碎煤氣化爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明開發(fā)了一種碎煤氣化爐，包括外殼、氣化室，所述外殼呈圓柱筒狀，氣化室設(shè)置于外殼內(nèi)，并與外殼間隔開；所述氣化室上部呈圓柱體狀，下部收窄；氣化室由中空的水冷壁限定而成，水冷壁和外殼之間通過固定釘進(jìn)行固定；氣化室設(shè)有多個(gè)進(jìn)氣口，氣化室的頂部設(shè)有鎖斗煤料入口，氣化室的底部設(shè)有噴水槽，氣化爐底部設(shè)有排渣口，在氣化爐外殼以及噴水槽的上方設(shè)有出氣口，氣化室內(nèi)還設(shè)置有支撐板。通過在氣化室內(nèi)設(shè)置支撐板部件，減緩碎煤原料的下移速度，使碎煤在更高的溫度、壓力下氣化，提高煤料的碳轉(zhuǎn)化率、氣體產(chǎn)物的有效氣含量、蒸汽利用率，并降低灰渣中的殘?zhí)亢浚谂c后續(xù)的高壓工藝銜接。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造屬于煤化工領(lǐng)域，尤其是涉及一種新型碎煤高溫高壓氣化工藝。 碎煤氣化爐

【背景技術(shù)】
[0002] 煤氣化是指以煤為原料生產(chǎn)工業(yè)、商業(yè)和生活所需的煤氣或合成氣，它是潔凈、高 效利用煤炭的最主要的途徑之一。煤炭氣化技術(shù)分為固定床氣化技術(shù)、流化床氣化技術(shù)和 氣流床氣化技術(shù)。在固定床氣化工藝中，以型煤作為氣化原料，型煤從氣化爐的頂部加入， 逐漸向下移動(dòng)；向下移動(dòng)的過程中，先與前面生成的粗煤氣交換熱量，然后與氣化劑在高溫 下反應(yīng)，生成粗煤氣，爐渣從氣化爐底部排出。流化床氣化工藝，以碎煤作為氣化原料，碎煤 在流態(tài)化的情況下與氣化劑反應(yīng)，生成粗煤氣。在流態(tài)化的情況下，碎煤與氣化劑之間的接 觸充分，傳熱效率較高。碎煤和氣化劑在氣化爐內(nèi)流動(dòng)性較強(qiáng)，整個(gè)氣化爐內(nèi)煤粒分布和溫 度分布都比較均勻。在氣流床氣化工藝中，以水煤漿或粉煤作為氣化原料。水煤漿或粉煤 與氣化劑通過噴嘴高速噴入氣化爐內(nèi)，發(fā)生卷吸和高度湍流。氣化劑與煤料混合充分，煤料 粒度很細(xì)，氣化反應(yīng)非常迅速且充分。氣流床氣化工藝在單位時(shí)間單位體積內(nèi)具有很高的 生產(chǎn)能力。
[0003] 以碎煤作為氣化原料的流化床氣化工藝，氣化溫度在900-1000°C，反應(yīng)溫度相對(duì) 較低，煤料的碳轉(zhuǎn)化率低，有效氣含量較低，二氧化碳含量較高，底部排出的灰渣含碳量較 高。而且氣化反應(yīng)的壓力較低，不利于與后續(xù)工藝的銜接。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了使碎煤在更高的溫度、壓力下氣化，提高煤料的碳轉(zhuǎn)化率，提高氣體產(chǎn)物的 有效氣含量，提高蒸汽利用率，降低灰渣中的殘?zhí)亢浚谂c后續(xù)的高壓工藝銜接，本發(fā) 明開發(fā)了一種碎煤氣化爐，通過在氣化室內(nèi)設(shè)置支撐板部件，減緩碎煤原料的下移速度， 控制碎煤在氣化爐內(nèi)的停留時(shí)間在20-45min，保證碎煤的充分轉(zhuǎn)化。碎煤的進(jìn)料流量為 800-1600t/d，氣化室溫度高于碎煤熔融溫度，達(dá)到1200-1600°C，壓力可以大于IMPa，從而 使得碎煤的碳轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到95 % -98 %，有效氣體積達(dá)到85 % -88 %，汽煤比0. 1-0. 2，灰 渣含碳量不高于4%。
[0005] 支撐板的詳細(xì)設(shè)計(jì)參見【專利附圖】

【附圖說明】。
[0006] 下面通過附圖和實(shí)施例來(lái)詳述本發(fā)明的碎煤氣化爐的構(gòu)造及其應(yīng)用情況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是支撐板為平板形結(jié)構(gòu)的碎煤氣化爐示意圖。
[0008] 圖2是支撐板為凹形結(jié)構(gòu)的碎煤氣化爐示意圖。
[0009] 圖3是支撐板投影圖。
[0010] 圖4是最底層支撐板俯視圖。
