CN103642530A - 反烧式煤炭气化炉装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种新型的反烧式煤炭气化炉装置及工艺。其装置由加煤系统、干馏系统、反烧供热系统、助燃风供风系统、蒸汽供给系统、煤气造气系统、除灰系统、自动调温控制系统和煤气降温净化系统九大系统组成，其工艺步骤如下：1)生成含有干馏煤气、焦油气、酚类有机物气体和水蒸汽的上段煤气；2)将上段煤气通过热煤气增压机送入燃烧室燃烧；3)燃烧室内燃烧后产生的含水蒸汽、CO₂的高温气体通入煤炭气化炉下段的炉膛与焦炭接触，反应生成下段煤气；4)生成的下段煤气经降温、除尘净化后输送到用户端。本发明所述的装置及工艺无焦油和酚水等污染物的排放，具有热能利用率高、节能环保、生产的煤气清洁度高，燃值高的优点。

Description

反烧式煤炭气化炉装置及工艺

技术领域

本发明属于发生炉煤气站制气工艺和设备领域，具体涉及一种新型的反烧式煤炭气化炉装置及工艺。

技术背景

用煤炭制造煤气技术在我国已经具有了几十年的应用历史，特别是从十九世纪八十年代开始，随着我国改革开放和工业技术突飞猛进的发展需要，从国外引进的两段式煤气炉的制气工艺在我国得到了广泛的推广应用，在化工、冶炼、机械制造、建材等行业都得到了广泛的使用。但是随着我国工业水平的壮大，煤气炉的使用规模越来越大，数量也越来越多，制气过程中产生的酚水和焦油也对环境产生了非常严重的环境污染，在工业发达的地区煤焦油虽然也可以卖给化工企业或作燃料，但在储存和运输过程也会造成很大的环境污染，在不发达地区焦油没法有效利用，造成了更大的环境污染，特别是煤气站周围空气和地下水都会被严重污染，大量的酚水难以有效的处理，虽然近几年有的企业也设计了许多处理办法，但都没有从根本上彻底处理和杜绝，只是对环境的污染有所减缓，同时这种制气工艺对煤的有效利用率不高，煤焦油就带走了大约10％的有效热值无法转化成煤气使用，煤气热值偏低在许多领域无法使用；还有现在所用的两段式煤气炉由于炉况不好操作，煤质不稳定时经常出现结渣、偏炉、火层严重上移或下移，这些现象只能靠人工操作来调整，无法实现自动控制，

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服煤气站酚水污染严重的缺陷，提供一种反烧式煤炭气化炉装置及工艺，对两段式煤气炉的制气原理和工艺流程重新整合，实现了让煤中的可燃成分和水分都参加了造气反应，没有酚水和煤焦油的析出，将煤中的所有元素都转化成了煤气，没有焦油和酚水产生，彻底做到了清洁制气，同时对炉膛温度可实现自动控制，避免了只能靠人工打渣和靠操作工人的工作经验来调节炉况的落后工作方式。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

即一种反烧式煤炭气化炉装置，其特征在于包括加煤系统、干馏系统、反烧供热系统、助燃风供风系统、蒸汽供给系统、煤气造气系统、除灰系统、自动调温控制系统和煤气降温净化系统，所述加煤系统的出料口与干馏系统的进料口连接，干馏系统的干馏煤气出口与反烧供热系统的干馏煤气进口连接，所述反烧供热系统的进风口与助燃风供风系统连接，蒸汽进口与蒸汽供给系统连接，反烧供热系统的出气口与煤气造气系统的进气口连接，所述煤气造气系统的底部设有除灰系统，煤气造气系统的出气口与煤气降温净化系统的进气口相连，自动调温控制系统分别与干馏系统、反烧供热系统连接。

本发明的干馏系统包括干馏段炉体、干馏段煤气调节阀、中心管和干馏段支撑水套，干馏段炉体由干馏段耐火砖组成，中心管位于干馏段炉体内，6-8个干馏段煤气调节阀安装在干馏段炉体外，干馏段支撑水套位于干馏段炉体底部。

