CN101782229A - 一种锥形炉排气化炉 - Google Patents

Abstract

一种锥形炉排气化炉，包括带锥形炉排的炉体，该锥形炉排的外部设置由第一、第二、第三分层风室，炉体上部的炉膛为气化层，该炉膛上方设置有烟气通道并连接锅炉燃烧器，第一、二、三风室分别设置有上层、第二与第三鼓风机，燃烧器后部设置一的循环烟气管，它分别连通上层、第二与第三鼓风机，并将空气与循环烟气组成的混合气体分别输入至第一、第二与第三风室，上层鼓风机还接通炉体的上层风管，以上鼓风机均由交流变频电机带动，并由锅炉主控室的PLC控制；本发明优点是对燃料的选取具有很大的灵活性甚至可以同时气化两种燃料、具较高的碳转化率、整体气化率可达90％以上、可调节负荷范围大、可减低对环境的污染。

Description

一种锥形炉排气化炉

技术领域

本发明涉及一种气化炉领域；具体指一种对燃料选取具有很大的灵活性又能实现较高碳转化率的锥形炉排气化炉。

背景技术

国内现有气化炉多数是一种常压固定床气化炉，它是以无烟块煤或焦炭为原料生产合成气，例如中国专利申请号200920023213.0一种《内置燃烧移动床煤气炉》的实用新型专利，它包括一炉体，该炉体下部设有锥形炉排，该锥形炉排上设置有许多小孔构成的空气分配器；该锥形炉排的底部一侧设置有将煤从下向上输送的输煤机构；所述炉体上部的炉膛为气化层该炉膛上方的炉体上分别设置有火焰出口和出渣口；所述输煤机构包括输煤器和螺旋物料旋动上移机构；所述炉体的火焰出口上设置燃烧器。

上述实用新型专利《内置燃烧移动床煤气炉》结构简单、紧凑，设备投资少，常压操作安全可靠，可将传统的煤气炉气化反应层向上移动到煤气炉上部，使之加速了煤的气化反应，进一步提高热解反应的温度。将煤气化层产生的混合煤气立即到所述的内置燃烧器中与氧发生反应，该燃烧器燃烧后的气体温度可达到1400～1500℃。它适合于需要高温加热工艺要求的场合。

然而，上述中国专利申请号200920023213.0一种《内置燃烧移动床煤气炉》的缺点是锥形炉排的供风体系不可调节，燃料选取具有较大的局限性，因而能耗较高，对燃料煤质要求也较高，需用无烟块煤或焦炭，所以资源利用率较低；其次是由单一的空气作为气化剂，气化反应效果较低，从而运行中“三废”排放量较大，为造成比较严重的环境污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的状况，提供一种对燃料选取具有很大的灵活性又能实现较高碳转化率的锥形炉排气化炉。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种锥形炉排气化炉，包括炉体，该炉体下部设有锥形炉排，该锥形炉排上设置有许多空气分布孔，该锥形炉排的外部设置有风室，所述炉体上部的炉膛为气化层，该炉膛上方设置有火焰烟气通道，所述炉体外侧设置有带煤料斗与链斗升降机的输煤机构，所述火焰烟气通道连接锅炉燃烧器，其特征在于：

a.所述风室设置为分层风室，该分层风室由第一风室、第二风室与第三风室组成；

b.该第一风室设置有带进气口的上层鼓风机、该第二风室设置有带进气口第二鼓风机、该第三风室设置有带进气口第三鼓风机；

c.所述锅炉燃烧器后部设置一带循环烟气量控制阀的循环烟气管；

d.所述循环烟气管分别连通所述带进气口的上层鼓风机、第二鼓风机与第三鼓风机，并将空气与循环烟气组成的混合气体分别输入至所述第一风室、第二风室与第三风室。

由于采用上述的空气与循环烟气组成的混合气体以及锥形炉排分层的独立供给混合气体系统，即每层炉排都有自己的送风系统，促使炉内部温度均匀，原料进炉后就开始气化，物料可多次循环；又空气与燃料的比例可以通过循环烟气管的控制阀来控制循环烟气，从而控制进入所述气化炉的氧量；以改善返料并强化气化反应，碳转化率较高，可达96％以上；与此同时，可以使气化炉在一个大的负荷范围内运行，实现固定床和流化床相结合的气化方式。

