專利名稱：等離子體煤氣化的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤化工技術(shù)，特別涉及到煤氣化的方法和氣化爐設(shè)備。
背景技術(shù)：
我國煤炭資源豐富，大規(guī)模制氫以及生產(chǎn)甲醇、二甲醚的原料氣都通過煤氣化獲 得，常規(guī)的煤氣化技術(shù)采用氧氣/水蒸汽氣化方法，氣化反應(yīng)所需的熱量由炭的氧化反應(yīng) 提供，這種煤氣化方法的氣化率低，氣化率在90%以下，生成的合成氣中氫分?jǐn)?shù)低，只有 30%左右，使得目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量低，如常規(guī)的煤制甲醇技術(shù)，生產(chǎn)1噸甲醇需消耗1. 5噸優(yōu) 質(zhì)煤，不僅消耗的煤炭資源多，而且增加了溫室氣體二氧化碳的排放量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有煤氣化技術(shù)的缺點(diǎn)，應(yīng)用等離子體氣化技術(shù)，設(shè)計(jì)合
理的煤氣化工藝和氣化爐設(shè)備，實(shí)現(xiàn)減少煤炭資源的消耗和減排溫室氣體。 本發(fā)明的等離子體煤氣化方法l，包括流化床氣化技術(shù)，是把流化床氣化爐(1)設(shè)
計(jì)為三段工作方式，呈上、中、下布局上段為懸浮預(yù)熱段(l-IV)，起使原料蒸發(fā)出水蒸汽
并加熱原料的作用；中段為湍流熱解段(l-III)，起原料繼續(xù)受熱分解逸出熱解氣的作用；
下段鼓泡氣化段(l-II)，起焦炭完全氣化生成合成氣和熔渣的作用。等離子體噴槍設(shè)置
在鼓泡氣化段(l-II)，用水蒸汽作為等離子體噴槍的工作氣體，使水蒸汽在等離子體噴槍
內(nèi)加熱到4000°C以上，分解生成H*、 0*、 H2*、 H0*、 02*活性化學(xué)物后，直接噴射在鼓泡氣化段
(HI)的焦炭上，進(jìn)行如下反應(yīng) C (s) +4H* = CH4+75. 6kj C (s) +20* = C02+566k j C (s) +2H2* = CH4+75. 6kj 2C(s)+2H0* = 2C0+H2_131. 2kj C (s) +02* = C02+566k j 水分子的活性化學(xué)物與焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成C0、 H2、 C02、 CH4，并放出熱能，隨后 (A又與焦炭進(jìn)行還原反應(yīng)生成CO，在鼓泡氣化段(l-II)同時(shí)設(shè)置水蒸汽噴槍，在有水蒸 汽參與反應(yīng)的情況下，CH4與水蒸汽或C02反應(yīng)生成CO和H2，爐內(nèi)氣化反應(yīng)所需的熱量由 活性化學(xué)物與焦炭的放熱反應(yīng)和高溫等離子體提供，其中活性化學(xué)物與焦炭的放熱反應(yīng)占 總放熱量的70%左右，高溫等離子體的放熱占總放熱量的30%左右。流化風(fēng)取自流化床 氣化爐(1)內(nèi)的氣化生成物，在爐外流化風(fēng)機(jī)(4)的引力作用下，流化風(fēng)在爐內(nèi)由下向上 運(yùn)行，流經(jīng)鼓泡氣化段(l-II)、湍流熱解段(l-III)和懸浮預(yù)熱段(i-iv)，再由懸浮預(yù)熱 段(1-IV)的上部出口引出爐外，然后通過流化風(fēng)管(3)和流化風(fēng)機(jī)(4)返回流化床氣化爐 (1)內(nèi)的風(fēng)室(l-I)，再通過布風(fēng)板(109)上的風(fēng)帽(110)進(jìn)入鼓泡氣化段(l-II)，進(jìn)行循 環(huán)運(yùn)行，流化風(fēng)還兼作載熱體，把鼓泡氣化段(l-II)的熱能傳遞到湍流熱解段(l-III)和 懸浮預(yù)熱段(i-iv)。煤粉或水煤漿由噴槍噴入流化床氣化爐(1)內(nèi)的懸浮預(yù)熱段(i-iv)，在懸浮預(yù)熱段(i-iv)進(jìn)行預(yù)熱并蒸發(fā)出水蒸汽，然后煤粒以自由沉降方式落入湍流熱解 段(l-III)，在湍流熱解段(l-III)進(jìn)行上下翻滾受熱，逸出熱解氣后成為焦炭顆粒落入鼓 泡氣化段(l-II)，在鼓泡氣化段(l-II)，焦炭顆粒以鼓泡流化方式上下運(yùn)動(dòng)，與等離子噴 槍噴出的活性化學(xué)物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，及與水蒸汽進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成CO和H2的合成氣，直 至完全氣化變?yōu)橐簯B(tài)熔渣排入水封渣池。在湍流熱解段(l-III)生成的熱解氣與流化風(fēng)混
合，進(jìn)入到懸浮預(yù)熱段(i-iv)，與懸浮預(yù)熱段(1-IV)生成的水蒸汽再進(jìn)行混合，經(jīng)懸浮預(yù)
熱段(1-IV)的上部出口引出爐外，通過流化風(fēng)管(3)和流化風(fēng)機(jī)(4)、流化床氣化爐(1)的 風(fēng)室(1-1)和布風(fēng)板(109)上的風(fēng)帽(110)進(jìn)入到鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)，其中的水蒸汽與 焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成CO和H，熱解氣中煤煙、氣態(tài)焦油、CmHn、CH4與水蒸汽進(jìn)行反應(yīng)生成 C0和H"流化床氣化爐(1)內(nèi)生成的以CO和^為主要成分的合成氣混合物由鼓泡氣化段 (l-II)上部的合成氣出口 (118)出來，進(jìn)入氣固分離器(6)進(jìn)行分離，分離出的炭粒返回流 化床氣化爐(1)的鼓泡氣化段(l-II)進(jìn)行氣化處理，分離出的合成氣通過余熱鍋爐回收熱 量降溫后，再進(jìn)行除塵、脫硫凈化處理，送入合成氣貯罐，作為生產(chǎn)甲醇或二甲醚的原料氣 利用，或作為制氫原料氣利用，或作為城市煤氣利用。 上述的方法1中，流化床氣化爐(1)內(nèi)的操作壓力控制在0 5kPa之間，懸浮預(yù) 熱段(1-IV)的操作溫度控制在270 33(TC之間，湍流熱解段(l-III)的操作溫度控制在 750 85(TC之間，鼓泡氣化段(l-II)的操作溫度控制在1100 120(TC之間，爐內(nèi)操作壓 力和操作溫度通過調(diào)節(jié)合成氣的輸出流量以及等離子體噴槍的電功率和水蒸汽的輸入量 來控制。流化床氣化爐(1)內(nèi)通過變徑設(shè)計(jì)，使流化風(fēng)設(shè)計(jì)為三段風(fēng)速，鼓泡氣化段(l-II) 的平均風(fēng)速為1 2. 5m/s，湍流熱解段(l-III)的風(fēng)速為3 5m/s，懸浮預(yù)熱段(l-IV)的 風(fēng)速為l 2m/s。本方法中，用煤粉或水煤漿作為氣化原料噴入流化床氣化爐(1)的懸浮 預(yù)熱段(l-IV)內(nèi)，氣化原料在爐內(nèi)的停留時(shí)間大于15min，當(dāng)用煤粉作為氣化原料時(shí)，煤粉 的粒徑為30 150iim，同時(shí)向爐內(nèi)輸入煤粉重量60 85%的水蒸汽氣化劑，水蒸汽氣化 劑的55%通過等離子體噴槍分解活化后噴在鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)的焦炭上，水蒸汽氣化 劑的45%直接輸入鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)；當(dāng)用水煤漿作為氣化原料時(shí)，水煤漿中水分的比 例為30 40% ，煤的粒徑小于50 ii m，同時(shí)向爐內(nèi)添加水煤漿總量45%的水蒸汽氣化劑，其 中水蒸汽氣化劑添加量的80%通過等離子體噴槍分解活化后噴在鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)的 焦炭上，水蒸汽氣化劑添加量的20%直接輸入鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)。本方法中，應(yīng)用常規(guī) 的操作技術(shù)把煤粉或水煤漿原料噴入流化床氣化爐內(nèi)。 上述的方法1中，在氣化爐的外圍設(shè)置熱交換器(8)和氣固分離器(6)，流化床氣
化爐(1)內(nèi)的流化風(fēng)攜熱解氣和水蒸汽由懸浮預(yù)熱段(i-iv)的上部引出爐外，然后通過流
