阅读说明：本技术 一种间冷式移动床非熔渣纯氧连续气化装置及工艺 (Indirect cooling type moving bed non-slag pure oxygen continuous gasification device and technology ) 是由 王恩伟 李冬 安连杰 甘世杰 张景华 牛帅 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种间冷式移动床非熔渣纯氧连续气化装置及工艺,包括气化设备、除尘设备、余热回收设备及冷处理设备；其中气化设备包括气化炉,除尘设备包括旋风除尘器及高温袋式除尘器,余热回收设备包括余热回收器,冷处理设备包括间冷器；气化炉的优化设置能够使本发明的气化效率得到进一步的提升,减少本发明灰渣残碳量；除尘设备的设置,便于将从气化炉输出的煤气中夹带的灰尘进行较为彻底的清除,延长了余热回收器的使用寿命,避免洗涤除尘对水资源的浪费,同时避免了二次污染；间冷器对常规水洗塔的替代,可以实现煤气的非接触式间接换热,解决了洗涤煤气废水VOCs无组织排放的难题,实现了煤气废水的零排放。(The invention discloses a non-slag pure oxygen continuous gasification device and a process of an indirect cooling type moving bed, which comprises gasification equipment, dust removal equipment, waste heat recovery equipment and cold treatment equipment; the gasification equipment comprises a gasification furnace, the dust removal equipment comprises a cyclone dust collector and a high-temperature bag type dust collector, the waste heat recovery equipment comprises a waste heat recoverer, and the cold treatment equipment comprises an intercooler; the optimized arrangement of the gasification furnace can further improve the gasification efficiency of the invention and reduce the quantity of ash and carbon residue of the invention; the arrangement of the dust removal equipment is convenient for thoroughly removing dust carried in the coal gas output from the gasification furnace, the service life of the waste heat recoverer is prolonged, the waste of water resources caused by washing and dust removal is avoided, and meanwhile, secondary pollution is avoided; the indirect cooler replaces a conventional water washing tower, so that non-contact indirect heat exchange of coal gas can be realized, the problem of unorganized discharge of VOCs in the coal gas washing wastewater is solved, and zero discharge of the coal gas wastewater is realized.)

一种间冷式移动床非熔渣纯氧连续气化装置及工艺

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种间冷式移动床非熔渣纯氧连续气化装置及工艺。

背景技术

目前，随着煤化工产业的蓬勃发展，对煤气化技术的气化强度、气化效率、煤种适应性、操作的连续性以及环境友好性等指标都提出了越来越高的要求。而现存的大多数煤化工企业及陶瓷、玻璃和冶炼企业，仍然存在较为严重的污染处理不彻底及处理效率低下等问题，并且在废气处理过程中问题尤为严重，其中针对除尘操作，现有企业较多采用湿式洗涤除尘，湿式洗涤除尘会产生大量的沉渣且沉渣处理不当一方面会造成水资源的污染，另一方面也会造成对水资源的浪费，加剧了对环境的污染破坏程度；此外湿式洗涤除尘在寒冷地区为了不影响正常工作还需要采取防冻措施，加重了工作负担；而针对在现有的废气处理过程中换热设备较多采用直接洗涤换热，同样增加了废水的排放，并产生对环境二次污染的隐患，严重影响了对煤气的处理效果及处理效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种间冷式移动床非熔渣纯氧连续气化装置及工艺，能够提升气化效果，提高气化效率，并且在处理过程中实现节约、高效、无废水排放的目的。

本发明采用如下技术方案：

一种间冷式移动床非熔渣纯氧连续气化装置及工艺，包括气化设备、除尘设备、余热回收设备及冷处理设备；

气化设备包括气化炉，气化炉顶部设置原料煤斗，气化炉底部设置有气化剂进口，气化炉上设置有煤气出口，煤气出口通过连接管道与除尘设备连接；

除尘设备包括旋风除尘器及高温袋式除尘器，旋风除尘器及高温袋式除尘器上均设置有煤气进口及煤气出口；旋风除尘器的煤气进口通过连接管道与气化炉的煤气出口连接，旋风除尘器的煤气出口通过连接管道与高温袋式除尘器的煤气进口连接；高温袋式除尘器上还设置有气体反吹口，高温袋式除尘器下端设置有灰尘出口；高温袋式除尘器的煤气出口通过连接管道与余热回收设备连接；

