一種粉煤灰回收利用新工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤炭制取合成氣領(lǐng)域，涉及一種粉煤灰回收利用新工藝，利用煤氣化 粉煤灰來(lái)制取合成氣方法，尤其涉及利用經(jīng)氣化后的高殘?zhí)挤勖夯抑迫『铣蓺夤に嚭脱b 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤碳制合成氣的過(guò)程為：以煤或焦炭為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸氣 等為氣化劑，在高溫條件下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)把煤或焦炭中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體的過(guò)程，其 有效成分包括一氧化碳、氫氣和甲燒等。
[0003] 現(xiàn)有以合成氣為原料氣或燃料氣的企業(yè)，制取合成氣的方法，或是以塊煤或粉煤 成型后的型煤為原料利用固定層煤氣發(fā)生爐來(lái)制取煤氣，凈化后得到合成氣，或是以粉煤 氣化來(lái)制取合成氣；后者以煤為原料制取合成氣（C0+H 2)為目的的化工裝置處理煤粉的過(guò) 程包括:煤炭經(jīng)過(guò)粉碎至200目下后與氣化劑混合進(jìn)入氣化爐氣化，粗煤氣經(jīng)凈化后得合成 氣；其中在氣化爐出口由煤氣帶出的細(xì)灰，即為粉煤灰，其中為發(fā)生氣化的殘?zhí)亢坑?15%-20%〇
[0004] 粉煤灰俗稱(chēng)飛灰，是煤氣化爐的廢棄物，即煤粉在1500-1700下燃燃后，隨粗煤氣 帶出的粉塵。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每燃燒11煤就能產(chǎn)生250-300kg的粉煤灰和20-30kg的爐渣。
[0005] 煤氣化爐產(chǎn)生的粉煤灰經(jīng)過(guò)污水洗滌、濃縮、壓濾等后以煤泥形式堆積;部分工廠 晾曬后倒運(yùn)至電廠流化床鍋爐燃燒;有些工廠甚至直接將這部分細(xì)灰作為工業(yè)廢料處理； 在這處理過(guò)程中，由于洗滌煤氣，產(chǎn)生大量的工業(yè)污水，并且有大量固體廢料，產(chǎn)生嚴(yán)重的 環(huán)境污染，煤粉的處理工藝復(fù)雜，煤泥水處理設(shè)施、設(shè)備多，運(yùn)行成本高，投資大。
[0006] 隨著人們環(huán)境、資源危機(jī)意識(shí)的提升，粉煤灰的已利用取得了長(zhǎng)足進(jìn)步:粉煤灰綜 合利用的途徑從路基、填方、混凝土摻和料、土壤改造等方面的應(yīng)用外，發(fā)展到在水泥原料、 水泥混合材、大型水利樞紐工程、栗送混凝土、大體積混凝土制品、高級(jí)填料等高級(jí)化利用 途徑。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)也公開(kāi)了通過(guò)將煤氣化粉煤灰回收摻燒利用的方式，如CN101629108B公 開(kāi)了一種粉煤氣化制取煤氣的方法，氣化爐產(chǎn)出煤氣經(jīng)除塵器收集含碳量為55%的粉煤 灰，吹入氣化爐循環(huán)使用；姜尚新等（"煤氣化粉煤灰回收摻燒運(yùn)行總結(jié)"，《氮肥技術(shù)》， 2014年第35卷第5期)公開(kāi)了一種粉煤灰回收摻燒利用技術(shù)，根據(jù)回收的粉煤灰組分實(shí)際情 況，結(jié)合低壓氮?dú)膺B續(xù)氣化爐氣力輸灰技術(shù)，增加氣力輸灰系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)粉煤灰的回收摻 燒利用，摻燒后噸氨煤耗降低38kg。
