烟煤固定层间歇制气方法及设备.pdf

一种烟煤固定层间歇制气方法及设备，通过两个与固定床间歇造气炉结构基本相同的A炉和B炉的交替作用，进行正向制气和反向制气，上吹蒸汽自下而上进入A炉(或B炉)所产生的水煤气随下吹蒸汽再进入B炉(或A炉)，使水煤气中含有的焦油、有机物在B炉(或A炉)内的气化层中裂解，使最终产出的水煤气基本不含焦油及有机物。这种技术方案解决了固定床间歇造气不能以烟煤为原料的技术难题，它在有效消除焦油、有机物对后工序所造成隐患的同时，也提高了水煤气的质量，更为重要的是改变了工业合成气的原料路线，大幅度降低了生产成本。其设备改造与引进设备相比，结构简单，投资小，为以水煤气或半水煤气为原料的化工企业的技术改造提供了可行的技术方案。

1、  一种烟煤固定层间歇制气方法，其特征是交替利用两个与固定床间歇造气炉结构基本相同的孪生炉A炉和B炉进行正向制气和反向制气，在正向制气过程中，上吹蒸汽自下而上进入A炉所产生的水煤气随下吹蒸汽沿联管自上而下进入B炉，使水煤气中含有的焦油、有机物在B炉的气化层中裂解；在反向制气过程中，上吹蒸汽自下而上进入B炉所产生的水煤气，随下吹蒸汽沿联管自上而下进入A炉，使水煤气中含有的焦油、有机物在A炉的气化层中裂解。

2、  一种用于权利要求1所述的方法和设备，包括固定床间歇造气炉，其特征在于：设置两个与固定床间歇造气炉结构基本相同的孪生炉A炉(20)和B炉(21)，并通过联管(22)将A炉和B炉的上部连通，且有下吹蒸汽管(13)和排烟管(14)与联管连通，在下吹蒸汽管和排烟管上分别设有阀门C(1)、阀门D(2)；
在A炉和和B炉下方各设有一与其底部连通的下行煤气管(19)、(15)，下行煤气管上分别设有阀门E(12)、阀门F(3)；
在上吹蒸汽管(16)上分出两路管道，分别与A炉和B炉的下部连通，在所分出的两路管道上各设有阀门L(6)、阀门J(5)；
在空气管(18)上分出两路管道分别与A炉和B炉的下部连通，在所分出的两路管道上各设有阀门I(10)、阀门K(9)。

烟煤固定层间歇制气方法及设备
技术领域
本发明涉及一种工业水煤气的生产方法，特别是一种以烟煤为原料的固定层间歇制气方法和为实施该方法的制气设备。
背景技术
目前，我国生产合成氨、氮肥仍多以无烟煤或者焦炭为原料。随着能源价格的不断上调，给原本就原料占总生产成本60％以上的合成氨生产企业增加更为沉重的压力。若要有效地降低生产成本，必须寻求一种低价位的能源替代无烟煤或者焦炭。业内人员自然把眼光停留在蕴藏丰富、价格低廉的烟煤上。但用烟煤制气存在难度较大的技术问题。这是因为烟煤在生成煤气过程中，会产生大量的焦油、有机物和粉尘。焦油和粉尘极易堵塞管道，污染净化溶液；焦油和有机物会使在后工序的触煤中毒，或在高温的炉、机、塔上炭化，给在后工序造成严重后果，使生产无法正常进行。这是烟煤长期未能在固定床间歇造气炉上使用的主要原因。
近几年引进的Texaco、shell、恩德等气化技术，主要是将烟煤以粉状或者水煤浆形态置于炉体内，床层温度在1000-1600℃之间。在高纯氧条件下与煤发生反应而产生煤气。但是，这类引进的技术一次性投资很大，仅就设备投资方面，一套40000m³/h的造气设备，一次性投资至少在6000万元以上；建设至投产周期约在2年左右，这使得许多企业可望而不可求。
在固定床间歇炉造气的实践过程中，发现下吹煤气中几乎不含焦油和有机物，粉尘含量也大幅度降低。根据这个现象，能否寻求一种以烟煤为原料且在固定床间歇制气设备中能使焦油、有机物发生裂解的制气方法和为实施该方法，以少的投资、短的改造周期对现有的固定床间歇制气炉设备进行改进的课题摆在许多业内人士面前。
发明内容
本发明的目的一、要提供一种烟煤固定层间歇制气方法，是以烟煤为制气的原料来降低生产成本，并使水煤气中的焦油、有机物在下吹过程中于气化层中裂解，为在后工序正常进行消除隐患。
本发明的目的二、是要提供一种为实施烟煤固定层间歇制气方法的制气设备，这种制气设备是利用现有固定层间歇造气炉进行改造，以较小的投资来实现低成本烟煤制气。