本发明的反烧供热系统包括干馏煤气切断阀、干馏煤气出口管、干馏煤气增压风机、干馏煤气输送管、干馏煤气环管、煤气调节阀、煤气烧嘴和燃烧室，所述干馏煤气出口管、干馏煤气增压风机、干馏煤气输送管、干馏煤气环管依次连接，干馏煤气出气管的一端与干馏系统的干馏煤气出口连接，所述燃烧室为6-8个，每个燃烧室内均设有一个煤气烧嘴，煤气烧嘴均与干馏煤气环管连接，所述干馏煤气出口管和干馏煤气输送管分别设有干馏煤气切断阀。

本发明的助燃风供风系统包括助燃风机、助燃风总阀、助燃风送风总管、止回阀、助燃风供风环管和助燃风调节阀，所述助燃风机、助燃风送风总管、助燃风供风环管依次连接，助燃风送风总管上设有助燃风总阀、止回阀，所述助燃风供风环管上设有6-8个出风口，每个出风口处分别设有助燃风调节阀与反少供热系统的煤气烧嘴联通。

本发明的蒸汽供给系统包括常压余热锅炉蒸汽水套、旋风除尘器水夹套、低压汽包、蒸汽输送管道、电动蒸汽调节阀、蒸汽流量计、炉底通气三通管。炉底通气三通管位于煤气造气系统底部，所述常压余热锅炉蒸汽水套、旋风除尘器水夹套、低压汽包、蒸汽输送管道、炉底通气三通管依次连接，蒸汽输送管道上设有电动蒸汽调节阀、蒸汽流量计。

本发明的煤气造气系统包括炉体、探火阀和炉膛，探火阀贯穿炉体，一端位于炉膛内，一端位于炉体外部，所述炉体由炉体外壳和炉体耐火炉衬组成，炉体的底部设有炉体支撑冷却水套，所述炉体除下部很少的炉体支撑冷却水套外全部用高温耐火材料和保温材料砌筑。

本发明的自动调温控制系统包括燃烧室测温探头、干馏段测温探头和调温控制与运动系统连锁控制箱，所述燃烧室测温探头的数量为6-8个，干馏段测温探头的数量为6-8个。本发明的调温控制与运动系统连锁控制箱位于电器控制室中。

本发明的煤气降温净化系统包括依次连接的旋风除尘器、余热锅炉、风冷器、间冷器式洗涤冷却器、静电除尘器，静电除尘器上设有煤气出口管。

一种反烧式煤炭气化工艺，其特征在于步骤如下：

1)块煤送入煤炭气化炉的干馏段，生成含有干馏煤气、焦油气、酚类有机物蒸汽和水蒸汽的上段煤气；

2)将上段煤气通过热煤气增压机送入煤气炉下段的燃烧室内进行反烧；反烧过程中在燃烧室内通入助燃风助燃，将干馏煤气、焦油气、酚类有机物蒸汽充分燃烧；

3)燃烧室内燃烧产生的含CO₂和水蒸汽的高温气体做气化剂通入煤炭气化炉下段的炉膛，其带来的热量用来提供炉膛内焦炭气化反应生成下段煤气所需的热量，水蒸汽、CO₂做气化剂与焦炭进行还原反应生成气化煤气，水蒸汽不足部分由外置的余热锅炉提供；

4)生成的下段煤气经降温、除尘净化后输送到用户端。

作为本发明的一个优选方案：余热锅炉提供的水蒸汽不再与空气混合，而是直接通过炉栅空隙进入炉膛后首先与炉膛下部刚参加完还原反应后的高温灰渣进行热交换，吸收灰渣的残余热量，进一步提高蒸汽本身的温度后再参与气化反应。

作为本发明的一个优选方案：下段煤气净化降温过程产生的少量冷凝水经沉淀去除杂质后，送入余热锅炉生成蒸汽后作气化剂用补充蒸汽。

下面依次对本发明各个系统的工作原理进行说明

1)本发明的加煤系统包括煤仓、加煤阀和缓冲煤仓，其结构和现有技术相同，不做详细描述。

2)本发明的干馏系统其原理与传统两段式气化炉的干馏系统的工作原理相同，只是反烧式气化炉的干馏系统在正常工作过程中温度比传统两段式气化炉的干馏系统要高，其通气量大，因此干馏段耐火砖和中心管的耐火温度要相应提高，通气面积增大，其材质、结构和传统两段式气化炉的干馏段不同。

