CN101220299A - 固定床造气炉生产合成气节能减排的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定床造气炉生产合成气节能减排装置及方法，为解决原料煤副产蒸汽及废气产生量较大问题而发明。本发明固定床造气炉生产合成气节能减排装置，包括带有夹套的固定床造气炉，在造气炉夹套内壁环区衬以绝热保温耐火材料；在绝热保温耐火材料内壁环区靠近炉膛处砌筑或浇注耐高温耐磨抗热震防结渣耐火材料；本发明的方法，1)使造气炉炉膛气化区周围壁面温度达到1000℃以上；2)减少造气炉的炉内及炉外吹风气和水煤气的混合空间。上述的结构中，由于采用复合隔热防结渣材料砌筑在造气炉炉膛气化区的四周，以使周围壁面温度达到1000℃以上，减少了水夹套的副产蒸汽量，降低了造气炉炉渣残碳，提高了气化时的蒸汽分解率。

Description

固定床造气炉生产合成气节能减排的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种固定床造气炉生产合成气节能减排的装置及方法。

背景技术

经实际测试目前常用的固定床间歇造气炉靠近水夹套地方，由于水夹套冷却效应导致水夹套内壁周围80mm环区内的原料煤层温度过低，该部分的原料煤远远低于着火温度，导致不能很好的燃烧贮热及气化。造气炉气化层水夹套的水冷壁效应不仅导致炉渣中残碳较高，残碳在10～20％甚至以上，同时也导致气化时蒸汽分解率低，煤气中存在大量未分解的水蒸汽进而引起造气污水涨池排放。

以上原因，不仅导致目前运行的固定床间歇造气炉生产合成气系统，用价格很高的无烟煤副产了大量蒸汽，而且还产生了大量的污染物，不仅污染了环境，也造成了企业的经济效益不佳。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明采用一种减少原料煤副产蒸汽及废气产生量的节能减排方法及装置。

为达到上述目的，本发明固定床造气炉生产合成气节能减排装置，包括带有夹套的固定床造气炉，在造气炉夹套内壁环区衬以绝热保温耐火材料；在绝热保温耐火材料内壁环区靠近炉膛处砌筑或浇注耐高温耐磨抗热震防结渣耐火材料；夹套内通入循环流动的冷却介质。

进一步地，上述的造气炉炉膛顶部为锥形顶，在造气炉炉膛上部设有炉顶气体接管，炉顶气体接管连接上行煤气油压座板阀的一侧接口，上行煤气油压座板阀另一侧口直接连接吹风气回收油压座板阀的一侧接口；上行煤气油压座板阀的底部接口通过上行煤气管道插入自动间歇水封槽中；吹风气回收油压座板阀的底口，通过管道输出吹风气；

炉底鼓风箱通过一根管道连接吹风油压座板阀的一侧接口，其另一侧口直接连接下行煤气油压座板阀一侧接口，吹风油压座板阀的底口为吹风空气入口；下行煤气油压座板阀的底口为下行煤气出口，连接下行煤气管道至自动间歇水封槽的切向煤气入口；下行煤气油压座板阀的另一侧连接上吹蒸汽油压阀；在自动间歇水封槽后侧设置有总煤气出口管道。

进一步地，在上述的自动间歇水封槽内设有一个能够在油压的作用下升起或落下的密闭空筒。

进一步地，还包括一个用以处理固定床造气炉所产生的废弃物的三废共燃处理系统，其至少包括：采用低倍率机械循环流化床的三废共燃炉、一个对三废共燃炉所排出的排气进行固气分离并收集固态组分的旋风分离器，以及一个将旋风分离器中所收集的固态组分送回到三废共燃炉的机械回料装置；其中，在所述的三废共燃炉炉体中部的侧壁上设有吹风气入口，该吹风气入口通过管道与吹风气回收油压座板阀的底口相连通；在三废共燃炉下部设有螺旋给料机；在所述的三废共燃炉顶部设有废液喷头，喷头下方设有炉内旋风筒；所述的机械回料装置由用于收集旋风分离器除下来的固态组分的锁气回料器以及将锁气回料器所收集的固态组分输送到三废共燃炉的水冷螺旋返料机组成。

