專利名稱：一種以煤粉為原料生產合成氣的方法
一種以煤粉為原料生產合成氣的方法
技術領域：
本發明屬于煤炭高效潔凈利用的技術領域，更具體地，本發明涉及一種干燥煤粉加壓高溫氣化制備合成氣的方法。
背景技術：
眾所周知，世界礦物能源儲量中，石油、天然氣和煤等含碳氫物質占相當大的比例，而煤炭碳源又占碳氫資源的絕大比例。實現煤炭的清潔、高效利用具有重大的現實和戰略意義。用煤氣化方式實現資源清潔高效利用，近幾年來發展迅速，避免了煤直接燃燒的熱能利用率不高，并產生大量的溫室氣體和固體塵埃等問題，遏制了地球業已危機的生態環境進一步遭受污染和破壞。本發明主要針對干燥煤粉的加壓高溫氣化，清潔高效利用煤炭資源。氣化技術經過不斷的發展完善，氣流床氣化技術由于其氣化指標優良、節能高效、 環保效益明顯而受到眾多生產廠家的青睞。目前氣流床氣化技術有干法加壓氣化技術和濕法加壓氣化技術。濕法氣化對煤的灰熔點、灰分含量等要求較高，而且由于入爐原料中帶有大量的液態水，影響了氣化過程的效率，降低了氣化指標，損失了部分原料和氧氣。干法氣化指標較好，冷煤氣效率較高，但由于技術難度較大，國內大部分干法氣化裝置均處于摸索階段。本發明針對國內外能源及氣化技術現狀，根據能源化工領域急需一種高效、先進、 穩定的干燥煤粉加壓高溫氣化技術的發展趨勢，在進行大量研究工作和長期煤氣化技術研究開發的基礎上作出了本發明。以干燥煤粉為原料，通過煤粉制備、加壓輸送、高溫高壓氣化，生成以COj2和(X)2為主要組分的合成氣、還原氣或燃料氣，從而實現各種煤炭資源(含高灰、高灰熔點煤等劣質煤)的有效利用。由于是干燥煤粉直接噴入氣化爐，氣化劑采用空氣、富氧空氣、純氧、ω2或過熱蒸汽；氣化爐操作溫度較高，因此可實現氣化劑耗量較低，冷煤氣效率較高，原料轉化率高，氣化指標比較優良。

發明內容[要解決的技術問題]本發明的目的是提供一種以干燥煤粉為原料生產合成氣的方法。[技術方案]本發明的目的是這樣實現的該方法包括干燥煤粉制備，干燥煤粉加壓輸送，干燥煤粉高溫加壓氣化，高溫粗合成氣冷卻與鼓泡冷卻水浴降溫除灰渣，粗合成氣降溫除塵與洗滌凈化和含細灰水處理六個部分。本發明涉及一種以煤粉為原料生產合成氣的方法。以煤粉為原料生產合成氣的方法包括下述步驟Α、干燥煤粉的制備煤質原料經除鐵器2除去其中的鐵質類雜質，由皮帶秤重給料機3稱重計量，進入破碎機4破碎成煤粒，所述的煤粒經斗提機5提升至料倉6，再由給料機7定量送入磨機8研磨成煤粉，在研磨的同時，讓熱風爐1的熱風與所述的煤粉進行充分換熱，使其煤粉干燥至含水量以重量計< 2. 0%;所述的煤粉在熱風帶動下進入選粉器9， 其中粒度<0. IOmm的100%煤粉在熱風帶動下進入集粉器10，而其余較大粒度的煤粉依靠自身重力返回磨機8進行再研磨；所述的集粉器10與引風機12連接，在引風機12的作用下除去集粉器10中的干燥熱氣及煤釋放的水的蒸汽；所述的集粉器10在頂部設有除塵器 11，以降低從集粉器10排出氣體中的粉塵含量；從集粉器10底部排出的干燥煤粉送入后續工段處理；B、干燥煤粉加壓輸送由上述步驟A制備的干燥煤粉通過管道輸送到煤粉儲倉14 內，然后通過閥門15輸送到粉煤加壓輸送裝置16 ；所述煤粉儲倉14與所述粉煤加壓輸送裝置16兩者的高度差是所述煤粉儲倉14高度的10-30%，以保證粉煤加壓輸送裝置16的進口壓力為至少0. IOMPa ；然后通過電動機M驅動粉煤加壓輸送裝置16將干燥煤粉壓力提高到0. 5-7. OMPa，再通過管道輸送到料斗17 ；所述的煤粉通過電子秤18計量后，通過料斗出口閥19輸送到氣化爐33 ；從煤粉儲倉14排出的含塵氣體通過旋風分離器13分離的氣體從旋風分離器13頂部排往大氣，而固體返回煤粉儲倉循環利用。或者由上述步驟A制備的干燥煤粉送入常壓粉倉21，當常壓粉倉21的壓力與鎖氣料斗23的壓力達到平衡時，干燥煤粉經過常壓粉倉21底部閥門25進入鎖氣料斗22 ；當鎖氣料斗22的料位達到預定料位值時，關閉常壓粉倉21底部閥門25，然后往鎖氣料斗22充高壓惰性氣體，當鎖氣料斗22的壓力與加料器23的壓力達到平衡時，打開鎖氣料斗22底部閥門26，干燥煤粉通過該閥門沈進入加料器23，由加料器23底部輸入的載氣使進入加料器23的干燥煤粉流化，流化干燥煤粉從加料器23上部排出，通過管道送到氣化爐33 ；當鎖氣料斗22料位低于預定料位值時，鎖氣料斗22底部閥門沈關閉，通過管道將鎖氣料斗 22的壓力卸載到旋風分離器20，鎖氣料斗22的壓力降至常壓時，打開常壓粉倉21底部閥門25，讓常壓倉21內的干燥煤粉進入鎖氣料斗22，繼續循環進料程序；由常壓粉倉21、鎖氣料斗22排出的含塵氣體通過旋風分離器20進行氣體與固體的分離，分離的氣體從旋風分離器20頂部排往大氣，而分離的固體通過返回閥M返回常壓粉倉循環利用；C、干燥煤粉的加壓高溫氣化把上述步驟B得到的干燥煤粉送到位于干燥煤粉加壓氣化爐33頂部的多流道噴射燃燒器32入口并通過它，在多流道噴射燃燒器32出口，通過多流道噴射燃燒器32的氣化劑將干燥煤粉噴到干燥煤粉加壓氣化爐33的反應室34中， 并使其氣化劑與干燥煤粉在溫度1350°C -1600°C與壓力0. 1 6. OMPa的條件下進行燃燒反應，生成含有CO、H2和(X)2為主要組分的高溫粗合成氣與熔融灰渣的混合物；所述的多流道噴射燃燒器32是一種多管同軸相套結構組合設備，它由中心管道 63、降溫介質通道64、氣化劑介質通道66和干燥煤粉通道65組成；該多流道噴射燃燒器32 設置一個冷卻降溫系統，該冷卻降溫系統由冷卻水槽觀、冷卻管四與泵30組成；裝在冷卻水槽28中的水經冷卻管四冷卻后，再通過泵30加壓流經多流道噴射燃燒器32，使多流道噴射燃燒器32的溫度保持穩定，從多流道噴射燃燒器32流出的水再返回冷卻水槽觀，經過冷卻水槽觀內的冷卻水管四冷卻后循環使用；所述的干燥煤粉加壓氣化爐33是一個圓柱形筒體，該氣化爐的上部為反應室34， 下部為驟冷降溫室35 ；反應室34包括爐頂入口 36、爐膛37、環繞爐膛的水冷盤管38、保護水冷盤管的耐火材料層39與氣化爐外殼40 ；爐頂入口 36與所述多流道噴射燃燒器32連接；所述的驟冷降溫室35設置布水器41、降氣管42和升氣管43，降氣管42上端與布水器 41連接固定，升氣管43被支撐在驟冷降溫室35殼體上，降氣管42與升氣管43同心布置， 兩者之間有一個環隙，并用定位塊44固定在一起；D、高溫粗合成氣、熔融灰渣冷卻及粗合成氣洗滌凈化在驟冷降溫室35中，讓步驟C得到的高溫粗合成氣和熔融灰渣混合物與由所述布水器41進入的經降氣管42進入鼓泡冷卻水浴45的冷卻水進行混合與冷卻，粗灰渣因猝冷固化而沉降在驟冷降溫室35底部， 含少量細灰和水的粗合成氣沿降氣管42與升氣管43之間的環隙上升，在環隙上端，所述粗合成氣含有的一部分水和細灰沿著降氣管42內壁返回到鼓泡冷卻水浴45中，而余下的粗合成氣通過管道排出氣化爐33 ；在驟冷降溫室35底部的粗灰渣通過鎖渣閥門46進入鎖斗 47，通過排放閥門48排出，粗灰渣夾帶的含細灰的水送到水處理部分的負壓蒸發器69 ；從氣化爐33排出的含細灰水的粗合成氣或者進入氣水分離器51，合成氣夾帶的水通過分離后，并通過擋板52進一步除去粗煤氣中夾帶的含細灰水，這些含細灰水經減壓后通過管道送去進行細灰水處理，除去含細灰水的粗合成氣通過管道送到浸潤洗滌器53 ； 或者從氣化爐33排出的含細灰水的粗合成氣直接通過管道送到浸潤洗滌器53 ；在浸潤洗滌器53內，讓含細灰水的粗合成氣與來自氣體洗滌塔M的灰水充分混合，然后通過管道進入氣體洗滌塔M，再沿著下降管58到達鼓泡式水浴儲槽60進行洗滌，所述粗合成氣再沿著在下降管58與上升管59之間形成的環隙上升，并通過折流板57、塔盤56、旋流板55進行多級洗滌，通過除沫器27后從氣體洗滌塔M頂部沿管道排出，得到一種合成氣；鼓泡式水浴儲槽60中的灰水通過管道進入灰水循環泵49，經灰水循環泵49提壓后分成兩部分，一部分沿管道送入浸潤洗滌器53，另一部分通過管道送入干煤粉加壓氣化爐33渣口下方的布水器41用作冷卻水；E、含細灰水處理氣體洗滌塔M鼓泡式水浴儲槽60底部含細灰水通過液位調節閥61減壓、驟冷降溫室排出的含細灰水通過液位調節閥50減壓，與減壓后氣水分離器51 分離的含細灰水進入高溫熱水器67進行降壓降溫，從高溫熱水器67頂部逸出的氣體進入灰水升溫器83回收熱量；從高溫熱水器67底部排出的含細灰水進入次級降壓器68回收熱量，從次級降壓器68頂部逸出的蒸汽進入除氣水罐75回收熱量，從次級降壓器68底部排出的含細灰水進入負壓蒸發器69降壓降溫；從負壓蒸發器69頂部逸出的氣體經負壓冷凝器77降溫冷卻后進入負壓分離器78，氣體經擋板79分離水分后進入抽氣泵80，再經抽氣泵分離器81氣液分離，氣體經擋板82分離水分后排空，抽氣泵分離器81分離的水與負壓分離器78分離的水流入儲水槽73，從負壓蒸發器69底部排出的含細灰水經澄清分離池給料泵70提壓后進入澄清分離池71 ；在澄清分離池71中加入水處理有機高分子絮凝劑使細灰懸浮物絮凝，澄清分離池71的上部溢流水流入儲水槽73，儲水槽73的灰水經灰水泵74 提壓后一部分送入除氣水罐75，一部分作為沖洗水，少部分外排；除氣水罐75中的灰水通過加熱除去其中所夾帶的氣體并排掉，同時在除氣水罐75出口或者在除氣水罐75內加入分散劑，以減輕換熱器和灰水管道的結垢；除氣灰水經除氣水泵76提壓后進入灰水升溫器 83，再與從高溫熱水器67頂部逸出的氣體換熱升溫，然后送到氣體洗滌塔M的鼓泡式水浴儲槽60循環使用；澄清分離池71底部含灰量較高的細灰水經過濾機給料泵87增壓后進入真空帶式過濾機72進行細灰與水的分離，所述的細灰收集后排出，分離的水再返回到澄清分離池71內。
根據本發明的一種優選實施方式，所述的煤質原料選自無煙煤、煙煤、褐煤或發熱量> 17000kJ/kg的其它碳質固體原料。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的氣化劑選自空氣、富氧空氣、純氧、(X)2 或過熱蒸汽。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的氣化劑與干燥煤粉在溫度 13500C -1600°C與壓力0. 1 6. OMPa的條件下進行燃燒反應。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的干燥煤粉加壓氣化反應爐33是一個圓柱形筒體，其反應室34主要由水冷盤管和耐壓耐熱高強度鋼板組成，反應室34高度與平均直徑之比為4-5，上部反應室34與下部驟冷降溫室35的高度之比是1 1-3。根據本發明的另一種優選實施方式，所述氣化反應爐33內，環繞爐膛的水冷盤管 38是由一根或多根鋼管繞制而成的，優選地1根至6根。當盤管內的水采取強制循環方式時，盤管為一根。當盤管內的水采取自然循環方式時，盤管為多根；水冷盤管的冷卻水采用不結垢的、經過脫鹽處理的鍋爐水。根據本發明的另一種優選實施方式，所述干燥煤粉加壓氣化反應爐33包括一個熱回收裝置，該裝置可以是包括多根水冷盤管38、高溫水和蒸汽混合物上升管89、高溫水下降管88、蒸汽收集器31的自然對流熱回收裝置；或者該裝置也可以是包括單根水冷盤管 38、工藝冷卻軟水入水管90、高溫水或高壓蒸汽或兩者混合物的出口管91、高壓工藝軟水泵62的強制循環熱回收裝置。根據本發明的另一種優選實施方式，所述煤粉儲倉14與所述粉煤加壓輸送裝置 16兩者的高度差是所述煤粉儲倉14高度的15-25%。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的惰性選自氮氣、氬氣或它們的混合物； 所述的載氣是氮氣或空氣。根據本發明的另一種優選實施方式，所述氣體洗滌塔M除塵洗滌措施包括洗滌水浴60洗滌、折流板57分離、塔盤56洗滌、旋流板55分離、除沫器27分離所組成的多級洗滌、多級分離步驟，保證了出洗滌塔的氣體含塵量極少。下面將更詳細地描述本發明。本發明涉及一種以煤粉為原料生產合成氣的方法。附圖1、2、3、4-1、4-2、5、6-1、6-2、7、8表示本發明以煤粉為原料生產合成氣的說
明書附圖。以煤粉為原料生產合成氣的方法包括下述步驟附圖1是干燥煤粉的制備流程圖。A、干燥煤粉的制備。煤質原料經除鐵器2除去其中的鐵質類雜質，由皮帶秤重給料機3稱重計量，進入破碎機4破碎成煤粒，所述的煤粒經斗提機5提升至料倉6，再由給料機7定量送入磨機 8研磨成煤粉，在研磨的同時，讓熱風爐1的熱風與所述的煤粉進行充分換熱，使其煤粉干燥至含水量以重量計< 2. 0% ；所述的煤粉在熱風帶動下進入選粉器9，其中粒度< 0. IOmm 的100%煤粉在熱風帶動下進入集粉器10，而其余較大粒度的煤粉依靠自身重力返回磨機 8進行再研磨；所述的集粉器10與引風機12連接，在引風機12的作用下除去集粉器10中的干燥熱氣及煤釋放的水的蒸汽；所述的集粉器10在頂部設有除塵器11，以降低從集粉器10排出氣體中的粉塵含量；從集粉器10底部排出的干燥煤粉送入后續工段處理。根據本發明，所述的煤質原料選自無煙煤、煙煤、褐煤或發熱量化^ > 17000kJ/kg 的其它碳質固體原料。所述的原料煤例如可以是低變質程度的褐煤、長焰煤、貧煤、瘦煤，高變質程度的無煙煤；可以是粘結性煤、弱粘結或不粘結性煤；可以是中灰、低灰煤，中灰熔點、低灰熔點煤，是高灰含量、高灰熔點的煤，以及焦粉等物質。所述的其它碳質固體原料例如是輪胎、橡膠、石油煉制殘留焦粒、高分子有機化合物、或城市有機垃圾、生物質燃料等。 所述的干燥煤粉是由原料煤經干燥、研磨處理得到的具有易輸送、易流化的干燥粉狀煤。本發明破碎時使用的破碎機是本技術領域中通常使用的破碎機，例如上海遠華機械制造有限公司以反擊式破碎機商品名、上海世邦機器制造有限公司或鴻森集團礦冶公司銷售的破碎機；所述磨機是本技術領域中通常使用的磨機，例如江蘇江陰市亞特機械制造有限公司、沈陽重型機械集團有限責任公司或沈陽有色冶金機械總廠公司銷售的磨機。所述的給料機是一種本技術領域中通常使用的給料機，這種給料機具有對固體粉狀物料進行計量的功能，例如江蘇啟東市恒達電力石化設備廠生產的GF型葉輪給粉機、圓盤給料機或河南鶴壁市億通通用機械有限公司生產的DB、DK型圓盤給料機。在本發明中，所述的選粉器是一種本技術領域中通常使用的選粉器，它具有對固體粉狀物料進行篩分的功能，例如鹽城市吉騰達建材設備有限公司生產的JS選粉機、河北省高碑店市華欣水泥機械廠生產的GXF型選粉機或徐州市科達水泥機械制造有限公司生產的KD型選粉機產品。