3)本发明设有反烧供热系统是本发明与传统两段式气化炉的最根本的区别，整个造气系统所需要的热量和气化剂(除部分外来蒸汽由余热锅炉供应外)都由该系统产生并送入煤气炉主体底部。其详细工作原理叙述如下：

从煤气炉顶部引出的上段煤气其主要组成是从煤中干馏出的干馏煤气(主要是CH₄、H₂、CO、CO₂、等)、焦油气、水蒸气还有部分下段炉体产生的气化反应煤气，这一部分上段煤气不再进入电捕焦油器，而是经过干馏煤气出口管道送入干馏煤气增压风机。增压后的上段热煤气经过干馏煤气输送管道、干馏煤气环管和煤气调节阀(6-8个)分配给煤气烧嘴(6-8个)，烧嘴同时接受从助燃风供风系统提供的助燃空气，与助燃空气充分混合并在燃烧室(6-8个)内充分燃烧，产生大量的热量和燃烧后的高热气体，同时煤在干馏段析出的有毒的酚类物质在这里被燃烧分解，转化成了无毒的高温气体，煤中析出的水分也被加热成了高温蒸汽，这些高温混合气体从分布在炉体四周的6-8个燃烧室直接吹入炉膛的下部，对炉膛内的干馏半焦进行加热，并与焦炭反应产生反应煤气。

4)本发明的助燃风供风系统的工作原理如下：

空气经过助燃风机加压后通过助燃风送风总管送入助燃风供风环管，通过助燃风调节阀分别送入反烧供热系统的各个烧嘴，以协助上段干馏煤气和焦油气在燃烧室内的燃烧反应。

5)本发明的蒸汽供给系统的工作原理如下：

反烧式气化炉炉膛内的气化反应所需用的蒸汽有以下三方面来供给：1、煤在干馏段产生的干馏水蒸气，这一部分随上段煤气一起进入燃烧室随燃烧后的炽热混合气一起进入炉膛；2、余热锅炉产生的水蒸气；3、旋风除尘器低压水夹套产生的水蒸气。2和3产生的水蒸气通过管道从炉膛底部的炉栅下面通入炉膛内，其进入炉膛后，先通过气化反应层下面的灰渣层上升到反应层，在其上升过程中先与灰渣接触并发生热交换，即对炉渣进行冷却，又对蒸汽进行了进一步加热升温，提高了对热能的利用率。

6)本发明的煤气造气系统的工作原理如下：

由燃烧室送来的炙热气体在炉膛内与上段干馏后的焦碳及炉底来的蒸汽充分混合接触，在高温下发生还原反应：

CO₂+C=2CO－－吸收热量

H₂O+C=CO+H₂－－吸收热量

因此下段煤气的主要组成就是一氧化碳和氢气还有部分助燃空气带来的氮气(N₂)。炉膛内壁砌筑耐高温的耐火材料，中间用保温砖砌筑，外层外壳用钢板焊接起到密封和固定支撑作用，这种型式的炉膛能起到很好的保温作用，减少了热量在炉膛内的损失，提高了炉膛内还原反应生成煤气的速度。本发明不再像以前的传统两段炉整个造气部分的炉膛全部做成水夹套，而是将整个炉膛除下部很少的炉体支撑冷却水套外全部用高温耐火材料和保温材料砌筑，大大减少了热量的散失，由于这一段的制气反应是还原吸热过成，这样的结构减少了炉膛还原区的降温速度，更有利于下段还原煤气的生成。

7)本发明的除灰系统包括炉栅、炉裙、灰盆、除灰油缸和灰盆支座。其结构和现有技术相同，不做详细描述。

8)本发明的自动调温控制系统的工作原理如下：

传统的两段式气化炉对炉膛内炉况的调节和控制都是通过人工手工操作，不能通过电气仪表进行自动控制，本发明的反烧式煤炭气化炉可以通过燃烧室测温探头(每个燃烧室一个，共6-8个)和干馏段测温探头(6-8个)，不间断的检测出底部所供炽热气化剂的温度和各个方位煤气出口的出炉温度，其温度参数都传入调温控制与运动系统连锁控制箱，与设计参数进行对比，控制各个烧嘴的煤气调节阀、助燃风调节阀和电动蒸汽调节阀，以达到自动调节炉况的目的来实现自动控制，既提高了气化炉的可靠性又减轻了设备操作人员的劳动强度。