为实现上述目的一，本发明采用如下技术方案：交替利用两个与固定床间歇造气炉结构基本相同的孪生炉A炉和B炉进行正向制气和反向制气，在正向制气过程中，上吹蒸汽自下而上进入A炉，所产生的水煤气随下吹蒸汽沿联管自上而下进入B炉，使水煤气中含有的焦油、有机物在B炉的气化层中裂解；在反向制气过程中，上吹蒸汽自下而上进入B炉所产生的水煤气，随下吹蒸汽沿联管自上而下进入A炉，使水煤气中含有的焦油、有机物在A炉的气化层中裂解。
正向制气过程中所产生的水煤气从B炉底部通过下行煤气管输入热利用设备，反向制气过程中所产生的下吹水煤气从A炉底部通过下行煤气管输入热利用设备。
A炉和B炉制气所用的原料为块烟煤或者型烟煤。
为实现上述目的二，本发明采用如下技术方案：包括固定床间歇造气炉。设置两个与固定床间歇造气炉结构基本相同的孪生炉A炉和B炉，并通过联管将A炉和B炉的上部连通，且有下吹蒸汽管和排烟管与联管连通。在下吹蒸汽管和排烟管上分别设有阀门C和阀门D。在A炉和和B炉下方各设有一与其底部连通的下行煤气管，下行煤气管上分别设有阀门E及阀门F。下行煤气管通向热利用设备。在上吹蒸汽管上分出两路管道，分别与A炉和B炉的下部连通，所分出的两路管道上各设有阀门L及阀门J。上吹蒸汽管和下吹蒸汽管与蒸汽总管连通。在与空气总管连通的空气管上分出两路管道分别与A炉和B炉的下部连通，在所分出的两路管道上各设有阀门I、阀门K。
结合所述的烟煤固定层间歇制气方法及设备，其制气的工艺流程分以下几个步骤。
将预制好的型烟煤或者块烟煤填入A炉和B炉，同时点火并吹风升温。
1、蒸汽吹净  打开阀门D，阀门L及阀门H，导入来自蒸汽总管的蒸汽，先对A炉进行蒸汽吹净，此时其它阀门关闭。然后打开阀门D、阀门J、阀门H，导入来自蒸汽总管的蒸汽，对B炉进行蒸汽吹净，此时其它阀门关闭。
2、吹风升温  同时打开阀门G、阀门I、阀门K及阀门D，关闭其它阀门。压入来自空气总管的空气，同时对A炉和B炉吹风升温。
3、正向制气  打开阀门F、阀门L及阀门H，压入来自蒸汽总管的蒸汽，上吹蒸汽经阀门H，阀门L，自A炉底部自下而上进入A炉，并打开A炉上方的阀门C，压入来自蒸汽总管的蒸汽，下吹蒸汽经阀门C与A炉产生的水煤气经联管自上而下进入B炉，使水煤气中含有的焦油、有机物在B炉的温度达1100-1400℃的气化层内裂解，粉尘沉积在干燥层上，经过对焦油、有机物裂解后的水煤气经阀门F进入热利用设备。
4、反向制气  打开阀门E、阀门J及阀门H，压入来自蒸汽总管的蒸汽，上吹蒸汽经阀门H、阀门J，自B炉底部自下而上进入B炉，并打开B炉上方的阀门C，压入来自蒸汽总管的蒸汽，下吹蒸汽经阀门C与B炉产生的水煤气经联管自上而下进入A炉，使水煤气中含有的焦油、有机物在A炉的温度达1100-1400℃的气化层内裂解，经对焦油、有机物裂解后的水煤气经阀门E进入热利用设备。
在生产半水煤气过程中，根据氢氮比，打开阀门P或者阀门N，使加氮空气经加氮空气管进入A炉或者B炉。在正向制半水煤气过程中，打开阀门M和阀门P，关闭阀门N，使加氮空气进入A炉。在反向制气过程中，打开阀门M和阀门N，关闭阀门P，使加氮空气进入B炉。
以下每个制气循环是按照蒸汽吹净——吹风升温——正向制气——反向制气而进行。
生产合成氨过程中，根据氢氮比，打开或关闭阀门M或阀门N分配进入A炉和B炉。
本发明交替利用两个与固定床间歇造气炉结构基本相同的A炉和B炉进行正向制气和反向制气，从而实现水煤气中地焦油、有机物在气化层裂解，使以烟煤为原料在固定床间歇造气炉内制出的水煤气而不会对在后工序造成隐患。实施烟煤固定层间歇制气方法的设备是在现有固定床间歇造气炉的基础上改造而成，只须把两台固定床间歇造气炉联接起来，加上自控阀即可实现。其投资小，建设至投产周期短。为生产合成氨、氮肥企业等供给气体质量较高、热值较大、成本较低的水煤气提供了技术保证。
图1是为实施烟煤固定层间歇制气方法的设备示意图。
