[發明專利]一種熱解與氣化解耦氣化爐

有效

• 申請號: 201710542845.7
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107099339B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 許建良;劉海峰;代正華;王亦飛;于廣鎖;龔欣;王輔臣;趙輝;梁欽鋒;郭曉鐳;郭慶華;李偉鋒;陳雪莉;王興軍;劉霞;陸海峰;李超;龔巖;王立
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C10J3/66
• 分類號: C10J3/66
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;鄒玲

本發明公開了一種熱解與氣化解耦氣化爐，上封頭的頂部設有熱解氣出口，上直筒段上均勻環設有至少2個熱解氧氣與粉煤噴嘴，熱解氧氣與粉煤噴嘴上方的直筒段高度為3～10D，熱解氧氣與粉煤噴嘴的軸線在水平面上與氣化爐徑向之間的夾角為6°～10°；下直筒段上均勻環設有至少2個氣化氧氣噴嘴，下封頭的底部設有合成氣與熔渣出口，氣化氧氣噴嘴距離熱解氧氣與粉煤噴嘴的直筒段高度為1～3D，氣化氧氣噴嘴下方的直筒段高度為2～3D，氣化氧氣噴嘴的軸線在水平面上與氣化爐徑向之間的夾角為0°或4.5°，熱解氣出口與合成氣與熔渣出口的直徑之比為1/2.5～1/4。本發明的氣化爐能同時制備高濃度甲烷熱解氣和低濃度甲烷合成氣。

技術領域

本發明涉及一種熱解與氣化解耦氣化爐。

背景技術

煤氣化技術是將煤炭等固態一次能源轉化為氣態清潔二次能源的主要途徑，該技術主要運用于合成氨、合成甲醇、煉廠制氫、高爐還原煉鐵化工冶金行業、聯合循環發電裝置以及工業和民用燃氣領域中。

氣化爐是煤氣化技術的關鍵裝備，其內反應流動特點直接影響到整個氣化工藝的配置與性能。現有的煤氣化爐按氣化原料尺寸和溫度可分為固定床氣化爐、流化床氣化爐和氣流床氣化爐。固定床氣化爐因煤尺寸大、氣化反應溫度低，氣化生成合成氣與煤熱解氣一同流出氣化爐，產物富含一定濃度的甲烷和焦油，其后續凈化單元和廢水處理較為復雜。流化床為中等尺度煤顆粒進料，氣化溫度中等，合成氣內含有一定量的甲烷，但其對原料尺寸和結焦性有較高的要求。氣流床氣化爐采用粉煤進料，氣化溫度高，出口氣體不含甲烷和焦油，氣化負荷大，易于大型化。

煤是一種富含C-H鍵結構的復雜有機質，常規低溫氣化的產物中含有大分子鍵的C-H化合物(如焦油)；高溫氣化則將C-H鍵全部打破，使得產物中只含有小分子氣體組分。而對于以煤制天然氣為主要產品的煤化工行業，產物為含C-H鍵的甲烷氣化，因此開發一種富含甲烷、不含焦油、處理負荷大的煤氣化技術變得越來越迫切。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中存在的缺乏一種同時制備富含甲烷的熱解氣和含低濃度甲烷的合成氣的清潔高效氣流床氣化爐的缺陷，而提供了一種熱解與氣化解耦氣化爐。本發明提供的氣化爐特別適用于以含碳物質為原料，同時制備高濃度甲烷熱解氣和低濃度甲烷合成氣的工藝。

本發明是通過下述技術方案解決上述技術問題的：

本發明提供了一種熱解與氣化解耦氣化爐，所述氣化爐包括一金屬殼體，其分為一上殼體和一下殼體，所述上殼體包括一上封頭和一上直筒段，所述下殼體包括一下直筒段和一下封頭，所述上直筒段和所述下直筒段等徑設置，其特點在于，所述上封頭的頂部設有一熱解氣出口，在所述上直筒段的同一高度上均勻環設有至少2個熱解氧氣與粉煤噴嘴，所述熱解氧氣與粉煤噴嘴上方的直筒段高度為3～10D，所述熱解氧氣與粉煤噴嘴的軸線在水平面上與氣化爐徑向之間的夾角α為6°～10°；在所述下直筒段的同一高度上均勻環設有至少2個氣化氧氣噴嘴，所述下封頭的底部還設有一合成氣與熔渣出口，所述氣化氧氣噴嘴距離所述熱解氧氣與粉煤噴嘴的直筒段高度為1～3D，所述氣化氧氣噴嘴下方的直筒段高度為2～3D，所述氣化氧氣噴嘴的軸線在水平面上與氣化爐徑向之間的夾角β為0°或4.5°，所述熱解氣出口與所述合成氣與熔渣出口的直徑之比為1/2.5～1/4。

較佳地，所述熱解氧氣與粉煤噴嘴的個數為2～4個，更佳地為4個。具體數量可以根據氣化爐處理負荷進行確定。

較佳地，所述熱解氧氣與粉煤噴嘴上方的直筒段高度為5D。

較佳地，所述熱解氧氣與粉煤噴嘴的軸線在水平面上與氣化爐徑向之間的夾角α為8°。該夾角的設置是為了降低頂部的熱解氣出口處煤焦飛灰顆粒含量。

較佳地，所述熱解氧氣與粉煤噴嘴的軸線在豎直面上與氣化爐徑向之間的夾角為3～9°，更佳地為6°。

較佳地，所述氣化氧氣噴嘴的個數為2～6個，更佳地為4個。