專利名稱：一種固定床-流化床耦合氣化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣化裝置，特別是關(guān)于一種固定床-流化床耦合氣化裝置。
背景技術(shù)：
我國工業(yè)煤氣與合成氣用量隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，需求量與日遞增，煤炭氣化技術(shù) 廣泛用于冶金、化工、建材、機(jī)械等工業(yè)行業(yè)和民用燃?xì)?。煤炭氣化技術(shù)主要分 為固定床、流化床及氣流床氣化，常壓煤炭氣化主要是采用固定床和流化床。
常壓固定床氣化技術(shù)以混合發(fā)生爐、UGI (常壓固定床煤氣化)、水煤氣爐、 兩段混合發(fā)生爐、兩段水煤氣爐等為主，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，投資少，顆粒尺寸 較大，設(shè)備成本較低。但是固定床必須使用特定的原料種類，大部分在運(yùn)行的固 定床氣化爐使用空氣作為氣化劑，主要產(chǎn)物是低熱值煤氣，能耗高，使用塊煤作 為原料成本也較高；特別是固定床氣化爐產(chǎn)生的煤氣焦油含量高，焦油、苯、氨 等物質(zhì)，需經(jīng)過分離、凈化處理，污水污染嚴(yán)重，技術(shù)落后。我國多數(shù)中小化肥 廠目前仍采用這些技術(shù)生產(chǎn)合成氨原料氣。但是，隨著能源政策和對(duì)環(huán)境要求的 提高，這些技術(shù)正在逐步被新的煤炭氣化技術(shù)所取代。
流化床技術(shù)的特性是原料固體在氣化床層內(nèi)懸浮運(yùn)動(dòng)并氣化，其具有較高的 氣一固之間的傳熱速率和傳質(zhì)速率，因而固體在床層中的混合接近于理想混合反 應(yīng)器中的狀態(tài)，而且過程容易控制，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。流化床產(chǎn)生的煤氣中焦 油含量較低，氣體成分、熱值也較穩(wěn)定。但其適用的煤種一般是沒有粘結(jié)性的或 微粘結(jié)性的中、高揮發(fā)分的非煉焦煤如長焰煤、不粘煤、褐煤等。傳統(tǒng)流化床氣 化方法的灰中含碳量高，造成碳轉(zhuǎn)化率低。 發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種焦油含量低，出氣率高，成本 低的固定床-流化床耦合氣化裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案 一種固定床-流化床耦合氣 化裝置，其特征在于它包括固定連接成一體的固定床氣化爐和流化床氣化爐， 所述固定床氣化爐的頂部與所述流化床氣化爐的底部，通過一喉管連通。
所述固定床氣化爐的上部設(shè)置進(jìn)料口，所述固定床氣化爐的下部錐體處設(shè)置 有一爐箅，所述爐箅下方設(shè)置有一氣化劑進(jìn)口，所述固定床氣化爐底部設(shè)置有一固定床出灰口。
所述流化床氣化爐的下部錐體周向設(shè)置有水蒸氣進(jìn)口，所述流化床氣化爐密 相區(qū)設(shè)置有進(jìn)料口，所述進(jìn)料口與所述水蒸氣進(jìn)口之間設(shè)置有氧氣進(jìn)口，所述流 化床氣化爐頂部設(shè)置有一人孔，所述流化床氣化爐頂部周向設(shè)置有一煤氣出口。
所述流化床氣化爐上的水蒸氣進(jìn)口和氧氣進(jìn)口的數(shù)量分別為均布的2 4個(gè)。
在所述喉管內(nèi)設(shè)置有一篩板，所述篩板上設(shè)置有若干通氣孔，所述喉管上設(shè) 置有一流化床出灰口。
本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型將固定 床氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的煤氣，輸入進(jìn)流化床氣化爐內(nèi)，使煤氣中90%左右的焦油發(fā)生裂
