CN101586039A

CN101586039A - 环保型洁净燃气制气及多联产装置

Info

Publication number: CN101586039A
Application number: CN 200910100070
Authority: CN
Inventors: 许荣根
Original assignee: Individual
Current assignee: Zhejiang Huashang New Energy Co Ltd
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2029-06-22
Also published as: CN101586039B

Abstract

本发明公开了一种环保型洁净燃气制气及多联产装置。整套装置由气化炉主炉体和换热、分离器两大部分组成，配备自动化控制系统，能实现全自动智能化运行。该装置可气化任何煤种；如烟煤，无烟煤，焦炭，石煤等；也可气(炭)化生物质，如木、竹、棉杆、稻壳等，垃圾棒等的环保型洁净燃气制气及多联产装置。气化煤时可在一套装置中制气、气体净化过程中回收附产品，也可将附产品中的煤焦油再热解气化制气，余热制蒸汽供汽轮机发电。实现多联产和循环利用。气(炭)化生物质时，可在一套装置中产炭、制气，气体净化过程中回收生物质柴油、醋酸，余热制蒸汽供汽轮机发电。实现多联产和循环利用。这个多联产装置，在结构上保证了整个制气过程中的环保；除灰渣外，几乎零排放零污染。

Description

环保型洁净燃气制气及多联产装置

技术领域

本发明涉及气化装置，尤其涉及一种环保型洁净燃气制气及多联产装置。

背景技术

就气化煤而言无论单段燃气发生炉，还是两段燃气发生炉，或反火型的燃气发生炉，在气化煤的燃气净化过程中，都将有大量的焦油，酚，奈等物质(因为是混合物)无法处理，造成了污染。本发明在煤气净化过程中将这些物质分门别类地回收，变成具有高经济价值的化工原料；这类物质如不想回收，也可返回炉内进行再处理；几乎可以做到不对外排放。

也有反火型的炉子。但气化量很小，效率也较低，在气化强度方面，本发明区别于现有技术之处是采用了重力热管，将余热回收后一小部分热能返回气化炉的方式，这样不但大大提高了气化效率，节约了能源，而且又使得其气化速度加快了许多。使得气化煤的量每小时在2吨以上。余热中的另一大部分制成蒸汽，供汽轮机发电，使得发电量又增加三分之一。明显的能源高利用效率使得经济效益大幅提高。

以往的气化技术，炉内氧化层，干馏层无法人为地控制。排渣速度以及何时排渣都是无法做到精确控制的，所以对煤种的适应性也受到限制。要么用氧气作气化剂，要么用常温空气作气化剂。用氧气作气化剂虽然效率高但成本也高，用户一般很难接受。以往的制气过程控制，都是由人工半小时或数小时化验一次气体成份，再根据气体成份的变化作调整