综上所述，反烧式气化炉其反应方程式按反应顺序如下：

1、O₂+干馏煤气(CH₄、H₂、CO等)=CO₂+H₂O－－产生热量

2、O₂+焦油气(大分子有机物)=CO₂+H₂O－－产生热量

以上1、2两个反应过程在燃烧室内完成：

3、CO₂+C=2CO－－吸收热量

4、H₂O+C=CO+H₂－－吸收热量

以上3、4两个反应在下段炉膛内完成

现在普遍使用的传统两段式工艺气化炉的工作原理是：煤炭先加入煤仓，煤通过两级加煤阀和缓冲煤仓先送入两段式气化炉的干馏段，经过干馏把煤中的水分、焦油和部分反应煤气组成上段煤气进入电捕焦油器，焦油和大部分的含酚废水就是这样在干馏段中从煤中蒸馏出来的，经过电捕焦油器的提取和分离将煤气送入煤气管道，将焦油和水分送入焦油池。煤经过干馏段的蒸馏后就变成了半焦进入到了下段炉体内，与火层燃烧产生的灼热气体(主要是CO₂和加入的水蒸气)发生反应生成CO和H₂这就是下段的反应煤气，而炽热的气体来源就是干馏反应后的焦炭和从炉底通入的空气进行燃烧反应即火层的燃烧提供的。按反应顺序如下：

1、O₂+C=CO₂－－产生热量

2、CO₂+C=2CO－－吸收热量

3、H₂O+C=CO+H₂－－吸收热量

反烧式煤炭气化炉结构和工作原理与现用两段式气化炉的结构和工作原理的主要区别：

1)两个出口煤气的用途和去向、作用不同：现有传统两段式气化炉有上、下两个煤气出口，上段干馏煤气经过电捕焦油器把焦油和水分分离后将焦油送入焦油池，剩下的干馏煤气和下段煤气混合后全部引入净化系统，而反烧式气化炉虽有两个煤气出口，但只有下段煤气引入净化系统，而上段干馏煤气则全部送入燃烧室燃烧，用来提供气化反应所需要的热量。

2)维持气化反应所需要的热量来源不同：传统两段式气化炉维持气化反应所需要的热量来源于焦炭燃烧所产生的热量，而反烧式气化炉维持气化反应所需要的热量来源于上段干馏煤气和焦油气在燃烧室燃烧所产生的热量。由于干馏后的焦炭不再需要燃烧提供气化反应所需要的热量，而是全部用来制造反应煤气，这样节约了原来传统工艺火层燃烧阶段所消耗的焦炭，这部分焦炭全部和蒸汽参加气化反应生成了更多的H₂和CO，这样所产生的煤气可燃成分比例大大增加，使煤气的可燃成分和燃值更高。

3)对污染源的处理和利用方式不同，产生的煤气成分也完全不同：现用传统两段式气化炉对上段煤气(含有大量煤中干馏出来的污染物如：酚水、焦油等)先用电捕焦油器进行分离，部分酚水和焦油进入焦油池，煤气和大部分酚的挥发物进入后面的煤气净化系统，再经过进一步冷却和洗涤，大量的酚水被析出流入酚水池，焦油池中分离出来的酚水最终也进入酚水池，大量的酚水难以有效处理，给环境造成了很大的水污染和空气污染，而反烧式煤炭气化炉是将含有焦油气、酚水和酚蒸汽的上段煤气不做分离和冷却全部送入下部燃烧室进行高温燃烧转化成无毒的高温气体(1000-1200℃的高温CO₂和高温水蒸气)全部通入炉膛与焦炭参加气化反应，最终全部转化成煤气，即使上段干馏煤气有剩余，其中的焦油和酚类成分经过高温燃烧室也得到了高温裂解转化成了低分子量的煤气，不再有焦油和酚水等有害物质的产生。通过上述工艺煤炭中的所有成分全部转化成了煤气，实现了清洁制气，酚水等污染物零排放的目标。