解，生成H2及C0，這樣不但降低了煤氣中的焦油含量，而且提高了煤氣中的有效 組分，同時(shí)也減少了 C02的排放量，降低了污水處理成本。2、本實(shí)用新型將固定 床氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的煤氣，輸入進(jìn)流化床氣化爐內(nèi)時(shí)，煤氣中的H2在流化床氣化爐 內(nèi)可起到加氫氣化的作用，達(dá)到提高煤氣熱值和有效氣體含量的效果；同時(shí)利用 固定床氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的煤氣中的C02中的碳，可部分減少流化床氣化爐中水蒸氣和 煤炭消耗量。3、本實(shí)用新型流化床氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的灰分，被富集、粘聚和團(tuán)聚后， 灰分的粒徑加大、質(zhì)量增加，當(dāng)流化床氣化爐內(nèi)上升的氣流達(dá)不到對(duì)灰分的夾帶 速度時(shí)，灰渣便會(huì)自動(dòng)通過喉管進(jìn)入到固定床氣化爐內(nèi)，使灰渣中的碳再一次參 與固定床氣化爐內(nèi)的氣化反應(yīng)，進(jìn)而可提高碳的轉(zhuǎn)化率3%左右，提高氣化效率。4、 本實(shí)用新型設(shè)置的喉管可以提高從固定床氣化爐進(jìn)入流化床氣化爐煤氣流速和上 沖力，使進(jìn)入流化床氣化爐內(nèi)的物料不會(huì)輕易回到固定床氣化爐。5、本實(shí)用新型 從流化床氣化爐的水蒸氣進(jìn)口進(jìn)入的水蒸氣，可以與從固定床氣化爐進(jìn)入流化床 氣化爐的煤氣混合，避免發(fā)生爆炸。6、本實(shí)用新型可以采用煤炭、生物質(zhì)原料和 生活垃圾等作為氣化原料，特別是使用煤炭時(shí)，原煤經(jīng)過簡單篩分就能滿足本實(shí) 用新型對(duì)氣化原料粒度的要求，減少了破碎成本、能耗和投資，具有非常寬泛的 適用性。本實(shí)用新型具有制氣工藝簡化、流程短、設(shè)備緊湊、占地面積小、排污 量減少、成本低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)提高我國中小型煤化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益并降低污水處 理成本，具有十分重要的意義。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本實(shí)用新型的另一實(shí)施例 圖3是圖2中設(shè)置在喉管處的篩板結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。 實(shí)施例1:
如圖1所示，本實(shí)用新型裝置包括一整體外殼1，整體外殼1內(nèi)腔為一固定床
氣化爐2和一流化床氣化爐3，固定床氣化爐2的頂部與流化床氣化爐3的底部通 過一喉管4連通，整體外殼l與內(nèi)腔之間設(shè)置有耐火、隔熱材料。
固定床氣化爐2的上部設(shè)置有一固定床進(jìn)料口 5，固定床氣化爐2的下部設(shè)置 有一固定床氣化劑進(jìn)口 6，固定床氣化爐2底部設(shè)置有一固定床出灰口 7。
流化床氣化爐3的下部錐體周向設(shè)置有水蒸氣進(jìn)口 8，水蒸氣進(jìn)口 8上方的流 化床氣化爐3設(shè)置有流化床氧氣進(jìn)口 9，流化床氧氣進(jìn)口 9上方的流化床氣化爐3 密相區(qū)設(shè)置有一流化床進(jìn)料口 10。流化床氣化爐3頂部設(shè)置有一用于維護(hù)的人孔 11，平時(shí)密封。流化床氣化爐3頂部周向設(shè)置有一煤氣出口 12，本實(shí)施例中，流 化床氣化爐3不設(shè)出灰口，與固定床氣化爐2共用一個(gè)固定床出灰口 7。流化床氣 化爐3的內(nèi)腔上部具有一過渡錐體13，使上部腔體直徑加大，以降低流化床煤氣 出口 12的流速，減少細(xì)顆粒的夾帶。