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种环保型洁净燃气制气及多联产装置。

环保型洁净燃气制气及多联产装置包括储料仓、物料进炉量的控制器、一次气化蒸汽输入组件、一次蒸汽入口、高温空气气化剂入口、高温空气气化剂进入口组件、燃气输出组件、燃气输出口、安全泄爆口、特种高温钢的V型炉排、带碎渣的清渣刀、二次气化热空气进入口、可控出渣量的第一排渣检测控制系统、第二排渣检测带碎渣控制机构、带中央微处理器的温度变送器、带水冷套的炉体外壳、底座支架、旋风除尘器、纳米焦油滤网提取组件、第一热交换器、第二热交换器、第一附产品收集仓、第二附产品收集仓、常温空气流量调节阀、常温空气风机、燃气在线检测仪器、燃气输出口总压力和流量控制系统组件、燃气抽吸防爆风机、燃气输出口；主炉体内从上到下依次设有一次气化蒸汽输入组件、燃气输出组件、特种高温钢的V型炉排、带碎渣的清渣刀、可控出渣量的第一排渣检测控制系统、第二排渣检测带碎渣控制机构、带中央微处理器的温度变送器，主炉体内侧壁设有高温空气气化剂进入口组件，主炉体顶部设有储料仓、物料进炉量的控制器，主炉体上部外侧壁设有与一次气化蒸汽输入组件相连接的一次蒸汽入口和与高温空气气化剂进入口组件连接的高温空气气化剂入口，主炉体中部外侧壁设有安全泄爆口和燃气输出口，主炉体外侧带水冷套的炉体外壳，主炉体底部设有底座支架，高温空气气化剂入口与第一热交换器高温空气气化剂出口连接，燃气输出口与旋风除尘器进口连接，旋风除尘器出口与第一热交换器的纳米焦油滤网提取组件连接，第一热交换器底部和旋风除尘器底部与第一附产品收集仓连接，第一热交换器高温空气入口与第二热交换器高温空气出口连接，第一热交换器燃气出口与第二热交换器燃气入口连接，第二热交换器底部与第二附产品收集仓连接，第二热交换器气化空气入口与常温空气流量调节阀、常温空气风机连接，第二热交换器燃气出口与燃气在线检测仪器、燃气输出口总压力和流量控制系统组件、燃气抽吸防爆风机、燃气输出口连接。

本发明与现有技术相比具有的有益效果

1)本发明由于采用了对炉内氧化层，干馏层，灰渣层进行精准的温度控制和物位控制，在通过变频调速的方式对加煤量，进热空气量，进蒸汽量，出渣量进行精准的检测计量和有效控制，从而使煤种的适应性大为放宽。能够适应几乎是任何的煤种。而且由于有了精准的检测和控制手段，除煤种适应性广外，更是效率得以提高，气化能力增强。从而使其可气化任何煤种；如烟煤，无烟煤，焦炭，石煤等；也可气(炭)化生物质，如木、竹、棉杆、稻壳等，垃圾棒等；

2)本发明在结构上保证了整个制气过程中的环保；除灰渣外，几乎零排放零污染。气(炭)化生物质时，可在一套装置中产炭、制气，气体净化过程中回收生物质柴油、醋酸，余热制蒸汽供汽轮机发电。实现多联产和循环利用。对任何一种能源都一样，利用得越充分，对外排放就越少；彻底利用就是零排放零污染。本装置做到了对能源的充分利用和彻底利用；

3)本发明的容量大、效率高；每小时可气化煤在2吨以上，气化生物质在1.5吨以上；

4)气体成份分析在线监测手段和智能控制系统，用于对排渣碎渣机转速的精确控制，对火层下移速度的精确控制，其反映速度能比人工化验室分析快数千倍，并且是连续的。这些数据由电脑作出准确判断，及时调整工况，使能效更高，减排效果更好；

5)本发明的整个系统不需要储气罐，省了造价也省了占用的场地。这是因为有了本文4所述的功能，使整个系统的反映速度极快，在负荷作调整时完全能跟得上负荷的变化，使整个系统压力非常稳定。

