[其他]煤氣化爐的氣化方法及其裝置

在審

• 申請號: 101987000002638
• 申請日: 1987-04-09
• 公開（公告）號: CN1005571B
• 公開（公告）日: 1989-10-25
• 發明（設計）人: 森原淳;宮本知彥;小山俊太郎;野北舜介;菱治孝夫
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉志平

一種煤的氣化爐的氣化方法及其裝置。該方法是，噴出煤和氧化劑，使其沿氣化室的圓周方向形成旋流，使煤和氧化劑接觸并進行反應，生成可燃性氣體，同時使煤中的灰分熔化而形成渣狀物，通過渣槽流入爐渣冷卻室。由于旋流作用而產生了壓力差，即從氣化室的壁到中心部位壓力逐漸降低。這種壓力差形成一個循環系統：把一部分可燃性氣體從氣化室導向煤渣冷卻室，再返回氣化室。利用這種循環的可燃性氣體來加熱渣槽。

本發明是關于煤的氣化裝置，詳細地說是關于如下這種煤氣化爐的氣化方法及其裝置，即將煤或其它碳化氫類燃料與氣化劑一起，供給煤氣化爐，使其在高溫高壓下產生反應，得到可燃性氣體。與此同時，在煤氣化爐底部，使煤中的灰分熔化（下面將這種熔化的灰分稱為煤渣），并且在位于下部的急冷室中配置了滴下煤渣的滴渣器。

煤是一種具有豐富儲量和有用能源。但由于煤是固體，并且含有很多灰分。因此，與石油和天然氣相比，其利用領域受到了限制。然而，如果將煤轉換成氣體和液體，可以大大地擴大利用領域，成為一種有益的能源。因此，各國都在開發研究將煤轉變成流體的技術。

在這種情況下，特別是煤氣化復合發電系統作為下一代的發電方法而引起人們注意。所謂煤氣化復合發電系統，是用煤氣化爐生成高溫的可燃性氣體，回收生成氣體的顯熱，產生蒸汽，驅動蒸汽透平，與此同時，用氣化的可燃性氣體驅動燃氣渦輪機。采用這種系統，與過去的蒸汽渦輪機相比，發電效率可提高百分之幾。煤氣化爐是這種煤氣化復合發電系統的主要設備，各公司都在進行研究開發。

關于煤的氣化，正在試驗的有采用固定層、流動層、噴流層等形式高效率地轉換成煤氣。采用各種形式的課題是，氣化時如何有效地將煤中的灰分與生成氣體分離，并作為無公害物從氣化爐中分離出來。

使煤中的灰分成為無公害物的方法是，使灰分熔化。用灰分自身具有的成分包住灰分的表面，形成玻璃質。這種灰分處理方法可以將煤灰中含有的有害金屬封在里面，如果將這種煤灰用于填平河海時。不會由于接觸水分等流出有害金屬，因此，對于防止公害來說，這是一種有效的處理灰分的方法。此外，這種處理方法與以往的煤粉火力發電鍋爐排出的灰分-煙灰相比，其比重大數倍，因此可大大縮小灰分的容積，在處理上具有很大優點。因而，在固定層、噴流層等氣化爐中，都采取如下結構形式：使煤灰熔化成煤渣，將煤渣積存在爐子底部的渣槽中，進而使其下滴到下部的煤渣冷卻室中。

當煤渣不能穩定地從渣槽滴入煤渣冷卻室時會產生各種各樣的事故。例如，不能正常地滴下煤渣時，煤中的灰分會大量地飛散到氣化爐的后面，設置在氣化爐后面的旋風集塵器和袋濾器等除塵裝置因侵入超過設計值的灰塵，會產生壓差過大、堵塞等事故，最嚴重時，由于管路堵塞而不得不使氣化爐緊急停產。

此外，當渣槽堵塞時，煤渣積存在爐子底部，若繼續運轉，會使下段燒嘴的出口堵塞，因而不得不停止爐子的運轉。為了重新使爐子運轉，必須拆開爐子，修補爐子的底部，更換渣槽，嚴重時爐子再也不能用了。

一般來說，因產煤地不同，煤所含灰分的比例、灰分的成分不同，因此灰分的熔點也是不同的，既有在較低溫度時在1200℃左右熔化的灰分，也有在1600℃以上也不熔化的灰分。

因此，要開發的氣化方法是，即使使用具有不同灰分成分的煤，也能穩定地滴下熔化的煤渣，這對于煤的氣化來說是一個重要課題。

關于渣槽，在有些專利公報中已有記載，例如日本專利昭55-54395號公報、昭54-58703號公報。前一個專利是關于煤渣滴下部分的結構和材質，后一個專利是關于加熱滴下部分的燒嘴的結構。研究這些技術的目的是為了使煤渣穩定地滴下，前一個專利是灰分熔點低的煤可采用的方法，但是滴下高熔點灰分是困難的。后一個專利由于具有加熱燒嘴，對于高熔點的灰分也是有效的。但是，設置在滴下部分的加熱器是由空氣環和煤氣環構成的，長期使用會產生熱變形。火焰會偏離良好的位置。另外，氣流方向與煤渣的滴下方向是相反的，因此，難以實現良好的滴下。又，在日本專利昭57-76506號公報中，將加熱部分設計成一個爐子，構成多段的氣化爐，渣槽下部的爐子，使用灰分較少的重油進行加熱。

這些方法的難題在于使用燒嘴作為輔助的加熱手段。為了使煤渣很好地滴下去，必須將滴渣器的溫度保持在灰分的熔點溫度以上。因此，使用燒嘴作為熱效率高的輔助性的加熱手段是最合適的。