專利名稱：高效煤炭氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種煤炭氣化爐，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(shù)：
煤炭的直接燃燒產(chǎn)生大量污染，高效及清潔利用煤炭是一個(gè)重大課題。將 煤炭轉(zhuǎn)化為煤氣，即煤氣化可明顯改善燃燒狀況，減少對(duì)大氣的污染，提高燃 燒效率及自動(dòng)化水平。目前國(guó)內(nèi)、外公知的煤炭氣化技術(shù)有多種方式，其共同 特點(diǎn)均采用在氣化爐內(nèi)部燃燒部分煤炭的方法提供氣化反應(yīng)所需的熱量。采用 空氣、蒸汽氣化方法成本較低，設(shè)備簡(jiǎn)單。由于鼓入空氣燃燒部分煤炭后造成 大量N2及C02進(jìn)入煤氣中，現(xiàn)有的煤氣化爐普遍存在煤氣熱值較低等問(wèn)題。采
用高壓、氧氣氣化，上述問(wèn)題得到緩解，但又遇到設(shè)備投資大，運(yùn)行成本高等 問(wèn)題。采用純蒸汽作為氣化劑氣化煤炭可產(chǎn)生煤氣熱值較高的水煤氣，且煤氣
中幾乎不含有N2、 C02，但現(xiàn)有的煤炭氣化爐由于技術(shù)所限，無(wú)法將水蒸氣加 熱到IOO(TC以上，水蒸氣所帶入物理熱遠(yuǎn)不能滿足氣化反應(yīng)所需的熱量，因此 必須采用在爐內(nèi)燃燒部分煤炭的方法提供反應(yīng)熱。因此現(xiàn)有的水煤氣生產(chǎn)必須 采用間歇式操作方法周期性地進(jìn)行工作，部分煤氣被放散，生產(chǎn)成本較高，煤 氣中N2、 002含量超過(guò)10%，氣化效率及熱效率均低于60%。

發(fā)明內(nèi)容
從能量轉(zhuǎn)換和能源利用的角度，現(xiàn)有的水煤氣氣化技術(shù)效率很低，所以主 要為化工行業(yè)所使用，無(wú)法做為大規(guī)模氣化工藝。其原因主要是煤炭氣化反應(yīng) 必須在高達(dá)100(TC左右的溫度下進(jìn)行，且為吸熱反應(yīng)。若使反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，采 用水蒸氣做為單一氣化劑時(shí)，水蒸氣溫度必須達(dá)到1S0(TC，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法做到。
本發(fā)明采用蓄熱式技術(shù)并使用部分煤氣循環(huán)方法產(chǎn)生IOO(TC以上的高溫過(guò)熱水蒸氣和煤氣的混合氣體做為熱載體，為煤炭氣化反應(yīng)提供反應(yīng)熱，為煤炭 高效連續(xù)氣化并生產(chǎn)高熱值煤氣技術(shù)提供了可靠途徑。采用蓄熱式技術(shù)可使用
單一高溫過(guò)熱蒸汽作為氣化劑，煤氣中僅含有微量N2、 C02， CO和H2含量各 占接近50%，氣化反應(yīng)區(qū)煤層溫度保持穩(wěn)定促使反應(yīng)完全，氣化效率及熱效率 大幅度提高。
發(fā)明的突出特點(diǎn)與顯著進(jìn)步
本發(fā)明的煤炭氣化爐采用單一的高溫過(guò)熱水蒸氣進(jìn)行氣化，產(chǎn)生高熱值的 水煤氣，煤氣中幾乎不含N2、 C02。本發(fā)明的氣化爐為豎爐，煤炭由爐頂經(jīng)加 煤密封裝置進(jìn)入爐內(nèi)，爐內(nèi)自上而下依次分為干餾段和氣化段，并設(shè)有2個(gè)煤 氣出口。爐體上部的干餾段煤氣出口為低溫外供煤氣出口，爐體下部氣化段的 煤氣出口為中溫循環(huán)煤氣出口 。由中溫循環(huán)煤氣出口導(dǎo)出的氣化段中溫循環(huán)煤 氣經(jīng)中溫管道進(jìn)入除塵汽化裝置，在中溫循環(huán)煤氣進(jìn)入除塵汽化裝置的同時(shí)向 裝置內(nèi)噴入大量的循環(huán)水，將煤氣的顯熱用于汽化水產(chǎn)生水蒸汽，同時(shí)煤氣中 的灰塵被清除，煤氣溫度被降到70 130。C，并與產(chǎn)生的大量水蒸汽充分混合。 除塵汽化裝置產(chǎn)生的低溫混合氣體由與此裝置相連的循環(huán)風(fēng)機(jī)及管道送入蓄熱 式高溫氣體發(fā)生器。在高溫氣體發(fā)生器內(nèi)，該氣體被加熱到IOO(TC以上，然后 經(jīng)管道及煤炭氣化爐下部的噴口被送入爐內(nèi)。此高溫混合氣體為煤炭氣化反應(yīng) 提供反應(yīng)熱和氣化劑，煤炭與其中的水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣。由于氣化反應(yīng)由 高溫混合氣體提供反應(yīng)熱，水蒸氣作為氣化劑，使氣化爐內(nèi)煤炭的氣化反應(yīng)連 續(xù)進(jìn)行，在爐內(nèi)沒(méi)有常規(guī)氣化爐的煤炭直接燃燒過(guò)程，所以煤氣中幾乎沒(méi)有N2、 C02，煤氣熱值大幅度提高，煤炭氣化效率及熱效率均可達(dá)到90%以上。 發(fā)明的實(shí)施