为达到上述目的，本发明固定床造气炉生产合成气节能减排的方法，其特征在于：

1)使造气炉炉膛气化区周围壁面温度达到1000℃以上；

2)减少造气炉的炉内及炉外吹风气和水煤气的混合空间。

进一步地，还包括步骤3，具体为：

3)在燃料中添加可增加原料煤的反应活性催化剂。

其中，上述的催化剂成分为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、醋酸钾、醋酸钠、甲酸钠、甲醇钠或二氧化锰中的一种或几种。

进一步地，还包括步骤4，具体为：

4)将可燃气体在吹风阶段和上吹制气期间送入造气炉。

其中，上述的可燃气体为甲醇、合成氨合成放空气及驰放气、高炉煤气、焦炉煤气、空气煤气、水煤气或天然气中的一种或几种。

进一步地，还包括如下步骤，具体为：

A)对固定床造气炉所产生的废液、废气和废煤进行共同燃烧；

B)对燃烧所产生的高温烟气用锅炉进行回收生产蒸汽；

C)回收热量后的烟气经过干法烟气除尘器及湿法烟气脱硫塔脱硫后通过引风机从烟囟放空。

上述的结构中，由于采用复合隔热防结渣材料砌筑在造气炉炉膛气化区的四周，以使周围壁面温度达到1000℃以上，减少了水夹套的副产蒸汽量，降低了造气炉炉渣残碳，提高了气化时的蒸汽分解率，达到造气污水不涨池排放。并通过减少造气炉的炉内及炉外吹风气和水煤气的混合空间，加强了吹风气和水煤气的高效分离，降低了吹风气中可燃气体成分及水煤气中无效气体成分，从而减少吹风气及合成放空气的排放量，达到了减排二氧化碳的目的。并将副含CO、H₂、CH₄的可燃气体送入造气炉，用以在吹风阶段送入时起到气化层燃烧贮热作用，在上吹制气期间可分解CH₄为原料气，不仅处理废气同时还降低原料煤消耗。采用低倍率机械循环流化床三废共燃炉来处理固定床造气炉在造气过程中所产生的污水池煤泥、造气除尘器细灰、造气炉渣、可燃有机废液、吹风气等三废可燃能源，不仅三废可燃能源得到了高温处理，而且回收高温烟气热量降低了生产成本，吹风气燃烧后的烟气进行了除尘脱硫后放空，消除了环境污染。

附图说明

图1是为本发明固定床造气炉生产合成气节能减排的装置流程图

图2是为本发明中三废共燃处理系统流程图

图3是为本发明固定床造气炉生产合成气节能减排的装置结构图

图4是为图3所示本发明固定床造气炉生产合成气节能减排的装置中耐高温耐磨抗热震防结渣耐火砖俯视图。

图5是图4的剖面图。

图6是本发明中三废共燃炉及旋风除尘器设备结构图

图7是图6的剖面图

具体实施方式

本发明固定床造气炉生产合成气节能减排的方法，具体步骤包括：

1)将造气炉炉膛气化区周围壁面温度达到1000℃以上，这样可减少水夹套的副产蒸汽量，降低造气炉炉渣残碳，提高气化时的蒸汽分解率，达到造气污水不涨池排放；

2)减少造气炉的炉内及炉外吹风气和水煤气的混合空间，加强吹风气和水煤气的高效分离，来达到降低吹风气中可燃气体成分降低水煤气中无效气体成分，从而减少吹风气及合成放空气的排放量，进而达到减排二氧化碳的目的。

由于目前固定床间歇造气炉广泛采用的原料煤为无烟煤或焦炭、半焦，无烟煤或焦炭、半焦的活性较低，虽然可以通过吹风操作中提高温度来增加原料活性，但操作中考虑到防结疤翻炉，提温只能不超过原料煤的灰融点T2以上，所以用提温的方法对提高原料煤活性已很有限。因此，在燃烧贮热阶段，原料煤就不能快速较彻底地燃烧，造成蒸汽分解率不高及炉渣里成型渣块中的残碳高。

