一种内热式直立炉兰炭煤气提质方法及提质装置与流程

石油,煤气及炼焦工业设备的制造及其应用技术1.本发明属于煤气加工技术领域，具体涉及一种内热式直立炉兰炭煤气提质方法及提质装置。背景技术：2.低温热解是低阶煤的一种重要加工方式，被广泛应用于不粘烟煤和褐煤的深加工，内热式直立兰炭炉因其生产得到的兰炭产品质量较好、荒煤气产量大、煤焦油产率较高，与此同时该内热式直立兰炭炉还具有工程造价较低、以及与其配套的环保设施相对简单等优势，而在工业上得到广泛应用。内热式直立兰炭炉的煤热解过程如下：以空气为氧气来源，副产煤气为炭化加热燃料，在燃烧室内燃烧产生高温介质，携带热量的高温介质从贯通燃烧室炉墙的火孔进入炭化室，之后从炭化室中的煤块缝隙间穿过，完成原料煤的干馏过程，然后经后续工序处理得到半焦、煤焦油和焦炉煤气三种不同相态的产品。3.然而，内热式直立兰炭炉却存在着严重的不足：由于采用内热式加热方式，导致燃烧废气和煤干馏产生的煤气相混合，出炉的煤气中含有大量的氮气，使得制备得到的煤气热值降低，对后续煤气高附加值加工利用造成很大影响，难以符合工业或民用要求。技术实现要素：4.本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种内热式直立炉兰炭煤气提质方法，解决了煤气脱氮的技术问题。5.本发明通过以下技术方案实现的：6.一种内热式直立炉兰炭煤气提质方法，包括直立兰炭炉、氧气预热器、减压混合罐、混合管及调节阀，所述直立兰炭炉内设有炭化室和燃烧室，所述煤气提质方法包括以下步骤：7.氧气预热：氧气进入氧气预热器内，采用低压蒸汽进行预热；8.混合：预热的氧气进入减压混合罐内，使氧气与低压蒸汽相混合，通过调节阀调节低压蒸汽与氧气的比例，得到助燃氧气；助燃氧气和回炉煤气进入混合管内进行混合后，通入燃烧室内生成兰炭干馏所用的高温烟气；9.兰炭干馏：原料煤从直立炭化炉的顶部装入炭化室内，预热后进入炭化室的干馏段，燃烧室产生的高温烟气对原料煤进行干馏热解和气化反应。10.进一步地，所述助燃氧气中所述低压蒸汽与氧气的比例为3-4:1-2。11.进一步地，氧气预热中，所述低压蒸汽对氧气的预热温度为90-120℃，混合步骤中，所述低压蒸汽的压力值控制在0.3-0.8mpag；兰炭干馏中，所述高温烟气对原料煤进行干馏热解和气化反应的反应温度为600-850℃。12.进一步地，所述高温烟气对原料煤进行干馏热解和气化反应的反应温度为650-750℃。13.进一步地，混合步骤中，在助燃氧气与回炉煤气混合前，将二氧化碳与回炉煤气进行混合，所述高温烟气对原料煤进行干馏热解和气化反应的反应温度为800-850℃。14.本发明的另一个目的在于提供一种内热式直立炉兰炭煤气提质装置，包括直立兰炭炉、氧气预热器、减压混合罐、及混合管，所述直立兰炭炉内设有炭化室和燃烧室，所述燃烧室设于所述炭化室内，所述燃烧室侧壁上开设有使燃烧室与所述炭化室连通的导气孔，所述减压混合罐用于接收低压蒸汽和氧气预热器预热的氧气并混合形成助燃氧气；15.所述混合管包括烧嘴，所述烧嘴的一端延伸至所述燃烧室内、且另一端位于所述炭化室外，所述烧嘴包括从内向外依次套设的第一圆管、第二圆管及第三圆管；16.所述第一圆管和第三圆管分别用于通入回炉煤气和助燃氧气，所述第二圆管用于当直立兰炭炉内的温度高于800℃时通过调节阀控制通入二氧化碳。17.进一步地，所述混合管还包括至少一个辅助烧嘴，且至少一个辅助烧嘴围绕所述烧嘴的外周进行分布，所述辅助烧嘴包括一端深入所述燃烧室内的辅助圆管，所述辅助圆管用于向燃烧室内通入回炉煤气或被雾化的焦化废水。18.