噴動床常壓粉煤氣化爐的製作方法

2023-12-01 12:08:41 1

噴動床常壓粉煤氣化爐的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種噴動床常壓粉煤氣化爐，包括氣化爐本體和高溫環流分離器，所述氣化爐本體自下而上分為爐體下段、爐體中段和爐體上段三段，所述爐體下段的外壁上設有加煤口和多個氣化劑噴動燒嘴，所述爐體中段的外側壁上設有多個燃氣補燃器，所述高溫環流分離器包括外筒體和內筒體，所述爐體上段的出氣口通過連通管連接到所述內筒體，所述外筒體的下端連接粉塵漏鬥，所述粉塵漏鬥的下端通過返料管連接到所述爐體下段，所述返料管上設有蒸汽引射器。本實用新型，在爐體中段設置了燃氣補燃器，並增加了蒸汽引射器強制返料，能有效地提高CO2的還原度，減輕CH4副反應，氣化效率提高1-3％，有效氣成分(CO+H2)提高3-5％，原料煤消耗下降3-5％。
【專利說明】噴動床常壓粉煤氣化爐

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及煤化工設備領域，具體涉及噴動床常壓粉煤氣化爐。

【背景技術】
[0002]目前，我國煤化工領域煤制氣方法主要有固定床、移動床、沸騰床、流化床以及加壓氣流床等，其中:固定床和移動床要求使用優質塊煤或型煤，且生產的煤氣中含有焦油、揮發酚、氰化物等有害物質，已屬於落後淘汰技術；加壓氣流床雖然氣化效率高、煤炭利用率高，但因其工藝複雜、投資大，亦非一般企業能夠承受；因此，常壓粉煤流化床制氣技術，由於能夠使用褐煤、弱粘性煙煤，生產成本相對較低，而廣受關注。但是，現的有常壓粉煤流化床制氣技術存在以下幾個問題:
[0003](I)採用常規高溫旋風分離器，只能分離粒徑大於40um以上的粉塵，大部分小於40um的含碳粉塵被帶到之後的系統廢熱鍋爐，至使粉塵附著在受熱管束上，降低傳熱效果，並且最後經水洗降溫帶入循環冷卻水系統，汙染循環水水質，增加水質處理難度和費用。
[0004](2)由於分離下來的粉塵比重輕、粒徑小，且氣化爐與高溫旋風分離器之間存在約500-600Pa的壓差，從而造成從高溫旋風分離器分離下來的粉塵中，只有較細的粉塵隨返料腿內的氣流上升，帶入高溫旋風分離器，難以返回到氣化爐內，回流返料少，降低了氣化爐的碳利用率，增加了帶出粉塵的碳含量。
[0005](3)現有氣化爐的結構和反應機理決定，氧化提溫反應在1030_1050°C左右，經水蒸氣二氧化碳還原反應後，爐溫會下降80-120°C，造成氣化爐爐溫下低上高不均勻，同時由於溫度的降低，生成較多的甲烷，降低了(CCHH2)的產率。
[0006](4)現有的氣化爐爐頂採用球形拱頂，砌築複雜，表面積大，散熱多。
[0007]由此可見，優化改進常壓粉煤氣化技術，對企業增加效益，改善環境質量均有重大意義。
實用新型內容
[0008]本實用新型所要解決的技術問題是解決粉煤常壓氣化爐存在的氣化效率低、原料消耗高，煤氣中粉塵含碳量高問題。
[0009]為了解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是提供一種噴動床常壓粉煤氣化爐，包括氣化爐本體和高溫環流分離器，
[0010]所述氣化爐本體自下而上分為爐體下段、爐體中段和爐體上段三段，所述爐體下段的底面上設有排灰口，所述爐體下段的外壁上設有加煤口和多個氣化劑噴動燒嘴，多個氣化劑噴動燒嘴沿所述爐體下段的周向均布設置且所述氣化劑噴動燒嘴位於所述加煤口的下方，所述氣化劑噴動燒嘴的上端向上傾斜設置；所述爐體中段的外側壁上設有多個燃氣補燃器，多個所述燃氣補燃器沿所述爐體中段的周向均布設置；
[0011 ] 所述高溫環流分離器包括外筒體和設置在所述外筒體內的內筒體，所述爐體上段的出氣口通過連通管連接到所述內筒體，所述外筒體的下端連接粉塵漏鬥，所述粉塵漏鬥的下端通過返料管連接到所述爐體下段，所述返料管上設有蒸汽引射器。
