專利名稱：加壓移動床煤氣余熱回收裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于熱交換領域，特別涉及加壓移動床氣化工藝的，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C+H20 = C0+H2和CO變換反應CCHH2O = C02+H2的水蒸汽分解率，僅為爐底入爐總水汽量的30%多，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20% 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，和原料煤在爐內干燥層水蒸發(fā)少、干餾層中干餾產物少，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，管外為被加熱產生蒸汽的鍋爐軟水，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品成本。[0008]如采用加壓移動床氣化工藝，以貧度煤、洗精煤為原料生產合成氨粗煤氣。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30萬噸合成氨廠，每年增加蒸汽成本4800萬元。如采用加壓移動床氣化工藝，以水份含量約40%的褐煤為原料生產合成天然氣。 每1000標方天然氣產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10億立方米的天然氣廠，每年增加蒸汽成本2億元。鑒于現(xiàn)行碎煤移動床加壓氣化工藝的缺陷，在201120031648. 7號實用新型專利申請中提出如下實用新型內容1.煤氣余熱回收裝置，其特征在于，煤氣余熱回收裝置由高壓傳質傳熱設備 (34)、低壓傳質傳熱設備(14)、脫氧塔(19)、洗滌水提汽塔(41)、分離器( )、動力回收裝置(31)、循環(huán)熱水加壓泵(23)、加壓機(16)、蒸汽輪機(XT)及管路構成。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C3)連接和無氧高溫循環(huán)熱水管線0 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，低壓傳質傳熱設備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(1 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0 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，高壓傳質傳熱設備 (34)、低壓傳質傳熱設備(14)、脫氧塔(19)、洗滌水提汽塔(41)、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、或其它增壓機。[0020]采用上述實用新型內容，加壓移動床氣化工藝，以含水40%的高水份褐煤、或洗精煤、或其它煤為原料生產天然氣等產品時，可減少75%的外供蒸汽消耗，減少60%的造氣污水處理量。
發(fā)明內容進一步分析可知，由于上述實用新型采用氣提工藝直接從洗滌水提汽塔Gl)中富含焦油的洗滌水中氣提水蒸汽，或多或少的焦油等油類產品會被氣提進入氣相；另外，噴淋洗滌冷卻器煤氣O)，采用原簡單的單段文氏噴射循環(huán)洗滌其焦油類、酚、烴等物質分離凈化度不高，從而會增加此類物質通過循環(huán)水氣提系統(tǒng)進入氣提蒸汽，鑒于上述兩項原因， 均會減少高附加值的焦、油類等產品的產量收得率。為此，本實用新型提出以下改進措施1.加壓移動床煤氣余熱回收裝置，其特征在于，加壓移動床煤氣余熱回收裝置由噴淋洗滌冷卻器( 內氣相側、高壓傳質傳熱設備(34)內氣相側及有關管路依秩連接構成的濕煤氣回路結構；換熱器G9)液相側、小循環(huán)熱水泵(46)、高壓傳質傳熱設備(34)內液相側、低壓傳質傳熱設備(14)內液相側、脫氧塔(19)內液相側、分離器09)內液相側、動力回收裝置(31)、循環(huán)熱水加壓泵及有關管路依秩連接構成的液相回路結構；低壓傳質傳熱設備(14)內氣相側、加壓機(16)、蒸汽輪機(XT)及管路依秩連接構成的蒸汽回路結構，共同組成。2.根據(jù)權利要求1所述的加壓移動床煤氣余熱回收裝置，其特征在于，由小循環(huán)熱水泵G6)與換熱器進水管線(51)、換熱器09)液相側、換熱器出水管線(52)、脫氧塔 (19)、小循環(huán)熱水泵進口管線(50)、依秩連接構成連通結構。3.根據(jù)權利要求1所述的加壓移動床煤氣余熱回收裝置，其特征在于，換熱器 (49)采用間壁結構。4.根據(jù)權利要求1所述的加壓移動床煤氣余熱回收裝置，其特征在于，脫氧塔 (19)內的上部的提汽段G8)采用采用垂直篩板結構、或浮閥塔板結構、或旋流板結構、或填料結構結構。5.