[實用新型]常壓粉煤氣化爐

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720011795.1
• 申請日: 2007-04-19
• 公開（公告）號: CN201031220Y
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 沈德允
• 申請（專利權）人: 遼寧恩德工程建設有限公司(中外合作)
• 主分類號: C10J3/56
• 分類號: C10J3/56
• 代理公司: 撫順宏達專利代理有限責任公司
• 代理人: 李壯男

一、技術領域

本實用新型屬于煤氣化技術領域，具體涉及一種沸騰床粉煤氣化爐。

二、背景技術

目前，世界范圍內(nèi)原油緊張，其價格居高不下，降低燃料成本的唯一途徑就是以煤代油，尤其是合理利用廉價煤。為此，國家提出潔凈煤能源政策，并采取合理利用煤炭的各項舉措。自上世紀70年代以后，世界各國廣泛開展煤氣化技術的研究，迄今為止，已開發(fā)的煤氣化方法不下百種，與此同時研究出相應的技術工藝和設備。在煤氣化設備中關鍵就是煤氣發(fā)生爐，俗稱氣化爐。按煤氣化爐中的流動力學條件，將氣化爐分為固定床爐，移動床爐，沸騰床(流化床)爐，氣流床爐和熔融床爐；按爐內(nèi)溫度條件還有高溫(高于灰熔點)氣化爐等。沸騰床發(fā)生爐的特點，是利用氣化劑(空氣、氧氣、蒸氣)沸騰粉煤并引起氧化(燃燒)及還原反應，以制取內(nèi)含有效成分的煤氣。而在此過程中如何使粉煤均勻沸騰是關鍵所在。迄今為止，絕大多數(shù)沸騰床(流化床)發(fā)生爐其內(nèi)部均設有爐箅或者氣化劑分布板，借助氣化劑使粉煤沸騰起來。此種沸騰床爐的制氣能力低且需要維修爐內(nèi)設備而頻繁停爐。中國專利ZL97202018.7公開的沸騰床粉煤氣發(fā)生爐克服了已往沸騰床爐缺點，但還存在如下不足之處：1、沒解決所有沸騰床發(fā)生爐固有的弊病，即煤氣中粉塵含量高。盡管出自發(fā)生爐的煤氣經(jīng)過高溫旋風分離器時被捕集到的粉塵(含有未燃盡的碳粉)返回到發(fā)生爐，但煤氣中粉塵含量仍達占入爐煤總灰分的60％，爐灰占總灰分的40％。2、由于爐灰和粉塵中含碳量高且發(fā)生爐外殼表面積大而熱損失也大，故較之高水平的氣流床高溫高壓發(fā)生爐，綜合性碳利用率和氣化率低。3、煤氣中所含的CO2(二氧化碳)和CH4(甲烷)多。因此，生產(chǎn)合成氣時，致使生產(chǎn)合成氨中脫碳設備增加，而且釋放氣(為排放CH4)量增加。4、由于發(fā)生爐高度高而整個建筑物高度很高，致使設備組裝難度增加，而且建設投資也增多。國家經(jīng)濟政策要求更加合理而有效地利用粉煤，而企業(yè)則追求通過改善技術和利用廉價的粉煤來降低成本達到利潤最大化，因此進一步改進和發(fā)展沸騰床粉煤氣化技術，既符合國家的經(jīng)濟政策，又符合曾經(jīng)利用昂貴的重油、焦碳、無煙塊煤作為原料生產(chǎn)煤氣的企業(yè)的迫切愿望。

三、發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種常壓粉煤氣化爐，能夠延長粉煤在爐內(nèi)氧化還原反應時間，并提高煤氣成分的質(zhì)量和減少耗氧量，降低熱損失。

本實用新型采用的技術方案是：常壓粉煤氣化爐具有上面為拱形封頭的立式圓筒狀爐身，拱形封頭頂部有煤氣出口管，爐身下面有圓錐形封頭，圓錐形封頭上連接有下噴嘴和回流連接短管，爐身的下部有一段向下收縮的圓錐臺，圓錐臺上口與上部爐身相接，下口與下部圓錐形封頭相接。

本實用新型在煤氣生產(chǎn)能力相同前提下，降低發(fā)生爐高度和外殼表面積，增大氣流空間。粉煤在發(fā)生爐內(nèi)均勻沸騰的前提下，為了克服現(xiàn)有技術中的缺陷，即因爐內(nèi)煤氣流速快而帶出去的粉塵多和因反應時間短而CO2的還原反應不充分，重新確定了合理的發(fā)生爐外殼幾何參數(shù)。即爐下部圓錐角，其上端直徑，爐體中部圓錐臺傾斜角，圓錐臺高度，爐體上部圓筒直徑及其高度。

為使爐內(nèi)粉煤均勻沸騰(即粉煤與氣化劑均勻混合和接觸)，并使爐灰盡量不隨煤氣飛出去而沉降到爐底，合理選定下噴嘴的方位及氣化劑通過噴嘴的流速，以適應發(fā)生爐在最高、最低負荷時粉煤的沸騰條件和保證氣化劑與粉煤均勻接觸；并根據(jù)煤質(zhì)及發(fā)生爐的能力來確定上、下噴嘴的數(shù)量及直徑。上述參數(shù)還取決于煤種，煤質(zhì)，產(chǎn)氣能力等。通過多年不同能力發(fā)生爐的運行，積累了最合理的參數(shù)。

開發(fā)高效率回流高溫旋風分離器，并使其與發(fā)生爐成為一體。過去的旋風分離器與發(fā)生爐分離，僅為工藝上的聯(lián)系，而且其內(nèi)部為沒有中心管的旋風沉降式的粉塵捕集筒；而本實用新型使回流高溫分離器與發(fā)生爐一體化，固定發(fā)生爐與旋風分離器的安裝距離和高度，并在旋風分離器內(nèi)部安裝中心管。

煤氣和粉塵將通過發(fā)生爐上部的煤氣出口管進入回流高溫旋風分離器，在此煤粉在離心力的作用下分離而墜落之后順著回流管返回到發(fā)生爐再參與氣化反應。

本技術方案的實現(xiàn)，不僅達到本實用新型的目的，還會凸現(xiàn)它的優(yōu)點和經(jīng)濟效益。改進發(fā)生爐的結(jié)構形式和噴嘴安裝位置，不僅改善粉煤沸騰條件，還能使發(fā)生爐內(nèi)反應時間比過去延長10％，從而煤氣中CO2含量減少1％以上，CO、H2含量各增加1％。