本發(fā)明涉及煤氣化技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種水煤漿氣化系統(tǒng)及其工藝。

背景技術(shù)：

煤炭氣化是指用煤炭作原料，來(lái)生產(chǎn)工業(yè)燃料氣，它是潔凈、高效利用煤炭的最主要途徑之一，如燃料電池、煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)等。煤制氣應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，可用來(lái)做燃料氣(工業(yè)燃?xì)夂兔裼萌細(xì)?、化工原料氣、煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、燃料電池和液體燃料等。

現(xiàn)有的水煤漿氣化工藝系統(tǒng)流程主要為：水煤漿與氧氣一同進(jìn)入噴嘴，利用噴嘴一起進(jìn)入氣化爐燃燒室，在燃燒室內(nèi)1200～1300℃條件下進(jìn)行氣化反應(yīng)，反應(yīng)后的煤氣進(jìn)入氣化爐激冷室，在激冷室內(nèi)利用水進(jìn)行激冷，將煤氣溫度冷卻到260℃左右送出，送出的煤氣進(jìn)入洗滌塔下部，在洗滌塔內(nèi)，煤氣與從洗滌塔頂部進(jìn)入的洗滌水進(jìn)行煤氣洗滌，將煤氣溫度下降到190～230℃輸送給用戶(hù)。

現(xiàn)有的水煤漿氣化工藝系統(tǒng)仍存有以下問(wèn)題：

1、燃燒室內(nèi)產(chǎn)生1300℃左右的高溫煤氣直接用水激冷來(lái)冷卻到260℃，使得大量的氣體顯熱和蒸汽潛熱浪費(fèi)，氣化爐送出的煤氣直接進(jìn)入洗滌塔，再次用水進(jìn)行洗滌冷卻，整個(gè)流程都沒(méi)有對(duì)大量的氣體顯熱和蒸汽潛熱進(jìn)行有效的回收利用，熱利用效率不高；

2、現(xiàn)有的水煤漿氣化反應(yīng)溫度較高，達(dá)到1200～1350℃，在此條件下產(chǎn)生的煤氣中甲烷含量非常低，只有ppm級(jí)別，使得現(xiàn)有的水煤漿氣化技術(shù)生產(chǎn)的煤氣熱值較低，不能用作燃料氣使用；

3、物料水煤漿與氣化劑氧氣從頂部單噴嘴進(jìn)入氣化爐，使得煤漿霧化效果不佳，原料煤還沒(méi)有來(lái)得及反應(yīng)就出了燃燒室反應(yīng)區(qū)，使得灰渣中的殘?zhí)己枯^高。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于提供一種水煤漿氣化系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有熱量回收單元，從氣化爐出來(lái)的高溫氣體，通過(guò)干法氣固分離后，利用廢鍋回收高溫氣體的大量顯熱，能夠得到過(guò)熱蒸汽，部分供氣化爐反應(yīng)自用，部分外送，整個(gè)流程熱利用效率高，此外，該系統(tǒng)中的氣化爐為二段氣化爐，下部反應(yīng)區(qū)反應(yīng)后產(chǎn)生的高溫氣體顯熱作為熱源，在上部反應(yīng)區(qū)加入原料進(jìn)行二次反應(yīng)，使得氣體中有效氣體成分提高，同時(shí)通過(guò)調(diào)整上部反應(yīng)區(qū)原料的加入量能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)二次反應(yīng)產(chǎn)生甲烷氣體含量的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)生的煤氣熱值的可控調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種與該水煤漿氣化系統(tǒng)配套的水煤漿氣化工藝，該工藝具有與上述水煤漿氣化系統(tǒng)相同的優(yōu)勢(shì)。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

一種水煤漿氣化系統(tǒng)，包括：

氣化單元，包括氣化爐和灰渣鎖斗；

所述氣化爐包括連通的下部一段主反應(yīng)區(qū)和上部二段輔助反應(yīng)區(qū)，所述下部一段主反應(yīng)區(qū)側(cè)面設(shè)置有噴嘴，所述上部二段輔助反應(yīng)區(qū)下部側(cè)面設(shè)置有進(jìn)入口，所述下部一段主反應(yīng)區(qū)下部設(shè)置有灰渣激冷室，所述灰渣激冷室的灰渣輸出端與所述灰渣鎖斗的輸入端連接；

分離單元，包括旋風(fēng)分離器和第一集灰罐；所述旋風(fēng)分離器的輸出端與所述第一集灰罐的輸入端連接；所述上部二段輔助反應(yīng)區(qū)上方出氣口與所述旋風(fēng)分離器的進(jìn)口連通；

熱量回收單元，包括煤氣廢鍋、汽包和第二集灰罐；所述煤氣廢鍋的輸出端與所述第二集灰罐的輸入端連接，所述汽包與所述煤氣廢鍋中的列管連通；所述旋風(fēng)分離器的出氣口與所述煤氣廢鍋的進(jìn)氣口連通；所述煤氣廢鍋設(shè)有排氣口；