[0008] 雖然現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了粉煤灰的多種利用方式，但對(duì)于以煤為原料制取合成氣的企 業(yè)來(lái)說(shuō)，由于氣化爐中的煤氣帶有大量細(xì)灰，而且其中的低位熱能難以被回收利用，兩者均 造成很大的能源浪費(fèi)，如何更為有效的合理利用煤氣化爐產(chǎn)生的粉煤灰，是本領(lǐng)域技術(shù)人 員面臨的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，發(fā)明人通過(guò)研究，在此提供一種投資和運(yùn)行成本低、經(jīng)濟(jì) 效益高的高殘?zhí)棵悍刍抑迫『铣蓺夤に嚕渫ㄟ^(guò)改變煤氣的除塵系統(tǒng)，回收干燥粉煤灰，粉 煤灰經(jīng)收集后進(jìn)入氣化爐氣化，氣化后煤氣并入原造氣系統(tǒng)。
[0010] 具體的，本發(fā)明涉及以下技術(shù)方案：
[0011] -種粉煤灰制取合成氣的工藝，包括如下步驟：
[0012] 1)收集煤氣化爐產(chǎn)生的粉煤灰，以粉煤灰作為氣化爐氣化制取合成氣的主要原 料；
[0013] 2)以煤氣為媒介采用氣力輸送方式輸送；
[0014] 3)粉煤灰和煤氣的混合物在氣化爐噴嘴處與馳放氣、H20/02混合氣體混合后進(jìn)入 氣化爐發(fā)生氣化反應(yīng)制取合成氣。
[0015] 其中，對(duì)于粉煤灰的回收利用，發(fā)明人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，雖然現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)回收粉煤 灰進(jìn)入氣化爐與粉煤摻雜進(jìn)行氣化可以制取粗煤氣，但由于粉煤灰本身是粉煤已經(jīng)部分參 與氣化反應(yīng)后的殘余物，粉煤灰揮發(fā)性低、碳含量低，在該狀態(tài)下，與粉煤摻雜氣化時(shí)，粉煤 灰無(wú)法充分參與反應(yīng)，較多的粉煤灰仍會(huì)保持未氣化狀態(tài)通過(guò)煤氣帶出，因此不僅導(dǎo)致粉 煤灰的回收利用率低，而且導(dǎo)致粉煤灰循環(huán)使用過(guò)程中的額外能源消耗;因此，本發(fā)明所述 方法中，采用以粉煤灰作為氣化爐氣化制取合成氣的主要原料，并不與粉煤進(jìn)行摻雜氣化； 并且，本發(fā)明采用(粗)煤氣輸送，可以保證在粉煤灰揮發(fā)性低、碳含量低的狀態(tài)下充分參與 氣化反應(yīng)。
[0016] 進(jìn)一步的，本發(fā)明采用粉煤灰和煤氣的混合物在氣化爐噴嘴處與馳放氣、h2〇/〇2混 合氣體混合后進(jìn)入氣化爐發(fā)生氣化反應(yīng)制取合成氣，氣化爐下部馳放氣不參與反應(yīng)，在氣 化爐上部溫度達(dá)到1350-1400°c時(shí)，馳放氣利用煤氣廢熱（高殘?zhí)挤勖夯抑械臒崃?發(fā)生甲 烷重整反應(yīng)，進(jìn)一步制取合成氣，馳放氣發(fā)生的甲烷重整反應(yīng)包括：
[0017] CH4+C〇2 = 2CO+2H2 AH=24713kJ/mol ；
[0018] CH4+H20 = C0+3H2 AH=20613kJ/mol ；
[0019] CH4+l/2〇2 = CO+2H2 AH=-3516kJ/mol。
[0020] 優(yōu)選的，本發(fā)明所述工藝的步驟3)中，采用液態(tài)排渣方式排渣。采用液態(tài)排渣方式 不產(chǎn)生其他固體廢物。
[0021 ]進(jìn)一步的，本發(fā)明所述工藝還包括對(duì)步驟3)制備的合成氣進(jìn)行凈化及余熱回收利 用的步驟，如CN101629108B中所述凈化及余熱回收利用方式或其他。
[0022]更優(yōu)選的，本發(fā)明所述工藝還包括對(duì)步驟3)制備的合成氣進(jìn)行凈化及余熱回收利 用的方法，包括步驟如下：
[0023] 4)氣化爐產(chǎn)生的粗煤氣經(jīng)第一煤氣煙道進(jìn)入到第一換熱器中，用馳放氣、H20/〇2混 合氣體回收粗煤氣中的廢熱，經(jīng)升溫后的馳放氣、h2〇/〇2混合氣體進(jìn)入到氣化爐中參與氣化 反應(yīng)；
[0024] 5)粗煤氣經(jīng)第一換熱器換熱后，在第一換熱器的出口處的溫度為700-900°C，然后 進(jìn)入到余熱鍋爐中進(jìn)一步回收廢熱，在余熱鍋爐中產(chǎn)生低壓蒸汽在混合器內(nèi)與純氧進(jìn)行混 合(H2〇/〇2混合氣體），再進(jìn)入到第一換熱器中進(jìn)行預(yù)熱；