6)本发明的整个系统，只需技术人员值守，无需操作工人。以减少人为误差和降低人工费用。

附图说明

图1为环保型洁净燃气制气及多联产装置结构示意图；

图2为本发明的控制系统网络图；

图3为本发明的高稳定性恒压供气组件原理图；

图4为本发明的控制原理框图。

具体实施方式

如图1所示，环保型洁净燃气制气及多联产装置包括储料仓1、物料进炉量的控制器2、一次气化蒸汽输入组件3、一次蒸汽入口4、高温空气气化剂入口5、高温空气气化剂进入口组件6、燃气输出组件7、燃气输出口8、安全泄爆口9、特种高温钢的V型炉排10、带碎渣的清渣刀11、二次气化热空气进入口12、可控出渣量的第一排渣检测控制系统13、第二排渣检测带碎渣控制机构14、带中央微处理器的温度变送器15、带水冷套的炉体外壳16、底座支架17、旋风除尘器18、纳米焦油滤网提取组件19、第一热交换器20、第二热交换器21、第一附产品收集仓22、第二附产品收集仓23、常温空气流量调节阀24、常温空气风机25、燃气在线检测仪器26、燃气输出口总压力和流量控制系统组件27、燃气抽吸防爆风机28、燃气输出口29；主炉体内从上到下依次设有一次气化蒸汽输入组件3、燃气输出组件7、特种高温钢的V型炉排10、带碎渣的清渣刀11、可控出渣量的第一排渣检测控制系统13、第二排渣检测带碎渣控制机构14、带中央微处理器的温度变送器15，主炉体内侧壁设有高温空气气化剂进入口组件6，主炉体顶部设有储料仓1、物料进炉量的控制器2，主炉体上部外侧壁设有与一次气化蒸汽输入组件3相连接的一次蒸汽入口4和与高温空气气化剂进入口组件6相连接的高温空气气化剂入口5，主炉体中部外侧壁设有安全泄爆口9和燃气输出口8，主炉体外侧带水冷套的炉体外壳16，主炉体底部设有底座支架17，高温空气气化剂入口5与第一热交换器20高温空气气化剂出口连接，燃气输出口8与旋风除尘器18进口连接，旋风除尘器18出口与第一热交换器20的纳米焦油滤网提取组件19连接，第一热交换器20底部和旋风除尘器18底部与第一附产品收集仓22连接，第一热交换器20高温空气入口与第二热交换器21高温空气出口连接，第一热交换器20燃气出口与第二热交换器21燃气入口连接，第二热交换器21底部与第二附产品收集仓23连接，第二热交换器21气化空气入口与常温空气流量调节阀24、常温空气风机25连接，第二热交换器21燃气出口与燃气在线检测仪器26、燃气输出口总压力和流量控制系统组件27、燃气抽吸防爆风机28、燃气输出口29连接。

如图2所示，中央处理器CPU从燃气红外检测仪26、终端燃气输出口29、炉中心温度检测仪15、炉渣形态11，这四个信号检测点取得的信号参数，经由CPU分析和计算，最后输出控制信号输出给各执行器。

CPU所输出的控制信号共有8路，分别控制：常温空气量的风机变频器25、炉顶给料机的燃料量2、炉侧蒸汽气化剂的流量4、炉底空气气化剂流量12、炉出口燃气量8、第二排渣检测带碎渣控制机构14、第一排渣检测控制系统13、以及终端燃气出口总压力和流量控制系统29。图中流量传感器L、物位传感器H、温度传感器T、压力传感器P。

如图3所示，图中101为流量控制调节阀，102为压力控制调节阀，P为压力变送器，L为燃气流量变送器。

P1为燃气输入，P2为燃气输出。

当P2由于负荷等发生变化时，L和P会适时将变化的信息反馈给101和102，再由101和102作出反映，使得P2保持恒压。当P1发生变化时，也会使101和102的比较器进行比较，再由101和102作出反映并调整，使得P2保持恒压。

如图4所示，图中201为燃气红外检测仪26、202为终端燃气输出口29位置上的压力变送器、203为炉中心温度检测仪15、204为炉渣形态11位置上的物位传感器、205为信号处理模块、206为中央微处理器CPU、207为安装在常温空气量25位置上的带执行器的流量控制阀、208为安装在炉侧蒸汽气化剂的流量4位置上的带执行器的蒸汽流量控制阀、209为安装在炉顶给料机的燃料量控制器2、210为安装在炉底空气气化剂流量12位置上的带执行器的气体流量控制阀、211为安装在炉侧中部出口8位置上的燃气流量控制阀、212为安装在炉底13位置的第一排渣检测控制系统的变频电机、214为安装在炉底第二排渣检测控制系统14位置的变频电机、215的控制对象为终端燃气出口总压力和流量控制系统29。

