CN103834442B - 一种气固双燃料反应器 - Google Patents
一种气固双燃料反应器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103834442B CN103834442B CN201410102403.7A CN201410102403A CN103834442B CN 103834442 B CN103834442 B CN 103834442B CN 201410102403 A CN201410102403 A CN 201410102403A CN 103834442 B CN103834442 B CN 103834442B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- nozzle
- entrained
- gasification
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
Landscapes
- Industrial Gases (AREA)
Abstract
本发明涉及一种气固双燃料气流床反应器，该气固双燃料气流床反应器由上部气化反应室和下部粗煤气冷却室组成，所述的气化反应室通过锥形渣口和熔渣冷却器与粗煤气冷却室连通。目前，现有气化反应器最大投煤量为～2000t/d，单炉有效气产量为13～15万Nm3/h，而在相同反应器容积的条件下，本发明双燃料气流床反应器由于采用大高径比及多级与多相进料方式，其单炉最大产量达到15～20万Nm3/h，生产能力有明显提高。
Description
【技术领域】
本发明属于燃料燃烧技术领域。更具体地涉及一种气固双燃料气流床反应器。
【背景技术】
煤气化技术是目前重要的合成气生产技术，由气化反应器排出粗合成气的H2/CO比一般是0.4-0.7，对于大多化工合成产品具有碳多氢少的特点而言，合成这些化工产品时还需要增加变换工艺，以调节粗合成气中H2/CO比。另外，在煤气化过程中产生大量的热，这些热没有得到充分利用，通过高温粗合成气从反应室带出来。
天然气气化技术也是目前生产合成气的主要技术之一，天然气部分氧化制合成气反应器内反应热区较煤气化上移，对流传热和辐射传热增强，引起反应器顶部超温，耐火材料损耗过快。同时反应器出口的粗合成气存在氢多碳少的问题，H2/CO比在2.5到3.0之间，要进行化工合成仍需要增加变换工艺来调节氢碳比，且甲烷和蒸汽的转化反应需要吸收大量的热。
根据煤气化过程产生的大量富余的热，天然气转化需要消耗大量的热，结合煤气化过程碳多氢少、天然气转化碳少氢多的特点，研发一种可以同时进行煤气化与天然气气化的反应器，实现煤、天然气综合利用，打破了传统的煤化工、天然气化工的单一模式，实现了多种资源的优势互补。既实现了热量互补，又有效弥补了煤制气中“碳多氢少”和天然气制气中“氢多碳少”的不足，从而极大地提高了合成气直接转化率。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明目的是提供一种气固双燃料反应器。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种气固双燃料气流床反应器，它由气化反应室5与粗煤气冷却室12组成，其特征在于所述的气化反应室5通过锥形渣口7和熔渣冷却器8与粗煤气冷却室12连通；
所述气化反应室5的壁由反应器壳体1与耐火材料层2构成；
在气化反应室5顶部设置固体物料喷嘴3，在气化反应室5侧面上部以其纵轴对称方式配置主气体物料喷嘴4，而在气化反应室5侧面下部以其纵轴对称方式配置辅助气体物料喷嘴6；
所述的锥形渣口7呈倒锥形，该倒锥形的对称轴与气化反应室5的纵轴重合，其锥形边与水平方向的夹角为44～46°；
所述的粗煤气冷却室12由反应器壳体1、熔渣冷却器8、外层天然气预热盘管11、内层冷却水盘管10与水浴25组成。