进一步地，所述第一圆管伸入所述燃烧室内长度小于所述第二圆管伸入所述燃烧室内的长度，所述第二圆管伸入所述燃烧室内的长度小于所述第三圆管伸入所述燃烧室内的长度，伸入所述燃烧室内的长度小于第一圆管伸入所述燃烧室内的长度；19.所述第一圆管、第二圆管、第三圆管及所述辅助圆管中位于所述燃烧室内的一端端口均呈锥形缩口。20.进一步地，所述烧嘴还包括第一支管、第二支管及第三支管，所述第一支管与所述第一圆管中位于燃烧室外的端口垂直相接，所述第二支管与第二圆管中位于燃烧室外的侧壁垂直相接，所述第三支管与所述第三圆管中位于燃烧室外的侧壁垂直相接。21.进一步地，所述第一支管与回炉煤气输送管对接，所述第二支管与二氧化碳输送管对接，所述第三支管对接在所述减压混合罐上，所述减压混合罐与所述氧化预热器之间设有氧气输送管，所述减压混合罐上对接有蒸汽输送管，所述回炉煤气输送管、所述二氧化碳输送管、蒸汽输送管及所述氧气输送管上均设置有调节阀。22.有益效果：本发明通过混合管的结构设计，实现回炉煤气、助燃氧气、二氧化碳混合通入，且在调节阀控制下即可实现灵活制备所需的煤气组分；23.同时本发明提供的提质方法简单方便、便于操作，且还可对焦化废水进行处理，雾化的焦化废水可提高氢气与一氧化碳的产量，不仅节能而且环保。附图说明24.图1为本发明的结构示意图；25.图2为本发明中混合管和炭化室的结构示意图；26.图中：1、直立兰炭炉；11、炭化室；12、燃烧室；13、导气孔；2、氧气预热器；3、减压混合罐；4、混合管；41、烧嘴；41a、第一圆管；41b、第二圆管；41c、第三圆管；41d、第一支管、41e、第二支管、41f、第三支管；42、辅助烧嘴；42、辅助圆管；5、调节阀；6、回炉煤气输送管；7、二氧化碳输送管；8、氧气输送管；9、蒸汽输送管。具体实施方式27.本发明所述的一种内热式直立炉兰炭煤气提质方法通过内热式直立炉兰炭煤气提质装置实现提质，如图1和图2所示，所述内热式直立炉兰炭煤气提质装置包括直立兰炭炉1、氧气预热器2、减压混合罐3及混合管4，其中，所述直立兰炭炉内设有炭化室11和燃烧室12，且所述燃烧室设于所述炭化室内，在所述燃烧室侧壁上开设有使燃烧室与所述炭化室连通的导气孔13。28.所述氧气预热器2用于接收氧气并对其预热，在所述减压混合罐与所述氧化预热器之间设有氧气输送管8，所述减压混合罐上对接有蒸汽输送管9，所述减压混合罐3用于接收低压蒸汽和氧气预热器预热的氧气并混合形成助燃氧气。29.如图2所示，所述混合管包括烧嘴41，所述烧嘴的一端延伸至所述燃烧室内、且另一端位于所述炭化室外，所述烧嘴包括从内向外依次套设的第一圆管41a、第二圆管41b及第三圆管41c，且所述烧嘴还包括第一支管41d、第二支管41e及第三支管41f，其中，所述第一支管与所述第一圆管中位于燃烧室外的端口垂直相接，所述第二支管与第二圆管中位于燃烧室外的侧壁垂直相接，所述第三支管与所述第三圆管中位于燃烧室外的侧壁垂直相接。如图1所示，所述第一支管与回炉煤气输送管6对接，所述第二支管与二氧化碳输送管7对接，所述第三支管对接在所述减压混合罐上。如图1所示，在所述回炉煤气输送管、所述二氧化碳输送管、蒸汽输送管及所述氧气输送管上均设置有调节阀5。30.在上述中，所述第一圆管和第三圆管分别用于通入回炉煤气和助燃氧气，所述第二圆管用于当直立兰炭炉内的温度高于800℃时通过调节阀5控制通入二氧化碳。31.如图2所示，所述混合管还包括至少一个辅助烧嘴42，且至少一个辅助烧嘴围绕所述烧嘴的外周进行分布，所述辅助烧嘴包括一端深入所述燃烧室内的辅助圆管42a，所述辅助圆管用于向燃烧室内通入被雾化的焦化废水，所述辅助圆管中向燃烧室内通入被雾化的焦化废水，如此不仅可以处理掉焦化废水，减少液体污染物，同时废水中的水可与碳发生水煤气反应，如此可增加制备的煤气中的氢气跟一氧化碳产量；在通入被雾化的焦化废水时，被雾化的焦化废水的通入速度根据火焰中心的气体速度而定，为火焰中心的气体速度的1.1-3倍。