本发明的工作过程如下：

整套装置由气化炉主炉体和换热、分离器两大部分组成。可气化任何煤种；如烟煤，无烟煤，焦炭，石煤等；也可气(炭)化生物质，如木、竹、棉杆、稻壳等，垃圾棒等全自动智能化环保型洁净燃气制气及多联产装置。可在一套装置中产炭、制气，气体净化过程中回收附产品，余热制蒸汽供汽轮机发电。实现多联产和循环利用。

气化煤炭时：

煤炭首先通过自动上料系统，进入本装置的储料仓，本装置的储料仓容量足够大，上满料至少能运行6小时以上。这样对上料系统的要求就降低了。上料后，通过带有精密计量装置的进料量控制器，对进物料量进行实时控制。控制的依据主要来自装在本装置底部的物位检测传感器。当传感器检测到信号，经中央处理器分析数据后，确认需要加物料量后，进行加料。当物料进入炉内，首先进入到干馏层，由于干馏层温度不是太高，煤在此期间析出挥发分等物质后，再进入氧化层。在氧化层的高温下，物料被裂解，生成CO₂，然后再在氧化层上部被还原成CO，再与干馏层中低温析出的挥发分中的高发热量的烃类物质混合，产生出了发生炉燃气。

在此过程中，由于气化剂不是常温空气而是由换热器回收余热产生的350℃以上高温空气取代，这就加快了气化速率，使其有足够的余量让一次气化中产生出来的酚，奈，焦油等物质再次流经氧化层进行处理。使得产生出来的煤气更洁净，能达到送至内燃机发电的要求。若用来烧锅炉，锅炉尾部不装脱硫除尘也能达到二类地区的排放要求。

用这种方法产生的燃气，含尘量每标方小于50毫克，含焦油量每标方小于10毫克，含硫化氢每标方小于40毫克，均优于目前的国家标准。

本发明的这个装置，煤在炉中的气化速度是可控的。煤进入炉腔后，随着气化的时间，缓慢下移，渐变成煤渣。煤渣到了底部的渣层，由于有完善的检测仪表，不会被直接排出炉外。只有待检测到确实达到了排放的要求后，才会通过碎渣机构碎渣，然后排出炉外。这时排出炉外的渣，含炭量都是达到设计要求的。这样就让宝贵的能源资源得以充分的利用。

由于有了上述的精准温度控制，能有效防止煤粒在气化过程中结碴，这样就大大地放宽了对煤种的限制。除极少几种煤种外，几乎可选用任何煤种。

气化生物质时：

物料首先通过自动上料系统，进入本装置的储料仓1，本装置的储料仓容量足够大，上满料至少能运行3小时以上。这样对上料系统的要求就降低了。上料后，通过带有精密计量装置的进料量控制器，对进物料量进行实时控制。控制的依据主要来自装在本装置底部的物位检测传感器。当传感器检测到信号，经中央处理器分析数据后，确认需要加物料的量后，进行加料。当物料进入炉内，首先进入到干馏层，由于干馏层温度不是太高，在此期间析出挥发分等物质后，再进入氧化层。在氧化层的高温下，物料被裂解，生成CO₂，然后再在氧化层上部被还原成CO，在与干馏层中低温析出的挥发分中的高发热量的烃类物质混合，产生出了生物质发生炉燃气。在这个过程中，物料有两条途径：有一大部分的物料是径直至炭化室炭化的，只有少量的物料被燃烧。大部分的物料直接至炭化室出来成为干馏炭。

在此过程中，由于气化剂不是常温空气而是由换热器回收余热产生的350℃以上高温空气取代，这就加快了气化速率，使其有足够的余量让一次气化中产生出来的酚，奈，焦油等物质再次进行处理。使得产生出来的燃气更洁净，能达到直接送至燃机发电的要求。

出炉的燃气温度很高，须冷却。本发明采用分级控制温度的方式，实现在冷却过程中严格控制好温度，采用急速冷凝的方式将冷凝液分门别类地归类回收。回收后的醋液和焦油是不会串杂的。