针对原料煤活性不高的情况，本发明采用在燃料中添加催化剂来解决。催化剂可增加原料煤的反应活性，吹风时可在短时间内使气化层达到较高的温度，相应缩短了吹风时间，增加单炉制气能力。另外由于原料煤添加了催化剂，在其灰熔点不降低的情况下，可以在较低的温度下具备气化反应的活性，就可使气化反应区尽快由动力学控制转入扩散控制，提高制气效率。催化剂成分为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、醋酸钾、醋酸钠、甲酸钠、甲醇钠、二氧化锰。催化剂的配比中钾盐钠盐占10％～100％，二氧化锰占0～90％，催化剂加入量为原料煤用量的0.1％～1％，催化剂的加入方式以水溶液形式喷洒在入炉原料煤上。

进一步地，还包括步骤4，具体为：

4)将可燃气体在吹风阶段和上吹制气期间送入造气炉。

其中，上述的可燃气体可以为甲醇或合成氨合成放空气及驰放气、低成本的可燃气体或天然气。将甲醇或合成氨合成放空气及驰放气送入造气炉，当在吹风阶段送入时可起到气化层燃烧贮热作用，在上吹制气期间送入时可分解甲烷为原料气，起到处理可燃废气同时降低原料煤消耗的作用。将低成本的可燃气体在吹风阶段送入造气炉燃烧贮热，在上吹制气期间在高温碳及蒸汽的作用下分解可燃气体中的甲烷为原料气，来减少原料煤消耗的方法。低成本的可燃气体指的是一些热值较高的可燃废气，例如一些不能得以有效利用的高炉煤气、焦炉煤气，以及采用比无烟煤价格较低的烟煤等原料产的空气煤气、水煤气等热值较高的可燃气。

将天然气吹入造气炉是一种天然气和煤为原料联合低成本制合成气的方法。在热壁高效造气炉的上吹制气期间，天然气在高温碳的催化作用下和蒸汽作用分解为原料气，同时一部分水蒸汽和高温碳发生气化反应生成水煤气。这种方法，克服了单纯依靠煤制合成气时氢碳比太低，而采用单纯天然气转化制合成气氢碳比太高的缺点。

可燃气体在吹风阶段送入热壁燃气造气炉时，可燃成分CO、H₂、CH₄及碳氢化合物C_mH_n和空气中的氧气在炽热碳层上发生燃烧反应，同时放出热量。化学反应式为：

C_mH_n+(m/2)O₂＝mCO+(n/2)H₂ (1)

2CO+O₂＝2CO₂              (2)

2H₂+O₂＝2H₂O              (3)

CH₄+2O₂＝2H₂O+CO₂         (4)

可燃气体在上吹制气阶段送入热壁造气炉时，CH₄及碳氢化合物C_mH_n和水蒸汽在1000～1300℃的炽热碳层上发生蒸汽转化反应，分解为CO、CO₂、H₂。碳氢化合物C_mH_n在高温下发生裂解，最终炽热碳、CH₄和水蒸汽反应达到平衡。化学反应式为：

C_mH_n＝(m-n/4)C+(n/4)CH₄             (6)

CH₄+H₂O＝CO+3H₂ΔH⁰ ₂₉₈＝206.29kJ/mol(7)

C+H₂O＝CO+H₂ΔH⁰ ₂₉₈＝131.39kJ/mol   (8)

CO+H₂O＝CO₂+H₂ΔH⁰ ₂₉₈＝-41.19kJ/mol (9)

热力学分析表明，低压、高温的条件下有利于反应(6)(7)(8)的吸热反应进行，低压、高温、过量蒸汽的条件下有利于反应(7)(8)的可逆吸热反应进行，提高温度可提高CH₄与碳的平衡转化率，在体系温度大于900℃时，反应(7)的主要平衡产物是CO和H₂，CH₄将得到分解。