4)蒸汽和空气的通入方式不同：现用传统两段式气化炉气化所需要的蒸汽是先与空气混合成55-60℃的混合气体后再通入炉膛内，在这个混合过程中蒸汽温度突然下降，有大量的蒸汽冷凝成水被分离出来，无法进入炉膛参加气化反应，因此蒸汽的有效利用率很低。而反烧式气化炉所需用空气全部通入燃烧室进行助燃，气化反应所需要的蒸汽一部分来自上段干馏煤气中从煤中干馏出来的全部水分，不足部分再由余热锅炉和旋风除尘器夹套所产生的蒸汽进行补充，这一部分蒸汽不用和空气混合降温，通过炉栅空隙进入炉膛后首先与炉膛下部的刚参加完还原反应后的高温灰渣进行热交换，吸收灰渣的残余热量，进一步提高蒸汽本身的温度再到达反应层参加气化反应，节约热能，进一步提高了能源的利用率。热利用率显著提高。

5)对煤气炉炉内状况的控制方式不同：现用传统两段式气化炉对炉况的掌握只有通过人工探火才能获得，炉况出现了异常也很难进行调节，无法实现自动化操作，因此经常发生火层上移烧坏中心管或耐火砖、火层下移烧坏炉栅和炉裙、偏火、双火层、结渣等事故，而反烧式气化炉炉膛内无燃烧层，维持气化反应所需要的热量是由炉膛四周多个燃烧室来提供的，燃烧室内的所用的燃料是上段的干馏煤气，每个燃烧室的温度可以通过将燃气阀门和助燃风阀门与测温探头和仪表控制系统连锁实现自动控制，保证整个生产的自动化运行。

6)最终的产气效果和对环境的影响不同：反烧式气化炉由于具有以上所述的独特生产工艺和结构，可以将煤中的可燃成分得到全部的转化，不再有焦油的析出和酚水等有害物质的产生，而是将煤中的可燃成分最终全部转化成了所需要的小分子可燃煤气，大大提高了煤的气化率，煤气中可燃成分所占的比例也得到显著提高，从而提高了所产煤气的燃值，在后续生产中减少了废气的排放量，对我国能源的利用率将会得到大幅度的提高。由于反烧式气化炉的独特生产工艺和结构，不再有焦油和酚水的产生，从此杜绝了煤气站对环境的污染，真正实现了洁净化生产。

7)反烧式气化炉对使用褐煤等劣质煤和工业不发达的国家和地区具有更大的技术优势：褐煤等劣质煤由于所含水分、焦油等挥发分高，所产酚水和焦油量大，焦油虽然在工业发的地区可以再利用，但在工业相对落后的国家和地区现在还是难以全部充分利用，用传统的两段式煤气炉难以有效气化，对人的生存环境造成了很大的危害。而反烧式气化炉完全杜绝了以上污染物的产生，对劣质褐煤也可以更有效的完全气化，也更有利于在工业不发达的地区和国家推广使用。

本发明所述的装置及工艺无焦油和酚水等污染物的排放，具有热能利用率高、节能环保、生产的煤气清洁度高，燃值高的优点。

附图说明

图1为现有两段式气化炉的工艺原理图；

图2为本发明的工艺原理图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为图3中的A-A剖视图。

如图中所示：1-1.煤仓；1-2.加煤阀；1-3.缓冲煤仓；2-1.干馏段耐火砖；2-2.干馏段煤气调节阀；2-3.中心管；2-4.干馏段支撑水套；3-1.干馏煤气切断阀；3-2.干馏煤气出口管；3-3.干馏煤气增压风机；3-4.干馏煤气输送管；3-5.干馏煤气环管；3-6.煤气调节阀；3-7.煤气烧嘴；3-8.燃烧室；4-1.助燃风机；4-2.助燃风总阀；4-3.助燃风送风总管；4-4.止回阀；4-5.助燃风供风环管；4-6.助燃风调节阀；5-1.常压余热锅炉蒸汽水套；5-2.旋风除尘器水夹套；5-3.低压汽包；5-4.蒸汽输送管道；5-5.电动蒸汽调节阀；5-6.蒸汽流量计；5-7.炉底通气三通管；6-1.炉体支撑冷却水套；6-2.炉体耐火炉衬；6-3.炉体外壳；6-4.探火阀；6-5.炉膛；7-1.炉栅；7-2.炉裙；7-3.灰盆；7-4.除灰油缸；7-5.灰盆支座。8-1.燃烧室测温探头；8-2.干馏段温探头；9-1.旋风除尘器；9-2.余热锅炉；9-3.风冷器；9-4.间冷式洗涤冷却器；9-5.静电除尘器；9-6.煤气出口管。