根據(jù)權利要求1所述的加壓移動床煤氣余熱回收裝置，其特征在于，噴淋洗滌冷卻器O)內設置氣液逆流洗滌段G7)采用采用垂直篩板結構、或浮閥塔板結構、或旋流板結構、或填料結構。在采用201120031648. 7號實用新型專利申請的基礎上，再采用以上實用新型，除原實用新型所述的優(yōu)點外，還具有具有以下積極效果通過換熱器06)從外排的高溫洗滌煤氣水GO)中獲得的熱量，在提汽段G8)轉化入塔氣提介質二氧化碳(18)中的水蒸汽，避免了采用洗滌水提汽塔Gl)直接從洗滌水中提取水蒸汽帶來的焦油等高附加值產品的損失。用在脫氧塔(19)內提取氧氣后的含氧濕二氧化碳氣體，直接升入脫氧塔(19)內的提汽段(48)，具有充分利用二氧化碳和氧氣不凝氣降低氣相水蒸汽分壓，更多提取小循環(huán)熱水中的水蒸汽的作用，其提取的水蒸汽量將比直接從洗滌水中提取高30%以上。由于含氧濕二氧化碳氣體進入提汽段08)前，其中氧氣含量小于10%，加之小循環(huán)熱水量不及主循環(huán)熱水10%，所以溶入小循環(huán)水中的氧氣損失量，將小于脫氧塔回收氧氣量的1%。[0031]外排的高溫洗滌煤氣水00)壓力高，且最終進入常壓油水分離工序，其在換熱器內G9)的流速可以設計在lOm/s，以上，從而將大大減少污物沉積和傳熱熱阻，數(shù)倍提高傳熱對數(shù)平均溫差，進而大幅減少換熱面積和設備投資。噴淋洗滌冷卻器O)內的上部，設置氣液逆流洗滌段G7)，并采用噴淋洗滌冷卻補充水管線(3 送來的，焦油、酚含量比循環(huán)洗滌水少得多的，主循環(huán)熱水作為逆流洗滌段的洗滌用水，不僅減少進入高壓傳質傳熱設備(34)的濕煤氣中的焦油、酚、氨、塵含量， 進而減少進入氣化劑中的焦油、酚、氨、塵含量，還將增加具有高附加值的焦油、酚、氨產量。日產400萬立方米天然氣的生產線，每年節(jié)約外供蒸汽300萬噸，減少造氣污水 300萬噸，降低污水處理成本1500萬元。碎煤移動床加壓氣化工藝，洗精煤為原料生產合成氨。采用本實用新型回收煤氣余熱時，可減少80%的外供蒸汽消耗，減少75%的造氣污水處理量。年產30萬噸合成氨廠， 每年節(jié)約外供蒸汽52萬噸減少造氣污水75萬噸。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。未來全球1000余臺魯奇加壓氣化爐的煤氣余熱回收采用本實用新型，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。本實用新型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、水資源耗量大的難題，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氣化化工產業(yè)提供了關鍵的技術支撐。本實用新型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)行的移動床加壓氣化煤氣余熱回收裝置示意圖。附圖2，采用間壁式換熱方式提高循環(huán)溫熱水的煤氣余熱回收裝置示意圖。附圖3,201120031648. 7號實用新型專利申請所述的煤氣余熱回收裝置示意圖。附圖4，本實用新型所述的加壓移動床煤氣余熱回收裝置示意圖圖中1來自煤氣爐的熱煤氣管線；2煤氣噴淋洗滌冷凝器；3洗滌冷卻后的煤氣管線；4廢熱鍋爐下部的氣液分離段；5回收熱量的廢熱鍋爐；5a回收熱量的間壁換熱器；6被回收熱量，溫度降低后的煤氣管線；7加入廢熱鍋爐的軟水管線；8廢熱鍋爐回收熱量輸出低壓蒸汽的管線；[0053]9煤氣冷凝水管線；10循環(huán)水泵；11加壓后的循環(huán)水進入煤氣噴淋洗滌冷凝器的管線；12洗滌煤氣后的高溫洗滌水管線；13來自制氧裝置的氧氣、或富氧空氣、或氮氣、或CO2氣體管線；14采用氣液直接接觸的逆流低壓傳質傳熱設備，作用是將熱水中的熱量轉化為氧氣、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；26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傳熱設備；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；[0090]46小循環(huán)熱水泵；47噴淋洗滌冷卻器內上部增設的逆流洗滌段；48脫氧塔內上部增設的提汽段；49換熱器；50小循環(huán)熱水泵進口管線；51換熱器進水管線；52換熱器出水管線。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400萬方天然氣的工程能力為例，說明應用本實用新型回收煤氣余熱的具體實施方式
