CN103666572A

CN103666572A - 煤气发生装置

Info

Publication number: CN103666572A
Application number: CN201310607403.8A
Authority: CN
Inventors: 刘欣; 白勇; 王人杰; 王啟明
Original assignee: Keda Industrial Co Ltd
Current assignee: Keda Industrial Co Ltd; Keda Clean Energy Co Ltd
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明提供一种煤气发生装置，包括：煤气化反应室，所述煤气化反应室分为固定床反应室和流化床反应室，所述固定床反应室和流化床反应室的上部相连通；所述固定床反应室外壁设置有给煤口，所述流化床反应室的外壁设置有煤气出口；所述固定床反应室和流化床反应室的外壁均设置有气化剂导入口和排渣口。本发明提供的煤气发生装置能够解决现有的固定床煤气化装置效率较低且污染物排放量较大的问题，以实现提高煤气产量，且降低污染物排放量。

Description

煤气发生装置

技术领域

本发明涉及煤气发生技术，尤其涉及一种煤气发生装置。

背景技术

在现阶段，我国煤炭资源的消耗量仍然在整个能源消费结构中占据较大比重，达到70%以上。为了提高煤炭的燃烧效率，通常利用空气和水蒸气作为气化剂，将固体煤炭转换为煤气，该转换过程称为煤气化。

传统煤气化工艺通常采用固定床煤气化技术，即采用固定床煤气化装置对煤炭进行转换。该固定床煤气化装置包括一个固定床反应室，在固定床反应室壁上设置有给煤口和排渣口，分别用于向反应室中装入煤炭原料和排出残渣。固定床反应室的上部还设置有煤气出气口，用于收集煤气。在固定床反应室中还设置有炉箅，炉箅下方设置有气化剂导入管，装入固定床反应室的煤炭堆积在炉箅上方，气化剂从炉箅下方逐渐上升，与煤炭的表面充分接触，以使煤炭逐层发生燃烧、干燥、干馏和气化，产生煤气。

固定床煤气化装置中反应温度较低，且温度分布不均匀，煤气化效率较低，且煤炭经气化后易产生焦油和烃类物质等，这些物质会造成环境污染。另外，为了满足工业生产对煤气的需求量，适当提高气化剂的流速，可提高煤气产能，但气化剂流速提高的幅度有限，且受限于固定床煤气化装置的体积。因此，面对环境污染日益严重的现状，急需设计新型的煤气发生装置，以提高煤气产量，且能够降低污染物排放量，实现煤炭资源的清洁利用。

发明内容

本发明提供一种煤气发生装置，用于解决现有的固定床煤气化装置效率较低且污染物排放量较大的问题，以实现提高煤气产量，且降低污染物排放量。

本发明实施例提供一种煤气发生装置，包括：煤气化反应室，所述煤气化反应室分为固定床反应室和流化床反应室，所述固定床反应室和流化床反应室的上部相连通；

所述固定床反应室外壁设置有给煤口，所述流化床反应室的外壁设置有煤气出口；

所述固定床反应室和流化床反应室的外壁均设置有气化剂导入口和排渣口。

如上所述的煤气发生装置，所述固定床反应室和流化床反应室之间采用隔墙隔开，在所述隔墙上方相连通。

如上所述的煤气发生装置，还包括旋风分离器；

所述旋风分离器的入口经过提升管与所述流化床反应室的煤气出口连接；

所述固定床反应室的外壁还设置有返料口，所述旋风分离器的固体排出口经返料管与所述返料口连接；

所述旋风分离器的气体排出口连接有煤气出口管，用于排出煤气。

如上所述的煤气发生装置，所述固定床反应室中设置有炉箅。

如上所述的煤气发生装置，所述流化床反应室中设置有布风设备，用于将进入所述流化床反应室中的气化剂均匀分布。

如上所述的煤气发生装置，所述布风设备为气体分布器。

如上所述的煤气发生装置，所述隔墙为耐火隔墙。

本发明实施例提供的煤气生成装置通过采用固定床反应室进行第一级反应，并增加流化床反应室进行第二级反应，对第一级反应中未完全反应的煤焦进行了再次气化和燃烧，提高了煤炭到煤气的转换效率，提高了煤气产量。且通过两级反应使得煤粉颗粒充分气化，使得反应残渣中的碳含量大大降低。另外，两级反应能使得焦油和烃等污染物质充分裂解，大大减少煤气化过程中污染物质的排放。

