專利名稱：高效煤炭氣化爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煤炭氣化爐，是將固體燃料的煤炭氣化成氣體燃料的裝置。
現(xiàn)有
背景技術：
煤炭的直接燃燒產生大量污染，高效及清潔利用煤炭是一個重大課題。將 煤炭轉化為煤氣，即煤氣化可明顯改善燃燒狀況，減少對大氣的污染，提高燃 燒效率及自動化水平。目前國內、外公知的煤炭氣化技術有多種方式，其共同 特點均采用燃燒部分煤炭的方法提供氣化反應所需的熱量。采用空氣、蒸汽氣 化方法成本較低，設備簡單。由于鼓入空氣燃燒部分煤炭后造成大量N2及C02
進入煤氣中，現(xiàn)有的煤氣化爐普遍存在煤氣熱值較低，煤氣中含有焦油，污染 環(huán)境等難題。采用高壓、氧氣氣化，上述問題得到緩解，但又遇到設備投資大， 運行成本高等問題。采用純蒸汽作為氣化劑氣化煤炭可產生煤氣熱值較高的水
煤氣，且煤氣中幾乎不含有N2、 C02，現(xiàn)有的煤氣化爐由于技術所限，無法將水
蒸氣加熱到100(TC，水蒸氣所帶入物理熱遠遠不能滿足氣化反應所需的熱量， 也必須采用部分煤炭燃燒的方法提供反應熱。因此現(xiàn)有的水煤氣生產必須采用 間歇式操作方法周期性地進行，部分煤氣被放散，生產成本較高，煤氣中N2、 C02含量超過10%，氣化效率及熱效率均低于60%。

發(fā)明內容
從能量轉換和能源利用的角度，現(xiàn)有的水煤氣氣化技術效率很低，所以主 要為化工行業(yè)所使用，無法做為大規(guī)模煤氣化工藝。其原因主要是煤炭氣化反 應必須在高達1000。C左右的溫度下進行，且為吸熱反應。若使反應連續(xù)進行， 即使使用外供熱方式，采用水蒸氣做為單一氣化劑時，水蒸氣溫度必須達到1000 。C以上。本發(fā)明采用蓄熱式技術產生1000。C以上的高溫過熱水蒸汽，為煤炭高效連
續(xù)氣化生產水煤氣提供技術了可靠途徑。采用蓄熱式技術可使用單一高溫過熱
蒸汽做為氣化劑，煤氣中僅含有微量C02、 N2， CO和H2含量各占接近50。/。，氣 化反應區(qū)煤層溫度保持穩(wěn)定促使反應完全，氣化效率及熱效率大幅度提高。采 用蓄熱式熱交換方式煤氣出口可設在高溫區(qū)，煤焦油被裂解，高效回收煤氣中 的顯熱，生產高熱值、無焦油的優(yōu)質煤氣。
發(fā)明的突出特點與顯著進步
本發(fā)明的煤炭氣化爐采用單一的高溫過熱水蒸氣進行氣化，產生高熱值的 水煤氣，煤氣中幾乎不含C02、 N2。采用蓄熱式技術，高效回收煤氣中的顯熱用 于產生高溫過熱蒸汽，此蒸汽用做氣化劑，并為氣化反應提供30%的熱量，煤氣 出口溫度小于130'C，熱效率大幅度提高。由于煤氣出口設在煤氣爐的高溫區(qū)， 煤焦油被裂解，煤氣潔凈，品質優(yōu)良。采用蓄熱式燃燒方式為氣化反應提供70% 的熱量，使煤炭氣化反應連續(xù)進行，燃燒廢氣排放溫度小于13(TC，煤炭氣化效 率及熱效率均可達到90%以上。
發(fā)明的實施
附圖