[0011] 圖5是最底層支撐板A向視圖
[0012] 圖6是長(zhǎng)條筒形噴水槽俯視圖。
[0013] 圖7是圓筒形噴水槽俯視圖。
[0014] 圖8是噴水槽B向視圖。
[0015] 圖中：
[0016] 1.支撐板2.支撐柱3.煤料入口 4.固定釘5.噴水槽6.出氣口 7.排 渣口 8.底部冷卻水進(jìn)水口 9.進(jìn)水口 10.水冷壁11.外殼12.進(jìn)氣口 13.冷卻水 進(jìn)水口 14.冷卻水出水口 15.氣化室16.凹形支撐板31.噴水孔
[0017] 如圖1、2所示，本發(fā)明的碎煤氣化爐，包括外殼11、氣化室15,所述外殼呈圓柱筒 狀，氣化室設(shè)置于外殼內(nèi)，并與外殼間隔開；所述氣化室上部呈圓柱體狀，下部收窄；氣化 室由中空的水冷壁10限定而成；水冷壁為中空結(jié)構(gòu)，水冷壁設(shè)有穿過外殼的冷卻水進(jìn)水口 13,冷卻水出水口 14,用于降低水冷壁的溫度；水冷壁和外殼之間通過固定釘4進(jìn)行固定； 氣化室設(shè)有多個(gè)進(jìn)氣口 12,氣化劑由此通入氣化室，與煤料在高溫下反應(yīng)；氣化室的頂部 設(shè)有鎖斗煤料入口 3,煤料入口的個(gè)數(shù)可以為1-8個(gè)，優(yōu)選2-5個(gè)。
[0018] 氣化室的底部設(shè)有噴水槽5,噴水槽與冷卻水進(jìn)水口 8連通,噴水槽頂部設(shè)有噴水 孔31 (參見圖8);冷卻水從底部冷卻水進(jìn)水口 8進(jìn)入，由噴水孔噴出。從支撐板下來(lái)的液 態(tài)灰渣，在重力的作用下從高處落下。經(jīng)過噴水槽頂部，被噴出的冷卻水冷卻降溫后，進(jìn)入 氣化爐底部的水池，進(jìn)一步降溫、除塵。水池設(shè)有進(jìn)水口 9,冷卻水由此進(jìn)入水池，進(jìn)一步冷 卻從噴水槽下來(lái)的灰渣和粗煤氣。
[0019] 氣化爐底部設(shè)有排渣口 7。冷卻降溫后的固態(tài)灰渣，通過排渣口排出氣化爐。
[0020] 在氣化爐外殼以及噴水槽5的上方設(shè)有出氣口 6。經(jīng)過冷卻、降溫、洗滌除塵的合 成氣經(jīng)由出氣口 6排出氣化爐。
[0021] 所述氣化室內(nèi)還設(shè)置有支撐板1，與水冷壁連通并呈一定夾角α安放， 0° <α〈90°，優(yōu)選25° -65°，每塊支撐板的角度根據(jù)煤料、液態(tài)灰渣的流動(dòng)性以及具體 工藝要求確定。一般情況下，下層支撐板與水冷壁的夾角大于上層支撐板與水冷壁的夾角。 支撐板垂直投影的弦高為h(參見圖3)，h介于圓筒氣化室的半徑和直徑之間。氣化室內(nèi)可 以安裝1-10塊支撐板，優(yōu)選1-5塊。支撐板用于支撐碎煤物料及液態(tài)灰渣。進(jìn)一步，支撐 板為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通有冷卻水，用于降低支撐板的溫度。
[0022] 支撐板可以為平板形結(jié)構(gòu)也可以為凹形結(jié)構(gòu)，平板形支撐板加工簡(jiǎn)單方便，易于 安裝。凹形支撐板可以將液態(tài)灰渣導(dǎo)引至氣化爐中軸部，減小噴水槽尺寸，有利于維持氣化 室的高溫環(huán)境（參見圖3、圖4、圖5)。噴水槽的結(jié)構(gòu)可以為長(zhǎng)條筒形（參見圖6)，也可以 為圓筒形（參見圖7)，噴水槽的結(jié)構(gòu)由最底層支撐板決定，當(dāng)最底層支撐板為平板形結(jié)構(gòu) 時(shí)，噴水槽為長(zhǎng)條筒形；當(dāng)最底層支撐板為凹形結(jié)構(gòu)時(shí)，噴水槽為圓筒形。
[0023] 支撐板下還設(shè)有支撐柱2,用于支撐弓形支撐板。支撐柱為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通有冷 卻水，用于降低支撐柱的溫度。
[0024] 上述碎煤氣化爐的氣化溫度根據(jù)煤料熔融溫度確定，一般高于煤料熔融溫度 50-100°C，溫度可達(dá) 1200-1600°C。氣化壓力在 0_4MPa，優(yōu)選 l-4MPa。
[0025] 上述碎煤氣化爐可用于氣化無(wú)煙煤、煙煤、褐煤、泥煤等各種炭化程度不同的固態(tài) 碳?xì)浠衔锛捌浠旌衔?，粒徑?〇_以下的碎煤顆粒。
[0026] 實(shí)施例1 :
