CN1013875B - 固体燃料气反应炉的操作方法 - Google Patents

Abstract

在操作压力是1-50巴的条件下，颗粒状焦碳和氧气以及二氧化碳气在反应炉内的固定床层中进行气化反应。燃料中不能燃烧的矿渣组分以液态状溶渣的形式，通过固定床层下面溶渣排出口向炉外排出，而炉渣的排泄状况受到由喷烧器喷出的气的控制，由喷烧器喷出的燃烧气是被导入溶渣排出口外内，送入煤气头喷烧器的气体是氧气和由已经除尘并冷却过的产品煤气所组成的燃料。由于气化反应生成的产品煤气，被冷却降温到120～200℃，而且至少含有85%体积百分比(干基)的一氧化碳。送入喷烧器的气态燃料是由产品煤气和二氧化碳气体所组成的混合气体。

Description

本发明是关于在1-50巴压力下，颗粒状固体燃料气化反应炉的操作方法，其中的固体燃料是装的在气化反应炉中，形成慢慢向下沉淀的固体床层，同时，向其输送作为气化剂的氧气和二氧化碳气体。燃料中不能燃烧的矿渣组分，以液态溶渣形式，通过固定床层下面的熔渣排出口，向气化炉外排出。溶渣的排泄状况是受到煤气头喷烧器的控制，而煤气头喷烧器是用气态的燃料进行燃烧操作的。液体燃料在喷烧器燃烧后，生成了燃烧气，这种燃烧气被喷射到溶渣排出口处内。而气化反应炉内生成的产品煤气，从炉内的固定床层上方离开气化炉后，对其进行除尘和冷却处理。

上述类型的操作方法和适用于该操作方法的气化炉，已是众所周知的。并且早就已经在下列有关文献中有所报道。例如，英国专利说明书，GB1，098，552及GB.1，512，677;德国公告的专利说明书，DE，4，180，387，和相应有关的美国专利，U.S.4，180，387。用上述有关文献所叙述的已知的操作方法所生产的气态产品煤气是富有氢气和一氧化碳的，而且能够对其进行一步的加工去制备例如合成气等。

本发明的主要目的是，生产一种产品煤气，要求该煤气富有一氧化碳，要求该煤气富有一氧化碳，但要使煤气中的氢气组分设法降低到最低限度。现在，能够根据本发明的方法去实现上述目的，即用焦炭作为气化反应的固体燃料，向煤气头喷烧器送入氧气和由已经除尘并冷却过的产品所组成的气态燃料。而在气化反应炉内，通过气化反应生成的产品煤气，经过冷却处理的温度降低到120～200℃，并至少含有以干基计体积百分比为85%的一氧化碳。

据本发明的方法，因为采用焦炭作为气化燃料，而焦炭中的氢含量是很低的，所以在气化反应中氢的生成量是极少的，而且由于气化反应中送入的氧气的作用，使焦炭大部分的氢在气化过程中与氧气反应转化成水。在大多数情况下，要求焦炭原料中的氢的含量不超过5%重量百分比，最好是不要超过1%重量百分比。用于气化反应中的焦炭可以由不同的原料所制备，它可以是从煤的焦化而生成高温焦炭，也可以是石油焦（petrolcumcoke）。但是用于气化反应的固体焦炭的最适宜的焦粒大小是3～60毫米。因为生产过程中的部分产品煤气，是作为气态燃料，送入到用于控制溶渣排泄状况的煤气喷烧器中，所以这种气态燃料在喷烧器上燃烧所生成的燃烧气中，只含有极少量的氢气和水汽。所说的燃烧气通过炉渣排出口，进入到气化反应炉中而且对炉中的气化反应产生影响。由煤气头喷燃器生成的燃烧气的温度范围是1400℃～2000℃。该燃烧气主要有两个作用，而它不单能通过其压力的大小，去控制气化炉内溶渣通过溶渣排出口的排泄状况，而且也能够防止溶渣排出口附近的液态状溶渣的固化。为了便于调节燃烧气的温度，推荐在送入煤头气喷烧器气态燃料中，注入控制比例的二氧化碳气体，并互相掺混。

采取3前面所述的技术措施以后，我们就可以生产出一种产品煤气，该煤气在通过旋风除尘器的时候，或是在接继而来的废热锅炉中的冷却以后，以干基计，其中的一氧化碳体积含量至少是85%。

参照有关的附图，在此叙述本发明方法中的一 个实施方案。

该附图描述了气化反应炉及其辅助设备装置。颗粒状焦炭的在气化反应炉1内的固定床层2中进行气化反应的。锁气室3（lock    chamber）中的焦炭，能够循环间歇地通过敞开的进料阀门4，送入气化反应炉1内。当送料阀门5敞开时，外供焦炭能够通过阀门5，进入到并填满锁气室3，可用二氧化碳气体吹除锁气室3。该二氧化碳气是通过图中6送入锁气室3内的。

将二氧化碳气和氧气所组成的混合气化剂，通过一些气化剂喷嘴7，8，送入到反应气化炉内的固定床层2中，混合气化剂中的CO₂∶O₂的体积比例一般是在0.6～2的范围内，最好是0.7～1.3。送入反应气化炉1内的氧气和焦炭进行部分燃烧，燃烧生成的热量变成了吸热的气化反应所需要的热量。经过焦炭在气化炉内的燃烧和气化反应后，生成了富有一氧化碳的产品煤气。该产品煤气通过煤气出口10，流经旋风集尘器11，其中煤气在这里除尘;然后把煤气直接送入废热锅炉14，并在其中使煤气温度冷却降到120～200℃的范围内。旋风集尘器11中的，从煤气流中分离出来的固体尘粒，能够通过管线12，通入一个或更多的气化剂喷嘴8中，然后重新循环回用到气化反应炉1中。在废热锅炉14内生成的冷凝液，通过管线15，向外排出。