具体实施方式

图1为现有两段式气化炉的工艺原理图，其原理在本说明书发明内容部分已经做详细描述。

图2为本发明的工艺原理图。

如图3、图4所示：本发明所述的装置包括加煤系统、干馏系统、反烧供热系统、助燃风供风系统、蒸汽供给系统、煤气造气系统、除灰系统、自动调温控制系统和煤气降温净化系统。

1)本发明的加煤系统包括煤仓１-1、两个加煤阀１-2和缓冲煤仓１-3，其结构和现有技术相同，不做详细描述。

2)本发明的干馏系统包括干馏段炉体、干馏段煤气调节阀2-2、中心管2-3和干馏段支撑水套2-4，干馏段炉体由干馏段耐火砖2-1组成，中心管2-3位于干馏段炉体内，6-8个干馏段煤气调节阀2-2安装在干馏段炉体外，干馏段支撑水套2-4位于干馏段炉体底部。本发明的干馏系统其原理与传统两段式气化炉的干馏系统的工作原理相同，只是反烧式气化炉的干馏系统在正常工作过程中温度比传统两段式气化炉的干馏系统要高，其通气量大，因此干馏段耐火砖和中心管的耐火温度要相应提高，通气面积增大，其材质、结构和传统两段式气化炉的干馏段不同。

3)本发明的反烧供热系统包括干馏煤气切断阀3-1、干馏煤气出口管3-2、干馏煤气增压风机3-3、干馏煤气输送管3-4、干馏煤气环管3-5、煤气调节阀3-6、煤气烧嘴3-7和燃烧室3-8，所述干馏煤气出口管3-2、干馏煤气增压风机3-3、干馏煤气输送管3-4、干馏煤气环管3-5依次连接，干馏煤气出气管3-2的一端与干馏系统的干馏煤气出口连接，所述燃烧室3-8为6-8个，每个燃烧室3-8内均设有一个煤气烧嘴3-7，煤气烧嘴3-7均与干馏煤气环管3-5连接，所述干馏煤气出口管3-2和干馏煤气输送管3-4上分别设有干馏煤气切断阀3-1。

本发明设有反烧供热系统是本发明与传统两段式气化炉的最根本的区别，整个造气系统所需要的热量和气化剂(除部分外来蒸汽由余热锅炉供应外)都由该系统产生并送入煤气炉主体底部。其详细工作原理叙述如下：

从煤气炉顶部引出的上段煤气其主要组成是从煤中干馏出的干馏煤气(主要是CH₄、H₂、CO、CO₂、等)、焦油气、水蒸气还有部分下段炉体产生的反应煤气，这一部分上段煤气不再进入电捕焦油器，而是经过干馏煤气出口管3-2送入干馏煤气增压风机3-3。增压后的上段热煤气经过干馏煤气输送管3-4、干馏煤气环管3-5和煤气调节阀3-6(6-8个)分配给煤气烧嘴3-7(6-8个)，煤气烧嘴3-7同时接受从助燃风供风系统提供的空气，与助燃风充分混合并在燃烧室3-8(6-8个)内充分燃烧，产生大量的热量和燃烧后的高热气体，同时煤在干馏段析出的有毒的酚类物质在这里被燃烧分解，转化成了无毒的高温气体，煤中析出的水分也被加热成了高温蒸汽，这些高温混合气体从分布在炉体四周的6-8个燃烧室3-8直接吹入炉膛6-5的下部，对炉膛6-5内的干馏半焦进行加热，并与半焦反应产生反应煤气。

4)本发明的助燃风供风系统包括助燃风机4-1、助燃风总阀4-2、助燃风送风总管4-3、止回阀4-4、助燃风供风环管4-5和助燃风调节阀4-6，所述助燃风机4-1、助燃风送风总管4-3、助燃风供风环管4-5依次连接，助燃风送风总管4-3上设有助燃风总阀4-2、止回阀4-4，所述助燃风供风环管4-5上设有6-8个出风口，每个出风口处分别设有助燃风调节阀4-6。

空气经过助燃风机4-1加压后通过助燃风送风总管4-3送入助燃风供风环管4-5，通过助燃风调节阀4-6分别送入反烧供热系统的各个煤气烧嘴3-7，以协助上段干馏煤气和焦油气在燃烧室3-8内的燃烧反应。

