CN102517087A

CN102517087A - 太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置

Info

Publication number: CN102517087A
Application number: CN2011103954802A
Authority: CN
Inventors: 贾会平
Original assignee: SHIJIAZHUANG XINHUA INDUSTRIAL FURNACE Co Ltd
Current assignee: SHIJIAZHUANG XINHUA INDUSTRIAL FURNACE Co Ltd
Priority date: 2011-12-03
Filing date: 2011-12-03
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-03
Also published as: CN102517087B

Abstract

本发明设计一种太阳能煅烧物料联合煤气化的装置，包括分体式煅烧装置、电解水制氧设备和煤气发生炉。分体式煅烧装置包括进料设备、预热室、太阳能煅烧室、冷却室、气体加热室和出料设备。预热室、煅烧室和冷却室之间通过物料输送设备连接。气体加热室和煅烧室分别设有太阳能复合光学加热系统。本发明利用太阳能技术煅烧物料，节省不可再生能源，避免温室气体的排放。利用电解水生成的氧气和石灰石分解产生的二氧化碳一方面作热载体预热石灰石物料冷却石灰产品，另一方面作气化剂进入煤气发生炉发生煤气，实现了煅烧物料和煤气化两个化工过程的结合，有效利用能源，节约建设投资和生产成本。

Description

太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置

技术领域

本发明属于新能源利用和化工生产技术领域，具体涉及一种利用太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置。

背景技术

石灰是重要的建筑材料，也是冶金、化工领域的重要原料，现有技术是以白云石、石灰石为原料，以煤、焦炭或煤气、天然气等气体为燃料，在石灰窑内煅烧成石灰产品。这样的过程不仅消耗大量的不可再生燃料，而且燃料燃烧和石灰石分解产生的大量二氧化碳等温室气体排放到大气，对大气造成严重的污染。燃料和石灰石原料中含有S、P等杂质，燃烧后产生的有害气体排放到大气，加重了对环境的污染。燃料中的杂质燃烧后附着在石灰上，以及固体燃料燃烧产生的灰尘掺杂在石灰中，影响石灰产品的质量。经济及社会的发展呼唤使用更为清洁和可再生能源煅烧物料，减少和避免消耗不可再生能源。煤气化是煤化工利用的有效途径，煤气化可以生产洁净的燃料，提供宝贵的化工基本原料。将煅烧物料和煤气化两个过程相结合可以节省能源，减少废气排放。

当电力、煤炭、石油等不可再生能源日益匮乏，能源问题日益成为制约经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能和风能资源，寻求经济发展的新动力。公开号CN101762027A中国发明专利申请公开一种“太阳能炉”，该太阳能炉包括外部隔热室以及设置在所述外部隔热室内的内部反应室。所述内部反应室设置于外部隔热室之内并且内部太阳能窗对准外部太阳能窗。油加热器热连接到内部反应室。该油加热器包括设置在该中部空气循环道内的引入管以及引出管，以吸收来自热空气幕的热能。当从太阳能盘反射的集中太阳光束通过所述外部太阳能窗和内部太阳能窗而进入所述内部反应室时，在该内部反应室所产生的热能能够传导至油加热器的油进行加热。该太阳能技术可以加热油等液体，但不能用于煅烧物料，至今尚未发现利用太阳能技术煅烧物料的专利和非专利技术文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置，用太阳能技术煅烧石灰石生产石灰，利用太阳能或风能发电电解水生成的氧气经过煅烧装置加热后，与石灰石分解产生的二氧化碳一起做气化剂，进入煤气发生炉生产煤气。

