[实用新型]高效煤炭气化炉

说明书

技术领域

本实用新型属于一种煤炭气化炉，是将固体燃料的煤炭气化成气体燃料的装置。

背景技术

煤炭的直接燃烧产生大量污染，高效及清洁利用煤炭是一个重大课题。将煤炭转化为煤气，即煤气化可明显改善燃烧状况，减少对大气的污染，提高燃烧效率及自动化水平。目前国内、外公知的煤炭气化技术有多种方式，其共同特点均采用在气化炉内部燃烧部分煤炭的方法提供气化反应所需的热量。采用空气、蒸汽气化方法成本较低，设备简单。由于鼓入空气燃烧部分煤炭后造成大量N₂及CO₂进入煤气中，现有的煤气化炉普遍存在煤气热值较低等问题。采用高压、氧气气化，上述问题得到缓解，但又遇到设备投资大，运行成本高等问题。采用纯蒸汽作为气化剂气化煤炭可产生煤气热值较高的水煤气，且煤气中几乎不含有N₂、CO₂，但现有的煤炭气化炉由于技术所限，无法将水蒸气加热到1000℃以上，水蒸气所带入物理热远不能满足气化反应所需的热量。因此现有的水煤气生产必须采用间歇式操作方法周期性地进行工作，即一个水煤气生产工作循环一般由以下6个阶段组成，即空气鼓风阶段、蒸汽吹净阶段、蒸汽上吹阶段、蒸汽下吹阶段、蒸汽二次上吹阶段以及空气吹净阶段。其中，前两个阶段产生的煤气必须放散，后四个阶段产生的水煤气经过冷却和净化处理后做为产品煤气加以利用。此方法部分煤气被放散，生产成本较高，煤气中N₂、CO₂含量超过10％，气化效率及热效率均低于60％。

发明内容

煤炭与水反应生成水煤气，其反应方程式为：

C+H₂O＝CO+H₂  -118830KJ

从能量转换和能源利用的角度，现有的水煤气气化技术效率很低，所以主要为化工行业所使用，无法做为大规模气化工艺。其原因主要是煤炭气化反应必须在高达1000℃左右的温度下进行，且为吸热反应。若使反应连续进行，采用水蒸气做为单一气化剂时，水蒸气温度必须达到1800℃才能满足气化反应所需的热量，现有技术无法做到。

本实用新型采用蓄热式技术并使用部分煤气循环方法产生1000℃以上的高温过热水蒸气和煤气的混合气体做为热载体，为煤炭气化反应提供充足的反应热，使煤炭高效连续气化并生产高热值煤气提供了可靠途径。

本实用新型的煤炭气化炉采用单一的高温过热水蒸气进行气化，产生高热值的水煤气，煤气中几乎不含N₂、CO₂。本实用新型所述的气化炉为竖炉，煤炭由炉顶经加煤密封装置进入炉内，炉内自上而下依次分为干馏段和气化段，并设有2个煤气出口。炉体上部的干馏段煤气出口为低温外供煤气出口，炉体下部气化段的煤气出口为中温循环煤气出口，中温循环煤气出口温度为600～800℃。由中温循环煤气出口导出的气化段中温循环煤气经中温管道进入除尘汽化装置，在中温循环煤气进入除尘汽化装置的同时向装置内喷入大量的循环水，将煤气的显热用于汽化水产生水蒸汽，同时煤气中的灰尘被清除，煤气温度被降到70～130℃，并与产生的大量水蒸汽充分混合。除尘汽化装置产生的低温混合气体由与此装置相连的循环风机及管道送入蓄热式高温气体发生器。在高温气体发生器内，该气体被加热到1000℃以上，然后经管道及煤炭气化炉下部的喷口被送入炉内。此高温混合气体为煤炭气化反应提供反应热和气化剂，煤炭与其中的水蒸气反应生成水煤气。由于气化反应由高温混合气体提供反应热，水蒸气作为气化剂，使气化炉内煤炭的气化反应连续进行，在炉内没有常规气化炉的煤炭直接燃烧过程，所以煤气中几乎没有N₂、CO₂，煤气热值大幅度提高，煤炭气化效率及热效率均可达到90％以上。

附图说明

附图1是高效煤炭气化炉系统示意图。

图中标号表示：1.气化炉炉体，2.干馏段，3.气化段，4.中温循环煤气出口，5.循环水泵，6.除尘汽化装置，7.循环水池，8.低温混合气体管道，9.低温混合气体循环风机，10.高温混合气体发生器，11.高温混合气入口，12.外供煤气出口，13.旋风除尘器，14.电捕焦油器，15.电捕轻油器，16.加压风机

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型做进一步说明。