余热回收设备包括余热回收器，余热回收器上设置有煤气进口与煤气出口，余热回收器的煤气进口通过连接管道与高温袋式除尘器的煤气出口连接，余热回收器的煤气出口通过连接管道与冷处理设备连接；

冷处理设备包括间冷器，间冷器上设置有间冷器煤气进口、间冷器煤气出口、间冷器进水口及间冷器出水口；间冷器煤气进口通过连接管道与余热回收器的煤气出口连接，间冷器煤气出口通过连接管道与产品煤气接管网处连接。

所述的气化炉筒体全段为水冷壁结构，且水冷壁分为上下两段，上段为低压段，下段为中压段，上段水冷壁通过连接管道与第一低压汽包连接，下段水冷壁通过连接管道与第一中压汽包连接。

所述的气化炉顶部设置有自动加焦机，原料煤斗设置在自动加焦机上；气化炉底端设置有强制排渣装置，强制排渣装置设置在气化炉底端四周，且为四灰斗或六灰斗结构。

所述的气化炉内部设置有7至15层多边形炉篦且对气化炉的高径比进行了优化，气化炉优化的高径比为2至5。

所述的旋风除尘器底端设置有小型灰仓，高温袋式除尘器气体反吹时所选的气体为氮气或二氧化碳。

所述的余热回收器内部由上至下依次设置有中压蒸发段、低压过热段、低压蒸发段及软水预热段。

所述的旋风除尘器与高温袋式除尘器之间设置有高温煤气冷却器，余热回收器内部由上至下依次设置有低压过热段、低压蒸发段及软水预热段。

所述的间冷器内部设置有换热管，且换热管采用竖直分布。

一种间冷式移动床非熔渣纯氧连续气化装置的工艺，该工艺采用如权利要求1至8任一权利要求所述的一种间冷式移动床非熔渣纯氧连续气化装置。

本发明的工艺包括以下步骤：气化、除尘、余热回收及冷处理；

气化：将原料煤及气化剂置入气化炉内进行充分反应，气化炉内产生的煤气通过连接管道进入除尘设备进行除尘处理；

除尘：气化炉内产生的煤气经过除尘设备中旋风除尘器及高温袋式除尘器除尘处理后进入余热回收设备进行热量的回收；

余热回收：进入余热回收设备的煤气进行热量回收处理后，通过连接管道进入冷处理设备进行冷处理；

冷处理：进入间冷器的煤气通过换热处理将处理完成的煤气通过连接管道送至产品煤气接管网处。

与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明是一种间冷式移动床非熔渣纯氧连续气化装置及工艺，通过对气化炉的高径比进行优化及炉篦的设置能够使本发明的气化效率得到进一步的提升，减少本发明灰渣残碳量，提升本发明的操作效率，气化炉底端强制排渣装置的设置能够保证气化炉内的气化灰渣的顺利排出，保障气化炉的连续、稳定的运行。

进一步地，除尘设备的设置，便于将从气化炉输出的煤气中夹带的灰尘进行较为彻底的清除，延长了余热回收器的使用寿命，避免洗涤除尘对水资源的浪费，同时避免了二次污染；除尘设备中旋风除尘器底端小型灰仓的设置，可实现无人值守自动化操作，操作安全快捷。

进一步地，余热回收器的设置实现了余热回收的最大化，可以副产出不同压力等级的饱和蒸汽和过热蒸汽，实现热能的梯度回收。

进一步地，间冷器对常规水洗塔的替代，可以实现煤气的非接触式间接换热，解决了洗涤煤气废水VOCs无组织排放的难题，实现了煤气废水的零排放，增强本发明的气化效果，提升气化效率，同时增强了本发明的环保性能。