附

圖1是高效煤炭氣化爐系統(tǒng)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)表示l.氣化爐爐體，2.干餾段，3.氣化段，4.中溫循環(huán)煤氣出口，
5.循環(huán)水泵，6.除塵汽化裝置，7.循環(huán)水池，8.低溫混合氣休管道，9.低溫混合氣 體循環(huán)風(fēng)機(jī)，IO.高溫混合氣體發(fā)生器，ll.高溫混合氣入U(xiǎn)l， 12.外供煤氣出口， 13.旋風(fēng)除塵器，14.電捕焦油器，15.電捕輕油器，16.加壓風(fēng)機(jī)
下面結(jié)合附圖1和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一歩說(shuō)明。
在附圖1中，氣化爐爐體1外部設(shè)有鋼板密封，上部設(shè)有至少一個(gè)加煤密 封裝置防止煤氣泄漏。通過(guò)加煤密封裝置，煤炭進(jìn)入氣化爐爐體l，氣化后的灰 渣由底部的排灰渣系統(tǒng)排出。木發(fā)明的氣化爐為豎爐，爐內(nèi)自上而下依次分為 干餾段2和氣化段3，每段各設(shè)有一個(gè)煤氣出口 。爐體上部干餾段2的煤氣出口 為外供煤氣出口 12，下部氣化段的煤氣出口為中溫循環(huán)煤氣出口 4。中溫循環(huán) 煤氣出口 4與除塵汽化裝置6之間有中溫管道聯(lián)通。除塵汽化裝置6上部設(shè)有 中溫循環(huán)煤氣入口和循環(huán)噴淋水入口，并設(shè)有低溫混合氣體出口，該裝置底部 插入循環(huán)水池7內(nèi)。中溫循環(huán)煤氣與來(lái)自循環(huán)水泵5的噴淋水在除塵汽化裝置6 內(nèi)相遇，大量的水被汽化，其顯熱用于產(chǎn)生蒸汽，煤氣中的灰塵被清除，煤氣 與水蒸氣均勻混合，形成溫度70 13(TC的低溫混合氣體。該混合氣體經(jīng)低溫混 合氣體管道8、低溫混合氣體循環(huán)風(fēng)機(jī)9送入蓄熱式高溫氣體發(fā)生器10，在其 內(nèi)被加熱至IOOO'C以上，然后經(jīng)高溫混合氣體管道由氣化爐爐體下部的髙溫混 合氣體入口 ll將高溫混合氣體送入爐內(nèi)。此高溫混合氣體為煤炭氣化提供反應(yīng) 熱和氣化劑，煤炭與其中的水蒸氣發(fā)生如下反應(yīng)C+O2=CO+H2 -118830KJ，反 應(yīng)生成水煤氣。由于沒(méi)有煤炭在爐內(nèi)直接燃燒，所以煤氣中幾乎沒(méi)有N2、 C02， 煤氣熱值大幅度提高。
本發(fā)明的獨(dú)特之處是在氣化爐的氣化段使用循環(huán)煤氣，并將高溫循環(huán)煤氣 首先經(jīng)過(guò)除塵汽化裝置回收煤氣顯熱產(chǎn)生大量蒸汽，煤氣中的灰塵被清除，煤氣與水蒸氣均勻混合，形成溫度70 13(TC的低溫混合氣體，然后經(jīng)高溫氣體發(fā) 生器產(chǎn)生IOO(TC以上的高溫混合氣體做為熱載體和氣化劑送入爐內(nèi)，使氣化反 應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。同時(shí)大幅度增加爐內(nèi)的對(duì)流傳熱與傳質(zhì)，反應(yīng)速度大大提高，顯 著提高氣化效率及熱效率。氣化段3氣化反應(yīng)產(chǎn)生的氣化煤氣向上通過(guò)干餾段2 與煤炭進(jìn)行熱交換，對(duì)煤炭進(jìn)行低溫干餾與預(yù)熱，煤炭發(fā)生熱分解，析出煤炭 中的揮發(fā)份，形成半焦進(jìn)入氣化段。低溫干餾煤氣中的焦油沒(méi)有裂解，焦油質(zhì) 量好，易于處理。