是高效煤炭氣化爐爐體剖面示意圖中標號表示l.爐體，2.加煤密封裝置，3.煤氣顯熱回收蓄熱室，4.煤 炭氣化室，5.水供入管道，6.煤氣排出管道，7.煤氣顯熱回收蓄熱體，8.燃燒 室，9.煙氣余熱回收蓄熱體，IO.排灰渣系統(tǒng)，ll.煤氣除塵系統(tǒng)，12.空氣/煤 氣/煙氣管道，13.煤氣/蒸汽出口。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
在附圖中，爐體l外部設有鋼板密封，上部設有至少一個加煤密封裝置2， 防止煤氣的泄漏。通過加煤密封裝置2，煤炭進入矩形的煤炭氣化室4，氣化后的灰渣由底部的排灰渣系統(tǒng)10排出。在矩形的煤炭氣化室4兩側各設有一個燃 燒室8。每側燃燒室8下部至少設有一對蓄熱室，每個蓄熱室中填充蓄熱體9， 并與爐外管道、換向閥相聯(lián)。通過換向閥的周期動作將蓄熱室交替置為燃燒或 余熱回收狀態(tài)，用于煙氣余熱回收及預熱空氣、煤氣。蓄熱室的工作狀態(tài)每1 至3分鐘變換一次。蓄熱室上部空間為燃燒室8，空氣及煤氣經蓄熱體9后被預 熱到IOO(TC左右，然后進入燃燒室8中燃燒，廢氣經同側相鄰并處于排煙狀態(tài) 的蓄熱室中的蓄熱體9后以低于13(TC排出爐外，煙氣余熱被蓄熱體9回收。在 燃燒室8中煤氣燃燒產生的熱量通過耐火材料砌筑的隔墻加熱矩形的煤炭氣化 室4內的煤炭，為煤炭氣化反應提供約70%的熱量。在矩形的煤炭氣化室4另外 兩側各設有一個煤氣顯熱回收蓄熱室3，煤炭氣化室4與煤氣顯熱回收蓄熱室3 之間有耐火材料砌筑的隔墻隔開。煤氣顯熱回收蓄熱室3內填充陶瓷球蓄熱體7， 蓄熱體7下部各設有一個煤氣排出管道6和一個水供入管道5，并分別與爐外的 換向閥聯(lián)結。進入矩形煤炭氣化室4內的煤炭緩慢向下運動并被加熱，其中的 揮發(fā)份及煤焦油以氣體方式釋放出來，然后向下通過高溫煤層進一步被加熱而 裂解。當一側的煤氣顯熱回收蓄熱室3處于蒸汽加熱狀態(tài)時，此側的煤氣排出 管道12處于關閉狀態(tài)，供水管道5處于打開狀態(tài)。水經供水管道5進入煤氣顯 熱回收蓄熱室3，并被其中的陶瓷球蓄熱體7汽化，然后向上流動被加熱至1000 r左右，經此側的煤氣/蒸汽出口 13進入矩形煤炭氣化室4，與高溫煤炭發(fā)生如 下氣化反應
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生成高熱值的水煤氣經另一側的煤氣/蒸汽出口 13，進入該側的煤氣顯熱回收蓄 熱室3。此時，該側煤氣顯熱回收蓄熱室3處于煤氣排出狀態(tài)，在氣化室4中被 氣化的高溫煤氣與被裂解的揮發(fā)份經過蓄熱體7后其煤氣顯熱被回收，然后以低于13CrC通過與之相聯(lián)的爐外煤氣排出管道12、換向閥及煤氣引風機加壓進 入用戶管網。通過換向閥使兩個蓄熱室3輪番做為煤氣排出/蒸汽加熱狀態(tài)，每 l至3分鐘變換一次。蓄熱體7為陶瓷球，它除具有煤氣顯熱回收功能外，還具 有將水加熱汽化至高溫蒸汽及清除煤氣中灰塵功能，并為煤炭氣化反應提供約 30%的熱量。