所述的集粉器是一種本技術領域中通常使用的集粉器，該集粉器結構為上部圓筒形、下部錐形，需具有耐壓(設計壓力>7MPa)、耐熱(設計溫度> 200°C)、耐磨并且防爆的特征。B、干燥煤粉加壓輸送。干煤粉加壓輸送可以采用兩種方式，即機械輸送方式與氣流輸送方式實現。機械輸送方式是如附圖2所表示的使用粉煤加壓輸送裝置16輸送干燥煤粉的方式。由上述步驟A制備的干燥煤粉通過管道輸送到煤粉儲倉14內，然后通過閥門15輸送到粉煤加壓輸送裝置16 ；所述煤粉儲倉14與所述粉煤加壓輸送裝置16兩者的高度差是所述煤粉儲倉14高度的10-30%，以保證粉煤加壓輸送裝置16的進口壓力為至少0. IOMPa0 優選地，所述煤粉儲倉14與所述粉煤加壓輸送裝置16兩者的高度差是所述煤粉儲倉14高度的 15-25% ο所述粉煤加壓輸送裝置16是一種具有活塞壓縮結構的裝置，該裝置通過電動機M 驅動活塞，由活塞往復運動使具有彈性的泵腔體容積發生變化，腔體容積變化能夠使粉體吸入和擠出腔體，從而形成粉體的流動，粉煤加壓輸送裝置16可根據需要將干燥煤粉壓力提高到0. 5-7. OMPa，再通過管道輸送到料斗17。當粉煤加壓輸送裝置16正常運行后，料斗 17的壓力始終處于高壓狀態，所述的煤粉通過電子秤18計量后，通過料斗出口閥19輸送到氣化爐33 ；從煤粉儲倉14排出的含塵氣體通過旋風分離器13分離的氣體從旋風分離器 13頂部排往大氣，而固體返回煤粉儲倉循環利用。本發明使用的旋風分離器是目前市場上銷售的產品，例如杭州南方環境凈化設備有限公司生產的CLT/A型旋風分離器。或者氣流輸送方式是如附圖3所表示的干燥煤粉氣流輸送方式。上述步驟A制備的干燥煤粉送入常壓粉倉21，當常壓粉倉21的壓力與鎖氣料斗23的壓力達到平衡時，干燥煤粉經過常壓粉倉21底部閥門25進入鎖氣料斗22 ；當鎖氣料斗22的料位達到預定料位值時，關閉常壓粉倉21底部閥門25，然后往鎖氣料斗22充高壓惰性氣體，當鎖氣料斗22 的壓力與加料器23的壓力達到平衡時，打開鎖氣料斗22底部閥門沈，干燥煤粉通過該閥門 26進入加料器23，由加料器23底部輸入的載氣使進入加料器23的干燥煤粉流化，流化干燥煤粉從加料器23上部排出，通過管道送到氣化爐33 ；在本發明中，使用的常壓粉倉21是一種常壓、常溫、防塵、防爆普通鋼制容器，正常使用時僅承受容器內煤粉的靜壓，是一種具有上部為圓筒形、下部為圓錐形結構的設備。所述的鎖氣料斗22是一種能夠交替承受常壓、高壓(最高可達7. OMPa)及短時變壓(0-7. OMI^a或7. O-OMPa)的交變壓力容器設備，由于容器內壓力負荷高且又不斷變化，所以對設備強度的要求很高，對材質及加工、制造工藝也有非常苛刻的要求。它的具體結構是上部為橢圓型封頭、中間圓筒形、下部圓錐形，該產品為特殊壓力容器，其設計、加工、制造需要有相應資質的單位完成，例如哈爾濱鍋爐廠有限責任公司、西安核設備有限公司。所述的加料器23是一種始終承受高壓，同時還要承受氣流輸送煤粉對容器壁沖刷、磨蝕的壓力容器設備。它的結構是上部橢圓封頭、中部圓筒形、下部圓錐形，是目前市場上銷售的產品，例如西安核設備有限公司生產的加料器。所述常壓粉倉21的閥門25是一種需要承受與鎖氣料斗一樣常壓、高壓差及短時變壓的球閥，其結構與通常化工領域中使用的球閥相同。由于切斷介質為非均相的干燥煤粉，所以對閥門的密封形式要求很高，至少要求泄漏標準不低于于ANSI Class IV。該閥門 25還要經受干燥煤粉的沖刷磨蝕，因固體顆粒的沖刷磨蝕相對較為嚴重，因此在閥門本體材質基礎上，與煤粉接觸的閥門表面材質均需進行耐磨或耐沖處理，比如在閥門表面噴涂耐磨蝕的碳化鎢合金，或者在閥門表面堆焊耐磨蝕的斯太萊合金。所述的鎖氣料斗22的閥門沈，與閥門25—樣需要承受高壓、短時變壓與耐磨耐蝕，只是該閥門沈不處于常壓下，因此其強度比閥門25更高。在本發明中，使用的惰性選自氮氣、氬氣或它們的混合物。使用的載氣是氮氣或空氣。當鎖氣料斗22料位低于預定料位值時，鎖氣料斗22底部閥門沈關閉，通過管道將鎖氣料斗22的壓力卸載到旋風分離器20，鎖氣料斗22的壓力降至常壓時，打開常壓粉倉 21底部閥門25，讓常壓倉21內的干燥煤粉進入鎖氣料斗22，繼續循環進料程序；由常壓粉倉21、鎖氣料斗22排出的含塵氣體通過旋風分離器20進行氣體與固體的分離，分離的氣體從旋風分離器20頂部排往大氣，而分離的固體通過返回閥M返回常壓粉倉循環利用。C、干燥煤粉的加壓高溫氣化附圖4-1和附圖4-2表示干燥煤粉加壓高溫氣化、粗煤氣冷卻與除渣流程圖。把上述步驟B得到的干燥煤粉送到位于干燥煤粉加壓氣化爐33頂部的多流道噴射燃燒器32入口并通過它，在多流道噴射燃燒器32出口，通過多流道噴射燃燒器32的氣化劑將干燥煤粉噴到干燥煤粉加壓氣化爐32的反應室34中，并使其氣化劑與干燥煤粉在溫度1350°C -1600°C與壓力0. 1 6. OMPa的條件下進行燃燒反應，生成含有CO、H2和(X)2 為主要組分的高溫粗合成氣與熔融灰渣的混合物。所述的多流道噴射燃燒器32是一種多管同軸相套結構組合設備。附圖5是多流道噴射燃燒器結構圖。它由中心管道63、降溫介質通道64、氣化劑介質通道66和干燥煤粉通道65組成。所述的干煤粉通過干煤粉通道65與通過氣化劑介質通道66的氣化劑同時噴入干煤粉加壓氣化爐33內進行氣化反應。所述的中心管道63用于輸送燃料，該燃料在噴射燃燒器32出口起點火源的作用，保證干煤粉與氣化劑噴入干煤粉氣化爐33內后能夠燃燒。所述的降溫介質通道64用于輸送降溫介質，以保證噴射燃燒器32在正常工作狀態下避免承受過高的溫度。在附圖5中，a為燃料中心管道進口，燃料由此進入多流道噴射燃燒器32。b和f 為噴射燃燒器降溫介質的進口、c和g為噴射燃燒器降溫介質的出口，該介質通常是冷卻水，冷卻水用于保護整個多流道噴射燃燒器32，防止這些金屬管材受到高溫燒蝕；d為氣化劑通道66的進口。在本發明中，所述的氣化劑在氣化反應中起到其助燃劑和溫度調節劑的作用，同時由于氣化原料干燥煤粉中含碳物質較多，而含氫物質相對較少，因此，所述的氣化劑在氣化反應中還起到提供氫元素的作用。e為干燥煤粉輸送通道65的進口，干燥煤粉通過該輸送通道在噴射燃燒器頭部被氣化劑吹散，并被引燃，從而釋放出大量熱量，為氣化反應提供反應動力和反應介質。在本發明中，所述的燃料可以是以CH4成分為主的天然氣，也可以是液化天然汽、 柴油，或者來自工廠生產中產生的具有一定熱值的可燃性尾氣。所述的氣化劑選自空氣、富氧空氣、純氧、CO2或過熱蒸汽、富氧氣體與過熱蒸汽或 CO2、空氣與水蒸汽或(X)2的混合物。所述的富氧氣體是氧氣與一種或多種選自氮氣、氬氣、 二氧化碳的氣體的混合物，其中氧氣含量占該氣體混合物總體積計的60%以上。所述的氣化劑優選地是純氧或富氧氣體與過熱蒸汽或(X)2的混合物，更優選地是純氧與過熱蒸汽或 CO2的混合物。所述的純氧是純度> 99. 5%的氧氣。對于本發明而言，所述水蒸汽的壓力與加入氣化爐內的純氧、富氧或空氣壓力相近，其溫度高于在其相應壓力下的飽和蒸汽溫度， 并且該水蒸汽與純氧、富氧或空氣混合得到的混合物在其溫度降低時不會析出液態水。所述氣化劑的壓力要高于煤粉壓力。