干餾段2產(chǎn)生的揮發(fā)份與氣化段3產(chǎn)生的氣化煤氣混合經(jīng)爐 體上部外供煤氣出口 12由管道進(jìn)入旋風(fēng)除塵器13、電捕焦油器14、電捕輕油 器15及加壓風(fēng)機(jī)16送入煤氣用戶。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)煤氣的高效煤炭氣化爐，其特征是煤炭氣化爐設(shè)有干餾段與氣化段，在氣化段設(shè)有循環(huán)煤氣系統(tǒng)，并使用高溫水蒸汽做為唯一的氣化劑，不使用煤炭在爐內(nèi)直接燃燒的方法提供反應(yīng)熱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤炭氣化爐，其特征是煤炭氣化爐中部設(shè)有循環(huán)煤 氣出口。循環(huán)煤氣系統(tǒng)由中溫循環(huán)煤氣出口、中溫管道、除塵汽化裝置、低 溫混合氣體管道、低溫混合氣體循環(huán)風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、蓄熱式高溫氣體發(fā)生 器、高溫混合氣體管道及煤炭氣化爐底部的高溫混合氣體入口組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤炭氣化爐，其特征是來(lái)自煤炭氣化爐中部的循環(huán) 煤氣出口的中溫循環(huán)煤氣經(jīng)中溫管道流經(jīng)除塵汽化裝置時(shí)，在此裝置內(nèi)使用 水噴淋對(duì)循環(huán)煤氣進(jìn)行除塵，同時(shí)利用煤氣顯熱將噴淋水汽化產(chǎn)生水蒸氣， 并與煤氣均勻混合形成低溫混合氣體，然后經(jīng)低溫混合氣體循環(huán)風(fēng)機(jī)送入蓄 熱式高溫氣體發(fā)生器產(chǎn)生100(TC以上的高溫混合氣體，并將該氣體送入爐內(nèi) 做為煤炭氣化的熱載體及氣化劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤炭氣化爐，其特征是使用除塵汽化裝置清除煤氣 雜質(zhì)及灰塵，同時(shí)利用煤氣顯熱產(chǎn)生蒸汽，并使煤氣與蒸汽均勻混合成70 13(TC的低溫混合氣體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤炭氣化爐，其特征是使用蓄熱式高溫氣體發(fā)生器將70 13(TC的低溫混合氣體加熱至IOO(TC以上做為煤炭氣化的熱載體及氣 化劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤炭氣化爐，其特征是在循環(huán)煤氣系統(tǒng)中使用循環(huán) 風(fēng)機(jī)，循環(huán)風(fēng)機(jī)工作在70 13(TC的低溫側(cè)。
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(guò)熱蒸汽做氣化劑將煤炭連續(xù)氣化成高熱值的優(yōu)質(zhì)水煤氣，煤氣中僅含微量的N₂、CO₂。本發(fā)明的獨(dú)特之處是在氣化爐的氣化段使用循環(huán)煤氣，并將中溫循環(huán)煤氣首先經(jīng)過(guò)汽化除塵裝置回收煤氣顯熱產(chǎn)生大量蒸汽，煤氣中的灰塵被清除，煤氣與水蒸氣均勻混合，形成溫度70～130℃低溫混合氣體，然后經(jīng)高溫氣體發(fā)生器產(chǎn)生1000℃以上的高溫混合氣體做為熱載體和氣化劑送入爐內(nèi)，使氣化反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。同時(shí)大幅度增加爐內(nèi)的對(duì)流傳熱與傳質(zhì)，反應(yīng)速度大大提高，顯著提高氣化效率及熱效率。氣化段氣化反應(yīng)產(chǎn)生的氣化煤氣向上通過(guò)干餾段與煤炭進(jìn)行熱交換，對(duì)煤炭進(jìn)行低溫干餾與預(yù)熱，充分利用煤氣顯熱提高熱效率，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(hào)C10J3/58GK101608136SQ200810110979
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月19日
發(fā)明者侯長(zhǎng)連 申請(qǐng)人:侯長(zhǎng)連