化風(fēng)管(3)、流化風(fēng)機(jī)(4)和流化風(fēng)管(5)進(jìn)入熱交換器(8)的分氣室(803)，再通過熱交 換管(810)進(jìn)入到集氣室(815)，使流化風(fēng)在通過熱交換管(810)時(shí)進(jìn)行間接受熱升溫，然 后由集氣室出口 (814)出來，通過連接管(28)、流化床氣化爐(1)的風(fēng)室(1-1)返回鼓泡 氣化段(l-II);流化床氣化爐(1)內(nèi)生成的合成氣由鼓泡氣化段(l-II)上部的合成氣出 口出來，通過連接管(29)進(jìn)入氣固分離器(6)進(jìn)行分離，分離出的炭灰返回流化床氣化爐 (1)的鼓泡氣化段(l-II)進(jìn)行氣化處理，分離出的合成氣進(jìn)入到熱交換器(8)的熱交換室 (809)，把熱量間接交換給熱交換管(810)內(nèi)的流化風(fēng)，然后由熱交換室(809)出來，通過余 熱鍋爐回收熱量降溫后，送入后續(xù)工序處理。
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本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)上述方法1的等離子體煤氣化設(shè)備，其特征是流化床氣化爐
(i)由懸浮預(yù)熱段(l-iv)、湍流熱解段(i-iii)、鼓泡氣化段(l-ii)和風(fēng)室(1-1)組成，懸 浮預(yù)熱段(l-iv)、湍流熱解段(i-iii)、鼓泡氣化段(l-ii)和風(fēng)室(1-1)在同一個(gè)回轉(zhuǎn)體 爐墻內(nèi)，懸浮預(yù)熱段(l-iv)、湍流熱解段(l-III)和鼓泡氣化段(l-II)之間呈上、中、下布 局且直接相通，懸浮預(yù)熱段(i-iv)在上段，湍流熱解段(l-III)在中段，鼓泡氣化段(i-n)
在下段，鼓泡氣化段(l-II)的下面是風(fēng)室(l-I)，鼓泡氣化段(l-II)和風(fēng)室(1-1)之間有 布風(fēng)板(109)，布風(fēng)板(109)上有風(fēng)帽(IIO)，鼓泡氣化段(l-II)的出渣口設(shè)置在布風(fēng)板 (109)的外側(cè)周邊，出渣口呈環(huán)狀布局；在鼓泡氣化段(l-II)的爐墻上安裝有等離子體噴 槍和水蒸汽噴槍；在懸浮預(yù)熱段(l-IV)的上部的爐墻上有流化風(fēng)出口 (103)接出，在懸浮 預(yù)熱段(l-IV)的1/2以下部位的爐墻上有煤粉噴槍或水煤漿噴槍(123)接入；在鼓泡氣化 段(l-II)上部的爐墻上有合成氣出口 (118)接出；在風(fēng)室(1-1)的爐墻上有流化風(fēng)進(jìn)口 (108)接入。流化床氣化爐(1)的鼓泡氣化段(l-II)采用心形設(shè)計(jì)，在鼓泡氣化段(l-II) 爐墻上的等離子體噴槍呈多層布局，每層環(huán)狀設(shè)置多只等離子體噴槍，等離子體噴槍的噴 口指向爐內(nèi)軸心，在等離子體噴槍的間隔之間設(shè)置水蒸汽噴槍，水蒸汽噴槍為一只以上至 少一只。本設(shè)備中，流化床氣化爐(1)的回轉(zhuǎn)體爐墻由耐火爐墻(120)、保溫層(121)和鋼 殼體(122)構(gòu)成，其中鼓泡氣化段(l-II)的耐火爐墻(120)和保溫層(121)之間有冷卻 層(115)。流化床氣化爐(1)內(nèi)采用變徑設(shè)計(jì)，懸浮預(yù)熱段(l-IV)的內(nèi)徑是湍流熱解段 (l-III)的1.5倍，鼓泡氣化段(l-II)的平均內(nèi)徑是湍流熱解段(l-III)直徑的1.3倍， 懸浮預(yù)熱段(l-IV)、湍流熱解段(l-III)、鼓泡氣化段(l-II)的高度比為1.5 : 1.3 : 1， 通過變徑設(shè)計(jì)，使氣化爐內(nèi)的流化風(fēng)速符合上述方法1的工藝要求；鼓泡氣化段(l-II)的 出渣口通過排渣通道(111)連通到風(fēng)室(l-I)，風(fēng)室(1-1)的下面是水封(107)，設(shè)備運(yùn)行 時(shí)，熔渣通過風(fēng)室(1-1)落入水封，利用熔渣的余熱加熱流化風(fēng)，熔渣落入水封后生成水蒸 汽，水蒸汽隨流化風(fēng)進(jìn)入到鼓泡氣化段(l-II)作氣化劑利用，可以減少爐外水蒸汽的輸入 量，節(jié)省能源。在流化床氣化爐(1)的外圍設(shè)備還有流化風(fēng)機(jī)(4)、熱交換器(8)、氣固分離 器(6)和余熱鍋爐(IO)，懸浮預(yù)熱段(l-IV)上部爐墻上的流化風(fēng)出口 (103)通過流化風(fēng) 管(3)、流化風(fēng)機(jī)(4)和流化風(fēng)管(5)連接到熱交換器(8)的分氣室進(jìn)口 (801)，熱交換器 (8)的集氣室出口 (814)通過連接管(28)連接到流化床氣化爐風(fēng)室(1-1)的流化風(fēng)進(jìn)口 (108);鼓泡氣化段(l-II)上部爐墻上的合成氣出口 (118)通過連接管(29)連接到氣固分 離器(6)的合成氣進(jìn)口 (603)，氣固分離器(6)的炭灰出口 (602)通過連接管(27)和炭灰 輸送管(22)連接到流化床氣化爐鼓泡氣化段(l-II)的炭灰回爐接口 (104);氣固分離器 (6)的合成氣出口 (601)通過連接管(7)連接到熱交換器(8)的合成氣進(jìn)口 (802)，熱交換 器(8)的合成氣出口 (805)通過連接管(9)連接到余熱鍋爐(10)的合成氣進(jìn)口 (1001)，余 熱鍋爐(10)的合成氣出口 (1301)通過合成氣輸送管(14)連接到后續(xù)設(shè)備。
本發(fā)明的等離子體煤氣化方法2，包括固定床氣化技術(shù)，是把固定床氣化爐(2)設(shè) 計(jì)為二段工作方式，呈上、下布局，上段為熱解段(2-II)，下段為氣化段(2-I)，等離子體噴 槍設(shè)置在氣化段(2-1)，用水蒸汽作為等離子體噴槍的工作氣體，水蒸汽在等離子體噴槍內(nèi) 被加熱到400(TC以上，分解生成lT、(f、H/、H(f、0/活性化學(xué)物后，直接噴射在氣化段(2-1) 的焦炭上，進(jìn)行如下反應(yīng)
C (s) +4H* = CH4+75. 6kj<formula>formula see original document page 9</formula> 水分子的活性化學(xué)物與焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成C0、 H2、 C02、 CH4，并放出熱能，隨后 (A又與焦炭進(jìn)行還原反應(yīng)生成CO，在氣化段(2-1)同時(shí)設(shè)置水蒸汽噴槍，在有水蒸汽參與 反應(yīng)的情況下，C比與水蒸汽或(A反應(yīng)生成C0和n，爐內(nèi)氣化反應(yīng)所需的熱量由活性化學(xué) 物與焦炭的放熱反應(yīng)和高溫等離子體提供，其中活性化學(xué)物與焦炭的放熱反應(yīng)占總放熱量 的70%左右，高溫等離子體的放熱占總放熱量的30%左右。煤塊由爐頂?shù)倪M(jìn)料口進(jìn)入固定 床氣化爐(2)內(nèi)，裝滿氣化段(2-1)和熱解段(2-II)的空間，空隙率40%左右，煤塊間的空 隙作為載熱氣體的氣流通道，氣化段(2-1)內(nèi)煤氣化生成的氣態(tài)物中的一部分作為載熱氣 體，在爐外流化風(fēng)機(jī)(4)的引力作用下，爐內(nèi)的載熱氣體由氣化段(2-1)向熱解段(2-II) 運(yùn)行，把氣化段(2-1)的熱量傳遞到熱解段(2-II)，加熱入爐的煤塊，并使熱解段(2-II) 的煤塊逸出水蒸汽和熱解氣，煤塊逸出水蒸汽和熱解氣后成為焦炭進(jìn)入氣化段(2-1);熱 解段(2-II)生成的水蒸汽、熱解氣與載熱氣體混合，由熱解段(2-II)上部的熱解氣出口 (204)引出爐外，然后通過流化風(fēng)管(3)、流化風(fēng)機(jī)(4)和流化風(fēng)管(5)進(jìn)入熱交換器(8) 的分氣室(803)，再通過熱交換管(810)進(jìn)入到集氣室(815)，使載熱混合氣體在通過熱交 換管(810)時(shí)進(jìn)行間接受熱升溫，然后由集氣室出口 (814)出來，經(jīng)連接管(28)返回固定 床氣化爐(2)的氣化段(2-1)內(nèi)，其中的水蒸汽與焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成C0和4，熱解氣 中煤煙、氣態(tài)焦油、CmHn、CH4與水蒸汽進(jìn)行反應(yīng)生成C0和H2;氣化段(2_1)內(nèi)的焦炭氣化后 形成熔渣通過出渣口、水封排入渣池；固定床氣化爐(2)內(nèi)生成的以CO和^為主要成分的 合成氣由氣化段(2-1)上部的合成氣出口 (217)被引出，通過連接管(29)進(jìn)入氣固分離器 (6)進(jìn)行分離，分離出的炭灰返回固定床氣化爐(2)的氣化段(2-1)進(jìn)行氣化處理，分離出 的合成氣進(jìn)入到熱交換器(8)的熱交換室(809)，把熱量間接交換給熱交換管(810)內(nèi)的載 熱混合氣體，然后由熱交換室(809)引出，通過余熱鍋爐回收熱量降溫后，再進(jìn)行除塵、脫 硫凈化處理，送入合成氣貯罐，作為生產(chǎn)甲醇或二甲醚的原料氣利用，或作為制氫原料氣利 用，或作為城市煤氣利用。 