实验动力学研究表明，在较高的转化温度(1000～1300℃)下，在高温碳催化下，CH₄转化速度很快，在短时间内含量降到了小于1％。

下面结合附图和具体实施例对本发明固定床造气炉生产合成气节能减排装置作进一步地的说明。

在图1、图3、图4、图5中：本发明固定床造气炉生产合成气节能减排装置，包括带有夹套1的固定床造气炉，在造气炉夹套内壁环区衬以绝热保温耐火材料2；在绝热保温耐火材料内壁环区靠近炉膛处砌筑或浇注耐高温耐磨抗热震防结渣耐火材料3；夹套1内通入循环流动的冷却介质。采用上述结构，在夹套内衬以保温材料和耐火材料用于绝热提高热壁温度，使壁温达到1000℃以上，减少水夹套的副产蒸汽量，降低造气炉炉渣残碳，提高气化时的蒸汽分解率，达到造气污水不涨池排放；耐高温耐磨防结渣耐火材料3可以为防结渣耐火砖，其形状如图4、图5所示，图4是单块防结渣耐火砖的俯视图，图5是单块防结渣耐火砖的剖视图，防结渣耐火砖的上下和两端砌筑面分别有凹凸槽，用于加强砖与砖的径向及轴向的连接强度及密封效果。

夹套1上面连接内衬耐火材料的直形炉体4，直形炉体4上部连接内衬耐火材料的锥形炉顶7；将造气炉炉膛顶部为锥形顶，这样可使气化剂从炉底进出时在煤层分布均匀，并减少造气炉的炉内及炉外吹风气和水煤气的混合空间，加强吹风气和水煤气的高效分离，以达到降低吹风气中可燃气体成分降低水煤气中无效气体成分，从而减少吹风气及合成放空气的排放量，进而达到减排二氧化碳的目的。

锥形炉顶7的上部中间连接炉顶接口8，炉顶接口8的顶部连接油压控制的布料器9，炉顶接口8的一侧连接炉顶气体接管12；布料器9连接星型给料阀11，星型给料阀11采用减速电机10调节，星型给料阀11的进口a连接原料煤仓；

下吹蒸汽油压阀5的阀前接口b通过管道下吹蒸汽闸阀44、总蒸汽油压阀42、总蒸汽闸阀41连接总蒸汽管道；下吹蒸汽油压阀5的阀后管道6接锥形炉顶7通入锥形炉顶炉膛内；炉顶气体接管12连接上行煤气油压座板阀13的一侧接口，上行煤气油压座板阀13另一侧口直接连接吹风气回收油压座板阀14的一侧接口；上行煤气油压座板阀13的底部接口c通过上行煤气管道15插入自动间歇水封槽102中。

吹风气回收油压座板阀14的底口d，连接管道去吹风气旋风除尘器103；造气炉炉底鼓风箱切向接口管道16连接吹风油压座板阀17的一个侧口，管道16上设有防爆板33；吹风油压座板阀17另一个侧口连接下行煤气油压座板阀18的一个侧口，下行煤气油压座板阀18的另一个侧口连接上吹蒸汽油压阀19的侧口；吹风油压座板阀17的底口为吹风空气入口e，通过管道连接吹风安全蝶阀45的出口，吹风安全蝶阀45的入口连接造气鼓风机来的空气总管；

下行煤气油压座板阀18的底口为下行煤气出口f，连接下行煤气管道至自动间歇水封槽102的切向煤气入口；上吹蒸汽油压阀19的入口为上吹蒸汽入口g，通过管道连接上吹蒸汽闸阀43、总蒸汽油压阀42、总蒸汽闸阀41连接至总蒸汽管道；

上述固定床造气炉的吹风油压座板阀17、下行煤气油压座板阀18、上行煤气油压座板阀13均采用三通油压座板阀，阀门有两个侧口一个底口，阀门开关只能控制阀门底口的开闭，相邻两具油压座板阀能通过法兰直接连接，阀门侧面口内部空间都是相通的；这样省却了现有的油压座板阀是通过管道来连接的麻烦，进一步地减少造气炉的炉外吹风气和水煤气的混合空间，加强吹风气和水煤气的高效分离，来达到降低吹风气中可燃气体成分降低水煤气中无效气体成分，从而减少吹风气及合成放空气的排放量，进而达到减排二氧化碳的目的。

