[实用新型]利用合成气返烧的辅助气化设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及在可燃原料制备合成气的过程中提高气化炉实用性、操作性和经济性的技术，具体地指一种利用合成气返烧的辅助气化设备。

背景技术

随着人口的自然增长和经济的持续发展，作为主要能源来源的常规优质化石燃料却在迅速地减少，导致我国乃至世界都存在长期而巨大的能源需求和供应压力。面对全球一体化的大趋势，我国高耗能、低能效的经济将面临如何在国际竞争中求得生存和发展的严峻考验。在燃煤、生物质材料、城市固体废物等可燃原料的利用问题上，节能降耗已成为促进国家经济、社会可持续发展的最重要和最有效的手段之一。

与燃料燃烧获取能源这种相对落后的低级利用形态相比，燃料高温气化所获得的合成气具有更高的价值，其用途也更为广泛。例如，合成气可以制备成油品，对解决液体燃料短缺、保护环境有重要意义。同时，合成气既是生产化肥(尿素)的重要原料，也是生产甲醇、乙醇、醋酸等大宗化学品的重要原料。此外，合成气还可以应用于整体气化联合循环发电(IGCC)，其发电效率可比常规直燃发电提升许多。目前，对可燃原料进行高温气化的设备主要包括固定床气化炉、流化床气化炉、喷流床气化炉等，近年来还发展有新兴的等离子气化炉。

对于固定床气化炉、流化床气化炉和喷流床气化炉而言，一直存在着随燃料特性的变化而导致合成气产量与成份波动的状况，由于此类气化炉在运行过程中的调节手段有限、且不容易及时调节，故严重影响了合成气的后续工艺。例如，为了达到较高的冷煤气效率，一般尽量将燃料的完全燃烧比例降低，致使气化炉内温度不高。对于燃料为生物质或煤泥的固定床气化炉或流化床气化炉而言，合成气出口温度一般在500～800℃之间，特殊情况下最高的出口温度也不会超过1000℃，而在该温度区间内将大量产生焦油，这是气化工艺最难净化的产物之一，为合成气的后续应用工艺带来了极大的困难。如果要减少焦油的生成，就必须提高合成气出口温度，这需要相应增加供氧量，提高燃料燃烧的比例。这样对于低热值燃料而言，一方面会致使所生成的合成气中CO₂含量升高、热值大幅降低、成份变差，同样不利于合成气的后续工业应用；另一方面受其燃烧条件与理论燃烧温度的限制，气化炉中的局部功能区域也很难保证达到所需的高温。

对于等离子气化炉而言，由于其在运行中由等离子电弧来提供高温高热，它可以独立于气化炉内的化学反应来调节合成气的产量和成份波动状况，具有调节方便的特点。但受等离子炬电极寿命的限制，尤其是其阴极寿命的限制，通常一个等离子炬连续使用600h就需要更换电极。而一台等离子气化炉通常配备有2～4个等离子炬，有的甚至更多，这就导致等离子气化炉的部件更换频繁、工作效率大为降低。同时，由于等离子炬及其相应的冷却水系统的耗电量较大，导致其运行成本较高。

发明内容

本实用新型的目的就是要解决现有气化炉对燃料特性波动适应性较差的难题，提供一种负荷调节性和燃烧稳定性好、燃料气化温度高、燃料适应性广、产品品质高的利用合成气返烧的辅助气化设备。

为实现上述目的，本实用新型所设计的利用合成气返烧的辅助气化设备，包括气化炉和后续处理设备，气化炉的合成气出口与后续处理设备的合成气进口相连。所述后续处理设备上设置有合成气抽取口，所述合成气抽取口与循环风机的输入端相连，所述循环风机的输出端与合成气喷嘴相连，所述合成气喷嘴设置在气化炉下部的燃烧室壁面上，用于向燃烧室中喷射合成气。所述气化炉下部的燃烧室壁面上还设置有氧气喷嘴，用于向燃烧室中喷射氧气或富氧空气。

进一步地，所述循环风机的输出端通过稳压储气罐与合成气喷嘴相连。设置稳压储气罐的目的是确保合成气能够在燃烧室中稳定燃烧。当燃料给料特性变化较大时，由于储气罐的缓冲作用，可以使合成气的流量变化相对滞后，减少波动性，从而实现稳定燃烧，保证气化过程连续进行。

更进一步地，所述气化炉下部的燃烧室上方的炉壁上设置有二次供氧装置，用于向气化炉内的原料床处补充氧气或富氧空气。在高温高热烟气上行气化燃料的过程中，部分燃料会与二次供氧装置喷入的氧气燃烧，以确保提供稳定的气化热量。

再进一步地，所述后续处理设备上的合成气抽取口处设置有灰渣过滤装置。灰渣过滤装置可以将不符合要求的大尺寸颗粒截留下来，保持合成气管路和喷嘴的通畅。