上述的方法2中，固定床氣化爐(2)內(nèi)的操作壓力控制在負(fù)壓30Pa 正壓500Pa 之間，氣化段(2-1)內(nèi)的操作溫度控制在1000 150(TC之間，熱解段(2-II)內(nèi)的操作溫度 控制在300 IOO(TC之間，爐內(nèi)操作壓力和操作溫度通過調(diào)節(jié)合成氣的輸出流量以及等離 子體噴槍的電功率和水蒸汽的輸入量來控制；輸入到爐內(nèi)的煤塊粒徑為20 30mm，煤塊在 爐內(nèi)的停留時(shí)間大于45min ;同時(shí)向爐內(nèi)輸入煤塊重量60 85%的水蒸汽氣化劑，水蒸汽 氣化劑的55%通過等離子體噴槍分解活化后噴在鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)的焦炭上，水蒸汽 氣化劑的45%直接輸入鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)。 本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)上述方法2的等離子體煤氣化設(shè)備，其特征是固定床氣化爐 (2)由熱解段(2-II)和氣化段(2-1)組成，熱解段(2-II)和氣化段(2-1)在同一個(gè)回轉(zhuǎn) 體爐墻內(nèi)，熱解段(2-II)和氣化段(2-1)呈上、下布局且直接相通，熱解段(2-II)在上段， 氣化段(2-1)在下段，在氣化段(2-1)的爐墻上設(shè)置等離子體噴槍和水蒸汽噴槍；在熱解段 (2-II)上部的爐墻上有熱解氣出口 (204)接出，在氣化段(2-1)與熱解段(2-II)結(jié)合部位的爐墻上有合成氣出口 (217)接出，在氣化段(2-1)的爐墻上分別有熱解氣回爐進(jìn)口 (208) 和炭灰回爐進(jìn)口 (209)接入；固定床氣化爐(2)的進(jìn)料口設(shè)置在爐頂上；熱解段(2-II)上 的熱解氣出口 (204)通過流化風(fēng)管(3)、流化風(fēng)機(jī)(4)和流化風(fēng)管(5)連接到熱交換器(8) 的分氣室進(jìn)口 (801)，熱交換器(8)的集氣室出口 (814)通過連接管(28)連接到固定床氣 化爐氣化段(2-1)的熱解氣回爐進(jìn)口 (208);氣化段(2-1)上部爐墻上的合成氣出口 (217) 通過連接管(29)連接到氣固分離器(6)的合成氣進(jìn)口 (603)，氣固分離器(6)的炭灰出口 (602)通過連接管(27)和炭灰輸送管(22)連接到固定床氣化爐氣化段(2-1)的炭灰回爐 進(jìn)口 (209);氣固分離器(6)的合成氣出口 (601)通過連接管(7)連接到熱交換器(8)的 合成氣進(jìn)口 (802)，熱交換器(8)的合成氣出口 (805)通過連接管(9)連接到余熱鍋爐的合 成氣進(jìn)口 (IOOI)，余熱鍋爐(10)的合成氣出口 (1301)通過合成氣輸送管(14)連接到后續(xù) 設(shè)備。 上述的實(shí)現(xiàn)上述方法2的等離子體煤氣化設(shè)備中，固定床氣化爐(2)的回轉(zhuǎn)體 爐墻由耐火爐墻(218)、保溫層(219)和鋼殼體(220)構(gòu)成，其中氣化段(2-1)的耐火爐 墻(218)和保溫層(219)之間有冷卻層(215);氣化段(2-1)爐墻設(shè)計(jì)為倒錐形回轉(zhuǎn)體， 在氣化段(2-1)的倒錐回轉(zhuǎn)體爐墻上設(shè)置多只等離子體噴槍，等離子體噴槍呈多層環(huán)狀布 局，噴口指向軸心，在等離子體噴槍的間隔之間設(shè)置水蒸汽噴槍，水蒸汽噴槍為一只以上至 少一只。煤塊通過二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置進(jìn)入到固定床氣化爐(2)，二氧化碳?xì)夥饪梢宰?止空氣通過進(jìn)料口進(jìn)入氣化爐同時(shí)阻止?fàn)t內(nèi)合成氣通過進(jìn)料口泄出爐外，而對進(jìn)料無阻 礙，二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置由煤料斗(3005)、密閉式刮板輸煤機(jī)(30)組成，其中，煤料斗 (3005)內(nèi)有二氧化碳?xì)夥?3008)，在煤料斗(3005)上還有二氧化碳補(bǔ)充口 (3006) 、二氧 化碳檢測口 (3007);密閉式刮板輸煤機(jī)(30)由驅(qū)動(dòng)輪(3002)、從動(dòng)輪、上料刮板(3001)、 隔板(3010)、回程刮板(3011)和密閉殼體(3009)構(gòu)成，密閉式刮板輸煤機(jī)(30)的進(jìn)料口 (3003)在始端，刮板輸送機(jī)出料口 (3012)在末端，煤料斗(3005)的出料口與密閉式刮板輸 煤機(jī)的進(jìn)料口 (3003)衡接，刮板輸送機(jī)出料口 (3012)與固定床氣化爐的進(jìn)料口 (201)衡 接。 本發(fā)明的上述方法和設(shè)備中，采取把水蒸汽在等離子體噴槍內(nèi)加熱到400(TC以上 分解生成H*、 0*、 H2*、 H0*、 02*活性化學(xué)物后直接噴射在氣化段焦炭上的措施，其特點(diǎn)是反應(yīng) 時(shí)的生成熱可使反應(yīng)點(diǎn)的溫度達(dá)到550(TC以上，而氣化段的室溫仍處在相對低的IIO(TC 溫度范圍，因而對灰熔點(diǎn)在IIO(TC以上的煤種都適用作氣化原料，反應(yīng)點(diǎn)的焦炭顆粒被迅 速氣化熔融為液態(tài)熔渣，隨后反應(yīng)點(diǎn)的高溫?zé)崮鼙涣骰l(fā)，不會(huì)使未反應(yīng)的焦炭顆粒結(jié) 焦，也不會(huì)使?fàn)t內(nèi)溫度超出爐體材料的使用溫度范圍；高溫的液態(tài)熔渣落入水封后使水汽 化為蒸汽，水蒸汽進(jìn)入氣化室作為氣化劑發(fā)生作用，使?fàn)t內(nèi)的熱能不會(huì)流失。本發(fā)明在氣化 段采用鼓泡流化床或固定床模式可以使氣化段靠近爐墻處的焦炭占空比達(dá)到50%以上，使
等離子噴槍的活性化學(xué)物很容易噴射到焦炭上，有利于發(fā)生上述反應(yīng)。通過上述措施，原料 在氣化過程中的不同階段都在合適的流化狀態(tài)和操作溫度中進(jìn)行，不同狀態(tài)的原料不會(huì)混 雜，可以使能量高度集中在需溫度最高且耗熱最多的氣化段，然后把熱能通過流化風(fēng)或載 熱氣體合理的分配到熱解段和預(yù)熱段，取得降低等離子體噴槍的電能消耗和提高原料氣化 率的雙重效果，氣化率幾乎達(dá)到100%，相對于煤粉在等離子場中進(jìn)行氣化的方式，本方法 的電能消耗可以降低70%左右。氣化過程中全部采用水蒸汽作氣化劑，從水分子中分解出
10氫氣，使出爐的合成氣中的氫分?jǐn)?shù)比例增加20%以上，二氧化碳減少17%左右。
本發(fā)明的有益效果是原料應(yīng)用廣泛，灰熔點(diǎn)在110(TC以上的煤炭都可作為氣化 原料，幾乎適用所有煤種，采用等離子體煤氣化技術(shù)，氣化率比常規(guī)技術(shù)高出10 % ，合成氣 中的氫氣分?jǐn)?shù)比常規(guī)技術(shù)高出20%以上，當(dāng)用等離子體煤氣化技術(shù)生成的合成氣用于生產(chǎn) 甲醇的原料氣時(shí)，比常規(guī)技術(shù)減少煤耗40%左右、減排二氧化碳45%左右。


本發(fā)明提供下列附圖作進(jìn)一步的說明，但各附圖及以下的具體實(shí)施方式
均不構(gòu)成 對本發(fā)明的限制 圖1是本發(fā)明的一種流化床等離子體煤氣化系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；
圖2是圖1的A-A剖面圖；
圖3的圖1的B-B剖面圖； 圖4是本發(fā)明的一種固定床等離子體煤氣化系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖中1.流化床氣化爐，2.固定床氣化爐，3.流化風(fēng)管，4.流化風(fēng)機(jī)，5.流化風(fēng) 管，6.氣固分離器，7.連接管，8.熱交換器，9.連接管，IO.余熱鍋爐，ll.連接管，12.閥門， 13.引風(fēng)機(jī)，14.合成氣輸送管，15.閥門，16.連接管，17.連接管，18.吹灰風(fēng)機(jī)，19.閥門， 20.閥門，21.閥門，22.炭灰輸送管，23.連接管，24.連接管，25.閥門，26.連接管，27.連 接管，28.連接管，29.連接管，30.密閉式刮板輸煤機(jī)；IOI.爐頂蓋，102.百頁擋灰器，103. 流化風(fēng)出口，104.炭灰回爐接口，105.冷卻水進(jìn)口，106.爐基，107.水封，108.流化風(fēng)進(jìn) 口，109.布風(fēng)板，IIO.風(fēng)帽，lll.排渣通道，112.等離子體噴槍，113.水蒸汽噴槍，114.等 離子體噴槍，115.冷卻層，116.冷卻回水出口，117.溫度傳感器，118.合成氣出口，119.溫 度傳感器，120.耐火爐墻，121.保溫層，122.鋼殼體，123.煤粉噴槍或水煤漿噴槍，124.溫 度傳感器，125.防爆門，126.冷卻層下聯(lián)箱管，l-I.風(fēng)室，l-II.鼓泡氣化段，l-III.