附图说明

图1为本发明实施例一流程示意图；

图2为本发明实施例二流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作以详细的描述：

实施例一

如图1所示，本发明所述的一种间冷式移动床非熔渣纯氧连续气化装置及工艺，包括气化设备、除尘设备、余热回收设备及冷处理设备；

气化设备包括气化炉1，气化炉1顶部设置原料煤斗10，气化炉1底部设置有气化剂进口16，气化炉1上设置有煤气出口11，煤气出口11通过连接管道与除尘设备连接；

除尘设备包括旋风除尘器2及高温袋式除尘器3，旋风除尘器2和高温袋式除尘器3串联运行，能够将从气化炉1输出的煤气中夹带的灰尘进行较为彻底的清除，从而达到对煤气的彻底净化，减少了对余热回收器的冲刷，延长了余热回收器的使用寿命，同时既避免了洗涤除尘对水资源的浪费，又避免了二次污染；旋风除尘器2及高温袋式除尘器3上均设置有煤气进口及煤气出口；旋风除尘器2的煤气进口21通过连接管道与气化炉1的煤气出口11连接，旋风除尘器2的煤气出口22通过连接管道与高温袋式除尘器3的煤气进口31连接；高温袋式除尘器3上还设置有气体反吹口33，气体反吹口33定时进行气体反吹保证煤气中分散的煤灰充分地被净化去除，提升除尘效果；高温袋式除尘器3下端设置有灰尘出口34，用于将经高温袋式除尘器3处理的灰尘及时排出，确保高温袋式除尘器3运行的连续性及稳定性；高温袋式除尘器3在使用时优选温度为400摄氏度至800摄氏度，压力优选为30千帕至70千帕,在此条件下能进一步提升除尘效果；高温袋式除尘器3的煤气出口32通过连接管道与余热回收设备连接；

余热回收设备包括余热回收器4，余热回收器4通过不同换热层实现梯度热量的回收，实现热量回收最大化，提升本发明的气化效率及气化效果；余热回收器4通过连接管道分别于第二低压汽包4-1和第二中压汽包4-2连接，余热回收器4在工作过程中产生的中压饱和蒸汽通过第二中压汽包4-2上端设置的出口43排出系统，余热回收器4在工作过程中产生的低压过热蒸汽通过低压过热蒸汽入口44进入余热回收器内，最后由低压过热蒸汽出口49排至系统外；余热回收器4上设置有煤气进口41与煤气出口42，余热回收器4的煤气进口41通过连接管道与高温袋式除尘器的煤气出口32连接，余热回收器4的煤气出口42通过连接管道与冷处理设备连接；

冷处理设备包括间冷器5，间冷器5主要对进入其内部的煤气进行降温处理，使用间冷器5对常规水洗塔的替代，可以实现煤气的非接触式间接换热，解决了洗涤煤气废水VOCs无组织排放的难题，实现了煤气废水的零排放，进一步提升本发明的环保性能；间冷器5上设置有间冷器煤气进口51、间冷器煤气出口52、间冷器进水口54及间冷器出水口53；间冷器煤气进口51通过连接管道与余热回收器的煤气出口42连接，间冷器煤气出口52通过连接管道与产品煤气接管网处连接；

