專利名稱：煤氣余熱回收裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于熱交換領域，特別涉及碎煤移動床加壓氣化工藝的，煤氣余熱回收的工藝技術裝置。
背景技術：
眾所周知，煤制化學合成產(chǎn)品，如H2、NH3、CH4, CH3OH、油等等，采用加壓移動床進行煤氣化，不僅具有單位粗煤氣氧氣耗量最低的優(yōu)點，而且還具有可以采用相對廉價的高水份、高灰份的各種原料煤的優(yōu)點。然而，由于加壓移動床爐內(nèi)的煤炭氣化時的最高溫度，必須低于或等于入爐原料煤的灰熔點溫度。有的原料煤灰熔點在1200°C，有的原料煤灰熔點則可達到1500°C。由于煤氣化的主要反應是C+H20 = C0+H2，強吸熱反應，其化學反應平衡常數(shù)與反應溫度成正比， 即氣化溫度越高，平衡常數(shù)越大，生成物越多，蒸汽分解率越高，蒸汽利用率越高，煤氣化成本就越低。目前設計3. OMPa壓力的碎煤移動床加壓氣化工藝，蒸汽分解率通常在20 40%。當采用水份高達40 %，灰熔點在1200°C的褐煤、長焰煤為原料時，用于煤氣化反應OH2O = CCHH2和CO變換反應CCHH2O = C02+H2的總蒸汽分解率僅20%多一點，若再加上褐煤在氣化爐中干燥段蒸發(fā)出來水蒸汽，則總的蒸汽分解率僅為15%左右。由此導致出爐煤氣中的水汽高達55%左右。當采用低水份、高灰熔點貧瘦煤、洗精煤等煤為原料時，雖然用于C+H20 = CCHH2和 CCHH2O = C02+H2的氣化蒸汽分解率可達近40%。由于當煤氣化溫度低于700°C，不僅化學反應受動力學控制，化學反應速率低，平衡常數(shù)低，蒸汽分解率低，和原料煤在爐內(nèi)干燥層水蒸發(fā)少、干餾層中干餾產(chǎn)物少，熱量消耗少，從而使出爐煤氣的溫度高達600°C以上。為防止護爐頂?shù)募用貉b置等設備被高溫損壞，還經(jīng)常采取向爐內(nèi)噴水來降低出爐煤氣溫度。再則，即使采用白煤、貧瘦煤為原料，由于氣化壓力遠比常壓氣化高得多，干餾產(chǎn)物中還是有一定數(shù)量的焦油和粉塵。所以在煤氣的余熱回收、或冷卻前，都必須向煤氣噴水，進行初步的除塵冷卻，以大幅降低煤氣中的焦油和粉塵，使煤氣具有100%的濕度條件。 否則，煤氣中的焦油就會附著在流程下游的廢鍋等換熱設備表面，嚴重降低換熱效果。因此，3. OMPa的碎煤移動床加壓氣化工藝煤氣出爐后，無論是否回收煤氣余熱，都必須首先用水對高溫煤氣進行噴淋冷卻、洗滌，使煤氣溫度降到噴水后的的露點溫度200°C左右，其濕煤氣中的水汽含量也達到50 %以上，再進行余熱的回收或直接冷卻?，F(xiàn)行的加壓移動床煤氣余熱的回收裝置如附圖1和化學工業(yè)出版社《合成氣工藝技術與設計手冊》2002年第一版139頁所示，是采用廢熱鍋爐將壓力約3. 0煤氣中的余熱轉(zhuǎn)化為0. 壓力的低壓飽和蒸汽。富含50 60%%左右飽和水蒸汽的高壓煤氣走管內(nèi)，管外為被加熱產(chǎn)生蒸汽的鍋爐軟水，其蒸汽通常用于其它工藝之需。由于這種低壓蒸汽產(chǎn)量很大，幾乎達到與入爐蒸汽總量相當?shù)臄?shù)量，由于壓力太低，不可能再作為煤氣化用的原料水蒸汽，利用價值低，從而大大增加了煤氣及其產(chǎn)品成本。[0008]如采用碎煤移動床加壓氣化工藝，以貧度煤、洗精煤為原料生產(chǎn)合成氨粗煤氣。噸氨除耗用氣化爐夾套蒸汽800kg外，還需額外提供3. 8MPa，400°C中壓蒸汽1600kg，氧氣 520Nm3、原料標煤1300kg ；產(chǎn)生煤氣污水2700kg，同時噸氨煤氣余熱回收0. 5MPa低壓飽和蒸汽2300kg，噸氨耗用軟水總量達5噸。以每噸中壓蒸汽100元、噸氨僅外供蒸汽成本就達 160元，年產(chǎn)30萬噸合成氨廠，每年增加蒸汽成本4800萬元。如采用碎煤移動床加壓氣化工藝，以水份含量約40%的褐煤為原料生產(chǎn)合成天然氣。每1000標方天然氣產(chǎn)品耗用除夾套蒸汽約IOOOkg外，還需外供3. 8MPa, 400°C中壓蒸汽達2000kg，氧氣480Nm3、熱值13. 