湍流 熱解段，l-IV.懸浮預(yù)熱段；201.進(jìn)料口，202.防爆門，203.百頁擋灰器，204.熱解氣出口， 205.冷卻回水出口，206.水封，207.排渣通道，208.熱解氣回爐進(jìn)口，209.炭灰回爐進(jìn)口， 210.爐基，211.冷卻水進(jìn)口，212.等離子體噴槍，213.水蒸汽噴槍，214.等離子體噴槍， 215.冷卻層，216.溫度傳感器，217.合成氣出口，218.耐火爐墻，219.保溫層，220.鋼殼 體，221.溫度傳感器，2-1.氣化段，2-11.熱解段；601.合成氣出口，602.炭灰出口，603. 合成氣進(jìn)口 ；801.分氣室進(jìn)口，802.合成氣進(jìn)口，803.分氣室，804.上隔板，805.合成氣出 口，806.熱交換室側(cè)壁，807.保溫層，808.外殼，809.熱交換室，810.熱交換管，811.排灰 口，812.吹灰口，813.下隔板，814.集氣室出口，815.集氣室，816.排灰口 ；1001.合成氣 進(jìn)口，1002.合成氣出口 ；1301.合成氣出口 ；3001.上料刮板，3002.驅(qū)動(dòng)輪，3003.進(jìn)料口， 3004.煤塊，3005.煤料斗，3006. 二氧化碳補(bǔ)充口 ， 3007. 二氧化碳檢測口 ， 3008. 二氧化碳 氣封，3009.密閉殼體，3010.隔板，3011.回程刮板，3012.刮板輸送機(jī)出料口。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1圖1所示的實(shí)施例中，流化床等離子體煤氣化系統(tǒng)由流化床氣化爐(1)、 流化風(fēng)機(jī)(4)、熱交換器(8)、氣固分離器(6)、余熱鍋爐(10)、吹灰風(fēng)機(jī)(18)和連接管道 組成，其中流化床氣化爐(1)內(nèi)有懸浮預(yù)熱段(l-IV)、湍流熱解段(l-III)、鼓泡氣化段(l-II)和風(fēng)室(i-i)，懸浮預(yù)熱段(1-1v)、湍流熱解段(l-III)、鼓泡氣化段(l-II)和風(fēng)室 (1-1)在同一個(gè)回轉(zhuǎn)體爐墻內(nèi)，回轉(zhuǎn)體爐墻由耐火爐墻(120)、保溫層(121)和鋼殼體(122) 構(gòu)成，在鼓泡氣化段(l-II)的耐火爐墻(120)和保溫層(121)之間有冷卻層(115)，耐火爐 墻(120)用高鋁耐火磚砌筑或礬土水泥混凝土澆筑，保溫層(121)選用硅酸鋁耐火纖維材 料，冷卻層(115)由直鋼管、上圓弧聯(lián)箱管和下圓弧聯(lián)箱管構(gòu)成，直鋼管的側(cè)壁之間用鋼板 連接，直鋼管的上端接口接入上圓弧聯(lián)箱管，直鋼管的下端接口接入下圓弧聯(lián)箱管(126)， 上圓弧聯(lián)箱管有冷卻回水出口 (116)接出，下圓弧聯(lián)箱管有冷卻水進(jìn)口 (105)接入，冷卻 層(115)的鋼管內(nèi)通循環(huán)冷卻水，鋼管外用耐火泥填充；熱交換器(8)的圓筒體內(nèi)有分氣 室(803)、熱交換管(810)、集氣室(815)和熱交換室(809)，上部為分氣室(803)，中部為熱 交換室(809)，下部為集氣室(815)，分氣室(803)與熱交換室(809)之間用上隔板(804) 進(jìn)行隔離，熱交換室(809)與集氣室(815)之間用下隔板(813)進(jìn)行隔離，熱交換管(810) 置于熱交換室(809)之中且貫穿于上隔板(804)和下隔板(813)之間，熱交換管(810)的 內(nèi)側(cè)是連接分氣室(803)和集氣室(815)之間的通道，熱交換管(810)的外側(cè)是熱交換室 (809);分氣室(803)的筒壁上有進(jìn)氣口 (801)，集氣室(815)的筒壁上有出氣口 (814)，熱 交換室筒壁(806) —側(cè)的下部設(shè)置合成氣進(jìn)口 (802)，在合成氣進(jìn)口 (802)的下面設(shè)置排 灰口 (811)，在熱交換室的筒壁(806)另一側(cè)的上部設(shè)置合成氣出口 (805)，在熱交換室排 灰口 (811)的另一側(cè)設(shè)置吹灰口 (812)，熱交換器(8)的圓筒體外側(cè)有保溫層(807)和外 殼(808)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，分氣室(803)、熱交換管(810)和集氣室(815)作為流化風(fēng)或載熱 混合氣體的通道，熱交換室(809)作為合成氣的通道，熱交換室(809)內(nèi)的高溫合成氣通過 熱交換管(810)的間隔向流化風(fēng)或載熱混合氣體傳熱。流化床氣化爐(1)內(nèi)的懸浮預(yù)熱段 (l-IV)、湍流熱解段(l-III)和鼓泡氣化段(l-II)之間呈上、中、下布局且直接相通，懸浮 預(yù)熱段(i-iv)在上段，湍流熱解段(l-III)在中段，鼓泡氣化段(l-II)在下段，鼓泡氣化 段(l-II)的下面是風(fēng)室(l-I)，懸浮預(yù)熱段(l-IV)的內(nèi)徑為2. 25m、高度為4. 5m，湍流熱解 段(l-III)的內(nèi)徑為1. 5m、高度為3. 9m，鼓泡氣化段(1-11)的平均內(nèi)徑為2m、高度為3m ; 鼓泡氣化段(l-II)和風(fēng)室(1-1)之間有布風(fēng)板(109)，布風(fēng)板(109)上有風(fēng)帽(110)鼓泡 氣化段(l-II)的出渣口設(shè)置在布風(fēng)板(109)的外側(cè)周邊，出渣口呈環(huán)狀布局，出渣口通過 排渣通道(111)連通到風(fēng)室(l-I)，風(fēng)室(1-1)的下面是水封(107);鼓泡氣化段(l-II)采 用心形設(shè)計(jì)，在鼓泡氣化段(l-II)的爐墻上安裝有等離子體噴槍和水蒸汽噴槍，等離子體 噴槍呈多層布局，上層環(huán)狀設(shè)置8只等離子體噴槍，等離子體噴槍的噴口指向爐內(nèi)軸心，中 間二層設(shè)置8只等離子體噴槍，在中間二層等離子體噴槍的間隔之間設(shè)置7只水蒸汽噴槍， 下層設(shè)置6只等離子體噴槍；煤粉噴槍(123)設(shè)置在懸浮預(yù)熱段(l-IV)的中下部位，煤粉 噴槍(123)的進(jìn)料口與煤粉供料系統(tǒng)衡接；懸浮預(yù)熱段(l-IV)上部爐墻上有流化風(fēng)出口 (103)，在流化風(fēng)出口 (103)的入口處設(shè)置百頁擋灰器(102)，流化風(fēng)出口 (103)通過流化風(fēng) 管(3)、流化風(fēng)機(jī)(4)和流化風(fēng)管(5)連接到熱交換器(8)的分氣室進(jìn)口 (801)，熱交換器 (8)的集氣室出口 (814)通過連接管(28)連接到流化床氣化爐風(fēng)室(1-1)的流化風(fēng)進(jìn)口 (108);鼓泡氣化段(l-II)上部爐墻上的合成氣出口 (118)通過連接管(29)連接到氣固分 離器(6)的合成氣進(jìn)口 (603)，氣固分離器(6)的炭灰出口 (602)通過連接管(27)和炭灰 輸送管(22)連接到流化床氣化爐鼓泡氣化段(l-II)的炭灰回爐接口 (104);氣固分離器 (6)的合成氣出口 (601)通過連接管(7)連接到熱交換器(8)的合成氣進(jìn)口 (802)，熱 換器(8)的合成氣出口 (805)通過連接管(9)連接到余熱鍋爐(10)的合成氣進(jìn)口 (1001)， 余熱鍋爐(10)的合成氣出口 (1301)通過合成氣輸送管(14)連接到后續(xù)設(shè)備；熱交換器的 排灰口 (811)通過連接管(24)、閥門(25)和連接管(26)連接到炭灰輸送管(22);在炭灰 輸送管(22)另一端設(shè)置吹灰風(fēng)機(jī)(18)，熱交換室的吹灰口 (812)通過連接管(11)和閥門 (12)連接到吹灰風(fēng)機(jī)(18)出風(fēng)口一側(cè)的炭灰輸送管(22);在熱交換器的集氣室(815)還 有排灰口 (816)，排灰口 (816)通過閥門(20)和連接管(23)連接到炭灰輸送管(22)，在連 接管(23)的連接點(diǎn)與連接管(11)的連接點(diǎn)之間有閥門(21)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，熱交換室(809) 的炭灰通過排灰口 (811)、連接管(24)、閥門(25)和連接管(26)排至炭灰輸送管(22)，再 通過炭灰輸送管(22)返回氣化爐內(nèi)；吹灰風(fēng)機(jī)(18)出風(fēng)口的吹灰風(fēng)通過閥門(12)與閥門 (21)之間的切換分別為炭灰輸送管(22)排灰和為熱交換室(809)排灰，吹灰風(fēng)取自合成氣 輸送管(14)中的合成氣；流化床氣化爐(1)的冷卻層(115)下聯(lián)箱管的冷卻水進(jìn)口 (105) 連接到冷卻水的供水管網(wǎng)，冷卻層(115)上聯(lián)箱管的回水出口 (116)連接到余熱鍋爐的汽 水混合物接口 (圖中未示出)。