上述實(shí)施例中，固定床氣化劑進(jìn)口 6的數(shù)量為一個(gè)，在固定床氣化劑進(jìn)口 6 的上方的錐體處設(shè)置有一常規(guī)使用的旋轉(zhuǎn)爐箅14,以均布進(jìn)入固定床氣化爐2的 氣化劑。流化床水蒸氣進(jìn)口 8和氧氣進(jìn)口 9的數(shù)量可以是根據(jù)實(shí)際情況均勻分布 的兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)；進(jìn)入的氣體可以相同，也可以不同。
上述實(shí)施例中，固定床氣化爐2中使用的氣化原料可以是生物質(zhì)、煤、生物 質(zhì)與煤的混合物等含碳物料，生物質(zhì)可以是木材、莊稼秸稈、枯樹枝葉等塊狀的 原材料或多種原材料混合后制作的顆粒；固定床氣化劑進(jìn)口 6進(jìn)入的氣體可以是 是純氧或富氧，也可以是純氧或富氧與水蒸氣的混合。流化床氣化爐3中使用的 氣化原料為煤；流化床氧氣進(jìn)口9進(jìn)入的氣體是純氧或富氧。
實(shí)施例2:
如圖2所示，本實(shí)施例與上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處是在固定 床氣化爐2與流化床氣化爐3之間連接的喉管4上，設(shè)置有一具有若干通氣孔15 的篩板16 (如圖3所示)，在篩板16上方的喉管4上單獨(dú)設(shè)置有一流化床出灰口 17 (如圖2所示)，灰分可以通過排灰螺旋從流化床出灰口 17排出。具體的排灰 螺旋等為已有技術(shù)，不再贅述。
本實(shí)用新型使用時(shí)包括以下操作步驟
1)將粒度為10 50ram的氣化原料，由固定床氣化爐2的固定床進(jìn)料口 5加 入正常運(yùn)行的固定床氣化爐2，同時(shí)將水蒸氣與純氧或富氧的混合氣體作為氣化劑由下部的固定床氣化劑進(jìn)口 6輸入固定床氣化爐2，使氣化原料與氣化劑在固定床 氣化爐2內(nèi)逆流接觸氣化，氣化原料和氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)產(chǎn)生煤氣和灰分。
2) 固定床氣化爐2內(nèi)產(chǎn)生的灰分從底部的固定床出灰口7排出，固定床氣化 爐2內(nèi)產(chǎn)生的煤氣上升，經(jīng)過喉管4進(jìn)入流化床氣化爐3;
3) 將粒度〈10mm的氣化原料，由流化床氣化爐3的流化床進(jìn)料口 10加入到 正常運(yùn)行的流化床氣化爐3密相區(qū)，將水蒸氣和氧氣(純氧或富氧)分別從流化 床氣化爐3的水蒸氣進(jìn)口 8和氧氣進(jìn)口 9送入流化床氣化爐3，使小顆粒的氣化原 料，在垂直上升的煤氣、水蒸氣和氧氣的混合氣流吹動(dòng)下，呈懸浮分散流化狀態(tài) 氣化，產(chǎn)生煤氣和灰分，同時(shí)流化床氣化爐3內(nèi)的高溫使由固定床氣化爐2產(chǎn)生 的煤氣中富含的焦油在流化床氣化爐3進(jìn)一步氣化，從而在流化床氣化爐3內(nèi)得 到基本不含焦油的煤氣；
4) 流化床氣化爐3中產(chǎn)生的煤氣，從流化床氣化爐3的煤氣出口 12排出； 流化床氣化爐3中產(chǎn)生的灰分聚集成較大顆粒后，通過喉管4落入固定床氣化爐2， 再次參與固定床氣化爐2內(nèi)的氣化反應(yīng)，殘?jiān)鼜墓潭ù矚饣癄t2底部的固定床出 灰口 7排出。
上述操作過程中，如果是采用實(shí)施例2所述的裝置，由于設(shè)置在喉管4處篩 板16的作用，由固定床氣化爐2產(chǎn)生的煤氣可以照常從篩板16上的通氣孔15進(jìn) 入流化床氣化爐3，但是流化床氣化爐3內(nèi)產(chǎn)生的灰分會(huì)堆積在篩板15上，可以 通過排灰螺旋從流化床出灰口 17排出來。 上述操作過程中，固定床氣化爐2與流化床氣化爐3內(nèi)的塊狀固體燃料及細(xì) 顆粒狀固體燃料的具體粒徑、氣化溫度、氣化壓力、進(jìn)入固定床氣化爐和流化床 氣化爐中的水蒸氣與純氧或富氧的比例、以及其它操作參數(shù)等，都可以參照常規(guī) 獨(dú)立運(yùn)行的固定床氣化爐及流化床氣化爐的操作參數(shù)設(shè)定，此非本實(shí)用新型獨(dú)有 特征，在此不再贅述。