44MJ(3210千卡)原料褐煤4000kg，產(chǎn)生煤氣污水3000kg 左右，同時每1000標方天然氣的煤氣余熱，回收0. 5MPa低壓飽和蒸汽2500kg，耗用軟水總量達6噸。以每噸中壓蒸汽100元、每1000標方天然氣外供蒸汽成本達200元，年產(chǎn)10億立方米的天然氣廠，每年增加蒸汽成本2億元。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)行碎煤移動床加壓氣化工藝，煤氣余熱回收方式使煤氣及產(chǎn)品成本增加， 本發(fā)明的目的是為社會提供一種，可以將煤氣余熱直接轉(zhuǎn)化為，煤氣化所需的工藝蒸汽的裝置。以有效降低煤氣化工藝蒸汽和軟水消耗，同時大幅減少造氣污水量，從而有效降低煤氣及產(chǎn)品成本。1.煤氣余熱回收裝置，由廢熱鍋爐等組成，其特征在于，高壓傳質(zhì)傳熱設備(34) 筒體下部，依秩通過管線(25)，分離器( )，管線(30)，動力回收裝置(31)，管線(32)與低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)筒體上部連接；低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)筒體下部，依秩通過管線
(21)，脫氧塔(19)，管線(22)，循環(huán)熱水加壓泵(23)，管線(M)，與高壓傳質(zhì)傳熱設備(34) 筒體上部連接；低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)頂部，依秩通過低壓蒸汽管線(15)，加壓機(16)，高壓富氧水蒸汽管線(17)，與合格氣化劑管線(39)連接；洗滌水提汽塔Gl)頂部通過管線 (42)與低壓蒸汽管線(15)連接。2.根據(jù)本案所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，高壓傳質(zhì)傳熱設備(34)頂部與濕煤氣出口管線(6)連接，上部筒體與循環(huán)水進口管線04)連接，下部筒體與濕煤氣進口管線(3)連接和無氧高溫循環(huán)熱水管線05)連接。3.根據(jù)本案所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)頂部與低壓富氧蒸汽管線(1 連接、上部筒體與低壓高溫循環(huán)水管線(3 連接，下部筒體與氧氣管線(13)和富氧低溫循環(huán)水管線(21)連接。4.根據(jù)本案所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，脫氧塔(19)頂部與提氧氣管線00)連接、上部筒體與富氧低溫循環(huán)熱水管線連接，底部與貧氧低溫循環(huán)熱水管線
(22)連接，下部筒體與無氧氣體管線(18)連接。5.根據(jù)本案所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，洗滌水提汽塔Gl)頂部與洗滌水氣提蒸汽管線0 連接，上部筒體與高溫洗滌水管線GO)連接，下部筒體與無氧氣提劑管線連接、底部與排向焦油回收工序的煤氣水管線0 連接。6.根據(jù)本案所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，加壓機(16)設置在低壓富氧水蒸汽管線(1 和高壓富氧水蒸汽管線(17)之間；循環(huán)熱水加壓泵設置在貧氧低溫循環(huán)熱水管線0 和加壓后的貧氧低溫循環(huán)熱水管線04)之間；動力回收裝置(31)設置無氧高溫循環(huán)熱水管線(30)和低壓高溫循環(huán)水管線(3 之間。7.根據(jù)本案所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，分離器09)設置在無氧高溫循環(huán)熱水管線05)和無氧高溫循環(huán)熱水管線(30)之間。8.