附图说明

图1为本发明实施例提供的煤气发生装置的结构示意图。

附图标记：

1-固定床反应室； 11-给煤口； 12-炉箅；

13-第一气化剂导入口； 14-第一排渣口； 2-流化床反应室；

21-第二排渣口； 22-第二气化剂导入口； 3-隔墙；

4-旋风分离器； 5-提升管； 6-返料管；

7-煤气出气管； 8-布风设备。

具体实施方式

本实施例提供一种新型的煤气发生装置，既能够提高煤气的发生效率，又能够减少污染物的排放。本实施例的主要思路在于采用两个煤气化反应室，先后进行两级反应，使得煤炭能够充分转换为煤气，且将第一级反应过程中产生的焦油和烃类物质再次转化成一氧化碳和氢气等有效成分，以减少污染物的排放。根据本实施例提供的主要思路，本领域技术人员可设计多种具体的实现方式，下面为一种具体的实现方式：

图1为本发明实施例提供的煤气发生装置的结构示意图，如图1所示，该煤气发生装置可以包括：煤气化反应室，该煤气化反应室分为固定床反应室1和流化床反应室2，在固定床反应室1中进行第一级反应，第一级反应后的产物进入流化床反应室2中进行二级反应。固定床反应室1和流化床反应室2的上部相连通，以使固定床反应室1的反应产物能够进入流化床反应室2。

实现固定床反应室1和流化床反应室2的上部相连通的方式有很多种，例如通过管路连通，或者，采用隔墙3将煤气化反应室隔开，形成固定床反应室1和流化床反应室2，隔墙3的高度低于整个煤气化反应室的高度，以使固定床反应室1和流化床反应室2的下方被隔墙3隔开，在隔墙上方二者保持相通。由于煤炭原料在各反应室中会发生燃烧反应，因此上述隔墙3优选采用耐火材料制成耐火隔墙。

本实施例将固定床反应室1与整个煤气化反应室公共的墙壁称为固定床反应室1的外壁，将流化床反应室2与整个煤气化反应室公共的墙壁称为流化床反应室2的外壁。

由于固定床反应室1进行的是第一级反应，因此，在固定床反应室1的外壁上设置有给煤口11，具体可设置在固定床反应室1的顶部，也可以设置在固定床反应室1的侧壁，通过该给煤口11将煤炭原料（具体为煤粉颗粒）装入固定床反应室1中。在流化床反应室2中进行二级反应，生成煤气，因此，在流化床反应室的外壁上设置有煤气出口，具体可设置在流化床反应室2的顶部，也可以设置在流化床反应室2的侧壁上部。

另外，在固定床反应室1中可以设置有炉箅12，进入固定床反应室1中的煤粉颗粒堆积在炉箅12上方。在固定床反应室1的外壁上设置有气化剂导入口（称之为第一气化剂导入口13），将气化剂导入管穿过第一气化剂导入口13插入炉箅12下方，使得气化剂在固定床反应室1中上升，与堆积的煤粉颗粒充分接触。在固定床反应室1的外壁上还设置有排渣口（称之为第一排渣口14），具体可设置在炉箅12下方，使得煤粉颗粒燃烧后产生的灰烬从炉箅12的缝隙中漏出，通过第一排渣口14排出。

在流化床反应室2的外壁上也可以设置有气化剂导入口（称之为第二气化剂导入口22），具体可以设置在流化床反应室2的底部，以使通入的气化剂向上流动，与流化床反应室2中的固体颗粒充分接触。还可以在流化床反应室2的外壁上设置排渣口（称之为第二排渣口21），设置在流化床反应室2的底部，以使流化床反应室2中的固体颗粒燃烧后产生的灰烬通过该第二排渣口21排出。