本发明提供的太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置，包括分体式煅烧装置和煤气发生炉，煤气发生炉设有气化剂入口、煤粉入口、煤气出口和炉渣出口。分体式煅烧装置包括进料设备、预热室、煅烧室、冷却室和出料设备。每个室的进料口和出料口设有料锁，各预热室之间、预热室与煅烧室之间、煅烧室与冷却室之间和各冷却室之间通过物料输送设备连接。预热室与进料设备连接，冷却室与出料设备连接。装置还设有电解水制氧设备和气体加热室，气体加热室设有太阳能复合光学加热系统，煅烧室为太阳能煅烧室。气体管路连接方式为：电解水制氧设备的氧气储罐连接到循环风机的入口，循环风机的出口连接到冷却室15b的进气口，冷却室15b的出气口连接到冷却室15a的进气口，冷却室15a的出气口连接到气体加热室的入口管，气体加热室的出口管连接到太阳能煅烧室的气体入口，太阳能煅烧室的气体出口分为两路，一路连接到煤气发生炉的气化剂入口，另一路依次与预热室4b 、4a连接，预热室4a的出气口连接到循环风机入口。

太阳能复合光学加热系统由聚光镜和定日镜组成。聚光镜为抛物面玻璃镜，玻璃镜为单块玻璃结构或多个小单元弧形玻璃拼接而成的结构，玻璃镜的背面涂有水银材料。定日镜为平面结构，由单块镜片或多块镜片拼接构成，定日镜的底座装有液压驱动或电动装置，定日镜随着太阳的位置转动，太阳光反射到聚光镜。

气体加热室为密封扁长方体结构，气体加热室内装有1～10层受热板。受热板为碳化硅吸热板，碳化硅吸热板阶梯式排布。气体加热室的一端设有入口管，另一端设有出口管，光线入射方向装有耐高温的光线接收玻璃。太阳能煅烧室设有气体入口、气体出口和螺旋输送布料机，太阳能煅烧室的上部设有双层光线接受玻璃，下部设有抽屉式出灰机，通过液压推杆机与产品仓连接。双层光线接受玻璃的中间设有冷却管。冷却管中冷却介质为水、甘油或正己烷。

电解水制氧设备包括光伏电池、风力发电机、电解池、水箱、氧气储罐和氢气储罐。风力发电机和光伏电池连接到电极，水箱连接到电解池。电解池的氧气收集器连接到氧气储罐，氢气收集器连接到氢气储罐。物料输送设备为管链输送机、斗式提升机或螺旋输送机。煤气发生炉为壳牌煤气发生炉。

由抛物面聚光镜和平面定日镜组成的复合光学加热系统聚焦功率高，聚光比为两种聚光比的乘积，因此太阳能煅烧室能够达到较高的温度。太阳能是洁净的能源，取之不尽，用之不竭，本发明利用太阳能技术煅烧物料，既节省煤等不可再生能源，又避免CO₂等温室气体的排放。太阳能加热可以消除SOx 、NxOy气体排放，有利于环境保护。太阳能或风能发电电解水生成的氧气和石灰石分解产生的二氧化碳组成的混合气体一方面作热载体，在预热室预热石灰石物料和在冷却室冷却石灰产品，进行热量传递；另一方面作气化剂，与水蒸气一起作气化剂进入煤气发生炉发生煤气，实现了石灰石煅烧和煤气化两个化工过程的结合，有效利用了能源，又节省了建设投资和和生产成本。煅烧室的光线接受玻璃为双层玻璃，中间设有冷却管，可以高效接受太阳光能量，防止光线接收玻璃高温破裂。

附图说明

图1本发明太阳能煅烧物料联合发生煤气装置示意图；

图2为煅烧室结构示意图；

图3为气体加热室结构示意图。

1—煤气发生炉、2—料斗、3—料锁、（4a、4b）—预热室、5—物料输送设备、6—液压推杆机、7—产品仓、8—光伏电池、9—风力发电机、10—电解池、11—水箱、12—定日镜、13—气体加热室、14—聚光镜、（15a、15b）—冷却室、16—循环风机、17—出料设备、18—螺旋输送布料机、19太阳能煅烧室、20—阀门、21—氧气储罐、22—氢气储罐。23—双层光线接受玻璃、24—气体出口、25—抽屉式出灰机、26—出灰口、27—冷却管、28—气体入口、29—入口管、30—碳化硅吸热板、31—光线接收玻璃、32—出口管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