为了加强未燃尽炭的气化，提高整体的气化率，所述锥形炉排上部设有上层风喷口；即所述上层鼓风机还接通一位于所述炉体低部燃烧室的上层风管，该上层风管将所述的混合气体输入至所述炉体中。

所述循环烟气管又连通一助燃管，该助燃管配置一助燃风机，该助燃风机将空气与循环烟气组成的混合气体输送至所述锅炉燃烧器前侧。使得燃烧器出口温度达到900℃以上，因而实现生成的煤气不含焦油和酚类等有害物质，又减低了对环境的污染。

所述第三鼓风机还接通一位于所述锥形炉排低部的底管，该底管将所述的混合气体输入至所述锥形炉排。其目的是强化炉内循环，加强气固间传热传质与气化反应。

所述上层鼓风机、所述第二鼓风机与所述第三鼓风机均由交流变频电机带动，并由所述锅炉主控室的PLC交流变频控制调速。所述链斗升降机由链斗升降交流变频电机带动，并由所述锅炉主控室的PLC交流变频控制调速。所述助燃风机由助燃风交流变频电机带动，并由所述锅炉主控室的PLC交流变频控制调速。通过以上控制调速，可以适应各种各样的来料特性，以强化床内循环，加强气固间的传热传质和气化反应。

所述炉体的顶部气化室通过所述火焰烟气通道连接一内置式旋风分离器，该旋风分离器的出口将煤气化层产生的混合煤气通过出气管送入到所述锅炉燃烧器中。在旋风分离器除尘后又可降低燃气锅炉粉尘和NOx排放。

所述循环烟气量控制阀设置为手动调节循环烟气量，或通过所述锅炉主控室的PLC进行自动化控制调节。以提高这一控制过程的精确度。

本发明与现有技术相比，其优点是：1.对燃料的选取具有很大的灵活性，可以气化各种煤粉、废木料与橡胶、生物质和垃圾等，也可以同时气化两种燃料；2.实现较高的碳转化率，整体气化率可达90％以上；3.锥形分层炉排结构，可以根据来料特性在55～105％范围内灵活调节负荷；4.生成的煤气不含焦油和酚类等有害物质，从而可减低对环境的污染。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明控制过程示意图；

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

图1至图2示出本发明的一个实施方式，包括一炉体10，该炉体10由顶部气化室5、中部气化室6与低部气化室7组成，该顶部气化烧室5、中部气化室6与低部气化室7为流化气化层。炉体10的底部设置有锥形炉排2，锥形炉排2的外周设置有分层风室，该分层风室由的第一风室11、第二风室12与第三风室13组成；该分层炉排，可以根据来料特性灵活调节，强化床内循环，加强气固间的传热传质和气化反应；从而可以扩大原料范围，本发明可气化各种粉煤(包括各种褐煤、高灰分和粘结性煤)、焦炭、废木料、废橡胶、生物质和垃圾等，也可以同时气化上述两种燃料。

低部气化室7的底部设有进煤口23，进煤口23下方设置有检修门8。

低部气化室7下部并位于检修门的上方设置有带上层鼓风机151的上层风管9；该上层鼓风机151进风口连通以及来自锅炉燃烧器18后部的带循环烟气量控制阀195循环烟气管192，将空气与循环烟气组成的混合气体输入至炉体低部；并将该混合气体输送至第一风室11；作为锥形炉排气化炉内的气化剂。