用这种方法产生的生物质燃气，含尘量每标方小于30毫克，含焦油量每标方小于10毫克，含硫化氢每标方小于40毫克，完全达到了目前的国家标准。送至居民用气和发电是完全能够满足要求的。

这种装置的特点是既节能又环保，是符合当前国家倡导的节能减排的方向的。而且由于采用了综合利用，经济效益将有数倍提高。

这个装置在制气过程中特别环保；除灰渣外，几乎零排放零污染。气(炭)化生物质时，可在一套装置中产炭、制气，气体净化过程中回收附产品，余热制蒸汽供汽轮机发电。实现多联产和循环利用。

这个装置配有完善的气体成份分析在线监测手段和智能控制系统，能比人工化验室分析快数千倍，并且是连续的。这些数据由电脑作出准确判断，及时调整工况，使能效更高，减排更好。

这个装置的整个系统不需要储气罐，省了造价也省了占用的场地。这是因为有了这个特点的功能，使整个系统的反映速度极快，在负荷作调整时完全能跟得上负荷的变化，使整个系统压力非常稳定。

这个装置的整个系统，只需技术人员值守，无需操作工人。

Claims

1.一种环保型洁净燃气制气及多联产装置，其特征在于包括储料仓(1)、物料进炉量的控制器(2)、一次气化蒸汽输入组件(3)、一次蒸汽入口(4)、高温空气气化剂入口(5)、高温空气气化剂进入口组件(6)、燃气输出组件(7)、燃气输出口(8)、安全泄爆口(9)、特种高温钢的V型炉排(10)、带碎渣的清渣刀(11)、二次气化热空气进入口(12)、可控出渣量的第一排渣检测控制系统(13)、第二排渣检测带碎渣控制机构(14)、带中央微处理器的温度变送器(15)、带水冷套的炉体外壳(16)、底座支架(17)、旋风除尘器(18)、纳米焦油滤网提取组件(19)、第一热交换器(20)、第二热交换器(21)、第一附产品收集仓(22)、第二附产品收集仓(23)、常温空气流量调节阀(24)、常温空气风机(25)、燃气在线检测仪器(26)、燃气输出口总压力和流量控制系统组件(27)、燃气抽吸防爆风机(28)、燃气输出口(29)；主炉体内从上到下依次设有一次气化蒸汽输入组件(3)、燃气输出组件(7)、特种高温钢的V型炉排(10)、带碎渣的清渣刀(11)、可控出渣量的第一排渣检测控制系统(13)、第二排渣检测带碎渣控制机构(14)、带中央微处理器的温度变送器(15)，主炉体内侧壁设有高温空气气化剂进入口组件(6)，主炉体顶部设有储料仓1)、物料进炉量的控制器(2)，主炉体上部外侧壁设有与一次气化蒸汽输入组件(3)相连接的一次蒸汽入口(4)和与高温空气气化剂进入口组件(6)相连接的高温空气气化剂入口(5)，主炉体中部外侧壁设有安全泄爆口(9)和燃气输出口(8)，主炉体外侧带水冷套的炉体外壳(16)，主炉体底部设有底座支架(17)，高温空气气化剂入口(5)与第一热交换器(20)高温空气气化剂出口连接，燃气输出口(8)与旋风除尘器(18)进口连接，旋风除尘器(18)出口与第一热交换器(20)的纳米焦油滤网提取组件(19)连接，第一热交换器(20)底部和旋风除尘器(18)底部与第一附产品收集仓(22)连接，第一热交换器20)高温空气入口与第二热交换器(21)高温空气出口连接，第一热交换器(20)燃气出口与第二热交换器(21)燃气入口连接，第二热交换器(21)底部与第二附产品收集仓(23)连接，第二热交换器(21)气化空气入口与常温空气流量调节阀(24)、常温空气风机(25)连接，第二热交换器(21)燃气出口与燃气在线检测仪器(26)、燃气输出口总压力和流量控制系统组件(27)、燃气抽吸防爆风机(28)、燃气输出口(29)连接。