[发明专利]一种用于粉煤气化的固定床渗透流气化炉

说明书

一种用于粉煤气化的固定床渗透流气化炉，包括炉体及其水冷夹套，炉体底部的气化剂分布器以及排灰结构和供气系统，特征在于：所述炉体的顶端加设有进料阀连通有密封加压连续加煤器、上部设置有环状过滤式煤气通道及其煤气出口、底部设有气化剂分布器、气化剂和产品气以渗透流在粉煤床层流动，产品气在炉上部通过环状过滤式煤气通道输出，实现小于6mm粉煤气化；本发明通过对现有气化炉进料装置和内部结构进行改进，炉内气化状态良好，气化炉性能大大提高，实现了粉煤的高效气化，为粉煤的气化提供了有力的支撑。

技术领域

本发明涉及一种粉煤气化炉，特别是一种用于粉煤气化过程中采用渗透的粉煤气化炉。

背景技术

煤的气化可将煤污染集中处理，并得到清洁燃气，是煤炭清洁高效利用的重要途径之一，煤的气化设备很多，现有正在应用和开发的煤气化设备种类很多，按其混合方式和运动状态可分为固定床、流化床和气流床等几种典型设备，各种气化设备对原料煤的粒度、黏结性、反应活性、灰熔点和操作条件等有不同的要求，同时其热效率、碳转化率、气化强度及煤气组成也有明显的区别，各种气化炉在应用中均有一定局限性。

固定床气化炉在实际生产中使用块煤或煤焦为原料，一般筛分范围为6-50mm，有一定块度的煤块可使炉内原料有均匀孔隙，使气化剂能够均匀透过料层，常见有两段式气化炉、鲁奇炉和GBL炉，鲁奇炉原料块度3～30mm的褐煤、弱粘结性煤等，采用干法排渣，GBL炉在鲁奇炉基础上改进，采用熔融排渣技术，降低蒸汽用量，提高气化强度，但其原料必须有相当的块度；固定床气化炉应用中存在的主要问题是：限制了固定床的原料粒度范围，因为过细的粉煤形成的料层较为致密，常压气化剂难以穿透物料层，而加大气化剂压力，因为存在顶部空间，又容易导致局部流化而形成短路气流通道，气化剂分布不均，进一步导致炉内温度场、反应场不均匀，炉内反应恶化，以致不能正常操作。

流化床气化炉中的煤料粒度一般在6mm左右，这样细粒煤料在自下而上的气化剂的作用下保持着联系不断和无序的沸腾和悬浮状态运动，形成组成均一的流化床。常见有温克勒炉，对原料煤要求粒径小于3mm的必须控制在15%以下，大于10mm的必须控制在5%以下，且生成气中带出的飞灰量很大；流化床气化炉应用中存在三个主要问题：一是对更为细小的煤粉难以利用，过细的煤粉会在流化床床层上部空间一直处于悬浮状态，这部分煤粉难以利用，会随产生的煤气中带出，造成碳转化率低，增大后续设备运行负荷；二是产生的煤气在接近炉温下导出，需设置较庞大的余热回收装置；三是排灰中的含碳量高，碳转化率低。但流化床仍是利用粉煤气化的主流研究方向，很多学者对其进行了研究、改进，公开号为CN101962576A公开了一种同时采用流化床气化技术和熔渣气流床气化技术的复合粉煤气化技术，解决了粉煤气化原料煤处理、运输复杂的问题，但没有解决小粒度煤粉难利用的问题。

气流床气化炉是用气化剂将70%以上通过200目的煤粉输送入炉中，以并流方式在高温火焰中进行反应，常见有德士古炉、K-T炉，德士古炉把煤制成水煤浆送入气化炉内同气化剂进行高温气化反应，水煤浆中煤粉质量浓度约71%，煤粉中14-60%的粒度须小于90μm，气流床气化炉应用中存在三个主要问题：一是由于以气化剂为载体输送原料，所以煤粉粒度要求较为严格，一般控制在76μm左右，制煤粉需较庞大的制粉设备，耗电量大，对于可磨性较差的煤种更是如此；二是由于气流床为并流操作，制得的煤气与入炉气之间不能产生热交换，故出口煤气温度很高，需设置较庞大的余热回收装置；三是因为气速很高，带走的飞灰很多，需设置较庞大的除尘装置。

为了解决上述气化炉对气化原料煤粒度的限制，实现用小于6mm的粉煤进行气化，很多学者进行过研究，秦力军申请的专利，公开号为CN202954009U公开了一种对20mm以下粉煤气化的气化炉，利用逐层向下倾斜安装的多个粉煤承载板围成多个相通的热交换气化室，在煤粉承载板上设有通气气隙，气化剂与粉煤错流反应，但该气化炉应用时可能存在两个问题：一是原料煤仍需有一定的粒度，因为在各个向下倾斜的粉煤承载板下方形成了无原料填充的空白区，在用小粒度粉煤气化时易造成气化剂偏析、分布不均匀，进一步可能导致炉内反应恶化；二是煤热解产生煤焦油后，粉煤结块，仅靠重力难以下滑，出料困难；三是在物料分布器加煤后，粉煤在炉内分布不均。