[0012]在上述方案中，所述氣化劑噴動燒嘴與所述氣化爐本體的縱向中心軸線形成18-25度的夾角，與所述氣化爐本體的水平截面的軸線形成10-20度的夾角。
[0013]在上述方案中，所述爐體上段的頂端設有上小下大的錐形封頭，所述錐形封頭的頂部通過所述連通管連接到所述高溫環流分離器的內筒體上。
[0014]在上述方案中，所述返料管的下部為傾斜設置斜管，所述斜管與所述氣化爐本體的縱向軸線的夾角為30-40度，所述蒸汽引射器設置在所述斜管上。
[0015]在上述方案中，所述爐體下段呈上大下小的錐體狀，底面上設有圓筒狀的儲渣池，所述排灰口為兩個下端分別向外傾斜設置。
[0016]在上述方案中，所述連通管沿所述內筒體的切線方向設置。
[0017]本實用新型，在爐體中段設置了燃氣補燃器，並增加了蒸汽引射器強制返料，能夠實現氣化爐溫度穩定在1000±30°C，有效地提高0)2的還原度，減輕014副反應，使現有常壓粉煤煤氣爐氣化效率提高1_3%，有效氣成分(CCHH2)提高3-5%，原料煤消耗下降3-5%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面對本實用新型作出詳細的說明。
[0020]本實用新型提供的噴動床常壓粉煤氣化爐包括氣化爐本體10和高溫環流分離器
20 ο
[0021]氣化爐本體10自下而上分為爐體下段110、爐體中段120和爐體上段130三段。
[0022]爐體下段110呈上大下小的錐體狀，底面上設有圓筒狀的儲渣池111，儲渣池111的下端設有兩個排灰口 112，兩個排灰口 112的下端分別向外傾斜設置。爐體下段110的外壁上設有加煤口 113和多個氣化劑噴動燒嘴114，多個氣化劑噴動燒嘴114沿周向均布設置且氣化劑噴動燒嘴114位於加煤口 113的下方，氣化劑噴動燒嘴114的上端向上傾斜設置，且與氣化爐本體10的縱向中心軸線形成18-25度的上仰夾角，與氣化爐本體10水平截面的軸線形成10-20度的切向夾角。
[0023]爐體中段120呈圓形套筒狀，其外側壁上設有多個燃氣補燃器121，多個燃氣補燃器121沿爐體中段120的周向均布設置。
[0024]爐體上段130呈圓形套筒狀，其外側壁上設有人孔11，爐體上段130的頂端設有上小下大的錐形封頭132，錐形封頭132的頂部通過連通管133連接到高溫環流分離器20。
[0025]高溫環流分離器20包括外筒體201和設置在外筒體201內的內筒體202，內筒體202與外筒體201的內壁之間設有間隙，連通管133連接到內筒體202上。外筒體201的頂面上連接有出口管203，外筒體201的下部呈上大下小的錐形，外筒體201下端連接粉塵漏鬥204，粉塵漏鬥204的下端通過返料管205連接到爐體下段110上，返料管205的輸出口位於氣化劑噴動燒嘴114與加煤口 113之間。返料管205的下部為傾斜設置斜管，斜管與氣化爐本體10的縱向軸線的夾角為30-40度，斜管上設有蒸汽引射器206。
[0026]本實用新型中，儲渣池111和爐體中段120上均設有用於檢修的人孔。
[0027]本實用新型的工作過程如下:
[0028]原料煤由加煤口 113進入爐體下段110內，氣化劑(氧氣或空氣+水蒸氣)同時通過氣化劑噴動燒嘴114進入爐體下段110內，通過優化調整氣化劑噴動燒嘴114的入口角度，可以實現氣化劑與原料煤的充分接觸，使氣化劑旋流上升，與原料煤在爐體下段110內的下部進行氧化氣還原反應。在爐體下段110的下部主要進行氧化提溫，當溫度升到950°C左右時，進入爐體中段120進行初步還原反應，此時爐溫會有所下降，為了提高氣化爐的還原反應程度，維持爐內溫度均衡，在爐體中段120通過燃氣補燃器121燃燒部分工藝廢氣(CH4、CO、H2)，為還原反應提供所需熱量，進一步提高氣化效率，由於爐體上段130內保持較高的氣化溫度(ΙΟΟΟ?左右)，減弱了生成鞏的副反應，降低了粗煤氣中014的含量。夾帶部分粉煤灰的粗煤氣自下而上，流速由高到低，經錐形封頭132和連通管133沿切向進入高溫環流分離器20的內筒體202，粉煤灰在離心力的作用下，被甩向內筒體202的內壁，並沿內壁落入粉塵漏鬥204 ;分離後的大部分(約80% )粗煤氣(仍含有一部分細粉塵)經出口管203排出，去往後工序進行餘熱回收，另一小部分粗煤氣通過內筒體202與外筒體201之間的環形間隙返入內筒體202的下部進口，阻止揚塵，避免了傳統旋風分離器的返混夾帶現象，提高了分離效果。