本发明太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置如图1所述，包括分体式煅烧装置和煤气发生炉1，煤气发生炉为壳牌煤气发生炉，煤气发生炉设有气化剂入口、煤粉入口、煤气出口和炉渣出口。分体式煅烧装置包括进料设备、预热室（4a、4b）、太阳能煅烧室19、冷却室（15a、15b）、气体加热室13和出料设备17。预热室、太阳能煅烧室、冷却室、气体加热室为密封设备，每个室的进料口和出料口设有料锁。各预热室之间、预热室与煅烧室之间、煅烧室与冷却室之间和各冷却室之间通过物料输送设备5连接，物料输送设备为斗式提升机。预热室4a与进料设备连接，冷却室15b与出料设备17连接。装置还设有电解水制氧设备和气体加热室，气体加热室设有太阳能复合光学加热系统。太阳能复合光学加热系统由聚光镜14和定日镜12组成。聚光镜为抛物面玻璃镜，玻璃镜为单块玻璃结构，玻璃镜的背面涂有水银材料。定日镜为平面结构，由多块镜片拼接构成，定日镜的底座装有电动装置，定日镜随着太阳的位置转动，太阳光反射到聚光镜。如图3所示，气体加热室13为密封扁长方体结构，气体加热室内装有5层受热板，受热板为碳化硅吸热板30，碳化硅吸热板阶梯式排布。气体加热室的一端设有入口管29，另一端设有出口管32，光线入射方向装有耐高温的光线接收玻璃31。如图2所示，太阳能煅烧室19设有气体入口28、气体出口24和螺旋输送布料机18，太阳能煅烧室的上部设有双层光线接受玻璃23，下部设有抽屉式出灰机25，通过液压推杆设备6与产品仓7连接。双层光线接受玻璃的中间设有冷却管27。冷却管中的冷却介质为水，冷却管与水冷却系统连接。电解水制氧设备包括光伏电池8、风力发电机9、电解池10、水箱11、氧气储罐21和氢气储罐22。风力发电机和光伏电池连接到电极，水箱连接到电解池。电解池的氧气收集器连接到氧气储罐，氢气收集器连接到氢气储罐。风力发电机和光伏电池根据风力大小和天气情况选择使用，互相补充。气体管路连接方式为：预热室4a的气体出口和电解水制氧设备的氧气储罐21连接到循环风机16的入口，氧气储罐出口设有阀门20，循环风机的出口连接到冷却室15b的进气口，冷却室15b的出气口连接到冷却室15a的进气口，冷却室15a的出气口连接到气体加热室的入口管29，气体加热室的出口管32连接到太阳能煅烧室的气体入口28，太阳能煅烧室的气体出口24分为两路，一路连接到煤气发生炉1的气化剂入口，另一路依次与预热室4b 、4a连接，预热室4a的出气口连接到循环风机入口。

太阳能煅烧物料联合生产煤气的工作过程为，石灰石物料经料斗2、料锁3进入预热室4a，预热后通过斗式提升机送入预热室4b继续预热，预热后的石灰石温度达600～700℃，通过斗式提升机输送到太阳能煅烧室的物料入口，螺旋输送布料机18将物料送入太阳能煅烧室均匀分布。在太阳能煅烧室中，利用太阳能加热至1100～1300℃，将石灰石煅烧成石灰。石灰经抽屉式出灰机25，通过液压推杆机6推入产品仓7。石灰产品经出灰口26和斗式提升机依次送入冷却室15a、15b，用预热室预热石灰石物料后的混合气体和从电解池来的氧气冷却石灰，冷却后石灰产品经出料设备17出装置。气体运行的过程是：电解水制氧设备电解水产生的氢气经氢气储罐22到太阳能还原炼铁装置，产生的氧气进入氧气储罐21储备。由氧气储罐出来的氧气和离开预热器4a的预热物料后的混合气体通过循环风机16加压，依次到冷却室15b 、15a冷却石灰产品。离开冷却室15a的混合气体到气体加热室13利用太阳能加热气体，加热后的气体经气体入口28进入太阳能煅烧室进一步提高温度，同时石灰石分解产生的二氧化碳加入到混合气体中，提高了二氧化碳的浓度。从太阳能煅烧室气体出口24出来的混合气体一部分到煤气发生炉1作煤气化过程的气化剂，一部分作石灰石预热的热载体依次经预热室4b 、4a预热石灰石物料。预热石灰石物料后的混合气体经预热室4a出气口到循环风机入口进行循环。