所述煤氣廢鍋產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽一部分通入所述上部二段輔助反應(yīng)區(qū)的進(jìn)入口，一部分與外界相通。

進(jìn)一步，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，煤氣廢鍋包括殼體、余熱換熱列管和蒸汽過(guò)熱列管；

所述余熱換熱列管設(shè)置在殼體內(nèi)，所述余熱換熱列管設(shè)置有進(jìn)液管和出液管，所述進(jìn)液管與所述汽包底部連通，所述出液管與所述汽包中部連通；

所述蒸汽過(guò)熱列管設(shè)置在殼體內(nèi)且位于所述余熱換熱列管上方，所述蒸汽過(guò)熱列管設(shè)置有進(jìn)氣管和出氣管，所述進(jìn)氣管與所述汽包連通，所述出氣管一部分與所述上部二段輔助反應(yīng)區(qū)的進(jìn)入口連通，一部分與外界相通；

所述殼體下部設(shè)置有分離空間，用于氣灰分離。

優(yōu)選地，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述下部一段主反應(yīng)區(qū)側(cè)面至少相對(duì)設(shè)置一對(duì)噴嘴。

進(jìn)一步，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述水煤漿氣化系統(tǒng)還包括：洗滌單元，所述洗滌單元包括洗滌塔，所述煤氣廢鍋的排氣口與所述洗滌塔的進(jìn)氣口連通。

進(jìn)一步，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述水煤漿氣化系統(tǒng)還包括：灰水處理單元，所述灰水處理單元包括閃蒸罐、沉降槽、灰水槽和灰漿槽；

所述閃蒸罐分別與所述洗滌塔的排水口和所述灰渣激冷室的排水口連通；所述沉降槽與所述閃蒸罐連通，所述沉降槽的上部出口與所述灰水槽連通，所述沉降槽的下部出口與所述灰漿槽連通；

所述第一集灰罐和所述第二集灰罐均與所述沉降槽連通。

進(jìn)一步，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述灰水處理單元還包括除氧水槽、分離罐和換熱器；

所述除氧水槽通過(guò)灰水泵與所述灰水槽連通，所述除氧水槽通過(guò)除氧水泵與所述換熱器連通；

所述換熱器分別與所述洗滌塔和所述分離罐連通；所述閃蒸罐依次通過(guò)所述換熱器和所述分離罐后與所述沉降槽連通。

優(yōu)選地，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述水煤漿氣化系統(tǒng)還包括：干法除塵裝置；

所述煤氣廢鍋的排氣口與所述干法除塵裝置的進(jìn)氣口連通。

進(jìn)一步，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述水煤漿氣化系統(tǒng)還包括：沉降槽、灰水槽和灰漿槽；所述干法除塵裝置與所述沉降槽連通；

所述第一集灰罐和所述第二集灰罐均與所述沉降槽連通；

所述沉降槽的上部出口與所述灰水槽連通，所述沉降槽的下部出口與所述灰漿槽連通。

一種水煤漿氣化工藝，包括以下步驟：

原料料漿與氣化劑通過(guò)噴嘴進(jìn)入氣化爐的下部一段主反應(yīng)區(qū)中反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體進(jìn)入氣化爐的上部二段輔助反應(yīng)區(qū)中，與上部二段輔助反應(yīng)區(qū)進(jìn)入口的原料料漿二次反應(yīng)；

經(jīng)氣化爐反應(yīng)后氣體進(jìn)入旋風(fēng)分離器，經(jīng)氣化爐灰渣激冷室冷卻后的灰渣進(jìn)入灰渣鎖斗后排出；

經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后的氣體進(jìn)入煤氣廢鍋，經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后的固體進(jìn)入第一集灰罐；

煤氣廢鍋中的高溫氣體將汽包來(lái)的飽和蒸汽過(guò)熱成過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽一部分進(jìn)入氣化爐的上部二段輔助反應(yīng)區(qū)中，一部分外送。

進(jìn)一步，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)入上部二段輔助反應(yīng)區(qū)的原料料漿占進(jìn)入氣化爐原料料漿總量的15～30％。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明提供的水煤漿氣化系統(tǒng)包括氣化單元、分離單元和熱量回收單元，氣化單元的氣化爐為兩段氣化爐，下部反應(yīng)區(qū)反應(yīng)后產(chǎn)生的高溫氣體顯熱作為熱源，在上部反應(yīng)區(qū)加入料漿進(jìn)行二次反應(yīng)，使得氣體中有效氣體成分提高，同時(shí)通過(guò)調(diào)整上部反應(yīng)區(qū)原料的加入量能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)二次反應(yīng)產(chǎn)生甲烷氣體含量的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)生的煤氣熱值的可控調(diào)節(jié)。通過(guò)熱量回收單元對(duì)氣化爐的高溫煤氣進(jìn)行回收利用，干法氣固分離后，利用廢鍋回收高溫氣體的大量顯熱，并副產(chǎn)得到過(guò)熱蒸汽，部分重新進(jìn)入氣化爐促進(jìn)二次反應(yīng)，部分外送，整個(gè)流程熱利用效率高。