優選地，所述的氣化劑與干燥煤粉在溫度1450°C -1520°C與壓力2. 0-4. OMPa的條件下進行燃燒反應。該多流道噴射燃燒器32設置一個冷卻降溫系統，該冷卻降溫系統由冷卻水槽28、 冷卻管四與泵30組成；裝在冷卻水槽28中的水經冷卻管四冷卻后，再通過泵30加壓流經多流道噴射燃燒器32，使多流道噴射燃燒器的溫度保持穩定，從多流道噴射燃燒器32流出的水再返回冷卻水槽28，經過冷卻水槽28內的冷卻水管四冷卻后循環使用。所述的干燥煤粉加壓氣化爐33是一個帶橢圓形封頭的圓柱形筒體。圖6-1、6_2 是該氣化爐33反應室的結構簡圖。該氣化爐33筒體高度與平均直徑的比是4-5，其上部反應室34與下部驟冷降溫室35的高度之比是1 1-3。該氣化爐的上部為反應室34，下部為驟冷降溫室35。反應室34包括爐頂入口 36、爐膛37、環繞爐膛的水冷盤管38、保護水冷盤管的耐火材料層39與氣化爐外殼40 ；爐頂入口 36與所述多流道噴射燃燒器32連接。爐膛37作為氣化反應的核心區域，提供干燥煤粉氧化、還原氣化所需的空間，該空間需能承受高溫、高壓，并能經受熔融熱渣的物理、化學侵蝕及無規則的熱震，同時保證干燥煤粉在此條件下能夠高效地轉化為合成氣。水冷盤管38由一根或多根不同長度的環繞爐膛37的耐高溫、耐腐蝕鋼管繞制而成，用于將反應室產生的大量熱量轉移，以避免因其反應室溫度過高而發生事故。水冷盤管 38內的冷卻水是經軟化處理的脫鹽工藝軟水。這種工藝軟水吸收反應室內的熱量，變成高壓蒸汽，以維持氣化爐爐膛37與氣化爐殼體40的熱平衡。水冷盤管38內的水能夠以自然對流方式進行循環，或以強制循環方式進行循環。所述的驟冷降溫室35設置布水器41、降氣管42和升氣管43，降氣管42上端與布水器41連接固定，升氣管43被支撐在驟冷降溫室35殼體上，降氣管42與升氣管43同心布置，彼此間有一個環隙，并用定位塊44固定在一起。附圖4-1為采用自然對流方式循環的流程圖。圖中氣化爐的水冷盤管由多根鋼管以多層方式環繞爐膛37，從而降低了水冷盤管內水受熱后產生的熱阻力。冷卻水在水冷盤管38內的位置不同而吸收熱量也不相同，因此會產生一種重力差，熱水通過上升管進入鍋筒31，鍋筒31內相對較涼、密度較大的水通過下降管進入水冷盤管，吸收氣化爐膛產生的部分熱量，從而形成一個自然循環的過程。附圖4-2為采用強制循環方式進行循環的流程圖。圖中水冷盤管38由一根鋼管繞制而成，水冷盤管結構簡單，但是由于水冷盤管總長度較長，水冷盤管內的水流經氣化爐膛外圍吸收大量熱，會產生很高的汽阻，所以水冷盤管水的流動依靠高壓工藝軟水泵62強制加壓，從而實現工藝軟水在水冷盤管內的強制流動，采用以強制循環方式進行流動時，根據氣化爐33工況及工藝軟水流量大小，從水冷盤管排出的水可以是高壓熱水、高壓熱水與水蒸汽的混合物、高壓飽和蒸汽或高壓過熱蒸汽。附圖6-1是采用自然對流循環方式的氣化爐簡圖。附圖中a為氣化爐上部法蘭接口，該接口與噴射燃燒器32的法蘭相連接，b為氣化爐反應室氣體及熔渣出口，該出口與下部驟冷降溫室35相連，用于將反應室產生的高溫煤氣和液態熔渣進行驟冷降溫。該渣口大小決定氣化爐膛37氣體流場分布，影響氣體效率，同時對液態熔渣的排出也會產生一定的影響。一般該渣口與氣化爐直筒部倒角為40-60度，優選的渣口倒角為45度。ci,2、c3,4為氣化爐水冷盤管38的四個冷卻水進口，該口通過下降管與鍋筒31相連，用于將鍋筒31內的水導入水冷盤管38。du、d3,4 口為高溫水汽混合物出口。冷卻水流經爐膛，吸收爐膛內部分熱量，自身溫度提高變為汽水混合物，通過該口進入鍋筒31。el、e2、e3、e4為氣化爐的熱電偶接口，該接口用于安裝檢測氣化爐33操作溫度的熱電偶。四個熱電偶接口垂直方向開口分為兩個平面，水平方向同一平面的采取對稱分布方式，不同平面的相鄰兩熱電偶互成90度均勻分布。f為氣化爐33的測壓口，該口用于安裝壓力傳感器，用于檢測氣化爐 33內的操作壓力，并向控制系統輸出壓力信號。gl、g2為氣化爐水冷盤管38熱電偶接口， 該接口用于安裝檢測水冷盤管38溫度的熱電偶。h為高壓氣體密封接口，用于平衡空間Vl 與v2的壓力，保證水冷盤管38在高溫條件下處于壓力平衡狀態，從而延長其使用壽命。附圖6-2是采用單根水冷盤管冷卻水強制循環時的氣化爐簡圖。附圖中a為氣化爐上部法蘭接口，該接口與噴射燃燒器32的法蘭相連接，b為氣化爐反應室氣體及熔渣出口，該出口與下部驟冷降溫室35相連，用于將反應室產生的高溫煤氣和液態熔渣進行驟冷降溫。該渣口大小決定氣化爐膛37氣體流場分布，影響氣體效率，同時對液態熔渣的排出也會產生一定的影響。一般該渣口與氣化爐直筒部倒角為40-60度，優選的渣口倒角為45 度。c為氣化爐水冷盤管38的冷卻水進口，該口與冷卻水循環泵62出口相連，用于將冷卻水導入水冷盤管38。d 口為受熱的冷卻水出口，冷卻水流經爐膛，吸收爐膛內部分熱量，自身溫度提高。e為氣化爐33的測壓口，該口用于安裝壓力傳感器，用于檢測氣化爐33內的操作壓力，并向控制系統輸出壓力信號。H、f2、f3、f4為氣化爐的熱電偶接口，該接口用于安裝檢測氣化爐33操作溫度的熱電偶。四個熱電偶接口垂直方向開口分為兩個平面，水平方向同一平面的采取對稱分布方式，不同平面的相鄰兩熱電偶互成90度均勻分布。gl、g2 為氣化爐水冷盤管38熱電偶接口，該接口用于安裝檢測水冷盤管38溫度的熱電偶。h為高壓氣體密封接口，用于平衡空間vl與v2的壓力，保證水冷盤管38在高溫條件下處于壓力平衡狀態，從而延長其使用壽命。圖6-1、6_2中，保護水冷盤管的耐火材料層39是用能經受熔融熱渣沖刷侵蝕的材料制成的，這樣的材料例如是碳化硅，是目前市場上銷售的耐腐蝕耐火材料。在煤氣化反應過程中，在其耐火材料層表面上形成一層熔融渣膜，這種膜因導熱系數低而能夠起到一種保護水冷盤管38的作用。氣化爐外殼40為一圓筒形鋼制殼體，制成該殼體的鋼材需能經受高溫、高壓、對應溫度壓力下的露點腐蝕，并對加工制造有嚴格的要求。該殼體承受氣化爐爐膛37操作壓力與外界大氣壓0. OlMPa之間很高的壓差0. 1-6. OMPa,同時承受水冷盤管38背火面高溫。所述干燥煤粉加壓氣化反應爐33還包括一個熱回收裝置，它包括水冷盤管38、高溫水上升管、高溫熱水下降管、蒸汽收集器31或高壓工藝軟水泵62。D、高溫粗合成氣、熔融灰渣冷卻及粗合成氣洗滌凈化。在驟冷降溫室35中，讓步驟C得到的高溫粗合成氣和熔融灰渣混合物與由所述布水器41進入的經降氣管42進入鼓泡冷卻水浴45的冷卻水進行混合與冷卻，粗灰渣因猝冷固化而沉降在驟冷降溫室35底部。含少量細灰和水的粗合成氣沿降氣管42與升氣管43之間的環隙上升，在環隙上端，由于所述粗合成氣流入的空間突然增大，氣流速度急劇降低， 所述粗合成氣含有的一部分水和細灰會沿著降氣管42內壁返回到鼓泡冷卻水浴45中，而余下的粗合成氣通過管道排出氣化爐33。所述降氣管42與升氣管43之間的環隙是兩者直徑不同的結果，該環隙具有一定的厚度，即兩者直徑之差，該厚度是降氣管42直徑的5-15%。如果該厚度小于5%，則會弓I 起環隙內氣體流速過快，并導致氣體夾帶液體量增加，增大系統的不穩定性；如果該厚度大于15%，則會導致自下降管下來的氣體直接從環隙流出，不與水浴45進行充分換熱，導致氣體溫度過高。