權(quán)利要求1、一種固定床-流化床耦合氣化裝置，其特征在于它包括固定連接成一體的固定床氣化爐和流化床氣化爐，所述固定床氣化爐的頂部與所述流化床氣化爐的底部，通過一喉管連通。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種固定床-流化床耦合氣化裝置，其特征在于所 述固定床氣化爐的上部設(shè)置進(jìn)料口，所述固定床氣化爐的下部錐體處設(shè)置有一爐 箅，所述爐箅下方設(shè)置有一氣化劑進(jìn)口，所述固定床氣化爐底部設(shè)置有一固定床 出灰口。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的一種固定床-流化床一體化氣化裝置，其特征在 于所述流化床氣化爐的下部錐體周向設(shè)置有水蒸氣進(jìn)口，所述流化床氣化爐密 相區(qū)設(shè)置有進(jìn)料口，所述進(jìn)料口與所述水蒸氣進(jìn)口之間設(shè)置有氧氣進(jìn)口，所述流 化床氣化爐頂部設(shè)置有一人孔，所述流化床氣化爐頂部周向設(shè)置有一煤氣出口。
4、 如權(quán)利要求3所述的一種固定床-流化床耦合氣化裝置，其特征在于所 述流化床氣化爐上的水蒸氣進(jìn)口和氧氣進(jìn)口的數(shù)量分別為均布的2 4個(gè)。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的一種固定床-流化床耦合氣化裝置，其特征在于 在所述喉管內(nèi)設(shè)置有一篩板，所述篩板上設(shè)置有若干通氣孔，所述喉管上設(shè)置有 一流化床出灰口。
6、 如權(quán)利要求3所述的一種固定床-流化床耦合氣化裝置，其特征在于在所述喉管內(nèi)設(shè)置有一篩板，所述篩板上設(shè)置有若干通氣孔，所述喉管上設(shè)置有一 流化床出灰口。
7、 如權(quán)利要求4所述的一種固定床-流化床耦合氣化裝置，其特征在于在所述喉管內(nèi)設(shè)置有一篩板，所述篩板上設(shè)置有若干通氣孔，所述喉管上設(shè)置有一 流化床出灰口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種固定床-流化床耦合氣化裝置，其特征在于它包括固定連接成一體的固定床氣化爐和流化床氣化爐，所述固定床氣化爐的頂部與所述流化床氣化爐的底部，通過一喉管連通。本實(shí)用新型將固定床氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的煤氣，輸入進(jìn)流化床氣化爐內(nèi)，煤氣中的H₂在流化床氣化爐內(nèi)可起到加氫氣化的作用，同時(shí)使煤氣中90％左右的焦油發(fā)生裂解，降低了煤氣中的焦油含量，提高了煤氣中的有效組分，本實(shí)用新型可以采用煤炭、生物質(zhì)原料和生活垃圾等作為氣化原料，特別是使用煤炭時(shí)，原煤經(jīng)過簡單篩分就能滿足本實(shí)用新型對(duì)氣化原料粒度的要求，減少了破碎成本、能耗和投資，具有非常寬泛的適用性?？梢詮V泛用于我國中小型煤化工企業(yè)。
文檔編號(hào)C10J3/00GK201351156SQ200820233820
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者張科達(dá), 徐春霞, 戢緒國, 芳 文, 楊宗仁, 鵬 王, 董衛(wèi)果, 鄧一英 申請(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院