5)本发明的蒸汽供给系统包括常压余热锅炉蒸汽水套5-1、旋风除尘器水夹套5-2、低压汽包5-3、蒸汽输送管道5-4、电动蒸汽调节阀5-5、蒸汽流量计5-6、炉底通气三通管5-7，炉底通气三通管5-7位于煤气造气系统底部，所述常压余热锅炉蒸汽水套5-1、旋风除尘器水夹套5-2、低压汽包5-3、蒸汽输送管道5-4、炉底通气三通管5-7依次连接，蒸汽输送管道5-4上设有电动蒸汽调节阀5-5、蒸汽流量计5-6。

反烧式气化炉炉膛内的气化反应所需用的蒸汽有以下三方面来供给：A、煤在干馏段产生的干馏水蒸气，这一部分随上段煤气一起进入燃烧室3-8随燃烧后的炽热混合气一起进入炉膛6-5；B、余热锅炉9-2产生的水蒸气；C、旋风除尘器水夹套5-2产生的水蒸气。B和C产生的水蒸气通过管道从炉膛6-5底部的炉栅7-1下面通入炉膛6-5内，其进入炉膛6-5后，通过气化反应层下面的灰层上升到反应层，在其上升过程中先与灰渣接触并发生热交换，即对炉渣进行冷却，又对蒸汽进行了进一步加热升温，提高了对热能的利用率。

6)本发明的煤气造气系统包括炉体、探火阀6-4和炉膛6-5，探火阀6-4贯穿炉体，一端位于炉膛6-5内，一端位于炉体外部，所述炉体由炉体外壳6-3和炉体耐火炉衬6-2组成，炉体的底部设有炉体支撑冷却水套6-1。

由燃烧室送来的炙热气体在炉膛6-5内与上段干馏后的焦碳及炉底来的蒸汽充分混合接触，在高温下发生还原反应：

CO₂+C=2CO－－吸收热量

H₂O+C=CO+H₂－－吸收热量

因此下段煤气的主要组成就是一氧化碳和氢气还有部分助燃空气带来的氮气(N₂)。炉膛6-5内壁砌筑耐高温的耐火材料，中间用保温砖砌筑，外层外壳用钢板焊接起到密封和固定支撑作用，这种型式的炉膛能起到很好的保温作用，减少了热量在炉膛内的损失，提高了炉膛内还原反应生成煤气的速度。本发明不再像以前的传统两段炉整个造气部分的炉膛全部做成水夹套，而是将整个炉膛6-5除下部很少的炉体支撑冷却水套6-1外全部用高温耐火材料和保温材料砌筑，大大减少了热量的散失，由于这一段的制气反应是还原吸热过成，减少了炉膛还原区的降温速度，更有利于下段还原煤气的生成。

7)本发明的除灰系统包括炉栅7-1、炉裙7-2、灰盆7-3、除灰油缸7-4和灰盆支座7-5。其结构和现有技术基本相同，不做详细描述。

8)本发明的自动调温控制系统包括燃烧室测温探头8-1、干馏段测温探头8-2和调温控制与运动系统连锁控制箱，所述燃烧室测温探头8-1的数量为6-8个，对应安装在6-8个燃烧室中，干馏段测温探头8-2的数量为6-8个，对应安装在干馏段。本发明的调温控制与运动系统连锁控制箱位于电器控制室中。

9)本发明的煤气降温净化系统包括依次连接的旋风除尘器9-1、余热锅炉9-2、风冷器9-3、间冷式洗涤冷却器9-4、静电除尘器9-5，静电除尘器9-5上设有煤气出口管9-6。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员可能会利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明反烧式工艺和反烧式技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种反烧式煤炭气化炉装置，其特征在于由加煤系统、干馏系统、反烧供热系统、助燃风供风系统、蒸汽供给系统、煤气造气系统、除灰系统、自动调温控制系统和煤气降温净化系统九大系统组成，所述加煤系统的出料口与干馏系统的进料口连接，干馏系统的干馏煤气出口与反烧供热系统的干馏煤气进口连接，所述反烧供热系统的进风口与助燃风供风系统连接，煤气造气系统底部的蒸汽进口与蒸汽供给系统连接，所述煤气造气系统的底部设有除灰系统，煤气造气系统的出气口与煤气降温净化系统的进口连接，自动调温控制系统分别与干馏系统、反烧供热系统的燃烧室连接。