根据本发明的一种优选实施方式，所述气流床反应器的高度与其直径的比是2.5～5.0。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的主气体物料喷嘴4位于气化反应室5直筒段侧面上部，而辅助气体物料喷嘴6位于气化反应室5直筒段侧面下部。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的辅助气体物料喷嘴6与水平方向的夹角是+20～50°。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的主气体物料喷嘴4与水平方向的夹角是-20～50°。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的固体物料喷嘴3是一个，而主气体物料喷嘴4与辅助气体物料喷嘴6的数量是2～6个。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的熔渣冷却器8由激冷水入口9、支撑板23、隔离板24与布水器26构成，激冷水以环形喷射方式从布水器26排出，支撑板23与隔离板24之间的间距是0.5～3m。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的粗煤气冷却室12由反应器壳体1、激冷器21与导气管22构成，所述的激冷器21由激冷水入口9、支撑板23、溢流冷却管27与隔离板24构成，冷却管27上下端均为锯齿形；支撑板23与隔离板24之间的间距是0.5～3m；激冷水以溢流的方式进入冷却室。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的固体物料是煤粉、焦粉或利用含碳氢物料制得的湿法料浆；所述的气体物料是天然气或含甲烷的工业气体。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的辅助气体物料与主气体物料的体积比是0～0.2。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种气固双燃料气流床反应器，它由气化反应室5与粗煤气冷却室12组成，其特征在于所述的气化反应室5通过锥形渣口7和熔渣冷却器8与粗煤气冷却室12连通。
所述气流床反应器的高度与其直径的比是2.5～5.0。这个比值大于一般煤气化反应器的比值，其目的在于保证气化原料在气流床反应器有足够的反应时间，从而能够获得高转化率。
如果所述气流床反应器的高度与直径比小于2.5，则物料在反应器的停留时间不够，造成反应器的转化率及粗煤气产量低；如果该高度与直径比大于5.0，可以延长物料在反应器停留时间，但反应器建造费用增加；因此，所述气流床反应器的高度与直径比为2.5～5.0是合适的，优选地是2.8～4.6，更优选地是3.2～4.2。
所述气化反应室5的壁由反应器壳体1与涂布在反应器壳体1内壁上的耐火材料层2构成。
所述的反应器壳体通常是用SA387Gr11CL2材料制成的。
在本发明中，所述的耐火材料层是由向火面耐火砖、绝热层耐火砖、耐高温保温层耐火砖及耐热毡组成，它们都是目前市场上销售的产品，例如由河南省伯马股份有限公司以商品名高铬砖LIRR-HK90销售的向火面耐火砖、由河南省伯马股份有限公司以商品名氧化铝砖XKC-12销售的绝热层耐火砖、由河南省伯马股份有限公司以商品名隔热砖XALQ100销售的耐高温保温层耐火砖、由廊坊腾智耐火材料有限公司以商品名硅酸铝纤维毡销售的耐热毡。在本发明中，所述耐火材料层2的厚度通常是500～550mm。
在本发明的气固双燃料气流床反应器中，在气化反应室5顶部设置固体物料喷嘴3，在气化反应室5侧面上部以其纵轴对称方式配置主气体物料喷嘴4，而在气化反应室5侧面下部以其纵轴对称方式配置辅助气体物料喷嘴6。所述的主气体物料喷嘴4位于气化反应室5直筒段侧面上部，所述的主气体物料喷嘴4与水平方向的夹角是-20～50°，其中负号表示所述主气体物料喷嘴4朝向水平面以下。如果主气体物料喷嘴4与水平方向的夹角小于-20°，则会引起回流区温度升高，造成反应器拱顶超温；如果主气体物料喷嘴4与水平方向的夹角大于-50°，则天然气转化的反应区域会向下偏离煤气化反应的高温区，影响天然气转化；因此，其夹角为-20～50°是恰当的，优选地是-26～42°。