(2)本發(fā)明利用二段式氣化爐，第一段產(chǎn)生的高溫煤氣顯熱可以作為第二段二次反應(yīng)的熱源，第二段再次加入料漿進(jìn)行二次反應(yīng)后產(chǎn)生氫氣和甲烷氣體，使得煤氣中有效氣體成分和熱值明顯提高。

(3)本發(fā)明通過(guò)調(diào)整氣化爐第二段再次加入料漿的加入量，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)產(chǎn)生煤氣中甲烷氣體含量的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)生煤氣熱值的可控調(diào)節(jié)，使得產(chǎn)生的煤氣能夠被用作不同的用途，使用在不同的行業(yè)中，煤氣適用范圍廣。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式的水煤漿氣化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種實(shí)施方式的水煤漿氣化系統(tǒng)中氣化單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3本發(fā)明一種實(shí)施方式的水煤漿氣化系統(tǒng)中熱量回收單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種實(shí)施方式的水煤漿氣化系統(tǒng)中洗滌塔和灰水處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一的水煤漿氣化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例二的水煤漿氣化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：10-氣化單元；11-氣化爐；111-下部一段主反應(yīng)區(qū)；112-上部二段輔助反應(yīng)區(qū)；113-灰渣激冷室；12-灰渣鎖斗；13-料漿泵；20-分離單元；21-旋風(fēng)分離器；22-第一集灰罐；30-熱量回收單元；31-煤氣廢鍋；32-汽包；33-第二集灰罐；311-殼體；312-余熱換熱列管；313-蒸汽過(guò)熱列管；40-洗滌單元；41-洗滌塔；50-灰水處理單元；51-閃蒸罐；52-分離罐；53-沉降槽；54-灰水槽；55-灰漿槽；56-除氧水槽；57-換熱器；58-灰水泵；59-除氧水泵。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種水煤漿氣化系統(tǒng)，圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式的水煤漿氣化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一種實(shí)施方式的水煤漿氣化系統(tǒng)中氣化單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本發(fā)明一種實(shí)施方式的水煤漿氣化系統(tǒng)中熱量回收單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明一種實(shí)施方式的水煤漿氣化系統(tǒng)中洗滌塔和灰水處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1～4所示，水煤漿氣化系統(tǒng)包括：

氣化單元10，包括氣化爐11和灰渣鎖斗12；氣化爐11包括連通的下部一段主反應(yīng)區(qū)111和上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112，下部一段主反應(yīng)區(qū)111側(cè)面設(shè)置有噴嘴，上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112下部側(cè)面設(shè)置有進(jìn)入口，下部一段主反應(yīng)區(qū)111下部設(shè)置有灰渣激冷室113，灰渣激冷室113的灰渣輸出端與灰渣鎖斗12的輸入端連接；

分離單元20，包括旋風(fēng)分離器21和第一集灰罐22；旋風(fēng)分離器21的輸出端與第一集灰罐22的輸入端連接；上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112上方出氣口與旋風(fēng)分離器21的進(jìn)口連通；

熱量回收單元30，包括煤氣廢鍋31、汽包32和第二集灰罐33；煤氣廢鍋31的輸出端與第二集灰罐33的輸入端連接，汽包32與煤氣廢鍋31中的列管連通；旋風(fēng)分離器21的出氣口與煤氣廢鍋31的進(jìn)氣口連通；煤氣廢鍋31設(shè)有排氣口；煤氣廢鍋31產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽一部分通入上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112的進(jìn)入口，一部分與外界相通。

本發(fā)明中的氣化爐11為兩段式氣化爐，包括連通的下部一段主反應(yīng)區(qū)111和上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112，原料料漿可以通過(guò)料漿泵13加壓，與氣化劑一起從氣化爐11的下部一段主反應(yīng)區(qū)111進(jìn)入氣化爐11內(nèi)。

原料料漿可以由煙煤、次煙煤、褐煤、石油焦和重油等，通過(guò)與水研磨制備成一定質(zhì)量濃度(如55％-65％)的漿體；下部一段主反應(yīng)區(qū)加入的氣化劑為純氧氣，上部二段輔助反應(yīng)區(qū)加入的氣化劑為蒸汽。