根據(jù)本案所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，高壓傳質(zhì)傳熱設備(34)、低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)、脫氧塔(19)、洗滌水提汽塔Gl)、分離器09)為垂直篩板塔，或浮閥塔，或旋流板，或波紋板塔，或泡罩塔，或填料塔，或空塔結構。9.根據(jù)本案所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，加壓機(16)為螺桿壓縮機， 或軸流壓縮機，或離心壓縮機，或活塞壓縮機，或其它增壓機。采用實施本發(fā)明具有以下積極效果碎煤移動床加壓氣化工藝，含水40%的高水份褐煤為原料生產(chǎn)天然氣。采用本發(fā)明回收煤氣余熱時，可減少75%的外供蒸汽消耗，減少60%的造氣污水處理量。年產(chǎn)10億立方米的天然氣廠，每年節(jié)約外供蒸汽200萬噸，降低蒸汽成本2億元。每年減少造氣污水 260萬噸，降低污水處理成本1300萬元。碎煤移動床加壓氣化工藝，洗精煤為原料生產(chǎn)合成氨。采用本發(fā)明回收煤氣余熱時，可減少75%的外供蒸汽消耗，減少60%的造氣污水處理量。年產(chǎn)30萬噸合成氨廠，每年節(jié)約外供蒸汽48萬噸，降低蒸汽成本4800萬元。每年減少造氣污水60萬噸，降低污水處理成本300萬元。南非的薩索爾公司的97臺魯奇加壓氣化爐爐，即通常俗稱的魯奇加壓氣化爐，年耗用4300萬噸長焰煤，年產(chǎn)750萬噸燃油，若其煤氣余熱回收采用本工藝，每小時可減少外供蒸汽2000噸，全年可節(jié)約標煤250萬噸，減排二氧化碳500萬噸，每年減少煤氣污水MOO 萬噸，每年降低成本2億美元。全球1000余臺魯奇加壓氣化爐的煤氣余熱回收采用本發(fā)明，將具有10倍的南非薩索爾公司的節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟效益。本發(fā)明在利用魯奇加壓氣化工藝的低氧耗和可用任意原料煤的基礎上，成功解決了蒸汽利用率低、煤氣污水量巨大、耗水量大的難題，為中國和全世界的新一代的以煤為原料制油和天然氣等等煤化工產(chǎn)業(yè)提供了關鍵的技術支撐。本發(fā)明還可用于恩德爐煤氣余熱回收，常壓移動床富氧煤造氣的煤氣余熱回收和流化床煤氣化的煤氣余熱回收。

附圖1，現(xiàn)行的碎煤移動床加壓氣化煤氣余熱回收裝置。附圖2，采用間壁式換熱方式將煤氣余熱轉(zhuǎn)化為高溫熱水后，高溫熱水進入傳質(zhì)傳熱設備，將熱水中的熱量轉(zhuǎn)化為氧氣、或富氧空氣、或空氣中的蒸汽裝置。附圖3，即本發(fā)明所述的煤氣余熱回收裝置圖。由于煤氣壓力高，采用氣液直接接觸的高壓傳質(zhì)傳熱設備(34)，將煤氣的熱量轉(zhuǎn)移到熱水之中，使之成為高溫熱水；高溫熱水進入低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)，將熱水中的熱量轉(zhuǎn)化為氧氣、或富氧空氣、或空氣中的蒸汽；出低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)的熱水再進入無氧氣氣提塔(19)，將溶解、夾帶在循環(huán)水中的氧氣氣提分離進入氣相，氣相物料再匯入低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)頂部出口的低壓富氧水蒸汽(1 中，低壓富氧水蒸汽經(jīng)加壓機加壓機(16)加壓后，成為具有進入氣化爐壓力的氣化劑_尚壓富氧水蒸汽。[0030]圖中[0031]1來自煤氣爐的熱煤氣管線；[0032]2煤氣噴淋洗滌冷凝器；[0033]3洗滌冷卻后的煤氣管線；[0034]4廢熱鍋爐下部的氣液分離段；[0035]5回收熱量的廢熱鍋爐；[0036]fe回收熱量的間壁換熱器；[0037]6被回收熱量，溫度降低后的煤氣1,線；[0038]7加入廢熱鍋爐的軟水管線；[0039]8廢熱鍋爐回收熱量輸出低壓蒸汽的管線；[0040]9煤氣冷凝水管線；[0041]10循環(huán)水泵；[0042]11加壓后的循環(huán)水進入煤氣噴淋洗滌冷凝器的管線；[0043]12洗滌煤氣后的高溫洗滌水管線 [0044]13來自制氧裝置的氧氣、或富氧空氣、或氮氣、或(X)2氣體管線；[0045]14采用氣液直接接觸的逆流低壓傳質(zhì)傳熱設備，作用是將熱水中的熱量轉(zhuǎn)化為氧