2.根据权利要求1所述的反烧式煤炭气化炉装置，其特征在于反烧供热系统包括干馏煤气切断阀、干馏煤气出口管、干馏煤气增压风机、干馏煤气输送管、干馏煤气环管、煤气调节阀、煤气烧嘴和燃烧室。所述干馏煤气出口管、干馏煤气增压风机、干馏煤气输送管、干馏煤气环管依次连接，干馏煤气出气管的一端与干馏系统的干馏煤气出口连接，所述燃烧室为6-8个(根据炉膛的大小也可以更多)，每个燃烧室内均设有一个煤气烧嘴，煤气烧嘴均与干馏煤气环管连接，所述干馏煤气出口管和干馏煤气输送管分别设有干馏煤气切断阀，每个烧嘴前都设有煤气调节阀。

3.根据权利要求1所述的反烧式煤炭气化炉装置，其特征在于助燃风供风系统包括助燃风机、助燃风总阀、助燃风送风总管、止回阀、助燃风供风环管和助燃风调节阀，所述助燃风机、助燃风送风总管、助燃风供风环管依次连接，助燃风送风总管上设有助燃风总阀、止回阀，所述助燃风供风环管上设有6-8个出风口，每个出风口处分别通过助燃风调节阀送入煤气烧嘴。

4.根据权利要求1所述的反烧式煤炭气化炉装置，其特征在于蒸汽供给系统包括常压余热锅炉蒸汽水套、旋风除尘器水夹套、低压汽包、蒸汽输送管道、电动蒸汽调节阀、蒸汽流量计、炉底通气三通管，炉底通气三通管位于煤气造气系统底部，所述常压余热锅炉蒸汽水套、旋风除尘器水夹套、低压汽包、蒸汽输送管道、炉底通气三通管依次连接，蒸汽输送管道上设有电动蒸汽调节阀、蒸汽流量计。

5.根据权利要求1所述的反烧式煤炭气化炉装置，其特征在于煤气造气系统包括炉体、探火阀和炉膛，所述炉体除下部很少的支撑体外全部用高温耐火材料和保温材料砌筑。

6.根据权利要求1所述的反烧式煤炭气化炉装置，其特征在于设有自动调温控制系统，包括燃烧室测温探头、干馏段测温探头和调温控制与运动系统连锁控制箱，所述燃烧室测温探头的数量为6-8个(根据炉膛的大小也可以更多)，干馏段测温探头的数量为6-8个。

7.根据权利要求1所述的反烧式煤炭气化炉装置，其特征在于煤气降温净化系统包括依次连接的旋风除尘器、余热锅炉、风冷器、间冷式洗涤冷却器、静电除尘器，静电除尘器上设有煤气出口管。

8.一种反烧式煤炭气化工艺，其特征在于工艺步骤如下：

(1)块煤送入煤炭气化炉的干馏段，生成含有干馏煤气、焦油气、水蒸气和酚类有机物气体的上段煤气；

(2)将上段煤气通过热煤气增压机送入煤气炉下段的燃烧室内进行反烧；反烧过程中在燃烧室内通入助燃风助燃，将干馏煤气、焦油气、酚类有机物气体在燃烧室内充分燃烧；

(3)燃烧室内燃烧产生的含CO₂、水蒸汽的高温气体通入煤炭气化炉下段的炉膛，其带来的热量和高温气体用来提供炉膛内焦炭气化反应生成下段煤气所需的热量和气化剂，水蒸汽不足部分由降温净化系统的余热锅炉提供；

(4)生成的下段煤气经降温、除尘净化后输送到用户端。

9.根据权利要求8所述的反烧式煤炭气化工艺，其特征在于余热锅炉提供的水蒸汽不与空气混合，直接通过炉栅空隙进入炉膛后首先与炉膛下部的刚参加完还原反应后的高温灰渣进行热交换，吸收灰渣的残余热量，进一步提高蒸汽本身的温度再参与气化反应。

10.根据权利要求8所述的反烧式煤炭气化工艺，其特征在于下段煤气降温产生的少量冷凝水经过沉淀去除杂质后，送入余热锅炉作气化剂用补充蒸汽。

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