原料料漿與氣化劑反應(yīng)產(chǎn)生以co、h2、co2為主的高溫煤氣向上移動(dòng)，進(jìn)入氣化爐11上部上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112中，在上部上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112內(nèi)與再次加入的原料料漿及蒸汽進(jìn)行二次反應(yīng)，蒸汽與碳再次反應(yīng)產(chǎn)生了h2，使得煤氣中有效氣體成分提高，同時(shí)隨著溫度的降低，也大量產(chǎn)生甲烷氣體，使得煤氣熱值得到顯著的提高。

氣化爐11采用兩段氣化，利用第一段高溫煤氣的顯熱氣化第二段補(bǔ)充噴注的料漿，使上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112上方出氣口溫度下降至1000℃左右，有利于提高熱利用率。由于增加了第二段氣化，延長(zhǎng)了煤氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間，使煤氣中的焦油、重?zé)N化合物能充分熱解，因而煤氣凈化處理更簡(jiǎn)單，廢水中不含焦油、酚等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境污染較少。

此外，通過(guò)調(diào)整進(jìn)入氣化爐11上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112的二次料漿的加入量，可以實(shí)現(xiàn)煤氣中的甲烷氣體含量的調(diào)節(jié)，從而可以對(duì)產(chǎn)生的煤氣熱值進(jìn)行可控調(diào)節(jié)。

當(dāng)生產(chǎn)的煤氣被用來(lái)合成氨、甲醇等化工產(chǎn)品時(shí)，適當(dāng)減少進(jìn)入氣化爐11上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112的料漿加入量，甚至可以不加入，這樣可以使得煤氣中的甲烷氣體成分回到ppm級(jí)，使得煤氣更加適合生產(chǎn)化工產(chǎn)品，適合生產(chǎn)合成氨、甲醇的企業(yè)。

當(dāng)生產(chǎn)的煤氣沒(méi)用來(lái)作為燃料氣時(shí)，適當(dāng)加大進(jìn)入氣化爐11上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112的料漿加入量，甚至可以加入到原料料漿總量的30％左右，這樣可以使得煤氣中甲烷氣體成分達(dá)到較高水平，使得煤氣更加適合用作燃料氣，適合igcc、陶瓷、玻璃等行業(yè)。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)產(chǎn)生的煤氣中的甲烷氣體含量的調(diào)節(jié)，使得產(chǎn)生的煤氣能夠被用作不同的用途，使用在不同的行業(yè)中，煤氣適用范圍廣。

氣化爐11下部一段主反應(yīng)區(qū)111下部設(shè)置有灰渣激冷室113，灰渣激冷室113的灰渣輸出端與灰渣鎖斗12的輸入端連接，氣化爐11反應(yīng)后產(chǎn)生的煤渣進(jìn)入灰渣激冷室113，灰渣激冷室113用水建立液位，用來(lái)冷卻反應(yīng)后的灰渣，灰渣從氣化爐11底部進(jìn)入灰渣鎖斗12排出。

反應(yīng)后的煤氣在1000℃左右送出氣化爐11進(jìn)入旋風(fēng)分離器21，在旋風(fēng)分離器21中實(shí)現(xiàn)氣固分離，氣體送到煤氣廢鍋31，分離下來(lái)的煤灰進(jìn)入第一集灰罐22，利用水力帶出。

采用旋風(fēng)分離器21進(jìn)行干法氣固分離，有利于對(duì)分離后高溫氣體的回收。

旋風(fēng)分離器21中高溫煤氣進(jìn)入煤氣廢鍋31，在煤氣廢鍋31內(nèi)，高溫煤氣能夠?qū)⒚簹鈴U鍋31汽包32來(lái)的鍋爐水加熱成飽和狀態(tài)蒸汽并能夠進(jìn)一步將得到中壓飽和蒸汽過(guò)熱得到中壓過(guò)熱蒸汽，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣化爐11輸出的高溫氣體的大量顯熱的回收利用，副產(chǎn)的過(guò)熱蒸汽部分供氣化爐11反應(yīng)自用，過(guò)熱蒸汽輸入上部上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112內(nèi)與來(lái)自料漿泵13的原料料漿在高溫條件下進(jìn)行二次反應(yīng)，能促進(jìn)二次反應(yīng)進(jìn)行，副產(chǎn)的過(guò)熱蒸汽部分部分外送，整個(gè)流程熱利用效率高。

在煤氣廢鍋31底部對(duì)煤氣再次進(jìn)行氣固分離，分離之后的煤氣溫度下降到250℃，分離出來(lái)的煤灰送到第二集灰罐33，利用水力帶出。

傳統(tǒng)的水煤漿氣化系統(tǒng)流程沒(méi)有對(duì)大量的氣體顯熱和蒸汽潛熱進(jìn)行有效的回收利用，熱利用效率不高且現(xiàn)有的水煤漿氣化技術(shù)生產(chǎn)的煤氣熱值較低，不能用作燃料氣使用。

