[发明专利]一种新型高效的高灰煤气化螺旋反应器

说明书

本发明涉及一种新型高效的高灰煤气化螺旋反应器，包括灰渣收集器，灰渣收集器上部设有进料管，进料管上设有高灰煤进口和活性物质进口，进料管上还设置有高温高压水进口；灰渣收集器中设置有螺旋反应槽，螺旋反应槽的上端与进料管的出料口对接，螺旋反应槽的下端伸出灰渣收集器或与灰渣收集器上的出口连通，螺旋反应槽为横截面为弧形的且槽口水平开设的螺旋滑道结构；灰渣收集器下端具有排渣口。高灰煤进入进料管中，由活性物质进行改性提高高灰煤的活性，灰分含量较高的半焦通过离心力被甩出进入到灰渣收集器中并下落，由排渣口排出，避免了大量灰分被加热，减少了高温灰渣量，不但提高了热效率，而且降低了灰渣冷却设备的负荷，更加容易冷却。

技术领域

本发明涉及高灰煤气化领域，具体涉及一种新型高效的高灰煤气化螺旋反应器。

背景技术

利用高灰煤气化制取氢气是高效利用高灰煤的有效手段，高灰煤是指以空气干燥基为基准灰分大于40％，水分不高于20％的高灰煤，尤其是烟煤和无烟煤。目前，从世界范围看，高灰煤流化床煤气化技术尚未实现大规模推广与应用，我国的流化床煤气化技术走在世界前列，流化床气化技术正处于“试运行”阶段，国内先后建立了0.6MPa和1.0MPa的加压气化示范装置，其中1.0MPa装置是目前全球压力最高流化床气化炉。从运行情况来看，常压/加压流化床气化炉可以“消化”灰含量30-40％的高灰煤，产出富含CO和H2的煤气。

但是存在下列问题：(1)气化炉单位时间的煤炭处理量(气化强度)明显偏低，仅为设计值的60-80％；(2)在设计的停留时间下，炭转化率较低，约为75-86％。(3)大量的灰分在炉内被加热到1000℃以上，然后排出气化炉，不但气化炉热效率低，且浪费大量的煤炭(燃烧热)，气化效率低。(4)高灰煤气化灰渣具有温度高、灰量大的特点，在常压条件下，多采用螺旋冷渣机或空气逐级冷却，存在设备庞大，装置占地面积大，冷却效果非常不理想，能耗高。其中问题(1)和问题(2)都说明流化床中高灰煤活性低，气化速率低，需要较长的炉内停留时间。问题(3)说明了高灰煤灰分白白带走大量热量，气化热效率较低。问题(4)说明了大量高温灰的难以实现高效冷却。这些问题严重制约了高灰煤流化床气化技术的大规模推广和安全稳定运行，更谈不上满负荷运行和经济运行。

因此，针对高灰煤气化活性低，气化热效率低及高温大灰量难冷却的问题，开发一种高气化速率、高热效率、容易冷渣的反应装置是一个值得研究的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型高效的高灰煤气化螺旋反应器，以解决现有技术中存在的高灰煤气化活性低，气化热效率低及高温大灰量难冷却的问题。

为实现上述目的，本发明的一种新型高效的高灰煤气化螺旋反应器采用如下技术方案：一种新型高效的高灰煤气化螺旋反应器，包括灰渣收集器，灰渣收集器上部设置有与灰渣收集器连通的进料管，进料管上设置有高灰煤进口和供提高高灰煤活性的活性物质进口，进料管上还设置有高温高压水进口；灰渣收集器中设置有螺旋反应槽，螺旋反应槽的上端与进料管的出料口对接，螺旋反应槽的下端伸出灰渣收集器或与灰渣收集器上的出口连通，螺旋反应槽为横截面为弧形的且槽口水平开设的螺旋滑道结构；灰渣收集器下端具有排渣口。

所述活性物质进口包括改性剂进口和高温高压氧气进口中的至少一种。

所述活性物质进口包括改性剂进口，改性剂采用1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、K2S2O8、乙醚的混合物，其中1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯的质量分数在1-19％，K₂S₂O₈的质量分数在20-47％，剩余为乙醚。

所述活性物质进口包括高温高压氧气进口，通入氧气的体积分数不高于12％，用氮气或二氧化碳作为平衡气。

所述活性物质进口包括改性剂进口和高温高压氧气进口，且改性剂进口和高温高压氧气进口上下依次设置，改性剂进口方向与竖直方向夹角为60°，高温高压氧气进口方向与竖直方向夹角为45°，高压氧气进口的直径不大于改性剂进口的直径。