煤氣發生裝置製造方法
2023-10-04 11:49:59 3
煤氣發生裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供一種煤氣發生裝置，包括：煤氣化反應室，所述煤氣化反應室分為固定床反應室和流化床反應室，所述固定床反應室和流化床反應室的上部相連通；所述固定床反應室外壁設置有給煤口，所述流化床反應室的外壁設置有煤氣出口；所述固定床反應室和流化床反應室的外壁均設置有氣化劑導入口和排渣口。本發明提供的煤氣發生裝置能夠解決現有的固定床煤氣化裝置效率較低且汙染物排放量較大的問題，以實現提高煤氣產量，且降低汙染物排放量。
【專利說明】煤氣發生裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤氣發生技術，尤其涉及一種煤氣發生裝置。
【背景技術】
[0002]在現階段，我國煤炭資源的消耗量仍然在整個能源消費結構中佔據較大比重，達到70%以上。為了提高煤炭的燃燒效率，通常利用空氣和水蒸氣作為氣化劑，將固體煤炭轉換為煤氣，該轉換過程稱為煤氣化。
[0003]傳統煤氣化工藝通常採用固定床煤氣化技術，即採用固定床煤氣化裝置對煤炭進行轉換。該固定床煤氣化裝置包括一個固定床反應室，在固定床反應室壁上設置有給煤口和排渣口，分別用於向反應室中裝入煤炭原料和排出殘渣。固定床反應室的上部還設置有煤氣出氣口，用於收集煤氣。在固定床反應室中還設置有爐箅，爐箅下方設置有氣化劑導入管，裝入固定床反應室的煤炭堆積在爐箅上方，氣化劑從爐箅下方逐漸上升，與煤炭的表面充分接觸，以使煤炭逐層發生燃燒、乾燥、乾餾和氣化，產生煤氣。
[0004]固定床煤氣化裝置中反應溫度較低，且溫度分布不均勻，煤氣化效率較低，且煤炭經氣化後易產生焦油和烴類物質等，這些物質會造成環境汙染。另外，為了滿足工業生產對煤氣的需求量，適當提高氣化劑的流速，可提高煤氣產能，但氣化劑流速提高的幅度有限，且受限於固定床煤氣化裝置的體積。因此，面對環境汙染日益嚴重的現狀，急需設計新型的煤氣發生裝置，以提高煤氣產量，且能夠降低汙染物排放量，實現煤炭資源的清潔利用。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種煤氣發生裝置，用於解決現有的固定床煤氣化裝置效率較低且汙染物排放量較大的問題，以實現提高煤氣產量，且降低汙染物排放量。
[0006]本發明實施例提供一種`煤氣發生裝置，包括:煤氣化反應室，所述煤氣化反應室分為固定床反應室和流化床反應室，所述固定床反應室和流化床反應室的上部相連通；
[0007]所述固定床反應室外壁設置有給煤口，所述流化床反應室的外壁設置有煤氣出Π ；
[0008]所述固定床反應室和流化床反應室的外壁均設置有氣化劑導入口和排渣口。
[0009]如上所述的煤氣發生裝置，所述固定床反應室和流化床反應室之間採用隔牆隔開，在所述隔牆上方相連通。
[0010]如上所述的煤氣發生裝置，還包括旋風分離器；
[0011]所述旋風分離器的入口經過提升管與所述流化床反應室的煤氣出口連接；
[0012]所述固定床反應室的外壁還設置有返料口，所述旋風分離器的固體排出口經返料管與所述返料口連接；
[0013]所述旋風分離器的氣體排出口連接有煤氣出口管，用於排出煤氣。
[0014]如上所述的煤氣發生裝置，所述固定床反應室中設置有爐箅。
[0015]如上所述的煤氣發生裝置，所述流化床反應室中設置有布風設備，用於將進入所述流化床反應室中的氣化劑均勻分布。
[0016]如上所述的煤氣發生裝置，所述布風設備為氣體分布器。
[0017]如上所述的煤氣發生裝置，所述隔牆為耐火隔牆。
[0018]本發明實施例提供的煤氣生成裝置通過採用固定床反應室進行第一級反應，並增加流化床反應室進行第二級反應，對第一級反應中未完全反應的煤焦進行了再次氣化和燃燒，提高了煤炭到煤氣的轉換效率，提高了煤氣產量。且通過兩級反應使得煤粉顆粒充分氣化，使得反應殘渣中的碳含量大大降低。另外，兩級反應能使得焦油和烴等汙染物質充分裂解，大大減少煤氣化過程中汙染物質的排放。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明實施例提供的煤氣發生裝置的結構示意圖。
[0020]附圖標記:
[0021]1-固定床反應室；11-給煤口；12-爐箅；
[0022]13-第一氣化劑導入口 ；14-第一排渣口 ；2-流化床反應室；
[0023]21-第二排渣口 ；22-第二氣化劑導入口； 3-隔牆；
[0024]4-旋風分離器；5-提升管；6-返料管；
[0025]7-煤氣出氣管；8-布風設備。
【具體實施方式】
[0026]本實施例提供一種新型的煤氣發生裝置，既能夠提高煤氣的發生效率，又能夠減少汙染物的排放。本實施例的主要思路在於採用兩個煤氣化反應室，先後進行兩級反應，使得煤炭能夠充分轉換為煤氣，且將第一級反應過程中產生的焦油和烴類物質再次轉化成一氧化碳和氫氣等有效成分，以減少汙染物的排放。根據本實施例提供的主要思路，本領域技術人員可設計多種具體的實現方式，下面為一種具體的實現方式:
[0027]圖1為本發明實施例提供的煤氣發生裝置的結構示意圖，如圖1所示，該煤氣發生裝置可以包括:煤氣化反應室，該煤氣化反應室分為固定床反應室I和流化床反應室2，在固定床反應室I中進行第一級反應，第一級反應後的產物進入流化床反應室2中進行二級反應。固定床反應室I和流化床反應室2的上部相連通，以使固定床反應室I的反應產物能夠進入流化床反應室2。
[0028]實現固定床反應室I和流化床反應室2的上部相連通的方式有很多種，例如通過管路連通，或者，採用隔牆3將煤氣化反應室隔開，形成固定床反應室I和流化床反應室2，隔牆3的高度低於整個煤氣化反應室的高度，以使固定床反應室I和流化床反應室2的下方被隔牆3隔開，在隔牆上方二者保持相通。由於煤炭原料在各反應室中會發生燃燒反應，因此上述隔牆3優選採用耐火材料製成耐火隔牆。
[0029]本實施例將固定床反應室I與整個煤氣化反應室公共的牆壁稱為固定床反應室I的外壁，將流化床反應室2與整個煤氣化反應室公共的牆壁稱為流化床反應室2的外壁。
[0030]由於固定床反應室I進行的是第一級反應，因此，在固定床反應室I的外壁上設置有給煤口 11，具體可設置在固定床反應室I的頂部，也可以設置在固定床反應室I的側壁，通過該給煤口 11將煤炭原料(具體為煤粉顆粒)裝入固定床反應室I中。在流化床反應室2中進行二級反應，生成煤氣，因此，在流化床反應室的外壁上設置有煤氣出口，具體可設置在流化床反應室2的頂部，也可以設置在流化床反應室2的側壁上部。
[0031]另外，在固定床反應室I中可以設置有爐箅12，進入固定床反應室I中的煤粉顆粒堆積在爐箅12上方。在固定床反應室I的外壁上設置有氣化劑導入口(稱之為第一氣化劑導入口 13)，將氣化劑導入管穿過第一氣化劑導入口 13插入爐箅12下方，使得氣化劑在固定床反應室I中上升，與堆積的煤粉顆粒充分接觸。在固定床反應室I的外壁上還設置有排渣口(稱之為第一排渣口 14)，具體可設置在爐箅12下方，使得煤粉顆粒燃燒後產生的灰燼從爐箅12的縫隙中漏出，通過第一排渣口 14排出。
[0032]在流化床反應室2的外壁上也可以設置有氣化劑導入口(稱之為第二氣化劑導入口 22)，具體可以設置在流化床反應室2的底部，以使通入的氣化劑向上流動，與流化床反應室2中的固體顆粒充分接觸。還可以在流化床反應室2的外壁上設置排渣口(稱之為第二排渣口 21)，設置在流化床反應室2的底部，以使流化床反應室2中的固體顆粒燃燒後產生的灰燼通過該第二排渣口 21排出。
[0033]上述煤氣發生裝置的工作過程可以分別從兩級反應來進行說明:[0034]第一級反應:通過給煤設備將煤粉顆粒從給煤口 11進入固定床反應室1，在爐箅12上方堆積成一定高度的燃料層。然後向第一氣化劑導入口 13中插入的氣化劑導入管中通入氣化劑，該氣化劑包括空氣和水蒸氣的混合物，氣化劑穿過爐箅12，與堆積的煤粉顆粒充分接觸，可以發生燃燒、乾燥、乾餾及氣化的過程，生成煤氣、焦油、烴及殘碳顆粒從隔牆3的上方進入流化床反應室2。具體的，煤粉顆粒的燃燒可通過向給煤口 11投入燃燒的木炭，將煤粉顆粒引燃。煤粉顆粒燃燒產生熱量，使得固定床反應室I中的溫度升高，並從爐箅12至固定床反應室I的頂部溫度逐漸降低。在常溫環境中，煤粉顆粒的表面和內部附著有一定水分，當進入固定床反應室I中，頂部溫度為300°C左右，附著的水分蒸發，實現對煤粉顆粒的乾燥過程。當煤粉顆粒到達400°C以上的區域中進行乾餾，生成焦油、烴、甲烷等氣體，以及一些未完全反應的固體煤焦顆粒。煤粉顆粒到達溫度為800°C以上的區域中，在氣化劑的作用下發生氣化反應，生成一氧化碳、氫氣等氣體。同時，煤粉顆粒還發生部分燃燒生成二氧化碳和水蒸氣等氣體。上述生成的氫氣和一氧化碳為煤氣的主要成分。