本發(fā)明提供的水煤漿氣化系統(tǒng)包括氣化單元、分離單元和熱量回收單元，氣化單元的氣化爐為兩段氣化爐，下部反應(yīng)區(qū)反應(yīng)后產(chǎn)生的高溫氣體顯熱作為熱源，在上部反應(yīng)區(qū)加入料漿進(jìn)行二次反應(yīng)，使得氣體中有效氣體成分提高，同時(shí)通過(guò)調(diào)整上部反應(yīng)區(qū)原料的加入量能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)二次反應(yīng)產(chǎn)生甲烷氣體含量的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)生的煤氣熱值的可控調(diào)節(jié)。通過(guò)熱量回收單元對(duì)氣化爐的高溫煤氣進(jìn)行回收利用，干法氣固分離后，利用廢鍋回收高溫氣體的大量顯熱，并副產(chǎn)得到過(guò)熱蒸汽，部分重新進(jìn)入氣化爐促進(jìn)二次反應(yīng)，部分外送，整個(gè)流程熱利用效率高。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖3所示，煤氣廢鍋31包括殼體311、余熱換熱列管312和蒸汽過(guò)熱列管313；

余熱換熱列管312設(shè)置在殼體311內(nèi)，余熱換熱列管312設(shè)置有進(jìn)液管和出液管，進(jìn)液管與汽包32底部連通，出液管與汽包32中部連通；

蒸汽過(guò)熱列管313設(shè)置在殼體311內(nèi)且位于余熱換熱列管312上方，蒸汽過(guò)熱列管313設(shè)置有進(jìn)氣管和出氣管，進(jìn)氣管與汽包32連通，出氣管一部分與上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112的進(jìn)入口連通，一部分與外界相通；

殼體311下部設(shè)置有分離空間，用于氣灰分離。

氣化單元10生成的高溫氣體進(jìn)入旋風(fēng)分離器21進(jìn)行初步除塵后進(jìn)入，煤氣廢鍋31，在余熱換熱列管312加熱后的軟水在汽包32內(nèi)產(chǎn)生飽和蒸汽后，通過(guò)汽包32將飽和蒸汽輸入至蒸汽過(guò)熱列管313中，再由廢熱煤氣加熱為過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱之后的蒸汽部分送到氣化爐11上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112，其余外送。

利用殼體內(nèi)的余熱換熱列管和蒸汽過(guò)熱列管能夠?qū)Υ置簹?原料氣的熱量進(jìn)行有效利用，余熱回收效率高，副產(chǎn)蒸汽品味高。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，下部一段主反應(yīng)區(qū)111側(cè)面至少相對(duì)設(shè)置一對(duì)噴嘴。

優(yōu)選地，下部一段主反應(yīng)區(qū)111兩端設(shè)置各設(shè)置有一噴嘴，兩噴嘴呈180°對(duì)置對(duì)噴，原料料漿與氣化劑通過(guò)噴嘴加入到氣化反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)。

料漿從單噴嘴進(jìn)入氣化爐，使得煤漿霧化效果不佳，原料煤還沒(méi)有來(lái)得及反應(yīng)就出了燃燒室反應(yīng)區(qū)，使得灰渣中的殘?zhí)己枯^高。通過(guò)兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的噴嘴使煤漿分別從氣化爐下部一段主反應(yīng)區(qū)的兩端進(jìn)入，使之相互撞擊霧化，霧化效果好，煤與氣化劑反應(yīng)充分，氣化效率高，碳轉(zhuǎn)化率高。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，水煤漿氣化系統(tǒng)還包括：洗滌單元40，洗滌單元40包括洗滌塔41，煤氣廢鍋31的排氣口與洗滌塔41的進(jìn)氣口連通。

洗滌塔41為固閥結(jié)構(gòu)的氣液接觸塔或垂直篩板結(jié)構(gòu)的氣液接觸塔，內(nèi)有多層塔板，洗滌塔使煤制氣降溫增濕，實(shí)現(xiàn)煤制氣洗塵和水氣飽和的目的。

來(lái)自煤氣廢鍋31的煤氣從洗滌塔41下部進(jìn)入，在洗滌塔41內(nèi)，煤氣與從洗滌塔41頂部進(jìn)入的洗滌水進(jìn)行煤氣洗滌，將煤氣溫度下降到190～230℃送給用戶(hù)。

進(jìn)一步優(yōu)選，水煤漿氣化系統(tǒng)還包括：灰水處理單元50，灰水處理單元50包括閃蒸罐51、沉降槽53、灰水槽54和灰漿槽55；

閃蒸罐51分別與洗滌塔41的排水口和灰渣激冷室113的排水口連通；沉降槽53與閃蒸罐51連通，沉降槽53的上部出口與灰水槽54連通，沉降槽53的下部出口與灰漿槽55連通；第一集灰罐22和第二集灰罐33均與沉降槽53連通。