[0025] 6)粗煤氣在余熱鍋爐出口處的溫度為200_240°C，進(jìn)入布袋除塵裝置除塵，收集布 袋除塵裝置產(chǎn)生的粉煤灰；
[0026] 7)經(jīng)布袋除塵后的粗煤氣進(jìn)入到第二換熱器中，利用脫鹽水回收合成氣中的廢 熱，升溫后的脫鹽水進(jìn)入到余熱鍋爐中，用以產(chǎn)生低壓蒸汽;凈化后的合成氣由第二換熱器 處排出，其溫度為30_40°C，含塵量不高于5mg/Nm 3。
[0027] 進(jìn)一步的，通過(guò)調(diào)整氣化爐入口處的H20/〇2比、02/粉煤灰比來(lái)控制氣化爐中的燃 燒反應(yīng)溫度;通過(guò)調(diào)整馳放氣/粉煤灰比來(lái)控制氣化爐出口處合成氣的溫度，使合成氣的溫 度 2 1050°C。
[0028] 此外，本發(fā)明還提供一種粉煤灰回收利用制取合成氣的系統(tǒng)，包括氣化系統(tǒng)和(凈 化)除塵系統(tǒng)，所述氣化系統(tǒng)包括:粉煤灰收集器、煤氣為媒介的氣力輸送裝置、氣化爐、馳 放氣源、h 2〇/〇2混合氣體源;除塵系統(tǒng)包括布袋除塵裝置：
[0029]粉煤灰收集器與煤氣為媒介的氣力輸送裝置連接，煤氣為媒介的氣力輸送裝置 利用噴嘴和煤氣低壓氣流產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)，將粉煤灰收集器中的粉煤灰流態(tài)化，通過(guò)管道送 至氣化爐噴嘴處；
[0030]馳放氣、H20/02混合氣體通過(guò)管道輸送至氣化爐噴嘴處，與粉煤灰、煤氣混合進(jìn)入 氣化爐；
[0031 ]布袋除塵裝置收集的粉煤灰輸送至粉煤灰收集器。
[0032] 本發(fā)明所述的粉煤灰回收利用制取合成氣的系統(tǒng)，還包括余熱回收利用系統(tǒng)，包 括第一煤氣煙道，其連接在氣化爐的出口處;第一換熱器，其連接于所述第一煤氣煙道的后 端;余熱鍋爐，其通過(guò)第二煤氣煙道與所述第一換熱器的出口端相連;布袋除塵裝置通過(guò)第 三煤氣煙道與所述余熱鍋爐的出口端相連;第二換熱器，其連接于所述布袋除塵裝置的后 端;汽包，所述汽包分別與第二換熱器和余熱鍋爐相連;混合器，其連接于所述汽包與所述 第一換熱器之間。
[0033] 優(yōu)選的，所述第一換熱器上設(shè)有至少一個(gè)馳放氣入口，通過(guò)管道與馳放氣源相連。
[0034] 優(yōu)選的，所述混合器上設(shè)有至少一個(gè)純氧入口，通過(guò)管道與純氧源相連。
[0035]優(yōu)選的，所述第二換熱器上設(shè)有至少一個(gè)入脫鹽水入口。
[0036]優(yōu)選的，所述布袋除塵裝置至少為兩個(gè)，以并聯(lián)的方式連接于所述余熱鍋爐和所 述第二換熱器之間。
[0037] 本發(fā)明所述技術(shù)方案取得了以下有益效果：
[0038] 1)本發(fā)明對(duì)于對(duì)現(xiàn)有的高殘?zhí)济夯易畲蠡厥绽?，減少煤炭使用量，并且采用 煤氣輸送保證了在粉煤灰揮發(fā)性低、碳含量低的狀態(tài)下充分參與氣化反應(yīng)制備合成氣；
[0039] 2)本發(fā)明對(duì)于生產(chǎn)中的馳放氣充分利用，在氣化爐下部馳放氣不參與反應(yīng)，在上 部溫度達(dá)到1350_1400°C時(shí)，馳放氣利用粗煤氣廢熱發(fā)生甲烷重整反應(yīng)來(lái)進(jìn)一步的制備合 成氣；
[0040] 3)此外，本發(fā)明還對(duì)煤氣進(jìn)行凈化和預(yù)熱進(jìn)行充分的回收利用，采用布袋除塵裝 置對(duì)粗煤氣進(jìn)行凈化除塵，在除塵之前經(jīng)過(guò)兩次換熱利用，降低了布袋除塵器入口處的粗 煤氣的溫度，使除塵效率得到極大提高，除塵過(guò)程不產(chǎn)生廢水;并且可以在后道工序中利用 脫鹽水進(jìn)一步的回收除塵后的煤氣中的低位廢熱，極大的減少了能源的浪費(fèi)，粗煤氣的余 熱回收利用最高可達(dá)99%以上;經(jīng)本發(fā)明的系統(tǒng)凈化后的煤氣，可以使煤氣中的含塵量不 高于5mg/Nm3，除塵效果穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0041]圖1:本發(fā)明的粉煤灰回收利用制取合成氣的系統(tǒng)示意圖
[0042] 1-粉煤灰收集器，2-