自动间歇水封槽21的上部切向出口k连接单炉总煤气出口管道28，总煤气出口管道28连接油压煤气总出口阀23的底口，油压煤气总出口阀23的侧出口通过管道连接多台造气炉的煤气总管；自动间歇水封槽加水阀24，阀后通过管道30插入槽内防止煤气倒流泄漏，阀前接口h通过管道接造气污水上水总管；自动间歇水封槽作为停车安全检修水封时的液位溢流阀22，通过管道27连接至单炉总煤气出口管道28；自动间歇水封槽作为湿式水封使用时的液位溢流阀25，阀后通过管道31插入槽内防止煤气倒流泄漏，阀前接口i通过接管排至造气污水地沟；自动间歇水封槽作为干式水封使用时的液位溢流阀26为油压座板阀，阀的侧口通过管道32插入槽内防止煤气倒流泄漏，阀的底口j排至造气污水地沟；油压控制升降的密闭空筒29，用于辅助快速降低或升高自动间歇水封槽干湿转换时液位的升降。

自动间歇水封槽的工作过程是这样的：在正常生产中，加水阀24、液位溢流阀25保持常开；当吹风结束上吹制气开始转换时，上行煤气油压座板阀13、油压煤气总出口阀23由关闭转为打开，吹风气回收油压座板阀14由打开转为关闭时，自动间歇水封槽提前处于湿式水封状态，即液位溢流阀26关闭，密闭空筒29下沉，水封槽内水通过液位溢流阀25溢流保持对管道15的水封作用，防止煤气通过管道15倒流通过吹风气回收油压座板阀14的底口d经吹风气旋风除尘器103、吹风气回收油压座板阀47至吹风气燃烧炉；

当吹风气回收油压座板阀14刚关闭到位时，自动间歇水封槽立即转换处于干式水封状态，即液位溢流阀26打开，密闭空筒29上提，水封槽内水位快速降低通过液位溢流阀26溢流，管道15出口没有水封作用，起到低阻力制气不降低上行煤气中显热的作用。

在停车检修时，上行煤气油压座板阀13、下行煤气油压座板阀18、油压煤气总出口阀23、液位溢流阀25、液位溢流阀26均关闭，打开液位溢流阀22，加水阀24保持常开，保证液位溢流阀22连续溢流水正常，即可水封隔绝此台造气炉同其他造气炉的气体联系。

闸阀48的作用是系统停电导致停车时打开放空保证造气炉安全，油压座板阀49的作用是制惰时将煤气自动放空，油压座板阀46的作用是作为吹风气暂时不能燃烧回收时放空。经减压后的可燃气体经水封104防回火后通过三处送入造气炉，一处通过阀55、油压阀54加入造气炉鼓风箱ml，一处通过阀53、油压阀52加入造气炉灰仓的四周环区m2，一处通过阀51、油压阀50加入造气炉夹套和灰仓之间的环区m3。

将富含CO、H₂、CH₄的可燃气体在以上三处的任何一处送入造气炉，当在吹风阶段送入时可起到气化层燃烧贮热作用，在上吹制气期间送入时蒸汽和甲烷在原料煤的高温催化下发生转化为原料气CO和H₂的反应，不仅处理废气同时还降低原料煤消耗。

生产甲醇的合成放空气未经提氮气、氩气的情况只能在吹风时加入到造气炉中，或部分加入到上吹制气中，以防氮气、氩气的循环积累造成放空量的增加。生产合成氨的合成放空气未经提氩气的情况只能在吹风时加入到造气炉中，或部分加入到上吹制气中，以防氩气的循环积累造成放空量的增加。

造气炉炉底总成采用已知技术，间歇吹风制气时的控制及阀门动作属公知技术，不再详细叙述。

实施例1

在热壁高效造气炉系统中，使用山西无烟煤(热值28164kJ/kg)为原料，按重量比碳酸钾80％，醋酸钠17％，二氧化锰3％配催化剂，以原料煤重量的0.6％比例使用气化催化剂，将该催化剂加水配成30％水溶液喷洒到入炉原料煤上，在上吹制气阶段送入成分含CH₄36％、H₂25％、N₂39％的合成氨放空气300Nm3/h，气化层温度1000～1250℃。

