[实用新型]等离子体热解水制氢和煤气化联产造气的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤气化装备，特别是涉及到一种等离子体煤气化炉设备。

背景技术

当前，常规煤气化装置中直接把水蒸汽+空气或水蒸汽+氧气作为气化剂送入气化炉，使水蒸汽与煤炭发生造气反应生成合成气，其反应为吸热反应，需要由空气或氧气与炭发生氧化反应为其提供热量，这种气化方式将增加煤炭资源消耗，同时，合成气中产生大量的二氧化碳废气，不仅影响到合成气的品质，而且使后级生产中排放大量的温室气体。

现有的热化学分解水制氢研究中揭示，纯水的热分解避开了“热→功”转换过程，将热能直接转换为氢能，理论转换效率很高，但此反应需吸收大量热能。若压力固定为0.05Par，则温度为2000K时水基本不分解，2500K时可以有25％的水发生分解，2800K时水的分解率可高达55％。在常压条件下热解水的最佳温度为3400～3500K，一般的加热方式难以达到这么高的温度，而使用等离子喷枪则很容易做到。然而，单独使用等离子喷枪热解水制氢时，氢、氧不能及时分离易发生逆反应使得氢收率低，并且存在余热回收难题，造成能量损失，因而不具经济性。

上述的煤气化技术、等离子体热解水制氢技术在单独应用时各存在难予克服的缺点，如把这二种技术结合应用，则可以相互弥补，克服上述缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是把等离子体热解水制氢和煤气化结合进行联产造气，形成互补，以克服单独技术各自存在的缺点，从而达到提升合成气品质、节省煤炭损耗和减少温室气体排放。等离子体热解水制氢和煤气化联产造气的作用是：一.把气化炉内的炭作为吸氧和吸氢元件，及时吸收等离子体热解水产生的分解物，生成一氧化碳和氢气，避免水分解的氢、氧进行逆反应；二.利用煤气化过程中的吸热来回收等离子体热解水制氢的余热，利用水分子的分解物与炭的放热反应为煤原料烘干和热解提供所需的热量，因而不需向气化炉内输入氧气燃炭，减少氧化反应的炭损耗和减少废气；三.反应点的温度高，可以提高气化率，气化率几乎达到100％。本实用新型的装置以煤为原料进行造气，生产以氢气和一氧化碳为主要成分的合成气，所产合成气作为生产氢气、合成氨、甲醇或二甲醚的原料气应用。

本实用新型的一种等离子体热解水制氢和煤气化联产造气的装置，包括气化炉设备，其特征是装置由气化炉、等离子体喷枪(6)、螺旋推料器和料仓(25a)组成，其中：气化炉包括防焦水套(4)、耐火层a(15)、保温层a(3)和外壳a(2)，防焦水套(4)和耐火层a(15)的内空间构成气化炉膛(13)，气化炉膛(13)呈卧式结构，耐火层a(15)为气化炉膛(13)的前部分炉墙，防焦水套(4)为气化炉膛(13)的后部分炉墙，耐火层a(15)和防焦水套(4)的外层是保温层a(3)，保温层a(3)的外层是外壳a(2)；在气化炉膛(13)的前部炉墙上方有合成气通道(16)引出，合成气通道(16)的顶端有合成气出口(38)接出；在气化炉膛(13)的后端炉墙下方有排渣口(10)接出，排渣口(10)通过水封(11)连接到渣池；在气化炉膛(13)的后端设置等离子体喷枪(6)，等离子体喷枪(6)的喷口指向气化炉膛(13)内；在气化炉膛(13)的前面设置螺旋推料器，螺旋推料器包括螺旋壳体(18a)和螺旋轴(19)，螺旋轴(19)前部的螺旋推料头在螺旋壳体(18a)内，螺旋壳体(18a)的出料端从气化炉膛(13)的前端伸进气化炉膛(13)内；料仓(25a)连接在螺旋壳体(18a)的上方。本装置在运行时，气化炉膛后端的温度为1300～1600℃，通过合成气的流动，使温度由后端向前端分布，气化炉膛前部分耐火层炉墙具有蓄热作用，可以使煤炭获得气化所需的热量，气化炉膛后部分的防焦水套(4)具有降低炉墙表面温度的作用，防止煤炭结焦与炉墙粘结。本装置中的螺旋推料器由螺旋壳体(18a)、螺旋轴(19)、轴箱(21)和减速箱(24)组成，其中：螺旋轴(19)前部的螺旋推料头在螺旋壳体(18a)内，螺旋轴(19)后部的轴杆穿过轴箱(21)，再通过联轴器(22)与减速箱(24)的从动轴进行连接，减速箱(24)的主动轴由电机驱动。为了使气化炉内空间与外界隔离，本装置在料仓(25a)的顶部有进料器(35)，进料器(35)包括料斗a(35-2)、料钟a(35-4)、料斗b(35-1)和料钟b(35-5)，料斗a(35-2)连接在料斗b(35-1)的上方，料斗b(35-1)连接在料仓(25a)顶部的壳体(26)上，料钟a(35-4)为料斗a(35-2)的出料阀，料钟b(35-5)为料斗b(35-1)的出料阀，在进料时，通过轮流操作料钟a(35-4)、料钟b(35-5)开启和关闭，使炉内空间与外界隔离。