气化炉1筒体全段为水冷壁结构，且水冷壁分为上下两段，上段为低压段，下段为中压段；水冷壁的设置是为了吸收气化炉1内的高温辐射热，保证气化工作的连续、稳定的进行；上段水冷壁通过连接管道与第一低压汽包1-1连接可产生0.6MPa的低压饱和蒸汽，并通过第一低压汽包1-1上端设置的出口12排出系统；下段水冷壁通过连接管道与第一中压汽包1-2连接可产生1.6MPa的中压饱和蒸汽，并通过第一中压汽包1-2顶端设置的出口13排出系统；每段水冷壁设置有两层测温装置，每层测温装置4个测温点，呈直角分布，便于将气化温度控制在一定区间内，提高煤气的气化效率。气化炉1顶部设置有自动加焦机15，原料煤斗10设置在自动加焦机15上，自动加焦机15配有煤锁气置换系统，可实现带压加煤，操作简便提升工作效率；气化炉1内部设置有7至15层多边形炉篦，优选11至14层，且对气化炉1的高径比进行了优化，气化炉1优化的高径比为2至5，优选高径比为3.5至4.5；炉篦及气化炉1高径比的优化设置，能够提升气化效率，使有效气体含量达到85%以上，灰渣残碳量低于0.5%；气化炉1底端设置有强制排渣装置14，强制排渣装置14设置在气化炉1底端四周，且为四灰斗或六灰斗结构，能够将气化炉1内的气化灰渣及时的排出，保障气化炉1的连续稳定运行。

旋风除尘器2底端设置有小型灰仓23，小型灰仓23的设置，可实现无人值守自动化操作，操作安全快捷，同时便于对旋风除尘器2在工作过程中收集的灰尘进行集中清理，提升气化效率，增强气化效果；高温袋式除尘器3气体反吹时所选的气体为氮气或二氧化碳，氮气及二氧化碳较为稳定且安全，既能保证除尘效率又能确保操作过程中的安全性。

余热回收器4内部由上至下依次设置有中压蒸发段、低压过热段、低压蒸发段及软水预热段，其中中压蒸发段通过连接管道与第二中压汽包4-2连接，在余热回收过程中产生的中压饱和蒸汽通过设置在第二中压汽包4-2上端的出口43排出系统，低压过热段、低压蒸发段分别通过连接管道与第二低压汽包4-1连接，在余热回收过程中产生的低压过热蒸汽通过低压过热蒸汽入口44进入低压过热段，最后由低压过热蒸汽出口49排出系统；软水预热段底端设置有软水预热段进水口46，软水预热段进水口46通过连接管道与外界水源导通，软水预热段顶端设置有出水口47，软水预热段出水口47通过连接管道，与设置在第二低压汽包4-1和第二中压汽包4-2之间的输水管道48连通；通过向软水预热段中输入水流，实现水流在第二低压汽包4-1和第二中压汽包4-2及余热回收器4内部各段之间的循环流动，进一步提升本发明的操作性能，增强气化效率；

间冷器5内部设置有换热管，换热管可采用波节换热管、蛇形换热管等，且换热管采用竖直分布，可以实现煤气的非接触式间接换热，省去了常用的洗涤塔洗涤工艺，真正实现了气化无废水排放，提升本发明的使用性能，节约水资源同时也避免了由洗涤塔洗涤工艺所产生的水污染的隐患。

实施例一中的工艺包括以下步骤：

气化、除尘、余热回收及冷处理；

气化：将原料煤及气化剂置入气化炉1内进行充分反应，气化炉1内产生的煤气通过连接管道进入除尘设备进行除尘处理；

除尘：气化炉1内产生的煤气通过连接管道进入旋风除尘器2内进行除尘处理，经过旋风除尘器2进行除尘后的煤气通过连接管道进入高温袋式除尘器3，经高温袋式除尘器3除尘处理后的煤气，通过连接管道进入余热回收设备进行热量的回收；

余热回收：余热回收器4通过管道连接有第二低压汽包4-1和第二中压汽包4-2，热量回收过程中产生的中压饱和蒸汽通过第二中压汽包4-2排出系统，产生的低压过热饱和蒸汽通过第二低压汽包4-1排出系统；进入余热回收器4中的煤气经热量回收后通过连接管道进入冷处理设备进行冷处理；