因此，該厚度優選地是降氣管42直徑的8-12%。根據本發明，所述的布水器是一種具有均勻分布出水小孔的空心圓環形結構的設備，它的主要作用是自小孔內噴出冷卻水，對出氣化爐渣口的高溫氣體、液體熔渣進行冷卻，同時小孔流出的水在下降管42內形成一層水膜，保護下降管42免受高溫侵襲。所述的鼓泡冷卻水浴45是一種具有儲水功能、耐高溫、耐高壓筒體結構的設備， 它的主要作用是對出下降管42的合成氣進行進一步冷卻，對渣進行降溫，同時對出下降管 42的合成氣進行初步洗滌，除去其中的部分灰粒。另外，在干燥煤粉加壓氣化爐33下面設置所述粗灰渣排放設備。在驟冷降溫室35 底部的粗灰渣通過鎖渣閥門46進入鎖斗47，通過排放閥門48排出，粗灰渣夾帶的含細灰的水送到附圖8水處理部分的負壓蒸發器69。所述粗灰渣排放是將氣化反應中未轉化的碳氫物質和產生的廢渣(稱之粗灰渣)從干燥煤粉加壓氣化爐33下部經鎖斗47排出。在該氣化爐33的反應室生成的高溫合成氣與熔融熱渣離開該反應室進入氣化爐33的驟冷降溫室35，在該驟冷降溫室中35，冷卻水在所述布水器41作用下均勻分布后與高溫合成氣、熔融熱渣并流通過降氣管42進入驟冷降溫室35下部的鼓泡冷卻水浴45中，所述粗灰渣被冷卻水冷卻后，進入底部粗灰渣排放設備排掉。該粗灰渣排放設備包括鎖渣閥門46、鎖斗47 與排放閥門48。在粗灰渣收集時，首先對鎖斗47進行沖壓，使鎖斗47的壓力與氣化爐33的壓力基本相同，然后打開鎖渣閥門46，所述粗灰渣依靠自身重力和循環水流的作用從鼓泡冷卻水浴45進入鎖斗47，粗灰渣收集完成后關閉鎖渣閥門46 ；在粗灰渣排放時，先對鎖斗47進行卸壓，卸至常壓后打開粗灰渣排放閥門48，粗灰渣依靠沖洗水壓力排出鎖斗47，為了促使粗灰渣順利排放并防止粗灰渣排放閥門48內部夾渣，對鎖斗47在排渣過程中用沖洗水進行沖洗，沖洗水來自附圖8灰水泵74出口，沖洗結束后關閉粗灰渣排放閥門48。所述的鎖渣閥門46是一種具有執行機構、電磁閥、上下限開關、閥芯和閥座為球形結構的設備，是目前市場上銷售的產品，例如美卓自動化上海有限公司以商品名鎖斗閥銷售的產品。它的主要作用是切斷或連通驟冷降溫室35與鎖斗47的水渣流，當鎖斗47收渣時，該閥門打開，當鎖斗排渣時，該閥門關閉。所述的鎖斗是一種具有帶橢圓封頭的上部為圓筒形下部位圓錐形結構的設備，是目前市場上銷售的產品，例如哈爾濱鍋爐廠有限責任公司以商品名鎖斗銷售的產品，它的主要作用是收集驟冷降溫室35排出的渣水，并不斷承受高壓、常壓、高壓向常壓變換、常壓向高壓變換的作用力。自驟冷降溫室35出來的粗合成氣進入高溫粗合成氣洗滌凈化部分。從氣化爐33 排出的含細灰水的粗合成氣或者進入氣水分離器51，除去其中夾帶的含細灰水，這些含細灰水經減壓后通過管道送去進行細灰水處理。除去含細灰水的粗合成氣通過管道送到浸潤洗滌器53。或者從氣化爐33排出的含細灰水的粗合成氣直接通過管道送到浸潤洗滌器53。在本發明中，所述的氣水分離器是一種具有帶封頭和圓錐體的圓筒形結構的設備，是目前市場上銷售的產品，例如上海首地閥門有限公司以商品名AS氣液分離器銷售的產品.，它的主要作用是對進入該設備的氣體和液體進行有效分離。所述浸潤洗滌器53是由不等徑外管與中間管組成的，其中中間管是其兩端部分的直徑為中間部分直徑的1. 2-2. 0倍，而中間部分的長度是整個中間管長度的70-85% ；外管直徑是中間管直徑的1. 1-1. 4倍。粗合成氣從外管進入，中間喉管通道走灰水，在喉管出口處由氣體洗滌塔M下部鼓泡式水浴儲槽60通過灰水循環泵49提壓到達浸潤洗滌器53 的灰水與粗合成氣充分混合均勻，使粗合成氣中的細灰完全浸潤。在浸潤洗滌器53內，讓含細灰水的粗合成氣與來自氣體洗滌塔M的灰水充分混合，然后通過管道進入氣體洗滌塔M，再沿著下降管58到達鼓泡式水浴儲槽60進行洗滌， 所述粗合成氣再沿著下降管58與上升管59之間形成的環隙上升，并通過折流板57、塔盤 56與旋流板55進行多級洗滌，通過除沫器27后從氣體洗滌塔M頂部沿管道排出，得到一種合成氣。經過氣體洗滌塔63多級洗滌后，該合成氣中灰分含量可降至0. 8mg/Nm3以下， 可以用作后續原料氣。在本發明中，附圖7為洗滌塔的結構簡圖。所述的氣體洗滌塔M為圓筒形壓力容器，在氣體洗滌塔M內設置有下降管58、上升管59、鼓泡式水浴儲槽60、折流板57、塔盤 56、旋流板55多級洗滌裝置，上部同時設置有除沫器27，它們是按照下述方式構成的下降管58上部與進口管g相連，上升管59被固定在塔體上，下降管58與上升管59的下部插入鼓泡式水浴儲槽60中，在鼓泡式水浴儲槽60上部從下而上依次設置折流板57、塔盤56和旋流板55，在旋流板55上方設置除沫器27。圖中a為經清洗后的合成氣出口，b為塔盤56 冷凝液進口管，用于向塔盤輸送較為清潔的冷凝液對合成氣進行洗滌，c為塔盤56灰水進口，用于向塔盤輸送洗滌灰水，對合成氣進行洗滌。d為測壓口，用于測量洗滌塔壓力。e為洗滌塔水浴60上部相對潔凈的灰水出口，通過灰水循環泵49相連接用于向浸潤洗滌器53、 布水器41供水。f為洗滌塔水浴60補水口，用于將循環使用的后系統的灰水導入洗滌塔水浴。h為洗滌塔下部含灰量相對較多的黑水出口，用于將黑水導入后續細灰水處理系統。所述的塔盤可以是篩板式、泡罩式或浮閥式塔盤，是在化工技術領域中通常使用的設備，例如煙臺國邦化工機械科技有限公司公司銷售的產品，它們的主要作用分別是對氣體和液體進行逆流均勻分布接觸，除去粗合成氣中的灰塵。所述的旋流板、折流板是在化工技術領域中通常使用的設備，例如宜興市正本除塵脫硫環保設備有限公司銷售的產品，它們的主要作用分別是對氣體中夾帶的液體進行分
1 O所述的除沫器是一種具有網狀結構的設備，是目前市場上銷售的產品，例如南京搏陵泰金屬制品有限公司銷售的產品，它的主要作用是除去氣體中夾帶的液體霧沫。洗滌粗合成氣得到的含細灰水匯集在氣體洗滌塔M下部的鼓泡式水浴儲槽60 內。該鼓泡式水浴儲槽60上部的灰水經管道被灰水循環泵49提壓后一部分沿管道送到干燥煤粉加壓氣化爐33冷卻水進口，另一部分沿管道送入浸潤洗滌器53與粗合成氣充分混合浸潤其中的細灰，該鼓泡式水浴儲槽60下部含灰量較多的含細灰水經減壓后由管道送去含細灰水處理系統。氣體洗滌塔M洗滌用水一部分來自含細灰水處理后的循環灰水，從氣體洗滌塔M中下部進口進入鼓泡式水浴儲槽60，另一部分來自下游工段冷凝液或者外供補充水，它們在塔盤56與旋流板55之間進入氣體洗滌塔M中。從鼓泡式水浴儲槽60排出的灰水通過灰水循環泵49提壓后分成兩部分，一部分沿管道送入浸潤洗滌器53，另一部分通過管道送入干燥煤粉加壓氣化爐33渣口下方的布水器41用作冷卻水。附圖8是含細灰水處理系統流程圖。氣體洗滌塔M的鼓泡式水浴儲槽60底部含細灰水、氣水分離器51分離的含細灰水與從驟冷降溫室排出的含細灰水分別減壓后進入高溫熱水器67進行降壓降溫。在該高溫熱水器67中一方面可以回收高溫冷凝液的熱量， 另一方面可以補充氣化系統水的損失。從高溫熱水器67頂部逸出的氣體主要是蒸汽進入灰水升溫器83回收熱量。在灰水升溫器83內，逸出氣體與由除氣水泵76送來的循環灰水換熱，然后送到氣體洗滌塔M的鼓泡式水浴儲槽60 ；逸出氣體在換熱后大部分冷凝為液體，再進入氣液混合分離罐84，分離的氣體經擋液板85從其頂部排空或送往后續工段進行回收，分離的水返回到除氣水罐75。