[0029]落入粉塵漏鬥204的粉煤灰中的大顆粒直接由返料管205返回爐體下段110進行二次燃燒氣化；小顆粒的粉煤灰由於比重較小、粒徑小，難以克服氣化爐與分離器的壓差而返回氣化爐，通過蒸汽引射器206強制送入爐體下段110進行二次燃燒氣化，避免了現有裝置的串氣現象，提高煤炭的轉化效率。
[0030]本實用新型具有如下優點:
[0031](I)能夠實現氣化爐溫度穩定在1000±30°C，有效地提高0)2的還原度，減輕CH4副反應，使現有常壓粉煤煤氣爐氣化效率提高1-3 %，有效氣成分(CCHH2)提高3-5 %，原料煤消耗下降3-5% ;
[0032](2)採用的高溫環流分離器，能夠分離大於3um以上的粉煤灰，比傳統旋風分離器提高分離效率5-8% (因煤質不同而異)；
[0033](3)採用的蒸汽引射返料裝置，避免了串氣現象，能夠使粉煤灰微塵，全部返回氣化爐內二次燃燒氣化，提高煤炭利用率3-5%，減少粗煤氣帶出粉塵20%，使現有裝置灰渣比7:3提高到6:4，大幅度的減輕粉塵處理量。
[0034]本實用新型不局限於上述最佳實施方式，任何人應該得知在本實用新型的啟示下作出的結構變化，凡是與本實用新型具有相同或相近的技術方案，均落入本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.噴動床常壓粉煤氣化爐，包括氣化爐本體和高溫環流分離器，其特徵在於， 所述氣化爐本體自下而上分為爐體下段、爐體中段和爐體上段三段，所述爐體下段的底面上設有排灰口，所述爐體下段的外壁上設有加煤口和多個氣化劑噴動燒嘴，多個氣化劑噴動燒嘴沿所述爐體下段的周向均布設置且所述氣化劑噴動燒嘴位於所述加煤口的下方，所述氣化劑噴動燒嘴的上端向上傾斜設置；所述爐體中段的外側壁上設有多個燃氣補燃器，多個所述燃氣補燃器沿所述爐體中段的周向均布設置； 所述高溫環流分離器包括外筒體和設置在所述外筒體內的內筒體，所述爐體上段的出氣口通過連通管連接到所述內筒體，所述外筒體的下端連接粉塵漏鬥，所述粉塵漏鬥的下端通過返料管連接到所述爐體下段，所述返料管上設有蒸汽引射器。
2.如權利要求1所述的噴動床常壓粉煤氣化爐，其特徵在於，所述氣化劑噴動燒嘴與所述氣化爐本體的縱向中心軸線形成18-25度的夾角，與所述氣化爐本體的水平截面的軸線形成10-20度的夾角。
3.如權利要求1所述的噴動床常壓粉煤氣化爐，其特徵在於，所述爐體上段的頂端設有上小下大的錐形封頭，所述錐形封頭的頂部通過所述連通管連接到所述高溫環流分離器的內筒體上。
4.如權利要求1所述的噴動床常壓粉煤氣化爐，其特徵在於，所述返料管的下部為傾斜設置斜管，所述斜管與所述氣化爐本體的縱向軸線的夾角為30-40度，所述蒸汽引射器設置在所述斜管上。
5.如權利要求1所述的噴動床常壓粉煤氣化爐，其特徵在於，所述爐體下段呈上大下小的錐體狀，底面上設有圓筒狀的儲渣池，所述排灰口為兩個下端分別向外傾斜設置。
6.如權利要求1所述的噴動床常壓粉煤氣化爐，其特徵在於，所述連通管沿所述內筒體的切線方向設置。
【文檔編號】C10J3/84GK204251568SQ201420645466
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】何帥民, 王顏龍, 王立君 申請人:何帥民, 王顏龍, 王立君