[实用新型]常压粉煤气化炉

说明书

一、技术领域

本实用新型属于煤气化技术领域，具体涉及一种沸腾床粉煤气化炉。

二、背景技术

目前，世界范围内原油紧张，其价格居高不下，降低燃料成本的唯一途径就是以煤代油，尤其是合理利用廉价煤。为此，国家提出洁净煤能源政策，并采取合理利用煤炭的各项举措。自上世纪70年代以后，世界各国广泛开展煤气化技术的研究，迄今为止，已开发的煤气化方法不下百种，与此同时研究出相应的技术工艺和设备。在煤气化设备中关键就是煤气发生炉，俗称气化炉。按煤气化炉中的流动力学条件，将气化炉分为固定床炉，移动床炉，沸腾床(流化床)炉，气流床炉和熔融床炉；按炉内温度条件还有高温(高于灰熔点)气化炉等。沸腾床发生炉的特点，是利用气化剂(空气、氧气、蒸气)沸腾粉煤并引起氧化(燃烧)及还原反应，以制取内含有效成分的煤气。而在此过程中如何使粉煤均匀沸腾是关键所在。迄今为止，绝大多数沸腾床(流化床)发生炉其内部均设有炉箅或者气化剂分布板，借助气化剂使粉煤沸腾起来。此种沸腾床炉的制气能力低且需要维修炉内设备而频繁停炉。中国专利ZL97202018.7公开的沸腾床粉煤气发生炉克服了已往沸腾床炉缺点，但还存在如下不足之处：1、没解决所有沸腾床发生炉固有的弊病，即煤气中粉尘含量高。尽管出自发生炉的煤气经过高温旋风分离器时被捕集到的粉尘(含有未燃尽的碳粉)返回到发生炉，但煤气中粉尘含量仍达占入炉煤总灰分的60％，炉灰占总灰分的40％。2、由于炉灰和粉尘中含碳量高且发生炉外壳表面积大而热损失也大，故较之高水平的气流床高温高压发生炉，综合性碳利用率和气化率低。3、煤气中所含的CO2(二氧化碳)和CH4(甲烷)多。因此，生产合成气时，致使生产合成氨中脱碳设备增加，而且释放气(为排放CH4)量增加。4、由于发生炉高度高而整个建筑物高度很高，致使设备组装难度增加，而且建设投资也增多。国家经济政策要求更加合理而有效地利用粉煤，而企业则追求通过改善技术和利用廉价的粉煤来降低成本达到利润最大化，因此进一步改进和发展沸腾床粉煤气化技术，既符合国家的经济政策，又符合曾经利用昂贵的重油、焦碳、无烟块煤作为原料生产煤气的企业的迫切愿望。

三、发明内容

本实用新型的目的是提供一种常压粉煤气化炉，能够延长粉煤在炉内氧化还原反应时间，并提高煤气成分的质量和减少耗氧量，降低热损失。

本实用新型采用的技术方案是：常压粉煤气化炉具有上面为拱形封头的立式圆筒状炉身，拱形封头顶部有煤气出口管，炉身下面有圆锥形封头，圆锥形封头上连接有下喷嘴和回流连接短管，炉身的下部有一段向下收缩的圆锥台，圆锥台上口与上部炉身相接，下口与下部圆锥形封头相接。

本实用新型在煤气生产能力相同前提下，降低发生炉高度和外壳表面积，增大气流空间。粉煤在发生炉内均匀沸腾的前提下，为了克服现有技术中的缺陷，即因炉内煤气流速快而带出去的粉尘多和因反应时间短而CO2的还原反应不充分，重新确定了合理的发生炉外壳几何参数。即炉下部圆锥角，其上端直径，炉体中部圆锥台倾斜角，圆锥台高度，炉体上部圆筒直径及其高度。

为使炉内粉煤均匀沸腾(即粉煤与气化剂均匀混合和接触)，并使炉灰尽量不随煤气飞出去而沉降到炉底，合理选定下喷嘴的方位及气化剂通过喷嘴的流速，以适应发生炉在最高、最低负荷时粉煤的沸腾条件和保证气化剂与粉煤均匀接触；并根据煤质及发生炉的能力来确定上、下喷嘴的数量及直径。上述参数还取决于煤种，煤质，产气能力等。通过多年不同能力发生炉的运行，积累了最合理的参数。

开发高效率回流高温旋风分离器，并使其与发生炉成为一体。过去的旋风分离器与发生炉分离，仅为工艺上的联系，而且其内部为没有中心管的旋风沉降式的粉尘捕集筒；而本实用新型使回流高温分离器与发生炉一体化，固定发生炉与旋风分离器的安装距离和高度，并在旋风分离器内部安装中心管。

煤气和粉尘将通过发生炉上部的煤气出口管进入回流高温旋风分离器，在此煤粉在离心力的作用下分离而坠落之后顺着回流管返回到发生炉再参与气化反应。

本技术方案的实现，不仅达到本实用新型的目的，还会凸现它的优点和经济效益。改进发生炉的结构形式和喷嘴安装位置，不仅改善粉煤沸腾条件，还能使发生炉内反应时间比过去延长10％，从而煤气中CO2含量减少1％以上，CO、H2含量各增加1％。