所述辅助气体物料喷嘴6位于气化反应室5直筒段侧面下部。所述的辅助气体物料喷嘴6与水平方向的夹角是+20～50°，其中正号表示所述辅助气体物料喷嘴6朝向水平面以上。如果辅助气体物料喷嘴6与水平方向的夹角小于+20°，则由该喷嘴进入反应器的物料没有足够的停留时间，得不到充分转化；如果辅助气体物料喷嘴6与水平方向的夹角大于+50°，则辅助气体物料喷嘴6不能很好的控制锥形渣口7的温度；因此，其夹角为+20～50°是恰当的，优选地是+26～42°。
所述的主气体物料喷嘴4用于气体物料的气化反应，所述的辅助气体物料喷嘴6流量较小，用于在气体物料转化的同时控制气化反应室5下部锥形渣口7处的温度，保证灰渣的顺利排放，所述的辅助气体物料与主气体物料的体积比是0～0.2，优选地0.05～0.15。
所述的固体物料喷嘴3是一个。主气体物料喷嘴4与辅助气体物料喷嘴6的数量是2～6个。
由固体物料喷嘴3喷到气流床反应器的固体物料是煤粉、焦粉或利用含碳氢物料制得的湿法料浆；送到主气体物料喷嘴4与辅助气体物料喷嘴6的气体物料是天然气或含甲烷的工业气体。
所述固体物料喷射器3、主气体物料喷嘴4与辅助气体物料喷嘴6可以采用本技术领域里常规的喷嘴冷却方式、夹套冷却方式与盘管冷却方式进行冷却。
所述的锥形渣口7呈倒锥形，该倒锥形的对称轴与气化反应室5的纵轴重合，其锥形边与水平方向的夹角为44～46°；
根据本发明的一种优选实施方式，所述的粗煤气冷却室12由反应器壳体1、熔渣冷却器8、外层天然气预热盘管11、内层冷却水盘管10与水浴25组成，具体结构参见附图1。
所述的熔渣冷却器8由激冷水入口9、支撑板23、隔离板24与布水器26构成，激冷水以环形喷射方式从布水器26排出，支撑板23与隔离板24的间距是0.5～3m。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的粗煤气冷却室12由反应器壳体1、激冷器21与导气管22构成，所述的激冷器21由激冷水入口9、支撑板23、溢流冷却管27与隔离板24构成，冷却管27上下端均为锯齿形；支撑板23与隔离板24之间的间距是0.5～3m；激冷水以溢流的方式进入冷却室，具体结构参见附图2。
所述的激冷器21为锯齿形，激冷水以溢流的方式进入粗煤气冷却室12，锯齿形的激冷器21可以使得激冷水在溢流冷却管27上形成一层均匀的水膜，在保护溢流冷却管27同时冷却粗煤气和熔渣。
所述的粗煤气冷却室12可以根据不同的粗煤气组分要求采用直接水冷方式或采用由盘管组成的热回收式方式，当粗煤气用于合成氨生产时可以采用直接水冷的方式，当用于生产甲醇、合成油、IGCC时采用盘管热回收式。
在本发明中，所述的盘管共有两组，外层天然气预热盘管11、内层冷却水盘管10，其中内层冷却水盘管10的冷却介质为水，其冷却介质将渣和粗煤气迅速冷却，同时回收大部分热量并产生高温蒸汽。外层天然气预热盘管11主要用于气体原料预热，回收热量，降低生产能耗。
根据本发明，通过固体物料喷嘴3的固体物料氧/碳比高于常规煤气化反应器的氧/碳比，以保证固体原料充分反应，并保证维持轴向高温，而通过气体物料喷嘴的气体物料氧/碳低于天然气气化的氧/碳比，在该气流床反应器中双燃料原料、氧气与水蒸气借助固体气化产生的热量进行气化反应，气体燃料气化与固体燃料气化在该气流床反应器中氧量此消彼长使反应器维持在最佳气化温度，本发明方法的固体燃料氧碳比为0.5～2.0，优选0.8～1.8；气体燃料的氧碳比为0.5～2.0，优选1.0～1.5。气化温度为1200～1500℃。
在所述气体物料喷嘴中，主气体物料喷嘴4需要添加水蒸气，主要用途是参加天然气的转化反应，辅助气体物料喷嘴6主要作用是控制渣口温度，不需要添加水蒸气。
[有益效果]
与现有单一气化模式相比，本发明的双燃料气流床反应器及其气化方法具有如下创新点：
本发明双燃料气流床反应器采用气固双燃料气化方式，固体物料从反应器顶部进入反应器中并进行气化反应，得到粗合成气，气体物料从反应器侧面分两层进入反应器中，并利用煤气化产生的热量进行气化反应，其中第二层气体物料主要作用是在控制渣口温度，防止出现堵渣现象，同时还能够增加合成气产量；该双燃料气流床反应器的粗煤气冷却室根据生产需要可以设置为直接水冷式和热回收式，其中热回收式由内外两组盘管组成，一组通锅炉水用于产生蒸汽，另一组通气体物料，用于对物料进行升温预热，通过这两组盘管可以最大限度回收粗合成气中的热量，降低生产能耗。