等離子體噴槍為非轉(zhuǎn)移電弧方式，等離子體噴槍上有工作氣 體接口、冷卻劑接口和電源接口 (圖中未示出)，等離子體噴槍的工作氣體接口通過控制閥 和輸汽管道連接到余熱鍋爐的蒸汽管網(wǎng)上，在接近等離子體噴槍的一段50cm長度的輸汽 管道采用石英管或陶瓷管作絕緣隔離(圖中未示出)；等離子體噴槍的冷卻劑采用蒸餾水 或變壓器油，冷卻劑進(jìn)口通過管道連接到冷卻劑輸送泵的出口，等離子體噴槍的冷卻劑回 出口通過管道連接到散熱裝置，在接近等離子體噴槍的一段50cm長度的冷卻劑管道采用 石英管或陶瓷管作絕緣隔離(圖中未示出)，等離子體噴槍的電源接口連接到等離子體電 源控制器(圖中未示出)；水蒸汽噴槍的蒸汽輸入接口通過控制閥連接到鍋爐的蒸汽管網(wǎng) 上(圖中未示出)。在鼓泡氣化段(l-II)的爐墻上安裝有溫度傳感器(117)，在湍流熱解 段(l-III)的爐墻上安裝有溫度傳感器(119)，在懸浮預(yù)熱段(l-IV)的爐墻上安裝有溫度 傳感器(124)，懸浮預(yù)熱段(l-IV)的上部爐墻上還有防爆門(125)。 上述的實(shí)施例1在運(yùn)行時(shí)，用煤粉作為氣化原料，煤粉的粒徑為30 150 ii m，同 時(shí)向爐內(nèi)輸入煤粉重量60 85%的水蒸汽氣化劑，水蒸汽氣化劑的55%通過等離子體噴 槍分解活化后噴在鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)的焦炭上，水蒸汽氣化劑的27%通過水蒸汽噴槍 直接輸入鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)，水蒸汽氣化劑的18%由高溫熔渣在水封渣池放熱產(chǎn)生、隨 流化風(fēng)直接輸入鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)；爐內(nèi)氣化反應(yīng)所需的熱量由活性化學(xué)物與煤炭的 放熱反應(yīng)和高溫等離子體提供，流化風(fēng)取自流化床氣化爐(1)內(nèi)的氣化生成物，在爐外流 化風(fēng)機(jī)(4)的引力作用下，流化風(fēng)在爐內(nèi)由下向上運(yùn)行，流經(jīng)鼓泡氣化段(l-II)、湍流熱解 段(l-III)和懸浮預(yù)熱段(l-IV)，再由懸浮預(yù)熱段(l-IV)的上部出口引出爐外，然后通過 爐外裝置返回流化床氣化爐(1)內(nèi)的風(fēng)室(l-I)，再通過布風(fēng)板(109)上的風(fēng)帽(110)進(jìn) 入鼓泡氣化段(l-II)，進(jìn)行循環(huán)運(yùn)行，流化風(fēng)還兼作載熱體，把鼓泡氣化段(l-II)的熱能 傳遞到湍流熱解段(i-ni)和懸浮預(yù)熱段(l-IV)。煤粉或水煤漿由噴槍噴入流化床氣化 爐(1)內(nèi)的懸浮預(yù)熱段(i-iv)，在懸浮預(yù)熱段(l-IV)進(jìn)行預(yù)熱并蒸發(fā)出水蒸汽，然后煤粒 以自由沉降方式落入湍流熱解段(l-III)，在湍流熱解段(l-III)進(jìn)行上下翻滾受熱，逸出 熱解氣后成為焦炭顆粒落入鼓泡氣化段(l-II)，在鼓泡氣化段(l-II)，焦炭顆粒以鼓泡流 化方式上下運(yùn)動(dòng)，把水蒸汽在等離子體噴槍內(nèi)加熱到4000°C以上，分解生成H*、 0*、 H2*、 H0*、 02*活性化學(xué)物后，直接噴射在爐內(nèi)焦炭上，H*、 0*、 H2*、 H0*、 O/與焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成
13C0和^的合成氣，同時(shí)把水蒸汽通過水蒸汽噴槍噴入鼓泡氣化段(i-n)，使水蒸汽與焦炭 反應(yīng)生成CO和H2的合成氣，水蒸汽與CH4反應(yīng)生成CO和H2的合成氣，直至焦炭完全氣化 變?yōu)橐簯B(tài)熔渣排入水封渣池，熔渣在水封渣池放熱產(chǎn)生的水蒸汽隨流化風(fēng)進(jìn)入鼓泡氣化段 (l-II)作氣化劑利用；在湍流熱解段(l-III)生成的熱解氣與流化風(fēng)混合，進(jìn)入到懸浮預(yù) 熱段(i-iv)，與懸浮預(yù)熱段(1-IV)生成的水蒸汽再進(jìn)行混合，經(jīng)懸浮預(yù)熱段(1-IV)的上部 出口引出爐外，然后通過流化風(fēng)管(3)、流化風(fēng)機(jī)(4)和流化風(fēng)管(5)進(jìn)入熱交換器(8)的 分氣室(803)，再通過熱交換管(810)進(jìn)入到集氣室(815)，使流化風(fēng)在通過熱交換管(810) 時(shí)進(jìn)行間接受熱升溫，然后由集氣室出口 (814)出來，通過連接管(28)、流化床氣化爐(1) 的爐風(fēng)室(1-1)返回鼓泡氣化段(l-II)，在鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)，其中的水蒸汽與焦炭進(jìn) 行化學(xué)反應(yīng)生成C0和H2，熱解氣中煤煙、氣態(tài)焦油、CmHn、CH4與水蒸汽進(jìn)行反應(yīng)生成CO和H2 的合成氣；流化床氣化爐(1)內(nèi)生成的合成氣由鼓泡氣化段(l-II)的上部出來，通過連接 管(29)進(jìn)入氣固分離器(6)進(jìn)行分離，分離出的炭灰返回流化床氣化爐(1)的鼓泡氣化段 (l-II)進(jìn)行氣化處理，分離出的合成氣進(jìn)入到熱交換器(8)的熱交換室(809)，把熱量間接 交換給熱交換管(810)內(nèi)的流化風(fēng)，然后由熱交換室(809)出來，通過余熱鍋爐回收熱量降 溫后，再進(jìn)行除塵、脫硫凈化處理，送入合成氣貯罐，作為生產(chǎn)甲醇或二甲醚的原料氣利用， 或作為制氫原料氣利用，或作為城市煤氣利用。上述運(yùn)行中，流化床氣化爐(1)內(nèi)的操作壓 力控制在0 5kPa之間，懸浮預(yù)熱段(l-IV)的操作溫度控制在270 33(TC之間，湍流熱 解段(l-III)的操作溫度控制在750 85(TC之間，鼓泡氣化段(l-II)的操作溫度控制在 1100 120(TC之間，鼓泡氣化段(l-II)的平均風(fēng)速為1 2. 5m/s，湍流熱解段(l-III) 的風(fēng)速為3 5m/s，懸浮預(yù)熱段(l-IV)的風(fēng)速為1 2m/s，使原料在爐內(nèi)的停留時(shí)間大于 15min;爐內(nèi)操作壓力和操作溫度通過調(diào)節(jié)合成氣的輸出流量以及等離子體噴槍的電功率 和水蒸汽的輸入量來控制。 上述的實(shí)施例1中，當(dāng)用水煤漿作為氣化原料時(shí)，水煤漿中水分的比例為30 40 % ，煤的粒徑小于50 ii m，同時(shí)向爐內(nèi)添加水煤漿總量45%的水蒸汽氣化劑，其中水蒸汽 氣化劑添加量的80%通過等離子體噴槍分解活化后噴在鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)的焦炭上， 水蒸汽氣化劑添加量的20%直接輸入鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)。 實(shí)施例2圖4所示的實(shí)施例中，固定床等離子體煤氣化系統(tǒng)由固定床氣化爐(2)、 流化風(fēng)機(jī)(4)、熱交換器(8)、氣固分離器(6)、余熱鍋爐(10)、吹灰風(fēng)機(jī)(18)和連接管道組 成，其中固定床氣化爐(2)內(nèi)有熱解段(2-II)和氣化段(2-I)，熱解段(2-II)和氣化段 (2-1)在同一個(gè)回轉(zhuǎn)體爐墻內(nèi)，回轉(zhuǎn)體爐墻由耐火爐墻(218)、保溫層(219)和鋼殼體(220) 構(gòu)成，其中氣化段(2-1)的耐火爐墻(218)和保溫層(219)之間有冷卻層(215)，熱解段 (2-II)和氣化段(2-1)呈上、下布局且直接相通，熱解段(2-II)在上段，氣化段(2-1)在下 段，氣化爐的內(nèi)徑為1. 25m，內(nèi)空高度為9m ;氣化段(2-1)爐墻設(shè)計(jì)為倒錐形回轉(zhuǎn)體，在氣化 段(2-1)的倒錐回轉(zhuǎn)體爐墻上設(shè)置20只等離子體噴槍，等離子體噴槍呈多層環(huán)狀布局，噴 口指向軸心，在等離子體噴槍的間隔之間設(shè)置7只水蒸汽噴槍；在熱解段(2-II)上部的爐 墻上有熱解氣出口 (204)接出，在氣化段(2-1)與熱解段(2-II)結(jié)合部位的爐墻上有合成 氣出口 (217)接出，在氣化段(2-1)的中下部位爐墻上分別有熱解氣回爐進(jìn)口 (208)和炭 灰回爐進(jìn)口 (209)接入；固定床氣化爐(2)的進(jìn)料口設(shè)置在爐頂上；熱解段(2-II)的上部 有熱解氣出口 (204)接出，在熱解氣出口 (204)的入口處設(shè)置百頁擋灰器(203)，熱解氣出口 (204)通過流化風(fēng)管(3)、流化風(fēng)機(jī)(4)和流化風(fēng)管(5)連接到熱交換器(8)的分氣室進(jìn) 口 (801)，熱交換器(8)的集氣室出口 (814)通過連接管(28)連接到固定床氣化爐氣化段 (2-1)的熱解氣回爐進(jìn)口 (208);氣化段(2-1)上部爐墻上的合成氣出口 (217)通過連接管