[0027] 粒徑在10mm以下的褐煤碎煤顆粒，從加料煤口進(jìn)入氣化爐，進(jìn)料流量為1600t/d。 氣化爐內(nèi)安裝有4塊支撐板。碎煤顆粒堆積在支撐板上，支撐板與水冷壁夾角α為38°左 右，高處三層支撐板垂直投影h為3m，最底層支撐板為平板形結(jié)構(gòu)，其垂直投影h為2m。噴 水槽為長(zhǎng)條筒形結(jié)構(gòu)。碎煤在重力及氣流推動(dòng)下不斷向下滑動(dòng)，在氣化爐內(nèi)停留時(shí)間約為 35-45min。氣化爐溫度為1200°C，氣化爐壓力為IMPa，汽煤比為0. 2。高溫蒸汽和氧氣從氣 化劑入口進(jìn)入，與煤顆粒在高溫高壓條件下劇烈反應(yīng)，生成粗煤氣。煤顆粒逐漸變?yōu)橐簯B(tài)， 向下流動(dòng)。液態(tài)灰漁從最后一塊支撐板上流下，落入噴水槽中。噴水槽上端噴水口噴水，對(duì) 灰渣進(jìn)行冷卻。粗煤氣和灰渣進(jìn)入水池后，灰渣從氣化爐底部的排渣口排出，氣體產(chǎn)物從 水池上方的出氣口流出。C0和H2有效氣體積達(dá)到85%，灰渣含碳量為4%，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到 95%。
[0028] 實(shí)施例2 :
[0029] 粒徑在10mm以下的褐煤碎煤顆粒，從加料煤口進(jìn)入氣化爐，進(jìn)料流量為1300t/ d。氣化爐內(nèi)安裝有3塊支撐板。碎煤顆粒堆積在支撐板上，支撐板與水冷壁夾角α為43 左右°，高處兩層支撐板垂直投影h為2. 6m，最底層支撐板為平板形結(jié)構(gòu)，其垂直投影h為 1.75m。噴水槽為長(zhǎng)條筒形結(jié)構(gòu)。碎煤在重力及氣流推動(dòng)下不斷向下滑動(dòng)，在氣化爐內(nèi)停留 時(shí)間約為30-40min。氣化爐溫度為1300°C，氣化爐壓力為2MPa，汽煤比為0. 17。高溫蒸汽 和氧氣從氣化劑入口進(jìn)入，與煤顆粒在高溫高壓條件下劇烈反應(yīng)，生成粗煤氣。煤顆粒逐漸 變?yōu)橐簯B(tài)，向下流動(dòng)。液態(tài)灰漁從最后一塊支撐板上流下，落入噴水槽中。噴水槽上端噴水 口噴水，對(duì)灰渣進(jìn)行冷卻。粗煤氣和灰渣進(jìn)入水池后，灰渣從氣化爐底部的排渣口排出，氣 體產(chǎn)物從水池上方的出氣口流出。C0和H2有效氣體積達(dá)到86%，灰渣含碳量為3. 5%，碳 轉(zhuǎn)化率達(dá)到96%。
[0030] 實(shí)施例3 :
[0031] 粒徑在10_以下的煙煤碎煤顆粒，從加料煤口進(jìn)入氣化爐，進(jìn)料流量為1100t/d。 氣化爐內(nèi)安裝有3塊支撐板。碎煤顆粒堆積在支撐板上，支撐板與水冷壁夾角α為52°左 右，高處兩層支撐板垂直投影h為2. 3m，最底層支撐板為凹形結(jié)構(gòu)，其垂直投影h為1. 5m。 噴水槽為圓筒形結(jié)構(gòu)。碎煤在重力及氣流推動(dòng)下不斷向下滑動(dòng)，在氣化爐內(nèi)停留時(shí)間約為 25-35min。氣化爐溫度為1450°C，氣化爐壓力為3MPa，汽煤比為0. 14。高溫蒸汽和氧氣從 氣化劑入口進(jìn)入，與煤顆粒在高溫高壓條件下劇烈反應(yīng)，生成粗煤氣。煤顆粒逐漸變?yōu)橐?態(tài)，向下流動(dòng)。液態(tài)灰漁從最后一塊支撐板上流下，落入噴水槽中。噴水槽上端噴水口噴水， 對(duì)灰渣進(jìn)行冷卻。粗煤氣和灰渣進(jìn)入水池后，灰渣從氣化爐底部的排渣口排出，氣體產(chǎn)物從 水池上方的出氣口流出。C0和H2有效氣體積達(dá)到87%，灰渣含碳量為3%，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到 97%。
[0032] 實(shí)施例4 :