经运行分析对比，半水煤气中CH₄0.8％，造气炉炉渣残碳降低到7％以下，吨氨煤耗降低162kg。

实施例2

在热壁高效造气炉系统中，使用山西无烟煤(热值28164kJ/kg)为原料，按重量比碳酸钠65％，醋酸钾30％，二氧化锰5％配催化剂，以原料煤重量的0.5％比例使用气化催化剂，将该催化剂加水配成40％水溶液喷洒到入炉原料煤上，在吹风阶段送入成分含CO16％、H₂20％、CH₄13％、CH₃OH1％、CO₂10％、N₂40％的甲醇放空气400Nm3/h。经运行对比，造气炉炉渣残碳降低到6％以下，吨醇煤耗降低196kg。

在上述改进的基础上，为了能进一步地节能降排，还包括如下步骤，具体为：

A)对固定床造气炉所产生的污水池煤泥、吹风气、煤灰、造气炉渣进行共同燃烧；

B)对燃烧所产生的高温烟气用锅炉进行回收生产蒸汽；

C)回收热量后的烟气经过干法烟气除尘器及湿法烟气脱硫塔脱硫后通过引风机从烟囟放空。

在图2、图6和图7所示，还包括一个用以处理固定床造气炉所产生的废弃物的三废共燃处理系统，其至少包括：采用低倍率机械循环流化床的三废共燃炉201、一个对三废共燃炉所排出的排气进行固气分离并收集固态组分的旋风分离器202，以及一个将旋风分离器中所收集的固态组分送回到三废共燃炉的机械回料装置；所述的机械回料装置由用于收集旋风分离器除下来的固态组分的锁气回料器以及将锁气回料器所收集的固态组分输送到三废共燃炉的水冷螺旋返料机组成。

在三废共燃炉201下部炉膛，是煤渣煤泥沸腾燃烧区，造气炉渣、煤矸石、煤粉、造气污水煤泥在下部的流化床共燃。

在三废共燃炉201中部炉膛是废气燃烧区，中部设有废气燃烧器，造气炉产生的吹风气、脱碳的解析气通过吹风气入口经废气燃烧器送入炉膛和底部来的流化床高温烟气共燃。

在三废共燃炉201炉膛的上部，是有机废液高温分解燃烧区，固定床造气炉所产生的有机废液从喷头84喷入耐热钢板制作的炉内旋风筒83，进行预热后进入炉膛高温分解；在高温烟气的作用下有机废液进行分解。

这样气、液、固三废在三废共燃炉201得到共燃处理并产生了高温烟气(900～1200℃)。

三废共燃炉201出口的高温烟气，进入高温除尘器202进行旋风除尘。经过高温除尘器202除尘后的高温烟气，再经过中温中压或次高温次高压一级余热锅炉203和低压锅炉204二级余热锅炉及空气预热器205进行回收燃烧炉高温烟气热量，烟气温度降至150℃以下，然后再经过干法烟气除尘器206除尘及湿法烟气脱硫塔207脱硫后，通过引风机208从烟囱209放空。干法烟气除尘是指采用多管旋风除尘器、静电除尘器、布袋除尘器的除尘方法，湿法烟气脱硫是指双碱法、氨法脱硫的脱硫方法。

中温中压或次高温次高压余热锅炉203产生的蒸汽用于生产发电或生产系统使用，压力0.5MPa以下的低压锅炉204用于处理甲醇精馏残液，低压锅炉产生的蒸汽供造气炉气化使用。中温中压或次高温次高压余热锅炉产生的排污水，经膨胀器214减压闪蒸出蒸汽后，剩下的排污水去低压余热锅炉204中和甲醇精馏残液，产生低压蒸汽供造气使用。

中温中压或次高温次高压一级余热锅炉203包含水冷屏203-1、高温蒸汽过热器203-2、减温器203-3、低温蒸汽过热器203-4、对流排管203-5、锅筒203-6、省煤器203-7。

沸腾段燃烧后的炉渣，采用一次风经过风力输送冷渣器212对其进行气流输送至旋风分离渣仓213，分离下来的渣被冷却到150℃可装车销售或制造建材，分离后夹带粉尘的空气被预热到120℃同二次风一起送入悬浮段二次风装置78，起到旋转分离沸腾段来的高温烟气煤粒下降回燃的作用，还起到吹风气的炉膛燃烧的配风作用。