上述煤气发生装置的工作过程可以分别从两级反应来进行说明：

第一级反应：通过给煤设备将煤粉颗粒从给煤口11进入固定床反应室1，在炉箅12上方堆积成一定高度的燃料层。然后向第一气化剂导入口13中插入的气化剂导入管中通入气化剂，该气化剂包括空气和水蒸气的混合物，气化剂穿过炉箅12，与堆积的煤粉颗粒充分接触，可以发生燃烧、干燥、干馏及气化的过程，生成煤气、焦油、烃及残碳颗粒从隔墙3的上方进入流化床反应室2。具体的，煤粉颗粒的燃烧可通过向给煤口11投入燃烧的木炭，将煤粉颗粒引燃。煤粉颗粒燃烧产生热量，使得固定床反应室1中的温度升高，并从炉箅12至固定床反应室1的顶部温度逐渐降低。在常温环境中，煤粉颗粒的表面和内部附着有一定水分，当进入固定床反应室1中，顶部温度为300℃左右，附着的水分蒸发，实现对煤粉颗粒的干燥过程。当煤粉颗粒到达400℃以上的区域中进行干馏，生成焦油、烃、甲烷等气体，以及一些未完全反应的固体煤焦颗粒。煤粉颗粒到达温度为800℃以上的区域中，在气化剂的作用下发生气化反应，生成一氧化碳、氢气等气体。同时，煤粉颗粒还发生部分燃烧生成二氧化碳和水蒸气等气体。上述生成的氢气和一氧化碳为煤气的主要成分。

第二级反应：在固定床反应室1中生成的煤气、焦油、烃以及煤焦等物质从隔墙3的上方进入流化床反应室2，流化床反应室2内的温度超过900℃。向流化床反应室2中的第二气化剂导入口22中通入气化剂，进入流化床反应室2中的煤焦与气化剂再次接触发生燃烧和气化，生成一氧化碳、二氧化碳和氢气等，与第一级反应中生成的煤气混合，从流化床反应室2的煤气出口排出被收集。煤焦燃烧的残渣通过第二排渣口21侧向排出。同时，第一级反应生成的焦油和烃等物质经过再次燃烧生成一氧化碳、氢气等，作为煤气的有效成分。

本实施例提供的煤气生成装置通过采用固定床反应室进行第一级反应，并增加流化床反应室进行第二级反应，对第一级反应中未完全反应的煤焦进行了再次气化和燃烧，提高了煤炭到煤气的转换效率，提高了煤气产量。且通过两级反应使得煤粉颗粒充分气化，使得反应残渣中的碳含量大大降低。另外，两级反应能使得焦油和烃等污染物质再转换为有效成分，减少了污染物质的排放。

煤粉颗粒经过两级反应生成煤气，煤气中仍然携带有少量未反应完的固体煤焦颗粒。为了将这些固体颗粒返回炉膛循环利用，提高煤气化的转化效率，在上述技术方案的基础上，还可以设置旋风分离器4，用于将煤气中的气体和固体颗粒分离开，并能将固体颗粒再返回到固定床反应室1中重新气化，进一步提高了转换效率。

具体的，旋风分离器4可采用现有技术中常用的器件，包括原料入口、固体排出口和气体排出口。其中，旋风分离器4的原料入口经过提升管5与流化床反应室2的煤气出口连接；旋风分离器4的气体排出口连接有煤气出口管7，用于排出煤气；在固定床反应室1的外壁上还设置有返料口，旋风分离器4的固体排出口经返料管6与返料口连接，将煤气中携带的固体颗粒再送入固定床反应室1中，进行再次燃烧气化，进一步提高了碳的利用效率。并且，提升管5中的温度也大于900℃，焦油和烃等污染物质可在提升管5中完全裂解，产物随煤气进入旋风分离器4，进一步减少了污染物质的排放。

另外，在流化床反应室2中，为了实现对气化剂的均匀分布，以使气化剂与煤焦能够充分接触，可以在流化床反应室中设置有布风设备8，用于将进入流化床反应室2中的气化剂均匀分布，具体可采用气体分布器。气化剂穿过布风设备8中的孔均匀分布在流化床反应室2中，与煤焦颗粒表面充分接触并将其流化，以提高气化效率，提高煤气的产能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种煤气发生装置，其特征在于，包括：煤气化反应室，所述煤气化反应室分为固定床反应室和流化床反应室，所述固定床反应室和流化床反应室的上部相连通；

2.根据权利要求1所述的煤气发生装置，其特征在于，所述固定床反应室和流化床反应室之间采用隔墙隔开，在所述隔墙上方相连通。

3.根据权利要求2所述的煤气发生装置，其特征在于，还包括旋风分离器；

4.根据权利要求3所述的煤气发生装置，其特征在于，所述固定床反应室中设置有炉箅。

5.根据权利要求4所述的煤气发生装置，其特征在于，所述流化床反应室中设置有布风设备，用于将进入所述流化床反应室中的气化剂均匀分布。

6.根据权利要求5所述的煤气发生装置，其特征在于，所述布风设备为气体分布器。

7.根据权利要求2-6任一所述的煤气发生装置，其特征在于，所述隔墙为耐火隔墙。