冷处理：进入间冷器5的煤气通过冷处理将处理完成的煤气通过连接管道送至产品煤气接管网处。

实施例二

如图2所示，本发明所述的一种间冷式移动床非熔渣纯氧连续气化装置及工艺，包括气化设备、除尘设备、余热回收设备及冷处理设备；

气化设备包括气化炉1，气化炉1顶部设置原料煤斗10，气化炉1底部设置有气化剂进口16，气化炉1上设置有煤气出口11，煤气出口11通过连接管道与除尘设备连接；

除尘设备包括旋风除尘器2及高温袋式除尘器4，旋风除尘器2和高温袋式除尘器4之间，设置有高温煤气冷却器3，高温煤气冷却器3通过连接管道分别于旋风除尘器2和高温袋式除尘器4连接，并且高温煤气冷却器3顶端与底端均通过连接管道与第二中压汽包3-1连接；高温煤气冷却器3的设置，能够将从旋风除尘器2输出的煤气中夹带的热量，通过第二中压汽包3-1顶端设置的出口33排出，降低进入高温袋式除尘器4中的煤气热量，延长高温袋式除尘器4的使用寿命，增加高温袋式除尘器4的可选择性，降低成本；旋风除尘器2及高温袋式除尘器4上均设置有煤气进口及煤气出口；旋风除尘器2的煤气进口21通过连接管道与气化炉1的煤气出口11连接，旋风除尘器2的煤气出口22通过连接管道与高温煤气冷却器的煤气进口31连接；高温煤气冷却器3的煤气出口32，通过连接管道与高温袋式除尘器4上设置的煤气进口41连接，高温袋式除尘器4上还设置有气体反吹口44，气体反吹口44定时进行气体反吹保证煤气中分散的煤灰充分地被净化去除，提升除尘效果；高温袋式除尘器4下端设置有灰尘出口43，用于将经过高温袋式除尘器4处理的灰尘及时排出，确保高温袋式除尘器4运行的连续性及稳定性；高温袋式除尘器4在使用时优选温度为400摄氏度至800摄氏度，压力优选为30千帕至70千帕,在此条件下能进一步提升除尘效果；高温袋式除尘器4的煤气出口42通过连接管道与余热回收设备连接；

余热回收设备包括余热回收器5，余热回收器5通过不同换热层实现梯度热量的回收，实现热量回收最大化，提升本发明的气化效率及气化效果；余热回收器5通过连接管道与第二低压汽包5-1连接，余热回收器5在工作过程中产生的低压过热蒸汽通过低压过热蒸汽入口53进入余热回收器5内，最后由低压过热蒸汽出口56排至系统外；余热回收器5上设置有煤气进口51与煤气出口52，余热回收器5的煤气进口51通过连接管道与高温袋式除尘器4的煤气出口42连接，余热回收器5的煤气出口52通过连接管道与冷处理设备连接；

冷处理设备包括间冷器6，间冷器6主要对进入其内部的煤气进行降温处理，使用间冷器6对常规水洗塔的替代，可以实现煤气的非接触式间接换热，解决了洗涤煤气废水VOCs无组织排放的难题，实现了煤气废水的零排放，进一步提升本发明的环保性能；间冷器6上设置有间冷器煤气进口61、间冷器煤气出口62、间冷器进水口64及间冷器出水口63；间冷器煤气进口61通过连接管道与余热回收器的煤气出口52连接，间冷器煤气出口62通过连接管道与产品煤气接管网处连接；

