[發明專利]煤氣生產方法及設備

有效

• 申請號: 200810057164.2
• 申請日: 2008-01-30
• 公開（公告）號: CN101220297A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 武楨
• 申請（專利權）人: 廣東科達機電股份有限公司
• 主分類號: C10J3/54
• 分類號: C10J3/54
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明涉及一種煤氣生產方法及設備，尤其涉及一種粉煤氣化生產煤氣的方法，以及采用該方法生產煤氣的設備。

背景技術

相比于煤的燃燒，煤氣的燃燒更為清潔、高效，因此煤氣作為一種清潔能源正受到越來越廣泛的關注。將煤轉換為煤氣的煤氣化技術視爐內氣-固狀態和運動形式，主要可分為三大類：以塊煤(顆粒直徑10～50mm)為原料的固定床；以粉煤(顆粒直徑小于10mm)為原料的流化床；以粉煤(顆粒直徑小于0.1mm)為原料的氣流床。在實際的生產過程中，粉煤的氣化相比于塊煤氣化效率更高，是目前研究和應用的主要煤氣化手段。

利用粉煤生產煤氣的氣化原理是煤和氣化劑的反應，本質上是碳、氧和水的反應。在通常的煤氣發生爐中，將煤，以及水蒸汽、空氣等氣化劑通入煤氣發生爐中，而后煤和氣化劑發生反應，主要的反應式包括碳與氧氣的燃燒反應，放出大量的熱能，如下式(1)所示：

C+O₂→CO₂+Q??????????(1)

其中，“+Q”代表放出熱量。

還包括二氧化碳和水蒸汽被碳還原為一氧化碳和氫氣的反應，主要反應式如下式(2)、(3)和(4)所示：

CO₂+C→2CO-Q?????????(2)

H₂O+C→H₂+CO-Q???????(3)

2H₂O+C→CO₂+2H₂-Q????(4)

其中，“-Q”代表吸收熱量。

產物一氧化碳是煤氣的主要成份，且從上述反應式可以看出，煤、氧氣和水蒸汽是生產煤氣的原料，而二氧化碳既是一種中間產物，又是生成煤氣的直接原料。

現有技術基于上述原理來生產煤氣所使用的煤氣發生爐可以為循環流化床，其一般結構如圖1所示，包括：通過管道連接的煤氣發生爐100和旋風式分離器200。其中，在煤氣發生爐100側壁的中下部設置有粉煤入口110，又可稱進煤口；在其下部設置有第一進氣口120，所通入的第一次進氣主要是空氣，又可稱空氣進氣口；在其側壁的中部設置有第二進氣口130，通入的第二次進氣主要是水蒸汽，又稱水蒸汽進口。煤氣發生爐100和旋風式分離器200的上端連接，用于傳輸夾雜著固體顆粒的混合氣；旋風式分離器200的上部設置導出管道，將分離出來的混合氣導出，其下端通過設置在煤氣發生爐100中部的回引口150與煤氣發生爐100相連，用于導引未反應的固體顆粒，主要是粉煤，循環回到煤氣發生爐100中再次燃燒。

該煤氣發生爐進行煤氣化的工藝通常包括下述過程：把粉煤、水蒸汽和空氣通入煤氣發生爐，使上述混合物在高溫狀態下發生反應，產生混合氣，該混合氣中包含著一氧化碳，也包含一定量的二氧化碳、水蒸汽、氮氣和其他少量氣種的氣體，以及夾雜著未反應的粉煤；該混合氣進入旋風式分離器后，粉煤沉積而后被引回煤氣發生爐，同時混合氣從上端導出管道被導出，導出的氣體再經凈化后處理工序后方可獲得可燃工業混合氣送入用戶使用。

上述技術是傳統常用的煤氣化方法，但其中存在的主要問題是：一方面，碳與水蒸汽、二氧化碳的還原反應效率低，導致未反應的粉煤和二氧化碳摻雜在混合氣中排出，既降低了煤氣轉化效率，也給后處理工序增加了負擔；另一方面，導出的混合氣中含有大量二氧化碳，降低了混合氣的質量。

發明內容

本發明的目的是提供一種煤氣生產方法及設備，以實現提高經煤氣化生產制得的混合氣的質量并有效降低二氧化碳的排放。

為實現上述目的，本發明提供了一種煤氣生產方法，包括如下步驟：

向煤氣發生爐內加入煤、氣化劑和二氧化碳；

煤、氣化劑和二氧化碳在高溫環境下反應生成混合氣；

將混合氣導出，并對混合氣執行后處理操作后獲得可燃氣。

為實現上述目的，本發明還提供了一種煤氣生產設備，包括依次相連的煤氣發生爐、分離器和混合氣導出裝置，該煤氣發生爐上設置有空氣進氣口、進煤口和水蒸汽進口，該分離器的下端通過設置在煤氣發生爐中部的回引口與煤氣發生爐相連，其中：煤氣發生爐上設有二氧化碳進氣口，用于在煤氣化過程中通入二氧化碳。

本發明中所通入的二氧化碳較佳的是直接采用包含二氧化碳的煙氣，所謂煙氣就是從碳或碳氧化物的燃燒設備采集的燃燒后產物。