附图标记
1阀门C         2阀门D      3阀门F    4阀门H    5阀门J
6阀门L         7阀门N      8阀门M    9阀门K    10阀门I
11阀门G        12阀门E     13下吹蒸汽管        14排烟管
15下行煤气管   16上吹蒸汽管           17加氮空气管
18空气管       19下行煤气管           20A炉    21B炉
22联管         23阀门P
参照图1。A炉20和B炉21均为固定床间歇造气炉。通过联管22在其上端连通。下吹蒸汽管13通过阀门C1与联管连通，排烟管14通过阀门D2与联管连通。上吹蒸汽管16分为两路管道分别通过阀门J5、阀门L6与B炉、A炉的底部连通，将上吹蒸汽经B炉、A炉底部中心进入炉体内。上吹蒸汽管与蒸汽总管之间连通且通过阀门H4所控制。
在A炉和B炉下方各设有与其底部连通的下行煤气管19、15。下行煤气管上分别设有阀门E12、阀门F3。下行煤气管与通往热利用设备的管道连通。
空气管18上分出两路管道且分别与A炉、B炉下部连通，在所分出的两路管道上各设有阀门I10、阀门K9。
加氮空气管17分两路管道与A炉、B炉连通，并分别由阀门M8和阀门N7及总阀门P23所控制。
在制气过程中，交替利用A炉和B炉，进行正向制气和反向制气。在正向制气过程中，打开阀门L6、阀门H4和阀门F3，其它阀门关闭。上吹蒸汽自下而上进入A炉20，所产生的水煤气进入联管22，并打开阀门C1，使下吹蒸汽也进入联管，并和A炉产生的水煤气一同自上而下进入B炉21，水煤气中的焦油、有机物在B炉的气化层内裂解，最后生产出的水煤气下行经下行煤气管15，通过阀门F3去往热利用设备。
在反向制气过程中，打开阀门J5、阀门H4和阀门E12，其它阀门关闭。上吹蒸汽自下而上进入B炉21，所产生的水煤气进入联管22，并打开阀门C1，使下吹蒸汽进入联管，并和B炉产生的水煤气一同自上而下进入A炉20，水煤气中的焦油、有机物在A炉的气化层内裂解，最后生产出的水煤气经下行煤气管19通过阀门E12去往热利用设备。
将预制好的型烟煤或者块烟煤填入A炉和B炉，同时点火并吹风升温。
1、蒸汽吹净  打开阀门D2，阀门L6及阀门H4，导入来自蒸汽总管的蒸汽，先对A炉进行蒸汽吹净，此时其它阀门关闭。然后打开阀门D2、阀门J5、阀门H4，导入来自蒸汽总管的蒸汽，对B炉进行蒸汽吹净，此时其它阀门关闭。
2、吹风升温  同时打开阀门G11、阀门I10、阀门K9及阀门D2，关闭其它阀门。压入来自空气总管的空气，同时对A炉和B炉吹风升温。
3、正向制气  打开阀门F3、阀门6L及阀门H4，压入来自蒸汽总管的蒸汽，上吹蒸汽经阀门H4，阀门L6，自A炉底部自下而上进入A炉，并打开A炉上方的阀门C1，压入来自蒸汽总管的蒸汽，下吹蒸汽经阀门C1与A炉产生的水煤气经联管自上而下进入B炉，使水煤气中含有的焦油、有机物在B炉的温度达1100-1400℃的气化层内裂解，粉尘沉积在干燥层上，经过对焦油、有机物裂解后的水煤气经阀门F3进入热利用设备。
4、反向制气  打开阀门E12、阀门J5及阀门H4，压入来自蒸汽总管的蒸汽，上吹蒸汽经阀门H4、阀门J5，自B炉底部自下而上进入B炉，并打开B炉上方的阀门C1，压入来自蒸汽总管的蒸汽，下吹蒸汽经阀门C1与B炉产生的水煤气经联管自上而下进入A炉，使水煤气中含有的焦油、有机物在A炉的温度达1100-1400℃的气化层内裂解，经对焦油、有机物裂解后的水煤气经阀门E12进入热利用设备。
在生产半水煤气过程中，根据氢氮比，打开阀门P23或者阀门N7，使加氮空气经加氮空气管进入A炉或者B炉。在正向制半水煤气过程中，打开阀门M8和阀门P23，关闭阀门N7，使加氮空气进入A炉。在反向制气过程中，打开阀门M8和阀门N7，关闭阀门P23，使加氮空气进入B炉。
以下每个制气循环是按照蒸汽吹净——吹风升温——正向制气——反向制气而进行。