[发明专利]高效煤炭气化炉

说明书

所属技术领域

本发明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。

现有技术背景

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 必须采用在炉内燃烧部分煤炭的方法提供反应热。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，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

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℃，现有技术无法做到。

本发明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反应热，为煤炭 高效连续气化并生产高热值煤气技术提供了可靠途径。采用蓄热式技术可使用 单一高温过热蒸汽作为气化剂，煤气中仅含有微量N₂、CO₂，CO和H₂含量各 占接近50％，气化反应区煤层温度保持稳定促使反应完全，气化效率及热效率 大幅度提高。

发明的突出特点与显著进步

本发明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。本发明的气化炉为竖炉，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。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。

发明的实施

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

下面结合附图1和实施例对本发明做进一步说明。