[发明专利]煤气发生炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤气发生炉，尤其涉及一种循环流化床式的煤气发生炉。

背景技术

相比于煤的燃烧，煤气的燃烧更为清洁、高效，因此煤气作为一种清洁 能源正受到越来越广泛的关注。将煤转换为煤气的煤气发生炉主要可分为三 大类：固定床、流化床和气流床。在实际的生产过程中，粉煤的气化相比于 块煤气化效率更高，是目前研究和应用的主要煤气化手段。

利用粉煤生产煤气的气化原理是煤和气化剂的反应，本质上是碳、氧和 水蒸汽的反应。在通常的煤气发生炉中，将粉煤通入煤气发生炉中，并将水 蒸汽、空气等气化剂通入煤气发生炉中，而后粉煤和气化剂发生反应，主要 的反应式包括碳与氧气的燃烧反应，放出大量的热能，如下式(1)所示：

C+O₂→CO₂+Q          (1)

其中，“+Q”代表放出热量。

还包括二氧化碳和水蒸汽被碳还原为一氧化碳和氢气的反应，主要反应 式如下式(2)、(3)和(4)所示：

CO₂+C→2CO-Q         (2)

H₂O+C→H₂+CO-Q       (3)

2H₂O+C→CO₂+2H₂-Q    (4)

其中，“-Q”代表吸收热量。

现有技术基于上述原理来生产煤气所使用的煤气发生炉可以为循环流化 床，其一般结构如图1所示，在炉体100壁内从下至上的区域依次为炉膛10、 反应区20和导气区30。其中，在炉体100侧壁的中下部设置有粉煤入口110， 又可称进煤口；在炉体100底部设置有第一进气口120，所通入的第一次进 气主要是空气，又可称空气进气口。炉体100壁内偏下部的空间直接连通粉 煤入口110和第一进气口120的区域就是炉膛10，提供粉煤燃烧所需的空间， 主要完成的是上述反应式(1)。在炉体100侧壁的中部设置有第二进气口 130，通入的第二次进气主要是水蒸汽，又称水蒸汽进口。在炉膛10的上方， 与第二进气口130直接连通的区域为反应区20，提供二氧化碳、水蒸汽和碳 完成上述还原反应式(2)～(4)的反应空间。在反应区20的上方为导气区 30，炉体100的上部一般通过管道连接旋风分离器200，将夹杂着固体颗粒 的混合气，俗称煤气，传输到旋风分离器200中。旋风分离器200的上部设 置导出管道，将分离出来的混合气导出，其下端通过设置在炉体100中部的 回引口与炉体100相连，用于导引未反应的固体颗粒，主要是粉煤，循环回 到炉体100中再次燃烧。

现有技术采用上述结构的煤气发生炉，其存在的缺陷是：1)粉煤、空气 和水蒸汽会按照设定规律周期性的通入，煤气形成时也会由旋风分离器周期 性的开启导出管道以导出，另外，反应区发生的还原反应为吸热反应，而燃 烧反应或还原反应的逆反应均是放热反应，所以反应区的温度会随着煤气发 生炉与外界周期性的连通，以及吸热/放热反应的交替发生而出现温度波动现 象。当温度下降时需要从新依靠燃烧放出的热能来提高反应区的温度，在此 低温状态下，反应区是难以反应生成煤气的；2)反应区内气压较低，所以二 氧化碳、水蒸汽和碳的分子难以充分接触以进行反应，导致煤气发生炉的反 应效率普遍不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤气发生炉，以提高煤气发生炉内的反应效率， 提高生产量。

为实现上述目的，本发明提供了一种煤气发生炉，在炉体壁内从下至上 依次包括炉膛、反应区和导气区，其中，反应区内布设有填充结构，该填充 结构中设有多个容纳煤气生成反应进行的通道，该炉膛和该导气区通过通道 导通。

由以上技术方案可知，本发明采用在反应区内设置填充结构的技术手段， 缩小了反应区的实际反应空间，在反应物量不变的情况下，能够以反应空间 的减小来提高反应空间内的压力，使各反应物分子接触概率更大，加速反应 的进行，从而提高煤气生成的反应速率，提高生产量。

下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术中一种煤气发生炉的结构示意图；

图2为本发明煤气发生炉具体实施例一的结构示意图；