[發明專利]蘭炭氣化煤氣鍋爐節能、減排的方法

有效

• 申請號: 201711419974.3
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN107987889B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 孔令增
• 申請（專利權）人: 孔令增
• 主分類號: C10J3/02
• 分類號: C10J3/02;C10J3/06;C10J3/66;C10J3/72;C10J3/86;C10B53/02;C10B57/00;C10J1/20
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司 37108
• 代理人: 宋永麗

本發明提供了一種蘭炭氣化煤氣鍋爐節能、減排的方法，蘭炭是碎煙煤、小粒塊煤無氮熱氣干餾、無氮煤氣冷卻蘭炭設備及方法產出一種無焦油、無硫、硬度高的蘭炭顆粒，用在固定床氣化爐目的是借以用氧氣與燃后廢氣中二氧化碳替代水蒸汽作為氣化劑，氣化溫度在氧化層達到1100?1600℃，將導入的煤氣鍋爐無氮熱廢氣中的富余二氧化碳還原一氧化碳、廢氣中的高溫水蒸汽與高溫熱碳繼續中和、分解氫氣和一氧化碳，使30?60%煤氣鍋爐排出300℃?600℃無氮廢氣還原成一部分燃氣，達到節省燃料、減少排碳目的。

技術領域

本發明屬節能、減排領域，是一種蘭炭氣化煤氣鍋爐節能、減排的方法。

背景技術

煤氣鍋爐使用煤氣、空氣通過燃燒機或燒嘴產生熱量在煤氣鍋爐內通過三個以上內循環結構，熱效率比燒煤鍋爐明顯提高15%以上，煤氣鍋爐產生水蒸汽200℃左右時，排出煙廢熱氣在70-140℃，當著煤氣鍋爐達到臨界壓力即中壓時，排煙熱廢氣溫度就隨之升高，對熱回收利用也要付出一定代價，或直接排出≧120℃廢熱氣造成熱量流失，這種狀況在超臨界發電中極其重要。