空气经过一次风机210加压后经过空气预热器205升温后，送到三废共燃炉201中的风室71进行沸腾燃烧煤渣煤泥。空气经过二次风机211加压后经过空气预热器205升温后，送到三废共燃炉201的二次风装置78及供吹风气预混空气式燃烧器79、其它低热值气体预混空气式燃烧器80配空气用。

在图2、图6、图7中：

三废共燃炉201，由土建基础74、内部保温耐火层81、外部钢制壳体82、炉内旋风筒83、有机废液喷头84等组成。

风室71、点火器72、布风板风帽73、螺旋给煤机75、锁气器76共同组成了三废共燃炉201的底部煤渣煤泥沸腾燃烧区，在此区内造气炉渣、煤矸石、煤粉、造气污水煤泥共燃。点火器72用于开车点火用，锁气器76的作用是为了防止吹风气送入三废共燃炉时引起压力波动从炉膛吹出煤灰。螺旋给煤机75、锁气器76各有两套，一套用于输送直径大于0.5mm以上小于10mm的煤粉颗粒，另一套用于输送直径小于0.5mm以下的煤粉颗粒和造气污水池煤泥。输送造气污水池煤泥的螺旋给煤机75头部带有多孔结构喷头，用于挤压煤泥为煤棒入炉膛下部燃烧。在三废共燃炉201炉膛的中部悬浮段，设有三废共燃炉水冷件77，以防止炉膛烟气温度过高结渣。水冷件上部设有旋转的二次风装置78，用于悬浮段补充空气和旋转烟气进一步燃烧其中夹带的煤粉。在炉膛的中部设有吹风气和脱碳解析气等低热值气体的吹风气预混空气式燃烧器79、其它低热值气体预混空气式燃烧器80。吹风气从预混空气式燃烧器79在三废共燃炉201高温烟气出口的一侧和中心旋风筒83之间切向送入悬浮段，起到旋转分离沸腾段来的高温烟气夹带的煤粒及自身夹带的煤粒下降回燃的作用。三废共燃炉水冷件77内的冷却水和中压锅炉锅筒203-6通过管道连接成自然循环形式。

高温除尘器202由外部钢制壳体86、保温耐火层89，耐火砖砌筑的旋风中心筒87等组成。三废共燃炉201出口的高温烟气，围绕高温除尘器202的旋风中心筒87进行旋转除尘。旋风除下来的煤粉，通过高温除尘器水冷件88冷却后进入水冷星形锁气回料器90、水冷螺旋返料机91送入流化燃烧炉膛再次燃烧，也可排经锁气放灰阀92放灰至刮板捞渣机93水封槽内，刮板捞渣机93将锁气放灰阀92放的灰和防爆水封口94落下的灰自动捞出槽外。高温除尘器202顶部设有防爆孔85，底部为防爆水封口94插入刮板捞渣机93水封槽内。高温除尘器水冷件88内的冷却水和中压锅炉锅筒203-6通过管道连接成自然循环形式。

综上可知，由于采用复合隔热防结渣材料砌筑在造气炉炉膛气化区的四周，以使周围壁面温度达到1000℃以上，减少了水夹套的副产蒸汽量，降低了造气炉炉渣残碳，提高了气化时的蒸汽分解率，达到造气污水不涨池排放。且通过减少造气炉的炉内及炉外吹风气和水煤气的混合空间，加强了吹风气和水煤气的高效分离，降低了吹风气中可燃气体成分及水煤气中无效气体成分，从而减少吹风气及合成放空气的排放量，达到了减排二氧化碳的目的。并将副含CO、H₂、CH₄的可燃气体送入造气炉，用以在吹风阶段送入时起到气化层燃烧贮热作用，在上吹制气期间可分解CH₄为原料气，不仅处理废气同时还降低原料煤消耗。采用低倍率机械循环流化床三废共燃炉来处理固定床造气炉在造气过程中所产生的污水池煤泥、造气除尘器细灰、造气炉渣、可燃有机废液、吹风气等三废可燃能源，不仅三废可燃能源得到了高温处理，而且回收高温烟气热量降低了生产成本，吹风气燃烧后的烟气进行了除尘脱硫后放空，消除了环境污染。