洗滌塔41內(nèi)的洗塵水和灰渣激冷室113送出的水通過(guò)管道送入到閃蒸罐51。

閃蒸罐51是一種通過(guò)減壓再沸形式將液體中融入的不凝氣體進(jìn)行釋放的容器，實(shí)現(xiàn)液體釋放不凝氣、降溫及含固濃縮的目的。閃蒸之后的濃縮灰水通過(guò)管道送入沉降槽53。

沉降槽53是一種通過(guò)重力沉降使液體中的固定進(jìn)行分離的設(shè)備，其底部的濃縮液向外輸出，第一集灰罐22和第二集灰罐33中的灰渣進(jìn)入沉降槽53，經(jīng)沉降后上部清液溢流返回灰水槽54中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)水循環(huán)利用。

進(jìn)一步，灰水處理單元50還包括除氧水槽56、分離罐52和換熱器57；

除氧水槽56通過(guò)灰水泵58與灰水槽54連通，除氧水槽56通過(guò)除氧水泵59與換熱器57連通；換熱器57分別與洗滌塔41和分離罐52連通；閃蒸罐51依次通過(guò)換熱器57和分離罐52后與沉降槽53連通。

除氧水槽56是一種利用低壓蒸汽加熱系統(tǒng)水從而降低水中溶解氧濃度的設(shè)備，灰水槽54中的水進(jìn)入除氧水槽56進(jìn)行低溫除氧，除氧之后的除氧水通過(guò)除氧水泵59送入到換熱器57加熱后供洗滌塔41洗滌水使用，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

閃蒸罐51閃蒸之后的蒸汽作為熱源送入換熱器57，用來(lái)加熱除氧之后的除氧水，換熱后的蒸汽通過(guò)分離罐52實(shí)現(xiàn)氣液分離，液體送入沉降槽53進(jìn)行處理。

作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，水煤漿氣化系統(tǒng)還包括：干法除塵裝置；煤氣廢鍋31的排氣口與干法除塵裝置的進(jìn)氣口連通。

干法除塵裝置可選用常規(guī)的干法除塵器。

與干法除塵裝置配套的水煤漿氣化系統(tǒng)還包括：沉降槽53、灰水槽54和灰漿槽55；沉降槽53與干法除塵裝置連通；

第一集灰罐22和第二集灰罐33均述沉降槽53連通；沉降槽53的上部出口與灰水槽54連通，沉降槽53的下部出口與灰漿槽55連通。

洗滌塔用干法除塵裝置代替后，由于干法除塵裝置未使用水進(jìn)行洗滌，因此并未產(chǎn)生廢水，從而可以取消部分灰水處理裝置，例如：閃蒸罐、分離罐、除氧水槽等設(shè)備，另外，還可以大幅減小沉降槽、灰水槽、除氧水槽、灰漿槽等設(shè)備的尺寸。

來(lái)自煤氣廢鍋的煤氣通過(guò)干法除塵裝置凈化后進(jìn)行后續(xù)的沉降處理，采用干法凈化方式后期處理更加方便，所用設(shè)備少，效率高。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種水煤漿氣化工藝，包括以下步驟：

原料料漿與氣化劑通過(guò)噴嘴進(jìn)入氣化爐11的下部一段主反應(yīng)區(qū)111中反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體進(jìn)入氣化爐11的上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112中，與上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112進(jìn)入口的原料料漿二次反應(yīng)；

經(jīng)氣化爐11反應(yīng)后氣體進(jìn)入旋風(fēng)分離器21，經(jīng)氣化爐11灰渣激冷室113冷卻后的灰渣進(jìn)入灰渣鎖斗12后排出；

經(jīng)旋風(fēng)分離器21分離后的氣體進(jìn)入煤氣廢鍋31，經(jīng)旋風(fēng)分離器21分離后的固體進(jìn)入第一集灰罐22；

煤氣廢鍋31中的高溫氣體將汽包32來(lái)的飽和蒸汽過(guò)熱成過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽一部分進(jìn)入氣化爐11的上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112中，一部分外送。

該水煤漿氣化工藝在上述的水煤漿氣化系統(tǒng)中進(jìn)行，具有與上述水煤漿氣化系統(tǒng)相同的優(yōu)勢(shì)，在此不再贅述。

優(yōu)選地，進(jìn)入上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112的原料料漿占進(jìn)入氣化爐11原料料漿總量的15～30％。

典型但非限制性的上部二段輔助反應(yīng)區(qū)的原料料漿加入質(zhì)量百分比為15％、20％、25％或30％。

通過(guò)調(diào)整氣化爐第二段再次加入料漿的加入量，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)產(chǎn)生煤氣中甲烷氣體含量的調(diào)節(jié)，甲烷氣體可調(diào)節(jié)范圍達(dá)到1～8％之間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)生煤氣熱值的可控調(diào)節(jié)，使得產(chǎn)生的煤氣能夠被用作不同的用途，使用在不同的行業(yè)中，煤氣適用范圍廣，例如用來(lái)生產(chǎn)合成氨、甲醇等化工產(chǎn)品時(shí)，加入量要少，甚至可以不加入，這樣可以使得煤氣中的甲烷氣體成分回到ppm級(jí)，用作igcc、陶瓷、玻璃等行業(yè)燃料氣時(shí)，加入量要大，使得煤氣中甲烷氣體成分達(dá)到較高水平。

