專利名稱：高效煤炭氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型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。
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
煤氣熱值較低等問題。采用高壓、氧氣氣化，上述問題得到緩解，但又遇 到設(shè)備投資大，運(yùn)行成本高等問題。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，無法將水蒸氣加熱到100(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，即一個(gè)水煤氣生產(chǎn)工作循環(huán)一般由以下 6個(gè)階段組成，即空氣鼓風(fēng)階段、蒸汽吹凈階段、蒸汽上吹階段、蒸汽下 吹階段、蒸汽二次上吹階段以及空氣吹凈階段。其中，前兩個(gè)階段產(chǎn)生的 煤氣必須放散，后四個(gè)階段產(chǎn)生的水煤氣經(jīng)過冷卻和凈化處理后做為產(chǎn)品 煤氣加以利用。此方法部分煤氣被放散，生產(chǎn)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(nèi)容
煤炭與水反應(yīng)生成水煤氣，其反應(yīng)方程式為-
<formula>formula see original document page 4</formula>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180(TC才 能滿足氣化反應(yīng)所需的熱量，現(xiàn)有技術(shù)無法做到。
本實(shí)用新型采用蓄熱式技術(shù)并使用部分煤氣循環(huán)方法產(chǎn)生1000 。C以上的高 溫過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)提供充足的 反應(yīng)熱，使煤炭高效連續(xù)氣化并生產(chǎn)高熱值煤氣提供了可靠途徑。
本實(shí)用新型的煤炭氣化爐采用單一的高溫過熱水蒸氣進(jìn)行氣化，產(chǎn)生 高熱值的水煤氣，煤氣中幾乎不含N2、 C02。本實(shí)用新型所述的氣化爐為 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熘 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，中溫循環(huán) 煤氣出口溫度為600~800°C。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)沒有常規(guī)氣化爐
的煤炭直接燃燒過程，所以煤氣中幾乎沒有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。


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.低溫混合氣體管道， 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.高溫混合氣入口， 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)
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
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 煤裝置，此裝置具有密封功能。通過加煤裝置，煤炭進(jìn)入氣化爐爐體1, 氣化后的灰渣由底部的排灰渣系統(tǒng)排出。本實(shí)用新型的氣化爐為豎爐，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 IOO(TC以上，然后經(jīng)高溫混合氣體管道由氣化爐爐體下部的高溫混合氣體 入口 11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)生化學(xué)反應(yīng)生成水煤氣。
本實(shí)用新型的獨(dú)特之處是在氣化爐的氣化段使用循環(huán)煤氣，氣化爐外 部設(shè)有循環(huán)煤氣除塵汽化裝置、高溫氣體發(fā)生器，并將高溫循環(huán)煤氣首先 經(jīng)過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) 的氣化段，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，煤炭干餾后形成的半焦進(jìn) 入氣化段，在此段進(jìn)行煤炭的氣化反應(yīng)。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，在氣化段及爐外設(shè)有循環(huán)煤氣系統(tǒng)，并使用高溫水蒸汽做為單一的氣化劑，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l所述的煤炭氣化爐，其特征是煤炭氣化爐中部設(shè)有中 溫循環(huán)煤氣出口 ，循環(huán)煤氣系統(tǒng)由爐體上的中溫循環(huán)煤氣出口和設(shè)于爐 外的中溫管道、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)爐外的中溫管道流經(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IOO(TC以上的高溫 混合氣體，并將該氣體經(jīng)爐體底部送入爐內(nèi)氣化段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70 130°C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70 130。C的低溫側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種煤炭氣化爐，其特征是所述煤炭氣化爐包括氣化爐爐體和循環(huán)煤氣系統(tǒng)。循環(huán)煤氣系統(tǒng)通過管道與氣化爐體相連。在氣化爐爐體內(nèi)，從上到下依次設(shè)有煤炭加料裝置、干餾段、氣化段和排渣系統(tǒng)，在干餾段的上部設(shè)有外供煤氣出口。本實(shí)用新型的獨(dú)特之處是使用單一高溫過熱蒸汽做氣化劑將煤炭連續(xù)氣化成高熱值的優(yōu)質(zhì)水煤氣，在氣化爐的氣化段使用循環(huán)煤氣。氣化爐外部設(shè)有循環(huán)煤氣除塵汽化裝置、高溫氣體發(fā)生器，并將中溫循環(huán)煤氣首先經(jīng)過氣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。
文檔編號(hào)C10J3/58GK201362695SQ20082012611
公開日2009年12月16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)明者侯長連 申請(qǐng)人:侯長連