空气与燃料的比例可以通过循环烟气管192的控制阀195来控制循环烟气量，从而控制进入所述气化炉内的氧量；以实现最佳的气化工况。

循环烟气量控制阀195可以手动调节其循环烟气量，以可以通过下述的来自锅炉主控制器PLC14的信号进行控制调节。

第二风室12配置有第二鼓风机152，第二鼓风机152连通所述循环烟气管192与空气进风口，并将空气与循环烟气组成的混合气体作为气化剂输送至第二风室12。

第三风室13配置有第三鼓风机153，第三鼓风机153连通所述循环烟气管192与空气进风口，并将空气与循环烟气组成的混合气体作为气化剂输送至第三风室13。

循环烟气管192又连通一助燃分管191，助燃分管191配置一助燃风机19，并将空气与循环烟气组成的混合气体作为助燃剂输送至所述锅炉燃烧器18周围，以提供燃烧所需的空气。

第三鼓风机153还接通一位于锥形炉排低部的底管194，该底管将混合气体输入至锥形炉排的底部，并向上运动，以强化床内循环，加强气固间的传热传质和气化反应。

上层鼓风机151、第二鼓风机152与第三鼓风机153均有交流变频电机带动，并由PLC控制调速。

为了提高炉体10内燃煤的热利用效率，必须确保气化层反应均匀进行，在第一风室11、第二风室12与第三风室13的锥形炉排上各设置有多个混合气体分布孔；本实施例的第一风室、第二风室与第三风室各布有两千多个混合气体分布孔，它的孔径为6毫米。该混合气体分布孔的作用是当工况下炉体内物料的旋动过程中，不断形成和变化通气间隙，使炉底的混合气体分布孔中输送出的气化剂连续不断地送入煤的气化层中，并能使气化剂分布均匀，从而确保气化层反应均匀进行。

炉体设有耐火材料保温砌体。原料煤或生物质燃料由带煤料斗的链斗升降机3送入燃料供应仓4进入炉内，成为炉内物料；链斗升降机3是由链斗升降机驱动马达1带动，可以随锅炉负载进行速度自动化调节。炉内物料在双闸阀22的开启下，将燃料煤连续不断地送入气化层，维持煤气化炉的气化反应的连续进行。

在顶部气化室5通过火焰烟气通道20连接旋风分离器16的除尘装置，火焰烟气通道和旋风除尘装置内设耐火材料保温砌体。内置式旋风出口将煤气化层产生的混合煤气通过出气管17送入到内置燃气锅炉的燃烧器18与氧发生反应，燃烧后获得很高的气体温度。

旋风分离器16的下部设置一回流管24，该回流管与炉体10的气化室连通，因而，可以从旋风分离器中未能气化的煤粉或其它燃料再回入气化室继续进行气化反应，以提高本发明的生产效益并降低粉尘排放。

本发明工作过程是这样的：把燃料煤运送到煤斗升降机上，升降机可以将燃料放入带密封双闸阀22的司料机系统。双闸阀22由交流变频马达控制，交流变频马达的变频器由锅炉房主控室输出的信号控制。上层鼓风机151、第二鼓风机152、第三鼓风机153、双闸阀门22、链斗升降机的交流变频电机1也接收锅炉主控制器PLC的信号反馈。锥形炉排气化炉的运行由PLC控制，PLC设置有锅炉要求参数，燃料用量和混合气体的流量之间的关系。本发明启动时，先在炉排上放一些燃料，将引燃油通过炉排顶部的检修门喷洒在燃料上。用火炬枪点燃油和燃料。形成燃烧后，启动气化炉低处的风机。负荷很快就可以达到所需要的水平，负荷的大小由PLC控制系统维持。

本发明锥形炉排气化炉是基于流化床气化炉的原理，采用分层的锥形炉排；每层炉排都有自己的送风与循环烟气系统，这样可以使气化炉在一个大的负荷范围内运行，实现固定床和流化床相结合的气化方式。空气和燃料的比例可以通过锅炉循环烟气量来控制，从而控制进入气化炉的氧量。产生的气化产物上升从炉膛上部出口经旋风分离器去除颗粒物后，干净的煤气由管道送入锅炉，燃烧器采用本公司的专利产品高温煤气燃烧器(型号FFB-HT-80)。通过对送风与循环烟气的调整可以降低NOx排放到200mg/m3以下。