實(shí)施例一

一種水煤漿氣化系統(tǒng)，如圖5所示，該系統(tǒng)包括：

氣化單元10，包括氣化爐11、灰渣鎖斗12和料漿泵13；氣化爐11包括連通的下部一段主反應(yīng)區(qū)111和上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112，下部一段主反應(yīng)區(qū)111側(cè)面相對(duì)設(shè)置有一對(duì)噴嘴，兩噴嘴呈180°對(duì)置對(duì)噴，上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112下部側(cè)面設(shè)置有進(jìn)入口，下部一段主反應(yīng)區(qū)111下部設(shè)置有灰渣激冷室113，灰渣激冷室113的灰渣輸出端與灰渣鎖斗12的輸入端連接；料漿泵13用于將料漿輸入噴嘴；

分離單元20，包括旋風(fēng)分離器21和第一集灰罐22；旋風(fēng)分離器21的輸出端與第一集灰罐22的輸入端連接；上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112上方出氣口與旋風(fēng)分離器21的進(jìn)口連通；

熱量回收單元30，包括煤氣廢鍋31、汽包32和第二集灰罐33；煤氣廢鍋31的輸出端與第二集灰罐33的輸入端連接，汽包32與煤氣廢鍋31中的列管連通；旋風(fēng)分離器21的出氣口與煤氣廢鍋31的進(jìn)氣口連通；煤氣廢鍋31設(shè)有排氣口；煤氣廢鍋31產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽一部分通入上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112的進(jìn)入口，一部分與外界相通。

洗滌單元40，洗滌單元40包括洗滌塔41，煤氣廢鍋31的排氣口與洗滌塔41的進(jìn)氣口連通。

灰水處理單元50，灰水處理單元50包括閃蒸罐51、沉降槽53、灰水槽54、灰漿槽55、除氧水槽56、分離罐52和換熱器57；

閃蒸罐51分別與洗滌塔41的排水口和灰渣激冷室113的排水口連通；閃蒸罐51依次通過(guò)換熱器57和分離罐52后與沉降槽53連通，沉降槽53的上部出口與灰水槽54連通，沉降槽53的下部出口與灰漿槽55連通；第一集灰罐22和第二集灰罐33均與沉降槽53連通；除氧水槽56通過(guò)灰水泵58與灰水槽54連通，除氧水槽56通過(guò)除氧水泵59與換熱器57連通；換熱器57分別與洗滌塔41和分離罐52連通。

其中，煤氣廢鍋31包括殼體311、余熱換熱列管312和蒸汽過(guò)熱列管313；余熱換熱列管312設(shè)置在殼體311內(nèi)，余熱換熱列管312設(shè)置有進(jìn)液管和出液管，進(jìn)液管與汽包32底部連通，出液管與汽包32中部連通；蒸汽過(guò)熱列管313設(shè)置在殼體311內(nèi)且位于余熱換熱列管312上方，蒸汽過(guò)熱列管313設(shè)置有進(jìn)氣管和出氣管，進(jìn)氣管與汽包32連通，出氣管一部分與上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112的進(jìn)入口連通，一部分與外界相通；殼體311下部設(shè)置有分離空間，用于氣灰分離。

該系統(tǒng)的工藝過(guò)程如下：

原料料漿通過(guò)料漿泵13加壓，與氣化劑一起從氣化爐11的下部一段主反應(yīng)區(qū)111兩端噴嘴進(jìn)入氣化爐11內(nèi)，噴入的原料料漿和氣化劑進(jìn)行對(duì)噴霧反應(yīng)，產(chǎn)生以co、h2、co2為主的高溫煤氣，高溫煤氣向上移動(dòng)，進(jìn)入氣化爐11上部上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112中，在上部上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112內(nèi)與再次加入的原料料漿及來(lái)自煤氣廢鍋31副產(chǎn)的過(guò)熱蒸汽進(jìn)行二次反應(yīng)，蒸汽與碳再次反應(yīng)產(chǎn)生h2和ch4氣體。在1000℃左右送出氣化爐11進(jìn)入旋風(fēng)分離器21，在旋風(fēng)分離器21中實(shí)現(xiàn)氣固分離，氣體送到煤氣廢鍋31，分離下來(lái)的煤灰進(jìn)入第一集灰罐22，利用水力帶出。氣化爐11下部一段主反應(yīng)區(qū)111反應(yīng)后產(chǎn)生的煤渣進(jìn)入灰渣激冷室113，在灰渣激冷室113用冷卻水建立液位，用來(lái)冷卻反應(yīng)后的灰渣，灰渣從氣化爐11底部進(jìn)入灰渣鎖斗12排出。冷卻灰渣的水來(lái)自于除氧水泵59，冷卻后的水從氣化爐11灰渣激冷室113底部排出，送到閃蒸罐51。