。本案各設備間采用附圖4的連接關系結構；設備內高壓傳質傳熱設備(34)、低壓傳質傳熱設備(14)、脫氧塔(19)、分離器 ( )、噴淋洗滌冷卻器O)內設置氣液逆流洗滌段G7)采用采用垂直篩板結構；換熱器 (49)采用列管換熱結構；高壓傳質傳熱設備(34)、低壓傳質傳熱設備(14)、脫氧塔(19)、分離器Q9)、汽輪機(XT)和加壓機(16)及其相關管路組成本案的余熱回收裝置大循環(huán)裝置結構；小循環(huán)熱水泵06)和換熱器09)及其相關管路組成本案的余熱回收裝置小循環(huán)裝置結構；實施過程如下1.按附圖4進行帶控制點的工藝流程圖設計；各控制點工藝參數(shù)計算與確定。2.根據(jù)工藝流程控制點的工藝確定值，設計設備、管路、電氣、儀表控制裝置的采購設備的技術規(guī)格、條件、要求、數(shù)量。3.進行本實用新型的設備平面和立面布置圖設計、工藝配管圖設計、設備土建基礎及地溝地坪等設計、安全消防環(huán)保防雷設計；編制含開停車方案在內的完整操作手冊。4.進行本實用新型裝置的建設安裝；同時進行技術人員、管理人員、操作人員培訓；5.按操作手冊進行本實用新型裝置化工開車裝置場地清掃干凈；化工設備吹出、清洗、試漏試壓合格；電氣儀表顯示控制系統(tǒng)單體調試合格；運轉設備清洗、注滑油、單體試車、調試合格；向各傳質傳熱設備注入清水進行常壓、常溫聯(lián)動試車合格；采用氮氣進行系統(tǒng)置換至氣體中氧含量小于0.5%合格后；用氮氣升壓，并通過控制動力回收渦輪機轉速來逐步控制，高壓傳質傳熱設備和低壓傳質傳熱設備之間的壓差達到規(guī)定值后，進行常溫加壓試車合格后；緩慢卸壓放掉裝置內的氮氣至表壓0.02MPa。6.按操作手冊要求同時進行如下操作a.緩慢引入高壓濕煤氣煤氣，以每分鐘 0.2MI^的速率，將高壓傳質傳熱設備(34)內的壓力升至工藝要求壓力；b.緩慢引入0)2氣體，以每分鐘0.2MPa的速率，將低壓傳質傳熱設備(14)和脫氧塔(19)的壓力升至工藝要求壓力；c.調節(jié)動力回收裝置(31)和循環(huán)熱水加壓泵控制高壓傳質傳熱設備(34)與低壓傳質傳熱設備(14)之間的壓差在工藝指標范圍值內。7.在高壓傳質傳熱設備(34)與低壓傳質傳熱設備(14)內溫度達到工藝要求溫度后，啟動汽輪機(XT)和加壓機(16)向氣化爐(30)送入回收的蒸汽。8.啟動小循環(huán)熱水泵(46)，運行小循環(huán)熱水裝置。9.按操作手冊進一步優(yōu)化調節(jié)裝置各控制點的溫度、壓力、流量、液位、成份等工藝參數(shù)。實現(xiàn)加壓移動床煤氣余熱回收裝置的目的。本實用新型投運正常后回收煤氣化工藝蒸汽 500t/h。
權利要求1.加壓移動床煤氣余熱回收裝置，其特征在于，加壓移動床煤氣余熱回收裝置由噴淋洗滌冷卻器O)內氣相側、高壓傳質傳熱設備(34)內氣相側及有關管路依秩連接構成的濕煤氣回路結構；換熱器G9)液相側、小循環(huán)熱水泵(46)、高壓傳質傳熱設備(34)內液相側、低壓傳質傳熱設備(14)內液相側、脫氧塔(19)內液相側、分離器09)內液相側、動力回收裝置(31)、循環(huán)熱水加壓泵及有關管路依秩連接構成的液相回路結構；低壓傳質傳熱設備(14)內氣相側、加壓機(16)、蒸汽輪機(XT)及管路依秩連接構成的蒸汽回路結構，共同組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的加壓移動床煤氣余熱回收裝置，其特征在于，由小循環(huán)熱水泵G6)與換熱器進水管線(51)、換熱器09)液相側、換熱器出水管線(52)、脫氧塔(19)、 小循環(huán)熱水泵進口管線(50)、依秩連接構成連通結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的加壓移動床煤氣余熱回收裝置，其特征在于，換熱器G9)采用間壁結構。
4.根據(jù)權利要求1所述的加壓移動床煤氣余熱回收裝置，其特征在于，脫氧塔(19)內的上部的提汽段G8)采用采用垂直篩板結構、或浮閥塔板結構、或旋流板結構、或填料結構結構。
5.根據(jù)權利要求1所述的加壓移動床煤氣余熱回收裝置，其特征在于，噴淋洗滌冷卻器(2)內設置氣液逆流洗滌段G7)采用垂直篩板結構、或浮閥塔板結構、或旋流板結構、或填料結構。
專利摘要加壓移動床煤氣余熱回收裝置，本實用新型屬于熱交換領域，特別加壓移動床煤氣化的煤氣余熱回收裝置?，F(xiàn)行加壓氣化煤氣余熱的回收裝置，通常采用廢熱鍋爐將煤氣余熱轉化為低壓飽和蒸汽，不能再作為原料水蒸汽使用，從而增加了煤氣化成本。本實用新型采用由噴淋洗滌冷卻器(2)、高壓傳質傳熱設備(34)、低壓傳質傳熱設備(14)、脫氧塔(19)、換熱器(49)、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)、小循環(huán)熱水泵(46)及管路構成的煤氣余熱回收裝置，優(yōu)化了原余熱回收裝置，將煤氣余熱轉為更多的中壓水蒸汽的同時，還進入增加了焦油等高附加值產品，更好的降低了加壓移動床煤氣化成本。
文檔編號C10J3/72GK202054806SQ201120053828
公開日2011年11月30日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權日2011年3月3日
發(fā)明者劉紅 申請人:劉紅