(29) 連接到氣固分離器(6)的合成氣進(jìn)口 (603)，氣固分離器(6)的炭灰出口 (602)通過 連接管(27)和炭灰輸送管(22)連接到固定床氣化爐氣化段(2-1)的炭灰回爐進(jìn)口 (209); 氣固分離器(6)的合成氣出口 (601)通過連接管(7)連接到熱交換器(8)的合成氣進(jìn)口 (802)，熱交換器(8)的合成氣出口 (805)通過連接管(9)連接到余熱鍋爐的合成氣進(jìn)口 (IOOI)，余熱鍋爐(10)的合成氣出口 (1301)通過合成氣輸送管(14)連接到后續(xù)設(shè)備。煤 塊通過二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置進(jìn)入到固定床氣化爐(2) ， 二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置由煤料斗 (3005)、密閉式刮板輸煤機(jī)(30)組成，其中，煤料斗(3005)內(nèi)有二氧化碳?xì)夥?3008)，在 煤料斗(3005)上還有二氧化碳補(bǔ)充口 (3006)、二氧化碳檢測口 (3007);密閉式刮板輸煤機(jī)
(30) 由驅(qū)動(dòng)輪(3002)、從動(dòng)輪、上料刮板(3001)、隔板(3010)、回程刮板(3011)和密閉殼 體(3009)構(gòu)成，密閉式刮板輸煤機(jī)(30)的進(jìn)料口 (3003)始端，刮板輸送機(jī)出料口 (3012) 在末端，煤料斗(3005)的出料口與密閉式刮板輸煤機(jī)(30)的進(jìn)料口 (3003)衡接，刮板輸 送機(jī)出料口 (3012)與固定床氣化爐(2)的進(jìn)料口 (201)衡接。氣化爐的墻體材料、氣化段 墻體內(nèi)冷卻層的結(jié)構(gòu)及連接方式、熱交換器(8)的結(jié)構(gòu)及連接方式、等離子體噴槍和水蒸 汽噴槍的連接方式均與第1實(shí)施例相同，這里不再描述。 上述的實(shí)施例2在運(yùn)行時(shí)，煤塊破碎至粒徑為20 30mm，通過二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料 裝置從固定床氣化爐(2)的頂部進(jìn)入到氣化爐內(nèi)，裝滿氣化段(2-1)和熱解段(2-II)的 空間，爐內(nèi)氣化反應(yīng)所需的熱量由活性化學(xué)物與煤炭的放熱反應(yīng)和高溫等離子體提供，氣 化段(2-1)內(nèi)煤氣化生成的氣態(tài)物中的一部分作為載熱氣體，在爐外流化風(fēng)機(jī)(4)的引力 作用下，爐內(nèi)的載熱氣體由氣化段(2-1)通過煤塊間的空隙向熱解段(2-II)運(yùn)行，把氣化 段(2-1)的熱量傳遞到熱解段(2-II)，加熱入爐的煤塊，并使熱解段的煤塊逸出水蒸汽和 熱解氣，煤塊逸出水蒸汽和熱解氣后成為焦炭進(jìn)入氣化段(2-1);把水蒸汽在等離子體噴 槍內(nèi)被加熱到4000°C以上，分解生成H*、 0*、 H2*、 H0*、 02*活性化學(xué)物后，直接噴射在焦炭上， 與焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成CO、 H2、 C02、 CH4的合成氣，并放出熱能，隨后C02又與焦炭進(jìn)行還 原反應(yīng)生成CO，同時(shí)把水蒸汽通過水蒸汽噴槍噴入氣化段(2-I)，在有水蒸汽參與反應(yīng)的 情況下，CH4與水蒸汽或(A反應(yīng)生成CO和H2的合成氣，焦炭氣化后形成熔渣通過出渣口、 水封排入渣池；在熱解段(2-II)生成的水蒸汽、熱解氣與載熱氣體混合，由熱解段(2-II) 上部的熱解氣出口 (204)引出爐外，然后通過流化風(fēng)管(3)、流化風(fēng)機(jī)(4)和流化風(fēng)管(5) 進(jìn)入熱交換器(8)的分氣室(803)，再通過熱交換管(810)進(jìn)入到集氣室(815)，使載熱混 合氣體在通過熱交換管(810)時(shí)進(jìn)行間接受熱升溫，然后由集氣室出口 (814)出來，經(jīng)連接 管(28)返回固定床氣化爐(2)的氣化段(2-1)內(nèi)，其中的水蒸汽與焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成 CO和H2的合成氣，熱解氣中煤煙、氣態(tài)焦油、CmHn、 CH4與水蒸汽進(jìn)行反應(yīng)生成CO和H2的合 成氣；氣化爐內(nèi)生成的以C0和H2為主要成分的合成氣由氣化段(2-1)上部的合成氣出口 (217)被引出，通過連接管(29)進(jìn)入氣固分離器(6)進(jìn)行分離，分離出的炭灰返回固定床 氣化爐(2)的氣化段(2-1)進(jìn)行氣化處理，分離出的合成氣進(jìn)入到熱交換器(8)的熱交換 室(809)，把熱量間接交換給熱交換管(810)內(nèi)的載熱混合氣體，然后由熱交換室(809)引 出，通過余熱鍋爐回收熱量降溫后，再進(jìn)行除塵、脫硫凈化處理，送入合成氣貯罐，作為生產(chǎn)
15甲醇或二甲醚的原料氣利用，或作為制氫原料氣利用，或作為城市煤氣利用。本實(shí)施例在運(yùn) 行中，固定床氣化爐(2)內(nèi)的操作壓力控制在負(fù)壓30Pa 正壓500Pa之間，氣化段(2_1)內(nèi) 的操作溫度控制在1000 150(TC之間，熱解段(2-II)內(nèi)的操作溫度控制在300 IOO(TC 之間，煤塊在爐內(nèi)的停留時(shí)間大于45min ;同時(shí)向爐內(nèi)輸入煤塊重量60 85%的水蒸汽氣 化劑，水蒸汽氣化劑的55%通過等離子體噴槍分解活化后噴在鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)的焦 炭上，水蒸汽氣化劑的45%直接輸入鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)。爐內(nèi)操作壓力和操作溫度通過 調(diào)節(jié)合成氣的輸出流量以及等離子體噴槍的電功率和水蒸汽的輸入量來控制。
上述實(shí)施例1和實(shí)施例2的煤氣化率幾乎達(dá)到100% ，當(dāng)選用III類無煙煤為氣化 原料時(shí)，煤的參數(shù)為Vy = 7. 85%， Cy = 65. 65%，Hy = 2. 64%，0y = 3. 19%，Ny = 0. 99%， Sy = 0. 51%， Ay = 19.02%， Wy = 8%， Qydw = 24426kj/kg ;每噸煤氣化后的出爐合成氣中 CO = 50535mol，H2 = 66469mol，C02 = 3 1 89mol，CH4 = 984mol，N2 = 354mol。出爐的合成氣 再通過降溫、除塵、脫硫凈化和變換處理后，用作生產(chǎn)甲醇的原料氣，每噸煤可生產(chǎn)1100kg 甲醇產(chǎn)品，當(dāng)廢氣中的二氧化碳不作回收利用時(shí)，排放的二氧化碳為633kg左右，生產(chǎn)每噸 甲醇比常規(guī)技術(shù)減少煤耗40 %左右、減排二氧化碳45 %左右。
權(quán)利要求
一種等離子體煤氣化的方法，包括流化床氣化技術(shù)，其特征是流化床氣化爐(1)設(shè)計(jì)為三段工作方式，呈上、中、下布局，上段為懸浮預(yù)熱段(1-IV)，中段為湍流熱解段(1-III)，下段鼓泡氣化段(1-II)，等離子體噴槍設(shè)置在鼓泡氣化段(1-II)，用水蒸汽作為等離子體噴槍的工作氣體，使水蒸汽在等離子體噴槍內(nèi)加熱到4000℃以上，分解生成H*、O*、H2*、HO*、O2*活性化學(xué)物后，直接噴射在鼓泡氣化段(1-II)的焦炭上，進(jìn)行如下反應(yīng)C(s)+4H*＝CH4+75.6kjC(s)+2O*＝CO2+566kjC(s)+2H2*＝CH4+75.6kj2C(s)+2HO*＝2CO+H2-131.2kjC(s)+O2*＝CO2+566kj水分子的活性化學(xué)物與焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成CO、H2、CO2、CH4，并放出熱能，隨后CO2又與焦炭進(jìn)行還原反應(yīng)生成CO，在鼓泡氣化段(1-II)同時(shí)設(shè)置水蒸汽噴槍，在有水蒸汽參與反應(yīng)的情況下，CH4與水蒸汽或CO2反應(yīng)生成CO和H2，爐內(nèi)氣化反應(yīng)所需的熱量由活性化學(xué)物與焦炭的放熱反應(yīng)和高溫等離子體提供；流化風(fēng)取自流化床氣化爐(1)內(nèi)的氣化生成物，在爐外流化風(fēng)機(jī)(4)的引力作用下，流化風(fēng)在爐內(nèi)由下向上運(yùn)行，流經(jīng)鼓泡氣化段(1-II)、湍流熱解段(1-III)和懸浮預(yù)熱段(1-IV)，再由懸浮預(yù)熱段(1-IV)的上部出口引出爐外，然后通過流化風(fēng)管(3)和流化風(fēng)機(jī)(4)返