來(lái)自旋風(fēng)分離器21中高溫煤氣進(jìn)入煤氣廢鍋31，在煤氣廢鍋31內(nèi)，高溫煤氣首先將汽包32來(lái)的中壓飽和蒸汽進(jìn)行過(guò)熱，過(guò)熱之后的過(guò)熱蒸汽部分送到氣化爐11上部二段輔助反應(yīng)區(qū)112，其余外送。之后煤氣將鍋爐水加熱成飽和狀態(tài)進(jìn)入汽包32副產(chǎn)中壓飽和蒸汽。在煤氣廢鍋31底部對(duì)煤氣再次進(jìn)行氣固分離，分離之后的煤氣溫度下降到250℃左右送到洗滌塔41中，分離出來(lái)的煤灰送到第二集灰罐33，利用水力帶出。

來(lái)自煤氣廢鍋31的煤氣從洗滌塔41下部進(jìn)入，在洗滌塔41內(nèi)，煤氣與從洗滌塔41頂部進(jìn)入的洗滌水進(jìn)行煤氣洗滌，將煤氣溫度下降到190～230℃送給用戶(hù)。

洗滌塔41中洗滌后的灰水從洗滌塔41底部出來(lái)與氣化爐11灰渣激冷室113送出的水一起送入到閃蒸罐51，閃蒸罐51灰水部分閃蒸成蒸汽，蒸汽送入到換熱器57，用來(lái)加熱從除氧水泵59送來(lái)的除氧水，之后送入到洗滌塔41內(nèi)使用，換熱之后的蒸汽通過(guò)分離罐52實(shí)現(xiàn)氣液分離，分離下來(lái)的液體送到沉降槽53，氣體送往火炬焚燒處理。閃蒸之后的濃縮灰水送入到沉降槽53，在沉降槽53內(nèi)，利用藥劑和重力進(jìn)行固體自然沉降，實(shí)現(xiàn)固液的分離。沉降槽53上部的清液溢流進(jìn)入灰水槽54，利用灰水泵58送入到除氧水槽56進(jìn)行低溫除氧，除氧后的除氧水利用除氧水泵59送往換熱器57加熱。沉降槽53底部的濃縮灰漿從底部送到灰漿槽55，用泵送到用戶(hù)。

本實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、入爐煤漿分別從氣化爐下部一段主反應(yīng)區(qū)兩端進(jìn)入，使之相互撞擊霧化，霧化效果好，煤與氣化劑反應(yīng)充分，氣化效率高，碳轉(zhuǎn)化率高；

2、利用下部一段主反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的高溫煤氣顯熱作為熱源，在立式段再次加入原料進(jìn)行二次反應(yīng)，額外產(chǎn)生了h2，使得煤氣中有效氣體成分提高，同時(shí)能產(chǎn)生甲烷氣體，使得煤氣熱值得到顯著的提高；

3、通過(guò)調(diào)整進(jìn)入氣化爐上部二段輔助反應(yīng)區(qū)的二次煤漿的加入量，可以實(shí)現(xiàn)煤氣中的甲烷氣體含量的調(diào)節(jié)，從而可以對(duì)產(chǎn)生的煤氣熱值進(jìn)行可控調(diào)節(jié)；

4、從氣化爐出來(lái)的高溫煤氣，通過(guò)干法氣固分離，之后利用廢鍋回收高溫煤氣的大量顯熱來(lái)中壓過(guò)熱蒸汽，部分自用外還外送，整個(gè)流程熱利用效率高。

實(shí)施例二

一種水煤漿氣化系統(tǒng)，如圖6所示，該系統(tǒng)中氣化單元10、分離單元20和熱量回收單元30均與實(shí)施例一相同，與實(shí)施例一不同的是該系統(tǒng)洗滌單元40為干法除塵器，灰水處理單元50包括：沉降槽53、灰水槽54和灰漿槽55；第一集灰罐22和第二集灰罐33均述沉降槽53連通；沉降槽53的上部出口與灰水槽54連通，沉降槽53的下部出口與灰漿槽55連通。

該實(shí)施例使用高效干法除塵裝置代替洗滌塔后，閃蒸罐、換熱器、分離罐、除氧水槽、灰水泵均可取消，沉降槽、灰水槽、除氧水泵、灰漿槽設(shè)備尺寸或者設(shè)備能力均能實(shí)現(xiàn)大幅度減小，節(jié)約了設(shè)備及占地面積。

盡管已用具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明和描述本發(fā)明，然而應(yīng)意識(shí)到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。