氣、或富氧空氣、或氮氣、或(X)2中的蒸汽；15低壓富氧水蒸汽管線；16加壓機，作用是將蒸汽氧氣混合氣體加到能夠進入煤氣爐的壓力；17高壓富氧水蒸汽管線，管內(nèi)是加壓后的蒸汽氧氣混合氣體；18無氧氣體，二氧化碳、或氮氣管線；19脫氧塔，作用是氣提分離熱水中溶解、夾帶的氧氣；20提氧氣管線，管內(nèi)是氣提了熱水中的氧氣的氣體是無氧氣(隊、0)2等)、水蒸汽、 氧氣三者的混合氣體；21的富氧低溫循環(huán)熱水管線；22貧氧低溫循環(huán)熱水管線；23循環(huán)熱水加壓泵；24加壓后的貧氧低溫循環(huán)熱水管線；25收熱量煤氣中的熱量溫度升高后的，無氧高溫循環(huán)熱水管線；沈動力蒸汽管線；27汽輪機，作用是為加壓機提供械能的，小型的動力也可以采用電機；28汽輪機乏汽管線，管內(nèi)蒸汽去蒸汽冷凝裝置；29分離器，作用是除去熱水中的塵粒、膠體、雜物微粒；30除去雜物的無氧高溫循環(huán)熱水管線；31動力回收裝置；32低壓高溫循環(huán)水管線；33動力補償電機(也可以為其它動力機械設備)；34采用氣液直接接觸的高壓傳質(zhì)傳熱設備；
6[0066]35噴淋洗滌冷卻補充水管線；36來自夾套、或鍋爐、或二者混合共用的蒸汽管線；37來自制氧裝置的氧氣管線；38氣化爐；39合格氣化劑管線；40外排的高溫洗滌煤氣水管線；41洗滌水提汽塔；42輸送洗滌水氣提蒸汽的管線；43輸送無氧氣提劑CO2、或氮氣的管線；44補充脫除焦油等油類后的含酚煤氣水管線；45含焦油煤氣水排向焦油回收工序的管線；A、B、N，分別為去第A套氣化爐、第B套氣化爐、第N套氣化爐的高壓富氧水蒸汽管線.
一入 ，a、b、η分別為來自第A套氣化爐、第B套氣化爐、第N套氣化爐的濕煤氣管線。
具體實施方式
下面根據(jù)附圖3的結構，以低位熱值13.44MJ/kg，含水40%的高水份，灰熔點 1200°C的褐煤為原料，采用碎煤移動床加壓氣化工藝，日產(chǎn)400萬方天然氣共需配置16臺氣化爐的項目為例，說明應用本發(fā)明的具體實施方式
每四臺氣化爐共用一套煤氣余熱回收裝置，共四套。每一套煤氣余熱回收裝置的設備方面由于入塔液相介質(zhì)懸浮物相對較高，高壓傳質(zhì)傳熱設備(34)、洗滌水提汽塔 (41)和低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)塔內(nèi)件采用垂直篩板結構，以減小平面阻力差別和傳質(zhì)傳熱端差，其余各塔采用散裝不銹鋼矩鞍環(huán)填料，以便卸出清洗；動力回收裝置(31)采用機械能轉(zhuǎn)換效率大于78%的高溫混流式水力回收渦輪機；循環(huán)熱水加壓泵采用雙吸入的效率大于80%的高溫循環(huán)熱水泵；加壓機(16)采用效率大于82%的雙螺桿高溫壓縮機。實施順序(一)，依秩進行工藝包設計，施工圖設計；(二)，按照施工圖進行設備加工和管路構件采購訂貨和設備基礎、廠房等土建施工施工；(三)，按照施工圖進行設備及管路系統(tǒng)安裝；(四)，開車、調(diào)試；(五)正式運行，回收煤氣余熱。
權利要求1.煤氣余熱回收裝置，由廢熱鍋爐等組成，其特征在于，高壓傳質(zhì)傳熱設備(34)筒體下部，依秩通過管線05)，分離器09)，管線(30)，動力回收裝置(31)，管線(32)，與低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)筒體上部連接低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)筒體下部，依秩通過管線(21)，脫氧塔(19)，管線(22)，循環(huán)熱水加壓泵(23)，管線(M)，與高壓傳質(zhì)傳熱設備(34)筒體上部連接；低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)頂部，依秩通過低壓蒸汽管線(15)，加壓機(16)，高壓富氧水蒸汽管線(17)，與合格氣化劑管線(39)連接；洗滌水提汽塔Gl)頂部通過管線G2)與低壓蒸汽管線(15)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，高壓傳質(zhì)傳熱設備(34)頂部與濕煤氣出口管線(6)連接，上部筒體與循環(huán)水進口管線04)連接，下部筒體與濕煤氣進口管線(3)連接和無氧高溫循環(huán)熱水管線(25)連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)頂部與低壓富氧蒸汽管線(1 連接，上部筒體與低壓高溫循環(huán)水管線(3 連接，下部筒體與氧氣管線(13)和富氧低溫循環(huán)水管線連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，脫氧塔(19)頂部與提氧氣管線OO)連接，上部筒體與富氧低溫循環(huán)熱水管線連接，底部與貧氧低溫循環(huán)熱水管線02)連接，下部筒體與無氧氣體管線(18)連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，洗滌水提汽塔Gl)頂部與洗滌水氣提蒸汽管線0 連接，上部筒體與高溫洗滌水管線GO)連接，下部筒體與無氧氣提劑管線^幻連接，底部與排向焦油回收工序的煤氣水管線0 連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，加壓機(16)設置在低壓富氧水蒸汽管線(1 和高壓富氧水蒸汽管線(17)之間；循環(huán)熱水加壓泵設置在貧氧低溫循環(huán)熱水管線0 和加壓后的貧氧低溫循環(huán)熱水管線04)之間；動力回收裝置(31)設置無氧高溫循環(huán)熱水管線(30)和低壓高溫循環(huán)水管線(3 之間。
7.根據(jù)權利要求1所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，分離器09)設置在無氧高溫循環(huán)熱水管線05)和無氧高溫循環(huán)熱水管線(30)之間。
8.根據(jù)權利要求1所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，高壓傳質(zhì)傳熱設備(34)、低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)、脫氧塔(19)、洗滌水提汽塔Gl)、分離器09)為垂直篩板塔，或浮閥塔，或旋流板，或波紋板塔，或泡罩塔，或填料塔，或空塔結構。
9.根據(jù)權利要求1所述的煤氣余熱回收裝置，其特征在于，加壓機(16)為螺桿壓縮機， 或軸流壓縮機，或離心壓縮機，或活塞壓縮機。
專利摘要煤氣余熱回收裝置，本實用新型屬于熱交換領域，特別煤氣化的煤氣余熱回收裝置。現(xiàn)行碎煤加壓氣化煤氣余熱的回收裝置，通常采用廢熱鍋爐將煤氣中的余熱轉(zhuǎn)化為0.5MPa壓力的飽和蒸汽。由于這種蒸汽壓力低，不便于再作為煤氣化用的原料水蒸氣使用，從而增加了煤氣及其產(chǎn)品成本。本實用新型采用由高壓傳質(zhì)傳熱設備(34)、低壓傳質(zhì)傳熱設備(14)、脫氧塔(19)、洗滌水提汽塔(41)、分離器(29)、動力回收裝置(31)、循環(huán)熱水加壓泵(23)、加壓機(16)、蒸汽輪機(27)及管路構成的煤氣余熱回收裝置，取代廢熱鍋爐，將煤氣余熱轉(zhuǎn)為煤氣化所需的水蒸氣，有效降低了煤氣化的蒸汽消耗。
文檔編號C10J3/72GK202016993SQ201120031648
公開日2011年10月26日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權日2011年1月30日
發(fā)明者劉紅 申請人:劉紅