回流化床氣化爐(1)內(nèi)的風(fēng)室(1-I)，再通過布風(fēng)板(109)上的風(fēng)帽(110)進(jìn)入鼓泡氣化段(1-II)，進(jìn)行循環(huán)運(yùn)行，流化風(fēng)還兼作載熱體，把鼓泡氣化段(1-II)的熱能傳遞到湍流熱解段(1-III)和懸浮預(yù)熱段(1-IV)；煤粉或水煤漿由噴槍噴入流化床氣化爐(1)內(nèi)的懸浮預(yù)熱段(1-IV)，在懸浮預(yù)熱段(1-IV)進(jìn)行預(yù)熱并蒸發(fā)出水蒸汽，然后煤粒以自由沉降方式落入湍流熱解段(1-III)，在湍流熱解段(1-III)進(jìn)行上下翻滾受熱，逸出熱解氣后成為焦炭顆粒落入鼓泡氣化段(1-II)，在鼓泡氣化段(1-II)，焦炭顆粒以鼓泡流化方式上下運(yùn)動(dòng)，與等離子噴槍噴出的活性化學(xué)物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，及與水蒸汽進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成CO和H2的合成氣，直至完全氣化變?yōu)橐簯B(tài)熔渣排入水封渣池；在湍流熱解段(1-III)生成的熱解氣與流化風(fēng)混合，進(jìn)入到懸浮預(yù)熱段(1-IV)，與懸浮預(yù)熱段(1-IV)生成的水蒸汽再進(jìn)行混合，經(jīng)懸浮預(yù)熱段(1-IV)的上部出口引出爐外，通過流化風(fēng)管(3)和流化風(fēng)機(jī)(4)、流化床氣化爐(1)的風(fēng)室(1-I)和布風(fēng)板(109)上的風(fēng)帽(110)進(jìn)入到鼓泡氣化段(1-II)內(nèi)，其中的水蒸汽與焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成CO和H2，熱解氣中煤煙、氣態(tài)焦油、CmHn、CH4與水蒸汽進(jìn)行反應(yīng)生成CO和H2；流化床氣化爐(1)內(nèi)生成的以CO和H2為主要成分的合成氣混合物由鼓泡氣化段(1-II)上部的合成氣出口(118)出來，進(jìn)入氣固分離器(6)進(jìn)行分離，分離出的炭粒返回流化床氣化爐(1)的鼓泡氣化段(1-II)進(jìn)行氣化處理，分離出的合成氣通過余熱鍋爐回收熱量降溫后，再進(jìn)行除塵、脫硫凈化處理，送入合成氣貯罐，作為生產(chǎn)甲醇或二甲醚的原料氣利用，或作為制氫原料氣利用，或作為城市煤氣利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種等離子體煤氣化的方法，其特征是流化床氣化爐(1)內(nèi) 的操作壓力控制在0 5kPa之間，懸浮預(yù)熱段(1-IV)的操作溫度控制在270 33(TC之 間，湍流熱解段(l-III)的操作溫度控制在750 85(TC之間，鼓泡氣化段(l-II)的操作 溫度控制在1100 120(TC之間；流化床氣化爐(1)內(nèi)的流化風(fēng)設(shè)計(jì)為三段風(fēng)速，鼓泡氣化 段(l-II)的平均風(fēng)速為1 2. 5m/s，湍流熱解段(l-III)的風(fēng)速為3 5m/s，懸浮預(yù)熱段(1-IV)的風(fēng)速為1 2m/s，氣化原料在爐內(nèi)的停留時(shí)間大于15min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體煤氣化的方法，其特征是當(dāng)用煤粉作為氣化原 料時(shí)，煤粉的粒徑為30 150 ym，同時(shí)向爐內(nèi)輸入煤粉重量60 85%的水蒸汽氣化劑， 水蒸汽氣化劑的55%通過等離子體噴槍分解活化后噴在鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)的焦炭上， 水蒸汽氣化劑的45%直接輸入鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)；當(dāng)用水煤漿作為氣化原料時(shí)，水煤漿 中水分的比例為30 40%，煤的粒徑小于50 ii m，同時(shí)向爐內(nèi)添加水煤漿總量45%的水蒸 汽氣化劑，其中水蒸汽氣化劑添加量的80%通過等離子體噴槍分解活化后噴在鼓泡氣化段 (l-II)內(nèi)的焦炭上，水蒸汽氣化劑添加量的20%直接輸入鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體煤氣化的方法，其特征是在氣化爐的外圍設(shè)置 熱交換器(8)和氣固分離器(6)，流化床氣化爐(1)內(nèi)的流化風(fēng)攜熱解氣和水蒸汽由懸浮預(yù) 熱段(l-IV)的上部引出爐外，然后通過流化風(fēng)管(3)、流化風(fēng)機(jī)(4)和流化風(fēng)管(5)進(jìn)入熱 交換器(8)的分氣室(803)，再通過熱交換管(810)進(jìn)入到集氣室(815)，使流化風(fēng)在通過 熱交換管(810)時(shí)進(jìn)行間接受熱升溫，然后由集氣室出口 (814)出來，通過連接管(28)、流 化床氣化爐(1)的風(fēng)室(1-1)返回鼓泡氣化段(l-II);流化床氣化爐(1)內(nèi)生成的合成氣 由鼓泡氣化段(l-II)上部的合成氣出口出來，通過連接管(29)進(jìn)入氣固分離器(6)進(jìn)行 分離，分離出的炭灰返回流化床氣化爐(1)的鼓泡氣化段(l-II)進(jìn)行氣化處理，分離出的 合成氣進(jìn)入到熱交換器(8)的熱交換室(809)，把熱量間接交換給熱交換管(810)內(nèi)的流化 風(fēng)，然后由熱交換室(809)出來，通過余熱鍋爐回收熱量降溫后，送入后續(xù)工序處理。
5. —種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求l所述方法的設(shè)備，其特征是流化床氣化爐(1)由懸浮預(yù)熱段 (l-IV)、湍流熱解段(l-III)、鼓泡氣化段(l-II)和風(fēng)室(1-1)組成，懸浮預(yù)熱段(l-IV)、 湍流熱解段(l-III)、鼓泡氣化段(l-II)和風(fēng)室(1-1)在同一個(gè)回轉(zhuǎn)體爐墻內(nèi)，懸浮預(yù)熱 段(l-iv)、湍流熱解段(l-III)和鼓泡氣化段(l-II)之間呈上、中、下布局且直接相通，懸 浮預(yù)熱段(i-iv)在上段，湍流熱解段(l-III)在中段，鼓泡氣化段(l-II)在下段，鼓泡氣 化段(l-II)的下面是風(fēng)室(l-I)，鼓泡氣化段(l-II)和風(fēng)室(1-1)之間有布風(fēng)板(109)， 鼓泡氣化段(l-II)的出渣口設(shè)置在布風(fēng)板(109)的外側(cè)周邊，出渣口呈環(huán)狀布局；在鼓泡 氣化段(l-II)的爐墻上安裝有等離子體噴槍和水蒸汽噴槍；在懸浮預(yù)熱段(l-IV)的上部 的爐墻上有流化風(fēng)出口 (103)接出，在懸浮預(yù)熱段(l-IV)的1/2以下部位的爐墻上有煤粉 噴槍或水煤漿噴槍(123)接入；在鼓泡氣化段(l-II)上部的爐墻上有合成氣出口 (118)接 出；在風(fēng)室(1-1)的爐墻上有流化風(fēng)進(jìn)口 (108)接入。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種設(shè)備，其特征是流化床氣化爐(1)的鼓泡氣化段(l-II) 采用心形設(shè)計(jì)，在鼓泡氣化段(l-II)的爐墻上的等離子體噴槍呈多層布局，每層環(huán)狀設(shè)置 多只等離子體噴槍，等離子體噴槍的噴口指向爐內(nèi)軸心，在等離子體噴槍的間隔之間設(shè)置 水蒸汽噴槍，水蒸汽噴槍為一只以上至少一只；流化床氣化爐(1)的回轉(zhuǎn)體爐墻由耐火爐 墻(120)、保溫層(121)和鋼殼體(122)構(gòu)成，其中鼓泡氣化段(l-II)的耐火爐墻(120) 和保溫層(121)之間有冷卻層(115);懸浮預(yù)熱段(l-IV)的內(nèi)徑是湍流熱解段(l-III)的 1.5倍，鼓泡氣化段(l-II)的平均內(nèi)徑是湍流熱解段(l-III)直徑的1.3倍，懸浮預(yù)熱段 (l-IV)、湍流熱解段(l-III)、鼓泡氣化段(l-II)的高度比為1.5 : 1.3 : l;鼓泡氣化段 (l-II)的出渣口通過排渣通道(111)連通到風(fēng)室(l-I)，風(fēng)室(1-1)的下面是水封(107); 在流化床氣化爐(1)的外圍設(shè)備還有流化風(fēng)機(jī)(4)、熱交換器(8)、氣固分離器(6)和余熱鍋爐(IO)，懸浮預(yù)熱段(1-IV)上部爐墻上的流化風(fēng)出口 (103)通過流化風(fēng)管(3)、流化風(fēng) 機(jī)(4)和流化風(fēng)管(5)連接到熱交換器(8)的分氣室進(jìn)口 (801)，熱交換器(8)的集氣室出 口 (814)通過連接管(28)連接到流化床氣化爐風(fēng)室(1-1)的流化風(fēng)進(jìn)口 (108);鼓泡氣化 段(l-II)上部爐墻上的合成氣出口 (118)通過連接管(29)連接到氣固分離器(6)的合成 氣進(jìn)口 (603)，氣固分離器(6)的炭灰出口 (602)通過連接管(27)和炭灰輸送管(22)連接 到流化床氣化爐鼓泡氣化段(l-II)的炭灰回爐接口 (104);氣固分離器(6)的合成氣出口 (601)通過連接管(7)連接到熱交換器(8)的合成氣進(jìn)口 (802)，熱交換器(8)的合成氣出 口 (805)通過連接管(9)連接到余熱鍋爐(10)的合成氣進(jìn)口 (IOOI)，余熱鍋爐(10)的合 成氣出口 (1301)通過合成氣輸送管(14)連接到后續(xù)設(shè)備。