产品煤气由管线16，离开废热锅炉14。其中的一部分产品煤气管线16导向管线17，然后通过管线17上的煤气鼓风机17a，从喷烧器18输送这一部分产品煤气。从喷烧器18生成的燃烧气，被喷射安置在气化反应炉1底端的溶渣出口19上。而贮集在溶渣贮池20中的液态状溶渣，或是连续地，或是间歇地，通过溶渣排出口19排出气化炉外，溶渣的排泄状况是受到由喷烧器18生成的燃烧气的压力的控制。我们可以改进附图中图示的布局，可以把喷烧器18设置在溶渣室23内，使燃烧气从喷烯器中环状排列的喷嘴中射出以后，导向溶渣排出口19的周围。英国专利说明书，GB，1，512，677叙述了有关溶渣排出口19和适用的喷烧器18的细节。

把氧气通过管线21送入煤气头喷烧器18，以使生成的燃烧气温度能维持在所需要的约1400～2000℃的范围内。同时，以适当的控制比例，通过管线22，向管线17上的产品煤气中，加入二氧化碳气体，该二氧化碳气体是起缓和调节剂的作用，以使能够有控制地降低从喷烧器18生成的燃烧气的温度。

从溶渣出口19流出的，向下流动的液态状溶渣，流进溶渣室23。溶渣室鸶内有一个水池24，在溶渣室23底部装有一个阀门25，该阀门25是间歇地打开的，以使溶渣和水的混合物能够流入图中的缸30，该混合物能通过缸30底部的，间歇打开的阀门31向外排出。

实际上，通过气化剂喷嘴7和8，向气化反应炉1送入的物质中不含有氢气和水汽，而且由喷烧器18生成的，流经溶渣出口19和溶渣贮池20的送入到气化炉内固定床层2中的燃烧气中，也没有多少的氢气和水汽含量。其结果是，管线10中的产品煤气中的氮气和氢气的含量，主要是取决于所用的焦炭的组分，所以如果能够适当地选用焦炭，就可以很容易地生产出至少含有90%，体积百分比的一氧化碳的产品煤气了。

实例

在如附图的所示布局中，焦炭以2400公斤/小时的速率进行气化（不计水分和灰分），焦炭的颗粒大小是在3-60毫升的范围内，为了调节溶渣的溶点温度，把石灰石以150公斤/小时的速率和焦炭一起掺混。在已知的气化反应炉1中进行焦炭的气化反应。这种气化炉已由英国的煤气公司（British    Gas    Corporation）和卢奇公司（Lurgi）所发展，该煤气炉的操作压力是5巴。

焦炭的元素分析：

C    96.3%（重量计）

H    0.7%（重量量）

O    0.7%（重量量）

N    1.1%（重量计）

S    1.2%（重量计）

100.0%（重量计）

把以1313标准米³/小时的速率的工业用的氧气和以1110标准米³/小时的速率的二氧化碳气体一起，通过气化剂喷嘴送入气化炉1中，通过与焦炭气化反应，生产出5000标准米³/小时的产品煤气。生成的产品煤气，通过管线10，送出气化炉1外;流经旋风信集尘器11，进行煤气的除尘;又在废热锅炉中冷却降温，然后离开废热锅炉，进 入管线16，这时的产品煤气的温度，已降到140℃，而且具有如下所示的组成（干基）

CO₂3.0%（体积计）

CO    92.5%（体积计）

CH₄0.0%（体积计）

H₂0.0%（体积计）

H₂3.0%（体积计）

N₂1.5%（体积计）

其中有一部分煤气，以76标准米³/小时的速率流经管线17上，送入喷烧器18。通过管线22，以86标准米³/小时的速率，向管线17的气态燃料中加入二氧化碳气体。通过管线21，以38标准米³/小时的速率，向喷烧器18输送氧气。

Claims (2)

1、在1～50巴操作压力下，颗粒状固体焦碳的气化反应炉的操作方法，其中，焦碳是装在气化反应炉中，形成慢慢下降的固定床层，同时向它输送作为气化剂的氧气和二氧化碳气体；气化炉生成的产品煤气从炉内的固定床层上方离开气化炉后，进行除尘并冷却到120～200℃，此后，产品煤气中一氧化碳的体积含量(以干基计算)至少为85%；焦碳中不能燃烧的矿物组分以液态熔渣的形式从固定床层下面的熔渣排出口排出气化炉；熔渣的排泄状况受到一个喷烧器的控制，该喷烧器是用氧气和一种气态燃料进行燃烧操作的，气态燃料是经除尘和冷却的产品煤气，气态燃料在喷烧器中燃烧后生成燃烧气，这种燃烧气被喷射到熔渣排出口内；该方法的特征在于，以控制的适当比例，向送入喷烧器的气体燃料中加入二氧化碳气，以控制喷烧器的温度。

2、依权利要求1的方法，其特征在于，经除尘并冷却到120～200℃的、并经过粗略的净化过程的产品煤气中一氧化碳的体积含量至少为90%（以干基计算）。