所述的灰水升溫器83是本技術領域的技術人員已知的浮頭式列管結構，其換熱面積的大小和材質可以依據換熱介質的特性、溫度、數量進行確定。所述的氣液混合分離罐84是上下帶有封頭的圓柱形耐壓筒體，可以是空筒體或者在上部設置擋液板的筒體。從高溫熱水器67底部排出的含細灰水進入次級降壓器68回收熱量，從次級降壓器68頂部逸出的蒸汽通過氣體冷凝器86進行溫度調整后或者不經過氣體冷凝器86而直接進入除氣水罐75回收熱量，從次級降壓器68底部排出的含細灰水進入負壓蒸發器69 降壓降溫；從負壓蒸發器69頂部逸出的氣體經負壓冷凝器77降溫冷卻后進入負壓分離器 78，分離水分后氣體經過擋液板79進入抽氣泵80，再經抽氣泵分離器81分離水分后排空， 抽氣泵分離器81分離的水與負壓分離器78分離的水流入儲水槽73，從負壓蒸發器69底部排出的含細灰水經澄清分離池給料泵70提壓后進入澄清分離池71 ；在澄清分離池71中加入水處理有機高分子絮凝劑使細灰懸浮物絮凝。所述的有機高分子絮凝劑是一種能夠促使懸浮細灰微粒聚集聯結成粗大絮狀團粒或團塊而達到快速沉降的有機高分子聚合物，它是聚合硫酸亞鐵、聚合氯化鋁和分子量1200-1500萬的聚丙烯酰胺，例如天津化工研究設計院以商品名高分子沉降絮凝劑銷售的產品。本技術領域的技術人員可以根據含細灰水量通過試驗很容易確定加入絮凝劑的量。澄清分離池71的上部溢流流入儲水槽73，儲水槽73 的灰水經灰水泵74提壓后一部分送入除氣水罐75，一部分作為沖洗水，少部分外排，外排的主要目的是為了維持灰水中可溶性鹽類的平衡，減輕設備及管道的腐蝕。除氣水罐75中的灰水通過換熱器加熱除去其中所夾帶的氣體并排掉，同時在除氣水罐75出口或者在除氣水罐75內加入分散劑，以減輕換熱器和灰水管道的結垢。所述的分散劑應該理解是一種促進水中溶解的氣體快速溢出、延緩結垢的劑；所述的分散劑例如是以重量計4-10%水解馬來酸酐。例如天津化工研究設計院以商品名高溫阻垢分散劑銷售的產品、山東泰和水處理公司以商品名TH-504銷售的產品。所述分散劑用量是以待處理細灰水量總重量計50 80PPm，優選的為60 75PPm，更優選的為65 70PRii。除氣灰水經除氣水泵76提壓后進入灰水升溫器83，再與從高溫熱水器67頂部逸出的氣體換熱升溫，然后送到氣體洗滌塔M的鼓泡式水浴儲槽60循環使用；澄清分離池 71底部含灰量較高的濃含細灰水經過濾機給料泵87增壓后進入真空帶式過濾機72進行細灰與水的分離，所述的細灰收集后排出，分離的水再返回到澄清分離池71內。所述的真空帶式過濾機72是例如核工業煙臺同興實業有限公司以商品名真空帶式過濾機銷售的產品、湖州核豐過濾機械有限公司以商品名真空帶式過濾機銷售的產品、石家莊天合機械設備有限公司以商品名真空帶式過濾機銷售的產品。在本發明中，所述的高溫熱水器是一種具有上橢圓封頭、下圓錐體的圓筒形結構的設備，是目前市場上銷售的產品，例如南京化學工業有限公司化工機械廠以商品名閃蒸器銷售的產品，它的主要作用是對突然減壓后的含灰量較高的水汽混合物進行氣液分離， 產生蒸汽回收熱量，同時對含灰水進行含灰量的濃縮，便于后續方便處理。所述的次級降壓器的結構是上橢圓封頭、下圓錐體的圓筒形結構，是目前市場上銷售的產品，例如南京化學工業有限公司化工機械廠以商品名閃蒸器銷售的產品，它的主要作用是對突然減壓后的含灰量較高的水汽混合物進行氣液分離，產生蒸汽回收熱量，同時對已經濃縮的灰水進行含灰量的進一步濃縮，便于后續方便處理。所述的負壓蒸發器是一種具有上橢圓封頭、下圓錐體的圓筒形結構，是目前市場上銷售的產品，例如南京化學工業有限公司化工機械廠以商品名閃蒸器銷售的產品，它的主要作用是對突然減壓后的含灰量較高的水汽混合物進行氣液分離，使水中酸性氣體自水中解析出來，同時對已經濃縮的灰水進行含灰量的進一步濃縮，便于后續方便處理。所述的抽氣泵分離器的結構是帶上下封頭的圓筒形設備，其內部為空，也可設擋液板，是目前市場上銷售的產品，例如南京化學工業有限公司化工機械廠以商品名分離器銷售的產品，它的主要作用是對汽液混合物進行分離。所述的灰水升溫器是本技術領域的技術人員已知的浮頭式列管結構，其換熱面積的大小和材質需依據介質的特性、溫度、量進行確定。本發明還涉及采用本發明方法生產的產品，該產品是含有0)、!12和0)2為主要組分的合成氣，其中CO的含量可以達到以無水合成氣總體積計63%以上，H2含量可以達到27% 以上，CO2含量可以達到10%以下。本發明產品中CO、H2和(X)2的含量是采用GB/T17132-1997分析的。采用本發明方法生產的產品，即含有0)、吐和0)2為主要組分的合成氣可以用于合成甲醇、氨、二甲醚、烯烴、羰基化法生產醋酸、醋酐等，也可以用于發電、熱、化學品等的原料氣，同時還可用于IGCC聯合循環發電項目提供原料氣和燃料氣。采用其它方法對其產品進行純化所得到的H2可以作為煤液化所需的原料氣、氫能電池的原料氣、冶金項目的還原氣等。[有益效果]本發明具有下述的積極效果。1、由于本發明方法采用了與現有技術完全不同的干燥煤粉加壓氣化爐33，所以本發明的方法大大擴展了原料適應范圍，例如本發明的方法可以使用各種變質程度、各種灰含量、不同灰熔融特性的煤，而現有技術只是以優質的煙煤作原料。2、氣化劑選擇余地較大，根據后續工段對原料氣成份的要求不同，本發明的氣化劑可以選擇純氧與水蒸汽或CO2、富氧空氣與水蒸汽或CO2、空氣與水蒸汽或(X)2的混合物， 根據不同的使用途徑生產化工合成氣、燃料氣等。3、本發明氣化采用高溫氣化，氣化溫度可達1600°C，此高溫下燃料完全分解為氣體，不會產生酚、蒽等任何有機物，生成的合成氣有效成分可高達90%以上，燃料碳轉化率超過98 %。而目前常用的濕法氣化方法其合成氣有效成分僅能達到80 %左右，碳轉化最高為97%。因此本發明能源利用效率非常高。合成氣采用水激冷后，灰水采用常規熱量回收、液固分離后即可實現大部分循環利用，少部分外排用于平衡系統中可溶性鹽離子，外排水處理方式也較為簡單。4、由于本發明采用了與現有技術完全不同的粗合成氣洗滌與凈化技術，即洗滌、 汽液分離、再洗滌、清潔冷凝液洗滌、汽液旋風分離、除沫，所以采用本發明方法生產合成氣的細灰含量低于0. 8mg/Nm3，而現有技術一般達1. 5mg/Nm3,因此，本發明生產合成氣的細灰含量明顯低于現有技術。5、由于可采用機械形式的干燥煤粉輸送方式，大大提高了輸送效率，降低送入氣化爐系統的氮氣用量。與現有干煤粉氣化技術相比，本發明的氣化效率可以達到80%以上， 而現有技術一般達到75 %左右。同時采用干燥煤粉輸送裝置可以降低投資、運行費用，減小由于粉煤輸送系統故障而引起的頻繁停車，大大提高了裝置的運行周期。6、本發明氣化爐可采用強制循環方式的水冷盤管保護金屬外殼，因而氣化爐受熱面盤管的布置較靈活，盤管受熱均勻水循環好，氣化爐起停爐快，盤管可使用小管徑管材， 同時還節省部分鋼材。7、本發明采用了含細灰水經處理后循環利用技術，使整個干燥煤粉加壓高溫氣化系統廢水、廢氣排放量很小，與現有技術相比，廢水、廢氣排放量減少30%以上。因此，本發明的方法是環境友好型的。總之，本發明的方法利用礦物原料，采用創新性加工步驟，以較低成本且環境友好地生產出具有高價值的能源與工業產品所需原料氣，實現資源的高附加值轉化。同時，采取高溫氣化、閃蒸熱量回收、固液沉降分離等操作方式，實現了廢水、廢氣、廢渣的循環利用， 為我國減排任務作出重要貢獻。

