[發明專利]一種帶有氮氣、水蒸氣、合成氣驅動回料機構的恩德粉煤氣化爐

有效

• 申請號: 201510054205.2
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104593086B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 陳智超;王浩鵬;蔣炳坤;李爭起;曾令艷;秦明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/84;C10J3/72;C10J3/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 王大為

技術領域

本發明涉及一種恩德粉煤氣化爐，具體涉及一種帶有氮氣、水蒸氣、合成氣驅動回料機構的恩德粉煤氣化爐，屬于煤化工領域。

背景技術

目前，世界范圍內原油緊張，其價格高居不下，而我國又是個貧油多煤的國家，在相當長時期內，煤炭為主要一次能源。為此，國家提出潔凈能源政策，并采用合理利用煤炭的各項舉措。在這種情況下，氣化這種潔凈煤技術無疑是提高煤炭利用效率，減少污染并實現能源綜合利用的有效手段，而氣化爐則是整條生產系統中最重要的設備。

本發明針對的是恩德粉煤氣化爐。該氣化爐主要設備由煤氣化爐、旋風分離器、余熱回收鍋爐及降溫除塵設備組成。現役的恩德粉煤氣化爐沒有強制回料裝置，只是依靠回料在重力作用下通過下料管自然返料，其返料效果較差，因此當前恩德粉煤氣化爐在運行過程中主要存在著飛灰可燃物含量較高的問題(飛灰可燃物含量為20％-80％)，造成煤氣化爐的碳轉化率低，比煤耗高。

發明內容

本發明為解決現有恩德粉煤氣化爐產生的飛灰中可燃物含量高及由此引起的比煤耗高、碳轉化率低的問題，進而提出一種帶有氮氣、水蒸氣、合成氣驅動回料機構的恩德粉煤氣化爐。

本發明為解決上述問題采取的技術方案是：本發明包括氣化爐體、管道、旋風分離器、旋風分離器出口豎直下料通道、工作氣體流量調節閥、工作氣體管道和水平下料通道，氣化爐體上表面的中部通過管道與旋風分離器的入口連接，旋風分離器的頂部設有氣相出口，旋風分離的下端與旋風分離器出口豎直下料通道的上端連接，旋風分離器出口豎直下料通道的下端與水平下料通道的一端連接，水平下料通道的另一端與氣化爐體的下部連接，工作氣體管道插裝在旋風分離器出口豎直下料通道下部的外側壁上，工作氣體流量調節閥安裝在工作氣體管道上，氣化爐體下部的外側壁上由下至上依次設有蒸汽和氧氣混合物入口、氣化爐底部壓力測點、粉煤入口，工作氣體管道連通高壓蒸汽或高壓氮氣或高壓合成氣。

與現有技術相比本發明的有益效果如下：

一、本發明運行穩定，安全可靠：如果利用空氣為回料裝置工作氣體，空氣中含有21％的O₂，而煤氣的主要成分是CO和H₂，O₂與CO和H₂在高溫的氣化爐內均可發生反應，生成CO₂和H₂O，會降低煤氣的熱值。另外這兩個反應都是劇烈的放熱反應，情況嚴重時，氣化爐會出現爆炸的危險；而本發明所采用的工作氣體為氮氣或者水蒸氣或者合成氣；氮氣為惰性氣體，水蒸氣是氣化原料，合成氣(煤氣)是氣化產物，因此工作氣體與氣化爐內的合成氣(煤氣)均不發生反應，更不會引起爆炸，安全可靠。

二、本發明循環回氣化爐的灰量不同：現有恩德氣化爐的旋風分離器分離效率為90％左右，氣化爐內產生的煤氣攜帶灰從旋風分離器入口處進入旋風分離器，其中有10％的粒徑為0～20微米的灰隨煤氣從分離器氣相出口流出，剩下90％灰量的粒徑為20～1000微米的灰被分離出來落入分離器出口。但是，因現有恩德粉煤氣化爐旋風分離器出口處的壓力比氣化爐底部的壓力低700-1400Pa，使得氣化爐底部的煤氣經下料通道向旋風分離器內流動，這部分上升的氣流攜帶旋風分離器出口處95％的灰(顆粒粒徑20～200微米)向分離器氣相出口處流動，并隨煤氣一同從旋風分離器的氣相出口流出，這部分灰不能夠順利的返回氣化爐，旋風分離器出口處5％的灰(顆粒粒徑200～1000微米)重力大于上升氣流的浮力，可以由下料通道進入氣化爐底部循環燃燒，因此循環回氣化爐灰量少，灰的循環倍率小。采用本發明后，灰經旋風分離器分離后在下料通道處積灰形成料封。因為積灰隔絕氣化爐底部高壓對旋風分離器內流場的影響，不會產生上升氣流，旋風分離器可以正常工作，氣化爐內產生的煤氣攜帶灰從旋風分離器入口處進入旋風分離器，其中90％灰量的粒徑為20～1000微米的灰可以被分離出來落入旋風分離器出口下料通道中，在高壓工作氣體作用下灰順利進入氣化爐內。因此，旋風分離器內90％灰量(顆粒粒徑20～1000微米)都可以通過豎直下料通道、水平下料通道，進入氣化爐4底部再循環。由此可知，采用本發明后循環回氣化爐的灰量是現有氣化爐的18倍多，因此循環回氣化爐的灰量明顯增加，灰的循環倍率增加。