[0033] 粒徑在10mm以下的無(wú)煙煤碎煤顆粒，從加料煤口進(jìn)入氣化爐，進(jìn)料流量為800t/ d。氣化爐內(nèi)安裝有2塊支撐板。碎煤顆粒堆積在支撐板上，支撐板與水冷壁夾角α為62° 左右，高處支撐板垂直投影h為2. 3m，最底層支撐板為凹形結(jié)構(gòu)，其垂直投影h為1. 5m。噴 水槽為圓筒形結(jié)構(gòu)。碎煤在重力及氣流推動(dòng)下不斷向下滑動(dòng)，在氣化爐內(nèi)停留時(shí)間約為 20-30min。氣化爐溫度為1600°C，氣化爐壓力為4MPa，汽煤比為0. 1。高溫蒸汽和氧氣從氣 化劑入口進(jìn)入，與煤顆粒在高溫高壓條件下劇烈反應(yīng)，生成粗煤氣。煤顆粒逐漸變?yōu)橐簯B(tài)， 向下流動(dòng)。液態(tài)灰漁從最后一塊支撐板上流下，落入噴水槽中。噴水槽上端噴水口噴水，對(duì) 灰渣進(jìn)行冷卻。粗煤氣和灰渣進(jìn)入水池后，灰渣從氣化爐底部的排渣口排出，氣體產(chǎn)物從 水池上方的出氣口流出。C0和H2有效氣體積達(dá)到88%，灰渣含碳量為2%，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到 98%。
[〇〇34] 以上對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的 較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造申請(qǐng)范圍所作 的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明創(chuàng)造的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 碎煤氣化爐，其特征在于：包括外殼、氣化室，所述外殼呈圓柱筒狀，氣化室設(shè)置于 外殼內(nèi)，并與外殼間隔開；所述氣化室上部呈圓柱體狀，下部收窄；氣化室由中空的水冷壁 限定而成，水冷壁和外殼之間通過固定釘進(jìn)行固定；氣化室設(shè)有多個(gè)進(jìn)氣口，氣化室的頂部 設(shè)有鎖斗煤料入口，氣化室的底部設(shè)有噴水槽，氣化爐底部設(shè)有排渣口，在氣化爐外殼以及 噴水槽的上方設(shè)有出氣口，氣化室內(nèi)還設(shè)置有支撐板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎煤氣化爐，其特征在于：支撐板與水冷壁連通并呈夾角α 安放，0° <α〈90°，優(yōu)選 25° -65°。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎煤氣化爐，其特征在于：支撐板呈弓形，弓形支撐板弦高的 垂直投影為h，h介于圓筒氣化室的半徑和直徑之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎煤氣化爐，其特征在于：支撐板為平板形結(jié)構(gòu)或者凹形結(jié) 構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎煤氣化爐，其特征在于：氣化室內(nèi)安裝1-20塊支撐板，優(yōu) 選1-5塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎煤氣化爐，其特征在于：支撐板為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通有冷卻 水。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎煤氣化爐，其特征在于：支撐板下還設(shè)有支撐柱。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎煤氣化爐，其特征在于：噴水槽的結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)條筒形或圓筒 形。
9. 使用權(quán)利要求1所述的碎煤氣化爐進(jìn)行碎煤氣化的工藝，其特征在于：氣化溫度高 于煤料熔融溫度50-KKTC。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的碎煤氣化的工藝，其特征在于：氣化壓力在0-4MPa，優(yōu)選 l-4MPa。
【文檔編號(hào)】C10J3/48GK104087345SQ201410307281
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】張蒙, 陳晨, 李玉龍 申請(qǐng)人:中國(guó)天辰工程有限公司, 天津天辰綠色能源工程技術(shù)研發(fā)有限公司, 天津辰創(chuàng)環(huán)境工程科技有限責(zé)任公司