7. —種等離子體煤氣化的方法，包括固定床氣化技術(shù)，其特征是固定床氣化爐(2)為 二段工作方式，呈上、下布局，上段為熱解段(2-II)，下段為氣化段(2-I)，等離子體噴槍設(shè) 置在氣化段(2-1)，用水蒸汽作為等離子體噴槍的工作氣體，水蒸汽在等離子體噴槍內(nèi)被加 熱到400(TC以上，分解生成lT、 0*、 H2*、 H0*、 O/活性化學(xué)物后，直接噴射在氣化段(2_1)的 焦炭上，進(jìn)行如下反應(yīng)C (s) +4H* = CH4+75. 6kgC (s) +20* = C02+566k jC (s) +2H2* = CH4+75. 6kj2C(s)+2H0* = 2C0+H2-131. 2kjC (s) +02* = C02+566k j水分子的活性化學(xué)物與焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成CO、 H2、 C02、 CH4，并放出熱能，隨后C02 又與焦炭進(jìn)行還原反應(yīng)生成CO，在氣化段(2-1)同時(shí)設(shè)置水蒸汽噴槍，在有水蒸汽參與反 應(yīng)的情況下，C比與水蒸汽或(A反應(yīng)生成CO和n，爐內(nèi)氣化反應(yīng)所需的熱量由活性化學(xué)物 與焦炭的放熱反應(yīng)和高溫等離子體提供；煤塊由爐頂?shù)倪M(jìn)料口進(jìn)入固定床氣化爐(2)內(nèi)， 裝滿氣化段(2-1)和熱解段(2-II)的空間，氣化段(2-1)內(nèi)煤氣化生成的氣態(tài)物中的一部 分作為載熱氣體，在爐外流化風(fēng)機(jī)(4)的引力作用下，爐內(nèi)的載熱氣體由氣化段(2-1)向熱 解段(2-II)運(yùn)行，把氣化段(2-1)的熱量傳遞到熱解段(2-II)，加熱入爐的煤塊，使入爐 的煤塊逸出水蒸汽和熱解氣，煤塊逸出水蒸汽和熱解氣后成為焦炭進(jìn)入氣化段(2-1);熱 解段(2-II)生成的水蒸汽、熱解氣與載熱氣體混合，由熱解段(2-II)上部的熱解氣出口 (204)引出爐外，然后通過流化風(fēng)管(3)、流化風(fēng)機(jī)(4)和流化風(fēng)管(5)進(jìn)入熱交換器(8) 的分氣室(803)，再通過熱交換管(810)進(jìn)入到集氣室(815)，使載熱混合氣體在通過熱交 換管(810)時(shí)進(jìn)行間接受熱升溫，然后由集氣室出口 (814)出來，經(jīng)連接管(28)返回固定 床氣化爐(2)的氣化段(2-1)內(nèi)，其中的水蒸汽與焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成C0和4，熱解氣 中煤煙、氣態(tài)焦油、CmHn、CH4與水蒸汽進(jìn)行反應(yīng)生成C0和H2;氣化段(2_1)內(nèi)的焦炭氣化后 形成熔渣通過出渣口、水封排入渣池；固定床氣化爐(2)內(nèi)生成的以CO和^為主要成分的 合成氣由氣化段(2-1)上部的合成氣出口 (217)被引出，通過連接管(29)進(jìn)入氣固分離器 (6)進(jìn)行分離，分離出的炭灰返回固定床氣化爐(2)的氣化段(2-1)進(jìn)行氣化處理，分離出 的合成氣進(jìn)入到熱交換器(8)的熱交換室(809)，把熱量間接交換給熱交換管(810)內(nèi)的載 熱混合氣體，然后由熱交換室(809)引出，通過余熱鍋爐回收熱量降溫后，再進(jìn)行除塵、脫 硫凈化處理，送入合成氣貯罐，作為生產(chǎn)甲醇或二甲醚的原料氣利用，或作為制氫原料氣利用，或作為城市煤氣利用。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種等離子體煤氣化的方法，其特征是固定床氣化爐(2)內(nèi) 的操作壓力控制在負(fù)壓30Pa 正壓500Pa之間，氣化段(2_1)內(nèi)的操作溫度控制在1000 150(TC之間，熱解段(2-II)內(nèi)的操作溫度控制在300 IOO(TC之間，輸入到爐內(nèi)的煤塊 粒徑為20 30mm，煤塊在爐內(nèi)的停留時(shí)間大于45min ;同時(shí)向爐內(nèi)輸入煤塊重量60 85%的水蒸汽氣化劑，水蒸汽氣化劑的55%通過等離子體噴槍分解活化后噴在鼓泡氣化段 (l-II)內(nèi)的焦炭上，水蒸汽氣化劑的45%直接輸入鼓泡氣化段(l-II)內(nèi)。
9. 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求7所述方法的設(shè)備，其特征是固定床氣化爐(2)由熱解段(2-II) 和氣化段(2-1)組成，熱解段(2-II)和氣化段(2-1)在同一個(gè)回轉(zhuǎn)體爐墻內(nèi)，熱解段 (2-II)和氣化段(2-1)呈上、下布局且直接相通，熱解段(2-II)在上段，氣化段(2-1)在 下段，在氣化段(2-1)的爐墻上設(shè)置等離子體噴槍和水蒸汽噴槍；在熱解段(2-II)上部的 爐墻上有熱解氣出口 (204)接出，在氣化段(2-1)與熱解段(2-II)結(jié)合部位的爐墻上有合 成氣出口 (217)接出，在氣化段(2-1)的爐墻上分別有熱解氣回爐進(jìn)口 (208)和炭灰回爐 進(jìn)口 (209)接入；固定床氣化爐(2)的進(jìn)料口設(shè)置在爐頂上；熱解段(2-II)上的熱解氣出 口 (204)通過流化風(fēng)管(3)、流化風(fēng)機(jī)(4)和流化風(fēng)管(5)連接到熱交換器(8)的分氣室 進(jìn)口 (801)，熱交換器(8)的集氣室出口 (814)通過連接管(28)連接到固定床氣化爐氣化 段(2-1)的熱解氣回爐進(jìn)口 (208);氣化段(2-1)上部爐墻上的合成氣出口 (217)通過連 接管(29)連接到氣固分離器(6)的合成氣進(jìn)口 (603)，氣固分離器(6)的炭灰出口 (602) 通過連接管(27)和炭灰輸送管(22)連接到固定床氣化爐氣化段(2-1)的炭灰回爐進(jìn)口 (209);氣固分離器(6)的合成氣出口 (601)通過連接管(7)連接到熱交換器(8)的合成氣 進(jìn)口 (802)，熱交換器(8)的合成氣出口 (805)通過連接管(9)連接到余熱鍋爐的合成氣進(jìn) 口 (IOOI)，余熱鍋爐(10)的合成氣出口 (1301)通過合成氣輸送管(14)連接到后續(xù)設(shè)備。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種設(shè)備，其特征是固定床氣化爐(2)的回轉(zhuǎn)體爐墻由耐火 爐墻(218)、保溫層(219)和鋼殼體(220)構(gòu)成，其中氣化段(2-1)的耐火爐墻(218)和保 溫層(219)之間有冷卻層(215);氣化段(2-1)爐墻設(shè)計(jì)為倒錐形回轉(zhuǎn)體，在氣化段(2-1) 的倒錐回轉(zhuǎn)體爐墻上設(shè)置多只等離子體噴槍，等離子體噴槍呈多層環(huán)狀布局，噴口指向軸 心，在等離子體噴槍的間隔之間設(shè)置水蒸汽噴槍，水蒸汽噴槍為一只以上至少一只。
全文摘要
等離子體煤氣化的方法及設(shè)備，涉及煤化工技術(shù)和氣化爐設(shè)備，其特征是流化床氣化爐設(shè)計(jì)為三段工作方式，上段為懸浮預(yù)熱段，中段為湍流熱解段，下段鼓泡氣化段，等離子體噴槍設(shè)置在鼓泡氣化段，把水蒸汽在等離子體噴槍內(nèi)加熱到4000℃以上，分解生成H*、O*、H2*、HO*、O2*活性化學(xué)物后，直接噴射在鼓泡氣化段的焦炭上，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成CO和H2的合成氣并放出熱量；爐內(nèi)的熱解氣、水蒸汽與流化風(fēng)混合，經(jīng)懸浮預(yù)熱段的出口引出爐外，通過流化風(fēng)管和流化風(fēng)機(jī)返回氣化爐鼓泡氣化段，熱解氣中煤煙、氣態(tài)焦油、CmHn、CH4與水蒸汽進(jìn)行反應(yīng)生成CO和H2的合成氣。本發(fā)明比常規(guī)的煤氣化技術(shù)減少煤炭資源的消耗和減少溫室氣體排放。
文檔編號C10J3/14GK101781584SQ20101011868
公開日2010年7月21日 申請日期2010年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月6日
發(fā)明者周開根 申請人:周開根