在辅助圆管中还可以选择性通入回炉煤气。32.进一步地，所述第一圆管伸入所述燃烧室内长度小于所述第二圆管伸入所述燃烧室内的长度，所述第二圆管伸入所述燃烧室内的长度小于所述第三圆管伸入所述燃烧室内的长度，伸入所述燃烧室内的长度小于第一圆管伸入所述燃烧室内的长度；所述第一圆管、第二圆管、第三圆管及所述辅助圆管中位于所述燃烧室内的一端端口均呈锥形缩口。33.基于上述提质装置，所述煤气提质方法包括以下步骤：34.氧气预热：氧气进入氧气预热器内，采用低压蒸汽进行预热，所述低压蒸汽对氧气的预热温度为90-120℃；35.混合：预热的氧气进入减压混合罐内，使氧气与低压蒸汽相混合，所述低压蒸汽的压力值控制在0.3-0.8mpag，通过调节阀调节低压蒸汽与氧气的比例，所述低压蒸汽与氧气的比例为3-4:1-2，如此得到助燃氧气；助燃氧气和回炉煤气进入混合管内进行混合后，通入燃烧室内生成兰炭干馏所用的高温烟气；36.兰炭干馏：原料煤从直立炭化炉的顶部装入炭化室内，预热后进入炭化室的干馏段，燃烧室产生的高温烟气对原料煤进行干馏热解和气化反应，反应温度为600-850℃。优选地，所述高温烟气对原料煤进行干馏热解和气化反应的反应温度为650-750℃。且当炭化室内的反应温度为800-850℃时，在混合步骤中，在助燃氧气与回炉煤气混合前，将二氧化碳与回炉煤气进行混合。37.根据上述提质方法，现提供以下实施例与对比例对本发明进行具体说明，详细参见下表1：38.表1[0039] h2o/o2炉温co2/02实施例14:1650-实施例23:2700-实施例34:1700-实施例44:1750-实施例54:18004:1对比例1空气700-对比例21:1700-对比例31:2700-对比例49:1700-对比例54:1800-对比例64:1550-对比例7-7004:1对比例8-8004:1对比例9-8504:1[0040]基于上述实施例与对比例，采用取样后送至国家计量测试中心依照gb/t28901-2012《焦炉煤气组分气相色谱分析方法》进行检测，检测数据如下，详见表2：[0041]表2[0042][0043]表中cmhn的m≥2，n≥2；对比例5还出现存在轻微回火现象。[0044]从表2的数据可以看出随着稀释比的增大，煤气中有效组分h2含量的增高，co含量降低，在高于4:1比例之后，二者变化趋缓；在稀释比小时，蒸汽量少，多余的氧气与高温焦炭易发生煤气化反应，co增高；在稀释比大时，蒸汽量加大，水蒸汽直接与高温焦炭发生水煤气化，使得氢气增高。[0045]从对比例7-9可知，由于co2进入量增加，co有所增加，但co2总浓度偏高，表明炉膛温度低不利于co2的转化，但在800℃条件下，同样的co2进入量，co增加明显，但co2总浓度下降也明显，表明炭化温度高有利于co2的转化反应；无论稀释比多大，煤气中的氮气含量都能大幅度地减低。[0046]实施例6：h2o/o2为4:1、炉温750摄氏度，通入被雾化的焦化废水；数据如下：[0047][0048]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本发明用以上具体实施例进行说明，仅仅用于描述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。









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