气化炉1筒体全段为水冷壁结构，且水冷壁分为上下两段，上段为低压段，下段为中压段；水冷壁的设置是为了吸收气化炉1内的高温辐射热，保证气化工作的连续、稳定的进行；上段水冷壁通过连接管道与第一低压汽包1-1连接，并可产生0.6MPa的低压饱和蒸汽，第一低压汽包1-1上端设置有出口12，出口12通过连接管道与设置在第二低压汽包5-1上端的连接管道导通，并将产生的低压过热蒸汽通过连接管道由低压过热蒸汽入口53输送至余热回收器5内，最后由低压过热蒸汽出口56排出系统；下段水冷壁通过连接管道与第一中压汽包1-2连接可产生1.6MPa的中压饱和蒸汽，通过第一中压汽包1-2顶端设置的出口13排出系统；每段水冷壁设置有两层测温装置，每层测温装置4个测温点，呈直角分布，便于将气化温度控制在一定区间内，提高煤气的气化效率。气化炉1顶部设置有自动加焦机15，原料煤斗10设置在自动加焦机15上，自动加焦机15配有煤锁气置换系统，可实现带压加煤，操作简便提升工作效率；气化炉1内部设置有7至15层多边形炉篦，优选11至14层，且对气化炉1的高径比进行了优化，气化炉1优化的高径比为2至5，优选高径比为3.5至4.5；炉篦及气化炉1高径比的优化设置，能够提升气化效率，使有效气体含量达到85%以上，灰渣残碳量低于0.5%；气化炉1底端设置有强制排渣装置14，强制排渣装置14设置在气化炉1底端四周，且为四灰斗或六灰斗结构，能够将汽化炉1内的气化灰渣及时的排出，保障气化炉1的连续稳定运行。

旋风除尘器2底端设置有小型灰仓23，小型灰仓23的设置，可实现无人值守自动化操作，并且便于对旋风除尘器2在工作过程中收集的灰尘进行集中清理，提升气化效率，增强气化效果；高温袋式除尘器4气体反吹时所选的气体为氮气或二氧化碳，氮气及二氧化碳较为稳定且安全，既能保证除尘效率又能确保操作过程中的安全性。

余热回收器5内部由上至下依次设置有低压过热段、低压蒸发段及软水预热段，低压过热段、低压蒸发段分别通过连接管道与第二低压汽包5-1连接；在余热回收过程中产生的低压过热蒸汽，通过第二低压汽包5-1上端设置的连接管道与设置在出口12上的连接管道导通后，由低压过热蒸汽入口53输送至余热回收器5的低压过热段内，最后由低压过热蒸汽出口56排出系统; 软水预热段底端设置有软水预热段进水口54，软水预热段进水口54通过连接管道与外界水源导通，软水预热段顶端设置有出水口55，软水预热段出水口55通过连接管道与第二低压汽包5-1连通；通过向软水预热段中输入水流，实现水流在第二低压汽包5-1及余热回收器5内部各段之间的循环流动，进一步提升本发明的操作性能，增强气化效率；

间冷器6内部设置有换热管，换热管可采用波节换热管、蛇形换热管等，且换热管采用竖直分布，可以实现煤气的非接触式间接换热，省去了常用的洗涤塔洗涤工艺，真正实现了气化无废水排放，提升本发明的使用性能，节约水资源同时也避免了由洗涤塔洗涤工艺所产生的水污染的隐患。

实施例二中的工艺包括以下步骤：

气化、除尘、余热回收及冷处理；

气化：将原料煤及气化剂置入气化炉1内进行充分反应，气化炉1内产生的煤气通过连接管道进入除尘设备进行除尘处理；

除尘：气化炉1内产生的煤气通过连接管道进入旋风除尘器2内进行除尘处理，经过旋风除尘器2进行除尘后的煤气通过连接管道进入高温煤气冷却器3内，高温煤气冷却器3通过连接管道与高温袋式除尘器4连接，经高温袋式除尘器4除尘处理后的煤气，通过连接管道进入余热回收设备进行热量的回收；

余热回收：高温煤气冷却器3将进入其内部的煤气夹带的热量，通过第二中压蒸发汽包3-1顶端设置的出口33排出系统，余热回收器5通过管道连接有第二低压汽包5-1，热量回收过程中产生低压过热饱和蒸汽通过第二低压汽包5-1排出系统；进入余热回收器5中的煤气经热量回收后通过连接管道进入冷处理设备进行冷处理；

冷处理：进入间冷器6的煤气通过冷处理将处理完成的煤气通过连接管道送至产品煤气接管网处。