每個煤氣顯熱回收蓄熱室3下部各設有一個煤氣除塵系統(tǒng)11，使用 水封方式避免煤氣的泄漏。煤氣經陶瓷球蓄熱體7排出時，其中的灰塵被蓄熱 體7吸附，下一周供水管道5的部分水將其沖洗流入煤氣除塵系統(tǒng)。此煤炭氣 化爐產生的煤氣具有高熱值、無灰塵及煤焦油的顯著特點。陶瓷球蓄熱體7可 由煤氣除塵系統(tǒng)底部排出，經水清洗后從煤氣顯熱回收蓄熱室3上部加入，重 復使用。矩形煤炭氣化室4下部設有一個排灰渣系統(tǒng)10，使用水封方式避免煤 氣的泄漏，同時回收灰渣的余熱。
權利要求
1.一種生產水煤氣的煤炭氣化爐，其特征是矩形煤炭氣化室四周設置2組蓄熱式熱回收系統(tǒng)，兩者之間用耐火材料隔開，換向周期1至3分鐘，一組蓄熱式熱回收系統(tǒng)用于煤氣的顯熱回收，并將水加熱至高溫水蒸汽做為唯一的氣化劑，另一組用于燃燒室的煙氣余熱回收。
2. 根據(jù)權利要求1所述的煤炭氣化爐，其特征是矩形煤炭氣化室的煤氣出 口設在高溫區(qū)，煤氣中的揮發(fā)份及煤焦油被裂解，產生的煤氣潔凈，熱值高。
3. 根據(jù)權利要求1所述的煤炭氣化爐，其特征是矩形煤炭氣化室兩側設置 至少一對蓄熱式煤氣顯熱回收蓄熱室，蓄熱室與矩形煤炭氣化室用耐火材 料隔開，爐內產生的煤氣經高溫區(qū)出口、蓄熱室內的陶瓷球蓄熱體、爐外 煤氣排出管道、換向閥、煤氣引風機加壓后排出，煤氣的顯熱被回收，其 熱量用于將水加熱成高溫的水蒸氣做為氣化劑在爐內將煤炭氣化，并提供 30%煤炭氣化所需的熱量。
4. 根據(jù)權利要求1所述的煤炭氣化爐，其特征是在矩形煤炭氣化室另外兩 側設有燃燒室，燃燒室與矩形煤炭氣化室用耐火材料完全隔開，通過此耐火材料的熱傳導，燃燒室燃燒煤氣提供70%煤炭氣化所需的熱量，并使用蓄熱式熱回收系統(tǒng)回收燃燒室廢氣的余熱預熱助燃空氣和煤氣。
5. 根據(jù)權利要求1所述的煤炭氣化爐，其特征是設在煤氣出口處的一對蓄 熱式煤氣顯熱回收蓄熱室除回收煤氣顯熱、將水加熱成高溫的水蒸氣外， 它還具有煤氣除塵和清除煤氣中殘存的焦油功能，其下部采用水封方式， 陶瓷球蓄熱體可從下部排出，經清洗后重復使用。
全文摘要
一種高效煤炭氣化爐。本發(fā)明的煤炭氣化爐使用單一高溫過熱蒸汽做氣化劑將煤炭連續(xù)氣化成高熱值的水煤氣，煤氣中僅含微量的N₂、CO₂。氣化爐采用2套蓄熱式熱回收系統(tǒng)，其中一套用于煤氣的顯熱回收，另外一套用于燃燒室的煙氣余熱回收。本發(fā)明的煤炭氣化爐煤氣出口設在高溫區(qū)，煤氣中的煤焦油全部裂解。由于采用2套蓄熱式熱回收系統(tǒng)，煤氣出口溫度及燃燒室的廢氣排放溫度均低于130℃，煤炭氣化效率及系統(tǒng)熱效率均比目前公知使用的煤炭氣化爐有大幅度的提高。
文檔編號C10J3/20GK101314737SQ200710105728
公開日2008年12月3日 申請日期2007年5月28日 優(yōu)先權日2007年5月28日
發(fā)明者侯長連 申請人:侯長連