[發明專利]一種可控制煤炭連續氣化的煤炭氣化裝置

無效

• 申請號: 201010228582.0
• 申請日: 2010-07-16
• 公開（公告）號: CN101885989A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 王靖岱;汪兵;黃正梁;胡雨晨;董克增;蔣斌波;陽永榮;虞賢波;姜坤;童國紅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/50;C10J3/72
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及煤炭氣化技術領域，尤其涉及一種可控制煤炭連續氣化的煤炭氣化裝置。

背景技術

我國煤炭資源豐富，是世界上最大的煤炭生產國和消費國，也是世界上少數幾個以煤為主要一次性能源的國家之一。煤炭在我國能源消費總量中占到70％，并且這一狀況在未來的30-50年內不會有大的改變。而我國煤炭利用技術普遍落后導致環境污染嚴重。目前，我國已成為世界上環境污染最嚴重的國家之一，這不僅嚴重地威脅到生態環境和人類健康，而且由于環境污染而造成的直接和間接經濟損失也是非常巨大的。因此，如何提高煤炭的潔凈高效利用是關系到我國國民經濟和社會發展的重要問題。而采用先進成熟的煤炭氣化技術是解決這一問題的正確選擇。

煤炭氣化是采用空氣、富氧空氣、氧氣和水蒸汽等作為氣化劑，煤基燃料在一定的溫度與壓力下與氣化劑發生不完全燃燒反應(氣化反應)，生成以氫氣和一氧化碳為主要成分的粗煤氣。

氣流床燃料氣化裝置因其煤種適應性較寬，碳轉化率、有效氣含量和冷煤氣效率均較高而備受人們關注，已成為煤氣化的首選技術。中國專利200580039681.1公開了一種燃料氣化裝置，包括：壓力殼；渣池；設置在壓力殼內并限定氣化室的氣化器壁，該氣化器壁包括具有排渣口的會聚壁部分，該會聚壁部分位于渣池內的淬火液上方；用于爐渣的自由落體軌道；設置在自由落體軌道與壓力殼之間的、渣池上方的熱擋板，所述熱擋板包括允許冷卻流體通過的壁結構，該壁結構包括上壁部分和下壁部分。熱擋板的下壁部分基本上是不耐火的。

上述燃料氣化裝置(shell爐)是一種經典設備，具有操作彈性大、原料適用性強、環保性能好、碳轉化率高、維護工作量小等特點，吸引了國內一些企業紛紛引進，目前已有十余家。2006年第一批shell爐開車以來，積累了不少運行和管理經驗，不少廠家連續運行周期也逐步延長到80-90天，2009年柳州柳化達到114天，與開工初期相比取得了長足進步。但是，由于燃料氣化裝置堵渣造成的停工，在經過了4年多時間仍然沒有得到根本性改變。

造成燃料氣化裝置發生堵渣的原因主要有以下兩點：1、燃料氣化裝置由于負荷降低或者其它原因，造成爐膛溫度較大程度的下降，排渣口部位溫度就會相應降低很多，渣層的厚度增加，甚至熔渣在這里全部固化，從而造成出渣口堵塞。2、爐膛溫度過高或其它原因使燃料氣化裝置發生垮渣，一方面由于排渣口直徑比較小，直徑較大的塊渣在排渣口積累形成堵渣，另一方面氣化器壁發生垮渣后，無法實現以渣抗渣，熔渣對氣化器壁的腐蝕加劇，不利于燃料氣化裝置持續運行。然而目前尚未有可行的方法實現燃料氣化裝置的堵渣檢測以及控制燃料氣化裝置的穩定持續運行。

發明內容

本發明提供了一種可控制煤炭連續氣化的煤炭氣化裝置，解決了現有煤炭氣化裝置容易堵渣而導致運行中斷的問題。

一種可控制煤炭連續氣化的煤炭氣化裝置，包括壓力殼，壓力殼內設有由氣化器壁圍成的氣化室，氣化器壁底部為會聚形成排渣口的會聚壁部分，氣化室下方設有與排渣口銜接的自由落體軌道，自由落體軌道下方設有內盛淬火液的渣池，氣化室頂部設有往氣化室輸送原料的噴嘴，所述的原料包括煤粉、蒸汽和氧氣；還包括用于傳導會聚壁部分的振動信號的導波桿，導波桿一端穿過會聚壁部分并與會聚壁部分上的渣層接觸，另一端連接用于接受會聚壁部分的振動信號的傳感器，傳感器通過信號處理裝置與控制噴嘴的控制器連接；

運行過程中，信號處理裝置不斷提取所述振動信號的能量E或特征頻段的能量分率E_i并傳輸給控制器，控制器控制噴嘴輸送的原料量、原料中的氧氣/煤粉比以及蒸汽/煤粉比，使得0.5E₀≤E≤1.5E₀或E_i≤0.1，其中E₀為煤炭氣化裝置正常運行時振動信號的平均能量。

傳感器首先獲得振動信號隨時間變化的曲線，為了計算振動信號的能量，振動信號的能量是指振動信號某時刻的能量，為了計算方便一般選取該時刻周圍5s內的振動信號曲線，經快速傅立葉變換和積分求得該5s內的能量，作為該時刻的能量。