發明內容

本發明的目的是，提供一種蘭炭氣化煤氣鍋爐節能、減排的方法，它能夠解決現有技術的不足。

本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：蘭炭氣化煤氣鍋爐節能、減排的方法，用無氮煤氣與氧氣在燃燒機(器）燃燒發生熱量使鍋爐中煙氣量比用空氣含79%氮氣形成熱氣體量減少40%-79%，而且溫度≧750℃-950℃熱氣的成分基本是二氧化碳、高溫水蒸汽，在離開煤氣鍋爐溫度保持300-600℃溫度被排出，用其中的20-60%成分為：二氧化碳、高溫水蒸汽輸送至蘭炭氣化爐、與匹配氧氣、水蒸汽混合成氣化劑在爐內與蘭炭氣化，形成被排出部分廢熱氣再進入蘭炭氣化爐，氣體中的二氧化碳在爐內高溫熱碳層還原一氧化碳，高溫水蒸汽又中和還原釋放氫氣、一氧化碳，即減少二氧化碳排放，又還原一氧化碳節省15%-30%煤炭和氧氣使用量，高溫熱氣中水蒸汽可替代一部分水蒸汽。所述的蘭炭是碎煙煤、秸稈無氮熱氣干餾、冷卻蘭炭設備及方法產出一種無焦油、無硫、硬度高的蘭炭顆粒，用在固定床氣化爐目的是借以用氧氣與無氮熱氣中二氧化碳、少量水蒸汽作為氣化劑，氣化溫度在氧化層達到1100-1600℃，使煤氣鍋爐進入的無氮熱廢氣中的二氧化碳還原一氧化碳、廢氣中的高溫水蒸汽與高溫熱碳中和、分解氫氣和一氧化碳，使20-60%煤氣鍋爐排出300℃-600℃無氮廢氣還原成一部分燃氣，達到節省燃料目的。蘭炭低焦油、低硫、硬度高，投入氣化爐后將氧氣、水蒸汽、煤氣鍋爐進入無氮廢熱氣（CO₂）混合作為氣化劑都要穩定在300℃-600℃最佳溫度，在爐內氧化層溫度達到1100-1600℃左右，還原層750℃-950℃、干餾層500℃-800℃.預熱層到煤氣出口300℃-500℃,300℃-500℃溫度的燃氣經保溫旋離除塵直接送入煤氣鍋爐燒嘴或燃燒機，使各種熱氣循環形成一種閉路。即氣化劑300℃-600℃氧氣、水蒸汽與煤氣鍋爐排出進入300℃-600℃無氮廢熱氣（CO₂）混合進入氣化爐，氣化爐產出煤氣又要保持300℃-500℃溫度直接送入燒嘴或燃燒機，基本使得熱量、熱氣閉路循環。完成循環的前提是：各種氣體或是無氮氣（CO₂）、各種流動的熱氣溫度≧300℃-900℃，無氮的廢熱氣（CO₂）在爐內氧化層、干餾層能還原成原來狀況燃氣，最終達到節省蘭炭15%-40%，溫度偏低影響效率，偏高增加成本。所述蘭炭氣化使用的氧氣、水蒸汽作為起步氣化劑，形成整個循環系統無氮氣運行。現有的長期用氧氣化、和純氧連續氣化運行設備的結果證明：無氮氣化能提高熱效15%，但是純氧耗用能量與含氮耗能基本平衡，關鍵是利用無氮廢熱氣（CO₂）進入氣化爐與高溫熱碳能中和、分解、還原。實際運行中找出最佳匹配數，最經濟的運行循環溫度，只有保持各自溫度才能達到最好效果。在煤氣鍋爐與氧氣燃燒變成廢熱氣主要成分：CO₂=20-60%、H₂0(水蒸汽）=30-40%（氮≤2%），因此廢熱氣（CO₂）20%-50%導入蘭炭爐在氧氣與碳劇烈氧化反應高溫中能還原原來狀況燃氣，靠著無氮煤氣與氧氣在燃燒、和蘭炭氣化爐內用氧氣再與碳劇烈氧化反應釋放大量熱能和生成高溫熱碳，各種氣流保持300℃-600℃溫度循環，使熱能始終處在閉路中分解、還原，還原、分解匹配良性狀態運行。小型、低于溫度200℃水蒸汽煤氣鍋爐所用的煤氣；蘭炭與空氣、水蒸汽混合氣化。低硫碎煤、秸稈制備柱體顆粒與空氣、水蒸汽混合高溫氣化，蘭炭、碎煤、秸稈顆粒達到低硫，在煤氣出口溫度300-500℃燃氣不需要在捕焦油、脫硫環節。在保溫條件下除塵。借以蘭炭氣化爐以有利的條件提高、穩定煤氣出口溫度300℃-500℃，直接將300℃-500℃煤氣送入煤氣鍋爐，將這部分熱量溶于煤氣鍋爐系統，即可回收可觀熱量。同時可在鍋爐排出廢氣用于加熱交換氣化用氣體，使蘭炭氣化爐用空氣、煤氣鍋爐用空氣同時加熱到≧100℃，使排出廢氣溫度≦70℃。多項熱能回收、交換即可利用大量熱能，相當于節煤15-25%。本發明人多項發明專利碎煤、秸稈碾壓、糅合、壓擠出15-30mm，長度30-200mm柱體、將煤炭通過篩口30mm破碎、分離出10mm、15mm、20mm、25mm、30mm小粒煤在550℃-1050℃無氮熱氣干餾脫出焦油、硫、苯、酚、萘成為清潔顆粒煤稱為蘭炭，蘭炭替代塊煤、焦炭、木炭型煤投入中、大型蘭炭氣化爐。蘭炭氣化爐根據蘭炭無焦油、低硫、硬度大、耐燒特征，使用氧氣、部分水蒸汽，與加入燃燒后廢熱氣（CO₂）混合在爐內產生高溫與蘭炭發生反應產出優質無氮煤氣，使用氧氣氣化產出煤氣無氮、熱值達到2400kcal/m³，經濟價值、綜合利用率高。利用燃燒后廢氣（CO₂）回蘭炭氣化爐還原、增加煤氣產量達到節能、減排的目標。無氮煤氣與氧氣燃燒控制850-950℃溫度能夠實現平穩，用在超臨界發電、超超臨界煤氣鍋爐有顯著優勢。燃燒放出溫度能有效穩定控制，也就決定超超臨界鍋爐的關鍵溫度平穩問題。而超臨界發電、超臨界鍋爐排出無氮廢熱氣溫度放開到400-750℃直接導入蘭炭氣化爐，其步驟為：1是400℃以上的廢熱氣全效進入蘭炭氣化爐，換熱器無法相比。這是因為400℃以上無氮廢熱氣在蘭炭爐內還要還原一氧化碳、氫氣。2是600℃以上無氮廢熱氣中二氧化碳、水蒸汽（水）在高溫蘭炭層中極易還原，可以頂替15%-30%燃煤。3如將進入的蘭炭、氧氣、水蒸汽和爐膛內整體溫度（不含氣化溫度）再提高到500℃-900℃時，蘭炭產生無氮燃氣轉換效能提高15%，與步驟1、2合成總熱效率達到80%（純氧連續氣化已達到70%含回收熱能），這是蘭炭氣化煤氣鍋爐節能、減排的方法及設備的優勢。所述蘭炭氣化包括煙煤投入雙段連續氣化爐內，利用底部或下段中的待氣化熱碳，從上段或上節下沉下來熱炭基本被干餾。與蘭炭基本相同。因此，底部或下段產生的煤氣溫度可調整到300—600℃以上并能進入上述蘭炭系統。所述的煤氣是經過凈化、或蘭炭氣簡單凈化。燃燒后的廢氣二氧化碳濃度高，其中不能回氣化爐多余部分二氧化碳可低成本液化回收綜合利用，或采取多余管道輸送灌入塑料大棚供植物吸收、減少施化肥，不再噴、灑農藥，即成為真正的綠色植物，又能增產25%以上。這也是蘭炭氣化煤氣鍋爐排出高濃度二氧化碳優勢，自然形成降低碳的排放。