Claims (10)

1.一种固定床造气炉生产合成气节能减排装置，包括带有夹套的固定床造气炉，其特征在于：在造气炉夹套内壁环区衬以绝热保温耐火材料；在绝热保温耐火材料内壁环区靠近炉膛处砌筑或浇注耐高温耐磨抗热震防结渣耐火材料；夹套内通入循环流动的冷却介质。

2.如权利要求1所述的固定床造气炉生产合成气节能减排装置，其特征在于：造气炉炉膛顶部为锥形顶，在造气炉炉膛上部设有炉顶气体接管，炉顶气体接管连接上行煤气油压座板阀的一侧接口，上行煤气油压座板阀另一侧口直接连接吹风气回收油压座板阀的一侧接口；上行煤气油压座板阀的底部接口通过上行煤气管道插入自动间歇水封槽中；吹风气回收油压座板阀的底口，通过管道输出吹风气；

炉底鼓风箱通过一根管道连接吹风油压座板阀的一侧接口，其另一侧口直接连接下行煤气油压座板阀一侧接口，吹风油压座板阀的底口为吹风空气入口；下行煤气油压座板阀的底口为下行煤气出口，连接下行煤气管道至自动间歇水封槽的切向煤气入口；下行煤气油压座板阀的另一侧连接上吹蒸汽油压阀；在自动间歇水封槽后侧壁设置有总煤气出口管道。

3.如权利要求2所述的固定床造气炉生产合成气节能减排装置，其特征在于：在所述的自动间歇水封槽内设有一个能够在在油压的作用下升起或落下的密闭空筒。

4.如权利要求1、2或3所述的固定床造气炉生产合成气节能减排装置，其特征在于：还包括一个用以处理固定床造气炉所产生的废弃物的三废共燃处理系统，其至少包括：采用低倍率机械循环流化床的三废共燃炉、一个对三废共燃炉所排出的排气进行固气分离并收集固态组分的旋风分离器，以及一个将旋风分离器中所收集的固态组分送回到三废共燃炉的机械回料装置；其中，在所述的三废共燃炉炉体中部的侧壁上设有吹风气入口，该吹风气入口通过管道与吹风气回收油压座板阀的底口相连通；在三废共燃炉下部设有螺旋给料机；在所述的三废共燃炉顶部设有废液喷头，喷头下方设有炉内旋风筒；所述的机械回料装置由用于收集旋风分离器除下来的固态组分的锁气回料器以及将锁气回料器所收集的固态组分输送到三废共燃炉的水冷螺旋返料机组成。

5.一种固定床造气炉生产合成气节能减排的方法，其特征在于：

1)使造气炉炉膛气化区周围壁面温度达到1000℃以上；

2)减少造气炉的炉内及炉外吹风气和水煤气的混合空间。

6.如权利要求5所述的固定床造气炉生产合成气节能减排的方法，其特征在于：还包括步骤3，具体为：

3)在燃料中添加可增加原料煤的反应活性催化剂。

7.如权利要求6所述的固定床造气炉生产合成气节能减排的方法，其特征在于：所述的催化剂成分为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、醋酸钾、醋酸钠、甲酸钠、甲醇钠或二氧化锰中的一种或几种。

8.如权利要求6所述的固定床造气炉生产合成气节能减排的方法，其特征在于：还包括步骤4，具体为：

4)将可燃气体在吹风阶段或上吹制气期间送入造气炉。

9.如权利要求8所述的固定床造气炉生产合成气节能减排的方法，其特征在于：上述的可燃气体为甲醇、合成氨合成放空气及驰放气、高炉煤气、焦炉煤气、空气煤气、水煤气或天然气中的一种或几种。

10.如权利要求5、6或8所述的固定床造气炉生产合成气节能减排的方法，其特征在于：还包括如下步骤，具体为：

A)对固定床造气炉所产生的污水池煤泥、吹风气、煤灰、造气炉渣进行共同燃烧；

B)对燃烧所产生的高温烟气用锅炉进行回收生产蒸汽；

C)回收热量后的烟气经过干法烟气除尘器及湿法烟气脱硫塔脱硫后通过引风机从烟囟放空。

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