Claims

1.一种太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置，包括分体式煅烧装置、电解水制氧设备和煤气发生炉（1），所述煤气发生炉设有气化剂入口、煤粉入口、煤气出口和炉渣出口，所述分体式煅烧装置包括进料设备、预热室（4a、4b）、煅烧室、冷却室（15a、15b）和出料设备；每个室的进料口和出料口设有料锁（3），各预热室之间、预热室与煅烧室之间、煅烧室与冷却室之间和各冷却室之间通过物料输送设备（5）连接，预热室与进料设备连接，冷却室与出料设备连接，其特征是：所述装置还设有气体加热室（13），气体加热室设有太阳能复合光学加热系统，所述煅烧室为太阳能煅烧室（19）；气体管路连接方式为：电解水制氧设备的氧气储罐（21）连接到循环风机（16）的入口，循环风机的出口连接到冷却室（15b）的进气口，冷却室（15b）的出气口连接到冷却室（15a）的进气口，冷却室（15a）的出气口连接到气体加热室的入口管（29），气体加热室的出口管（32）连接到太阳能煅烧室的气体入口（28），太阳能煅烧室的气体出口（24）分为两路，一路连接到煤气发生炉（1）气化剂入口，另一路依次与预热室（4b 、4a）连接，预热室（4a）的出气口连接到循环风机入口。

2.根据权利要求1所述太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置，其特征是：所述太阳能复合光学加热系统由聚光镜（14）和定日镜（12）组成；所述聚光镜为抛物面玻璃镜，玻璃镜为单块玻璃结构或多个小单元弧形玻璃拼接而成的结构，玻璃镜的背面涂有水银材料；所述定日镜为平面结构，由单块镜片或多块镜片拼接构成，定日镜的底座装有液压驱动或电动装置，定日镜随着太阳的位置转动，太阳光反射到聚光镜。

3.根据权利要求1所述太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置，其特征是：所述气体加热室（13）为密封扁长方体结构，气体加热室内装有1～10层受热板，所述受热板为碳化硅吸热板（30），碳化硅吸热板阶梯式排布；气体加热室的一端设有入口管（29），另一端设有出口管（32），光线入射方向装有光线接收玻璃（31）。

4.根据权利要求1所述太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置，其特征是：所述太阳能煅烧室（19）设有气体入口（28）、气体出口（24）和螺旋输送布料机（18），太阳能煅烧室的上部设有双层光线接受玻璃（23），下部设有抽屉式出灰机（25），通过液压推杆机（6）与产品仓（7）连接；所述双层光线接受玻璃的中间设有冷却管（27）。

5.根据权利要求4所述太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置，其特征是：所述冷却管中的冷却介质为水、甘油或正己烷。

6.根据权利要求1所述太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置，其特征是：所述电解水制氧设备包括光伏电池（8）、风力发电机（9）、电解池（10）、水箱（11）、氧气储罐（21）和氢气储罐（22）；风力发电机和光伏电池连接到电极，水箱连接到电解池；电解池的氧气收集器连接到氧气储罐，氢气收集器连接到氢气储罐。

7.根据权利要求1所述太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置，其特征是：所述物料输送设备（5）为管链输送机、斗式提升机或螺旋输送机。

8.根据权利要求1所述太阳能煅烧物料联合生产煤气的装置，其特征是：所述煤气发生炉（1）为壳牌煤气发生炉。