电子点火时间控制在7～25S之间，当电子打火脉冲火花消失时，立刻打开点火杆保护氮气(71)入口管道阀门吹扫一体化开工烧嘴(17)的点火通道(74)，吹扫氮气流量控制在30～70Nm3/h，吹扫氮气压力为5.2MPaG；随后，气化炉(7)和碳洗塔(10)开始升温升压；当气化炉(7)升压到0.7～1.0MPaG时，逐步点燃粉煤烧嘴(6)；水煤浆烧嘴(8)的氧气/水煤浆通道处于氮气吹扫状态；当至少有2个粉煤烧嘴(6)处于稳定燃烧状态时，一体化开工烧嘴(17)的燃料通道(75)和氧气通道(77)关闭，同时对燃料通道(75)和氧气通道(77)进行氮气吹扫；吹扫完毕后，驱动机构将一体化开工烧嘴(17)从点火位置退回停车位置；关闭一体化开工烧嘴(17)的第一切断球阀(90)和第二切断球阀(92)，调节循环冷却水流量为0.3kg/s。当全部粉煤烧嘴(6)正常工作且粉煤烧嘴(6)负荷达到90～100％后，点燃顶部水煤浆烧嘴(8)，并调节有效气负荷到80～100％，气化室(7)内压力升高到1.0～8.5MPaG。控制粉煤烧嘴(6)中氧气通道中的氧气背压高于气化室压力0.08～0.15MPaG，粉煤烧嘴(6)中粉煤的粉煤悬浮物背压要求高于气化炉压力0.08～0.15MPaG，粉煤烧嘴(6)中的氧气和干煤粉的重量比为0.70～1：1；水煤浆烧嘴(8)的氧气背压要求高于气化炉压力0.60～1.40MPaG，水煤浆烧嘴(8)的水煤浆背压要求高于气化炉压力0.40～1.20MPaG，水煤浆烧嘴(8)中的氧气和水煤浆的流量比为450～510NM3/h：1M3/h；受粉煤烧嘴所送出的高速旋流粗煤气产生的离心力作用，粗煤气中微小熔渣颗粒被甩到水冷壁(28)的内表面，形成熔融态灰渣；高温粗煤气和熔融态灰渣共同向下流动通过渣口(27)和上部下降管(26)，经过均布激冷水的激冷环(25)，沿下部下降管(23)进入激冷室(30)的水浴中；激冷室中激冷水的温度为160～230℃，熔渣冷却固化后，落入激冷室(30)底部，经破渣机(22)破碎后排出；高温粗煤气沿下部下降管(23)和上升管(21)的环隙上升，并经激冷室(30)上部挡板折流后，经粗煤气出口管线(24)进入文丘里洗涤器(14)，洗涤增湿后进入碳洗塔(10)；碳洗塔顶部排出的激冷气进入变换工序或火炬系统，碳洗塔底部排出的灰水经灰水处理系统(11)后循环使用；激冷水泵(15)从碳洗塔(10)底部抽取黑水，其中第一股黑水经过激冷水冷却器(16)降温后送入激冷环，第二股黑水直接送入文丘里洗涤器(14)。