圖1是干燥煤粉制備流程圖；圖2是干燥煤粉粉煤加壓輸送裝置輸送流程圖；圖3是干燥煤粉氣流輸送流程圖；圖4-1是自然循環式干燥煤粉加壓高溫氣化、粗煤氣冷卻洗滌及除渣流程圖；圖4-2是強制循環式干燥煤粉加壓高溫氣化、粗煤氣冷卻洗滌及除渣流程圖；圖5是多流道噴射燃燒器簡圖；圖6-1自然循環式干燥煤粉加壓氣化爐；
圖6-2強制循環式干燥煤粉加壓氣化爐；圖7是洗滌塔簡圖；圖8是含細灰水處理系統流程圖；其中，1、熱風爐；2、除鐵器；3、皮帶秤重給料機；4、破碎機；5、斗提機；6、料倉；7、 給料機；8、磨機；9、選粉器；10、集粉器；11、除塵器；12、引風機；13、旋風分離器；14、煤粉儲倉；15、閥門；16、粉煤加壓輸送裝置；17、料斗；18、電子秤；19、出口閥；20、旋風分離器； 21、常壓粉倉；22、鎖氣料斗；23、加料器；24、返回閥；25、閥門；26、閥門；27、除沫；28、冷卻水槽；29、冷卻管；30、泵；31、蒸汽收集器；32、多流道噴射燃燒器；33、氣化爐；34、反應室； 35、驟冷降溫室；36、爐頂入口 ；37、爐膛；38、水冷盤管；39、耐火材料層；40、氣化爐外殼； 41、布水器；42、降氣管；43、升氣管；44、定位塊；45、鼓泡冷卻水浴；46、鎖渣閥門；47、鎖斗；48、排放閥門；49、灰水循環泵；50、液位調節閥；51、氣水分離器；52、擋板；53、浸潤洗滌器；54、氣體洗滌塔；55、旋流板；56、塔盤；57、折流板；58、下降管；59、上升管；60、水浴儲槽；61、液位調節閥；62、高壓工藝軟水泵；63、中心管道；64、降溫介質通道；65、干燥煤粉通道；66、氣化劑介質通道；67、高溫熱水器；68、次級降壓器；69、負壓蒸發器；70、給料泵； 71、澄清分離池；72、真空帶式過濾機；73、儲水槽；74、灰水泵；75、除氣水罐；76、除氣水泵； 77、負壓冷凝器；78、負壓分離器；79、氣體經擋板；80、抽氣泵；81、抽氣泵分離器；82、氣體經擋板；83、灰水升溫器；84、氣液混合分離罐；85、擋液板；86、氣體冷凝器；87、濾機給料泵；88、高溫水下降管；89、蒸汽混合物上升管；90、工藝冷卻軟水入水管；91、出口管。
具體實施方式^MM 1 艮據本發日月方法PB某粉^lll料牛產合成氣,使用陜西神府煤作為原料實施本發明的方法。所述原料發熱量27070J/g，主要元素分析結果列于下表1中表1 陜西神府煤的主要元素分析結果
權利要求
1. 一種以煤粉為原料生產合成氣的方法，其特征在于該方法包括下述步驟A、干燥煤粉的制備煤質原料經除鐵器(2)除去其中的鐵質類雜質，由皮帶秤重給料機(3)稱重計量，進入破碎機(4)破碎成煤粒，所述的煤粒經斗提機( 提升至料倉(6)，再由給料機(7)定量送入磨機(8)研磨成煤粉，在研磨的同時，讓熱風爐(1)的熱風與所述的煤粉進行充分換熱，使其煤粉干燥至含水量以重量計< 2. 0% ；所述的煤粉在熱風帶動下進入選粉器(9)，其中粒度<0. IOmm的100%煤粉在熱風帶動下進入集粉器(10)，而其余較大粒度的煤粉依靠自身重力返回磨機⑶進行再研磨；所述的集粉器(10)與引風機(12)連接，在引風機(1 的作用下除去集粉器(10)中的干燥熱氣及煤釋放的水的蒸汽；所述的集粉器(10)在頂部設有除塵器(11)，以降低從集粉器(10)排出氣體中的粉塵含量；從集粉器(10)底部排出的干燥煤粉送入后續工段處理；B、干燥煤粉加壓輸送由上述步驟A制備的干燥煤粉通過管道輸送到煤粉儲倉(14) 內，然后通過閥門(1 輸送到粉煤加壓輸送裝置(16)；所述煤粉儲倉(14)與所述粉煤加壓輸送裝置(16)兩者的高度差是所述煤粉儲倉(14)高度的10-30%，以保證粉煤加壓輸送裝置(16)的進口壓力為至少0. IOMPa ；然后通過電動機(M)驅動粉煤加壓輸送裝置(16)， 將干燥煤粉壓力提高到0.5 7. OMPa，再通過管道輸送到料斗(17)；所述的煤粉通過電子秤(18)計量后，通過料斗出口閥(19)輸送到氣化爐(33)；從煤粉儲倉(14)排出的含塵氣體通過旋風分離器(1 分離的氣體從旋風分離器(1 頂部排往大氣，而固體返回煤粉儲倉循環利用。或者由上述步驟A)制備的干燥煤粉送入常壓粉倉(21)，當常壓粉倉的壓力與鎖氣料斗0 的壓力達到平衡時，干燥煤粉經過常壓粉倉底部閥門0 進入鎖氣料斗 (22)；當鎖氣料斗0 的料位達到預定料位值時，關閉常壓粉倉底部閥門(25)，然后往鎖氣料斗0 充高壓惰性氣體，當鎖氣料斗0 的壓力與加料器的壓力達到平衡時，打開鎖氣料斗0 底部閥門(26)，干燥煤粉通過該閥門06)進入加料器(23)，由加料器底部輸入的載氣使進入加料器的干燥煤粉流化，流化干燥煤粉從加料器03) 上部排出，通過管道送到氣化爐(3 ；當鎖氣料斗0 料位低于預定料位值時，鎖氣料斗 (22)底部閥門06)關閉，通過管道將鎖氣料斗0 的壓力卸載到旋風分離器(20)，鎖氣料斗02)的壓力降至常壓時，打開常壓粉倉底部閥門(25)，讓常壓倉內的干燥煤粉進入鎖氣料斗(22)，繼續循環進料程序；由常壓粉倉(21)、鎖氣料斗0 排出的含塵氣體通過旋風分離器OO)進行氣體與固體的分離，分離的氣體從旋風分離器OO)頂部排往大氣，而分離的固體通過返回閥04)返回常壓粉倉循環利用；C、干燥煤粉的加壓高溫氣化把上述步驟B得到的干燥煤粉送到位于干燥煤粉加壓氣化爐(33)頂部的多流道噴射燃燒器(32)入口并通過它，在多流道噴射燃燒器(32)出口， 通過多流道噴射燃燒器(3 的氣化劑將干燥煤粉噴到干燥煤粉加壓氣化爐(3 的反應室 (34)中，并使其氣化劑與干燥煤粉在溫度1350°C -1600°C與壓力0. 1 6. OMPa的條件下進行燃燒反應，生成含有CO、H2和(X)2為主要組分的高溫粗合成氣與熔融灰渣的混合物；所述的多流道噴射燃燒器(3 是一種多管同軸相套結構組合設備，它由中心管道 (63)、降溫介質通道(64)、氣化劑介質通道(66)和干燥煤粉通道(6 組成；該多流道噴射燃燒器(32)設置一個冷卻降溫系統，該冷卻降溫系統由冷卻水槽(觀)、冷卻管09)與泵 (30)組成；裝在冷卻水槽08)中的水經冷卻管09)冷卻后，再通過泵(30)加壓流經多流道噴射燃燒器(32)，使多流道噴射燃燒器(3 的溫度保持穩定，從多流道噴射燃燒器(32) 流出的水再返回冷卻水槽(觀)，經過冷卻水槽08)內的冷卻水管09)冷卻后循環使用；所述的干燥煤粉加壓氣化爐(3 是一個圓柱形筒體，該氣化爐的上部為反應室(34)， 下部為驟冷降溫室(35)；反應室(34)包括爐頂入口(36)、爐膛(37)、環繞爐膛的水冷盤管(38)、保護水冷盤管的耐火材料層(39)與氣化爐外殼00)；爐頂入口(36)與所述多流道噴射燃燒器(3 連接；所述的驟冷降溫室(3 設置布水器(41)、降氣管0 和升氣管 (43)，降氣管0 上端與布水器Gl)連接固定，升氣管被支撐在驟冷降溫室(35)殼體上，降氣管0 