本发明可以在常压或低压工况下操作，且操作方便；灵活特有的分层炉排结构，可以根据来料特性灵活调节，强化床内循环，加强气固间的传热传质和气化反应；又气化炉内温度均匀，出口温度达到900℃以上，大大降低有害物质与锅炉粉尘排放；还可以采用空气/蒸汽/循环烟气作为气化剂，生产空气煤气或者混合煤气。

Claims (9)

1.一种锥形炉排气化炉，包括炉体，该炉体下部设有锥形炉排，该锥形炉排上设置有许多空气分布孔，该锥形炉排的外部设置有风室，所述炉体上部的炉膛为气化层，该炉膛上方设置有火焰烟气通道，所述炉体外侧设置有带煤料斗与链斗升降机的输煤机构，所述火焰烟气通道连接锅炉燃烧器，其特征在于：

a.所述风室设置为分层风室，该分层风室由第一风室(11)、第二风室(12)与第三风室(13)组成；

b.该第一风室(11)设置有带进气口的上层鼓风机(151)、该第二风室(12)设置有带进气口第二鼓风机(152)、该第三风室(13)设置有带进气口第三鼓风机(153)；

c.所述锅炉燃烧器(18)后部设置一带循环烟气量控制阀(195)的循环烟气管(192)；

d.所述循环烟气管(192)分别连通所述带进气口的上层鼓风机(151)、第二鼓风机(152)与第三鼓风机(153)，并将空气与循环烟气组成的混合气体分别输入至所述第一风室(11)、第二风室(12)与第三风室(13)。

2.根据权利要求1所述的锥形炉排气化炉，其特征在于：所述上层鼓风机(151)还接通一位于所述炉体(10)低部气化室(7)的上层风管(9)，该上层风管(9)将所述的混合气体输入至所述炉体中。

3.根据权利要求1所述的锥形炉排气化炉，其特征在于：所述循环烟气管(192)又连通一助燃管(191)，该助燃管(191)配置一助燃风机(19)，该助燃风机将空气与循环烟气组成的混合气体输送至所述锅炉燃烧器(18)前侧。

4.根据权利要求1所述的锥形炉排气化炉，其特征在于：所述第三鼓风机(153)还接通一位于所述锥形炉排(2)低部的底管(194)，该底管(194)将所述的混合气体输入至所述锥形炉排(2)。

5.根据权利要求1或2或4所述的锥形炉排气化炉，其特征在于：所述上层鼓风机(151)、所述第二鼓风机(152)与所述第三鼓风机(153)均由交流变频电机带动，并由所述锅炉的主控室的PLC(14)交流变频控制调速。

6.根据权利要求5所述的锥形炉排气化炉，其特征在于：所述链斗升降机(3)由链斗升降交流变频电机(1)带动，并由所述锅炉主控室的PLC(14)交流变频控制调速。

7.根据权利要求3或5所述的锥形炉排气化炉，其特征在于：所述助燃风机(19)由助燃风交流变频电机带动，并由所述锅炉主控室的PLC(14)交流变频控制调速。

8.根据权利要求1所述的锥形炉排气化炉，其特征在于：所述炉体(10)的顶部气化室(5)通过所述火焰烟气通道(20)连接一内置式旋风分离器(16)，该旋风分离器(16)的出口将煤气化层产生的混合煤气通过出气管(17)送入到所述锅炉燃烧器(18)中。

9.根据权利要求5所述的锥形炉排气化炉，其特征在于：所述循环烟气量控制阀(195)设置为手动调节循环烟气量，或通过所述锅炉主控室的PLC(14)进行自动化控制调节。

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