[0035]第二級反應:在固定床反應室I中生成的煤氣、焦油、烴以及煤焦等物質從隔牆3的上方進入流化床反應室2，流化床反應室2內的溫度超過900°C。向流化床反應室2中的第二氣化劑導入口 22中通入氣化劑，進入流化床反應室2中的煤焦與氣化劑再次接觸發生燃燒和氣化，生成一氧化碳、二氧化碳和氫氣等，與第一級反應中生成的煤氣混合，從流化床反應室2的煤氣出口排出被收集。煤焦燃燒的殘渣通過第二排渣口 21側向排出。同時，第一級反應生成的焦油和烴等物質經過再次燃燒生成一氧化碳、氫氣等，作為煤氣的有效成分。
[0036]本實施例提供的煤氣生成裝置通過採用固定床反應室進行第一級反應，並增加流化床反應室進行第二級反應，對第一級反應中未完全反應的煤焦進行了再次氣化和燃燒，提高了煤炭到煤氣的轉換效率，提高了煤氣產量。且通過兩級反應使得煤粉顆粒充分氣化，使得反應殘渣中的碳含量大大降低。另外，兩級反應能使得焦油和烴等汙染物質再轉換為有效成分，減少了汙染物質的排放。
[0037]煤粉顆粒經過兩級反應生成煤氣，煤氣中仍然攜帶有少量未反應完的固體煤焦顆粒。為了將這些固體顆粒返回爐膛循環利用，提高煤氣化的轉化效率，在上述技術方案的基礎上，還可以設置旋風分離器4，用於將煤氣中的氣體和固體顆粒分離開，並能將固體顆粒再返回到固定床反應室I中重新氣化，進一步提高了轉換效率。
[0038]具體的，旋風分離器4可採用現有技術中常用的器件，包括原料入口、固體排出口和氣體排出口。其中，旋風分離器4的原料入口經過提升管5與流化床反應室2的煤氣出口連接；旋風分離器4的氣體排出口連接有煤氣出口管7，用於排出煤氣；在固定床反應室I的外壁上還設置有返料口，旋風分離器4的固體排出口經返料管6與返料口連接，將煤氣中攜帶的固體顆粒再送入固定床反應室I中，進行再次燃燒氣化，進一步提高了碳的利用效率。並且，提升管5中的溫 度也大於900°C，焦油和烴等汙染物質可在提升管5中完全裂解，產物隨煤氣進入旋風分離器4，進一步減少了汙染物質的排放。
[0039]另外，在流化床反應室2中，為了實現對氣化劑的均勻分布，以使氣化劑與煤焦能夠充分接觸，可以在流化床反應室中設置有布風設備8，用於將進入流化床反應室2中的氣化劑均勻分布，具體可採用氣體分布器。氣化劑穿過布風設備8中的孔均勻分布在流化床反應室2中，與煤焦顆粒表面充分接觸並將其流化，以提高氣化效率，提高煤氣的產能。
[0040]最後應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
【權利要求】
1.一種煤氣發生裝置，其特徵在於，包括:煤氣化反應室，所述煤氣化反應室分為固定床反應室和流化床反應室，所述固定床反應室和流化床反應室的上部相連通； 所述固定床反應室外壁設置有給煤口，所述流化床反應室的外壁設置有煤氣出口 ； 所述固定床反應室和流化床反應室的外壁均設置有氣化劑導入口和排渣口。
2.根據權利要求1所述的煤氣發生裝置，其特徵在於，所述固定床反應室和流化床反應室之間採用隔牆隔開，在所述隔牆上方相連通。
3.根據權利要求2所述的煤氣發生裝置，其特徵在於，還包括旋風分離器； 所述旋風分離器的入口經過提升管與所述流化床反應室的煤氣出口連接； 所述固定床反應室的外壁還設置有返料口，所述旋風分離器的固體排出口經返料管與所述返料口連接； 所述旋風分離器的氣體排出口連接有煤氣出口管，用於排出煤氣。
4.根據權利要求3所述的煤氣發生裝置，其特徵在於，所述固定床反應室中設置有爐箅。
5.根據權利要求4所述的煤氣發生裝置，其特徵在於，所述流化床反應室中設置有布風設備，用於將進入所述流化床反應室中的氣化劑均勻分布。
6.根據權利要求5所述的煤氣發生裝置，其特徵在於，所述布風設備為氣體分布器。
7.根據權利要求2-6任一所述的煤氣發生裝置，其特徵在於，所述隔牆為耐火隔牆。
【文檔編號】C10J3/56GK103666572SQ201310607403
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】劉欣, 白勇, 王人傑, 王啟明 申請人:安徽科達潔能股份有限公司