與升氣管同心布置，兩者之間有一個環隙，并用定位塊G4)固定在一起；D、高溫粗合成氣、熔融灰渣冷卻及粗合成氣洗滌凈化在驟冷降溫室(3 中，讓步驟C 得到的高溫粗合成氣和熔融灰渣混合物與由所述布水器Gl)進入的經降氣管0 進入鼓泡冷卻水浴0 的冷卻水進行混合與冷卻，粗灰渣因猝冷固化而沉降在驟冷降溫室(35) 底部，含少量細灰和水的粗合成氣沿降氣管0 與升氣管^幻之間的環隙上升，在環隙上端，所述粗合成氣含有的一部分水和細灰沿著降氣管0 內壁返回到鼓泡冷卻水浴G5) 中，而余下的粗合成氣通過管道排出氣化爐(3 ；在驟冷降溫室(3 底部的粗灰渣通過鎖渣閥門G6)進入鎖斗(47)，通過排放閥門0 排出，粗灰渣夾帶的含細灰的水送到水處理部分的負壓蒸發器(69)；從氣化爐(3 排出的含細灰水的粗合成氣或者進入氣水分離器(51)，合成氣夾帶的水通過分離后，并通過擋板(5 進一步除去粗煤氣中夾帶的含細灰水，這些含細灰水經減壓后通過管道送去進行細灰水處理，除去含細灰水的粗合成氣通過管道送到浸潤洗滌器 (53)；或者從氣化爐(3 排出的含細灰水的粗合成氣直接通過管道送到浸潤洗滌器(53)； 在浸潤洗滌器(5 內，讓含細灰水的粗合成氣與來自氣體洗滌塔(54)的灰水充分混合， 然后通過管道進入氣體洗滌塔64)，再沿著下降管(58)到達鼓泡式水浴儲槽(60)進行洗滌，所述粗合成氣再沿著在下降管(58)與上升管(59)之間形成的環隙上升，并通過折流板(57)、塔盤(56)、旋流板(5 進行多級洗滌，通過除沫器(XT)后從氣體洗滌塔(54)頂部沿管道排出，得到一種合成氣；鼓泡式水浴儲槽(60)中的灰水通過管道進入灰水循環泵 (49)，經灰水循環泵09)提壓后分成兩部分，一部分沿管道送入浸潤洗滌器(53)，另一部分通過管道送入干煤粉加壓氣化爐(3 渣口下方的布水器Gl)用作冷卻水；E、含細灰水處理氣體洗滌塔(54)鼓泡式水浴儲槽(60)底部含細灰水通過液位調節閥陽1)減壓、驟冷降溫室排出的含細灰水通過液位調節閥(50)減壓，與減壓后氣水分離器 (51)分離的含細灰水進入高溫熱水器(67)進行降壓降溫，從高溫熱水器(67)頂部逸出的氣體進入灰水升溫器(8 回收熱量；從高溫熱水器(67)底部排出的含細灰水進入次級降壓器(68)回收熱量，從次級降壓器(68)頂部逸出的蒸汽進入除氣水罐(7 回收熱量，從次級降壓器(68)底部排出的含細灰水進入負壓蒸發器(69)降壓降溫；從負壓蒸發器(69) 頂部逸出的氣體經負壓冷凝器(77)降溫冷卻后進入負壓分離器(78)，氣體經擋板(79)分離水分后進入抽氣泵(80)，再經抽氣泵分離器(81)氣液分離，氣體經擋板(82)分離水分后排空，抽氣泵分離器(81)分離的水與負壓分離器(78)分離的水流入儲水槽(73)，從負壓蒸發器(69)底部排出的含細灰水經澄清分離池給料泵(70)提壓后進入澄清分離池(71)； 在澄清分離池(71)中加入水處理有機高分子絮凝劑使細灰懸浮物絮凝，澄清分離池(71)的上部溢流水流入儲水槽(73)，儲水槽(7 的灰水經灰水泵(74)提壓后一部分送入除氣水罐(75)，一部分作為沖洗水，少部分外排；除氣水罐(7 中的灰水通過加熱除去其中所夾帶的氣體并排掉，同時在除氣水罐(7 出口或者在除氣水罐(7 內加入分散劑，以減輕換熱器和灰水管道的結垢；除氣灰水經除氣水泵(76)提壓后進入灰水升溫器(83)，再與從高溫熱水器(67)頂部逸出的氣體換熱升溫，然后送到氣體洗滌塔(54)的鼓泡式水浴儲槽 (60)循環使用；澄清分離池(71)底部含灰量較高的細灰水經過濾機給料泵(87)增壓后進入真空帶式過濾機(72)進行細灰與水的分離，所述的細灰收集后排出，分離的水再返回到澄清分離池(71)內。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的煤質原料選自無煙煤、煙煤、褐煤或發熱量> 17000kJ/kg的其它碳質固體原料。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的氣化劑選自空氣、富氧空氣、純氧、 CO2或過熱蒸汽。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的氣化劑與干燥煤粉在溫度 13500C -1600°C、壓力0. 1 6. OMPa的條件下進行燃燒反應。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的干燥煤粉加壓氣化反應爐(33)是一個圓柱形筒體，其反應室(34)主要由水冷盤管和耐壓耐熱高強度鋼板組成，反應室(34) 高度與平均直徑之比為4-5，反應室(34)與下部驟冷降溫室(35)的高度之比是1 1-3。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于在氣化反應爐(33)內，環繞爐膛的水冷盤管(38)由1根至6根鋼管繞制而成。水冷盤管的冷卻水是經過脫鹽處理的鍋爐水。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述干燥煤粉加壓氣化反應爐(33)包括一個熱回收裝置，該裝置可以是包括多根水冷盤管(38)、高溫水和蒸汽混合物上升管(89)、 高溫水下降管(88)、蒸汽收集器(31)的自然對流熱回收裝置；或者該裝置也可以是包括單根水冷盤管(38)、工藝冷卻軟水入水管(90)、高溫水或高壓蒸汽或兩者混合物的出口管 (91)、高壓工藝軟水泵(6 的強制循環熱回收裝置。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述煤粉儲倉(14)與所述粉煤加壓輸送裝置(16)兩者的高度差是所述煤粉儲倉(14)高度的15-25%。
9.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述的惰性氣選自氮氣、氬氣或它們的混合物；所述的載氣是氮氣或空氣。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所氣體洗滌塔(54)除塵洗滌措施包括洗滌水浴(60)、折流板(57)、塔盤(56)、旋流板(55)、除沫器(27)。
全文摘要
本發明公開了一種干燥煤粉的加壓高溫氣化方法，該方法包括干燥煤粉的制備、干燥煤粉加壓輸送，干燥煤粉加壓高溫氣化，高溫粗合成氣、熔融灰渣冷卻及粗合成氣洗滌凈化和含細灰水處理五個部分。該方法不僅適用于當前煤氣化常用的低灰、低灰熔點煙煤，同時還適用于國內外廣泛存在其它不同變質程度、不同質量的煤，包括低灰含量、高灰熔點煤，高灰含量、低灰熔點煤，高灰含量、高灰熔點的無煙煤、煙煤、褐煤等。本方法氣化指標優良，裝置簡單，工藝配置靈活，投資少，操作方便，易于大型化，具有原料適應范圍廣、環境友好等優勢效果。
文檔編號C10J3/84GK102352268SQ20111026493
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月8日 優先權日2011年9月8日
發明者徐宏偉, 朱春鵬, 羅進成, 葛寧, 賀根良, 鄭亞蘭, 門長貴, 韋孫昌 申請人:西北化工研究院