目前，已知气化反应器最大投煤量为～2000t/d，单炉有效气产量为13～15万Nm3/h，而本发明双燃料气流床反应器由于采取较大的高径比及多级、多相进料方式，反应器单炉有效气最大产量达到15～20万Nm3/h，与现有的气化反应器相比，生产能力有明显提高。
【附图说明】
图1是热回收式气固双燃料反应器结构示意图；
图2是直接水冷式气固双燃料反应器结构示意图；
图3是图1与2中沿A-A向的结构示意图。
图中：
1-反应器壳体、2-耐火材料层、3-固体物料喷嘴、4-主气体物料喷嘴、5-气化反应室、6-辅助气体物料喷嘴、7-锥形渣口、8-熔渣冷却器、9-激冷水进口、10-内层冷却水盘管、11-外层天然气预热盘管、12-粗煤气冷却室、13-锅炉给水进口、14-锅炉给水出口、15-预热天然气入口、16-天然气出口、17-冷却水进口、18-粗煤气出口、19-气化黑水出口、20-粗渣排放口、21-激冷器、22-导气管、23-支撑板、24-隔离板、25-水浴、26-布水器。
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例1：本发明气固双燃料气流床反应器
本发明气固双燃料气流床反应器由气化反应室5与粗煤气冷却室12组成。所述的气化反应室5通过锥形渣口7和熔渣冷却器8与粗煤气冷却室12连通。
所述气流床反应器的高度与其直径的比是2.5。
所述气化反应室5的壁由SA387Gr11CL2材料制成的反应器壳体1与涂布在反应器壳体1内壁上的耐火材料层2构成。所述的耐火材料层2是由河南省伯马股份有限公司以商品名高铬砖LIRR-HK90销售的向火面耐火砖，所述耐火材料层2的厚度是500mm。
在该气固双燃料气流床反应器中，在气化反应室5顶部设置一个固体物料喷嘴3，在气化反应室5侧面上部以其纵轴对称方式配置二个主气体物料喷嘴4，而在气化反应室5侧面下部以其纵轴对称方式配置二个辅助气体物料喷嘴6。
所述的主气体物料喷嘴4位于气化反应室5直筒段侧面上部，所述的主气体物料喷嘴4与水平方向的夹角是-40°。所述的主气体物料喷嘴4用于气体物料的气化反应。
所述辅助气体物料喷嘴6位于气化反应室5直筒段侧面下部。所述的辅助气体物料喷嘴6与水平方向的夹角是+40。所述的辅助气体物料喷嘴6流量较小，用于在气体物料转化的同时控制气化反应室5下部锥形渣口7处的温度，保证灰渣的顺利排放。所述的辅助气体物料与主气体物料的体积比是0。
由固体物料喷嘴3喷到气流床反应器的固体物料是煤粉，其煤粉粒度是100-140目。送到主气体物料喷嘴4与辅助气体物料喷嘴6的气体物料是天然气。所述固体物料喷射器3、主气体物料喷嘴4与辅助气体物料喷嘴6采用本技术领域里常规的喷嘴冷却方式进行冷却。
所述的锥形渣口7呈倒锥形，该倒锥形的对称轴与气化反应室5的纵轴重合，其锥形边与水平方向的夹角为44°；
所述的粗煤气冷却室12由反应器壳体1、熔渣冷却器8、外层天然气预热盘管11、内层冷却水盘管10与水浴25组成，具体结构参见附图1。所述的熔渣冷却器8由激冷水入口9、支撑板23、隔离板24与布水器26构成，激冷水以环形喷射方式从布水器26排出，支撑板23与隔离板24的间距是0.5m。
所述的粗煤气冷却室12采用直接水冷方式冷却。
在本发明气固双燃料气流床反应器中，内层冷却水盘管10的冷却介质为水，其冷却介质将渣和粗煤气迅速冷却，同时回收大部分热量并产生高温蒸汽。外层天然气预热盘管11主要用于气体原料预热，回收热量，降低生产能耗。
本实施例使用的固体燃料氧碳比为1.0；气体燃料的氧碳比为1.0，气化温度为1300～1500℃。
在所述气体物料喷嘴中，主气体物料喷嘴4需要添加水蒸气，主要用途是参加天然气的转化反应，辅助气体物料喷嘴6主要作用是控制渣口温度，不需要添加水蒸气。
固体物料及气化剂通过位于反应器顶部的固体物料喷嘴3雾化后进入气化反应室5中进行气化反应；预热后的大部分天然气及气化剂由反应器上部的主气体物料喷嘴4进入气化反应室5中，反应所需热量由固体物料产生的高温粗煤气及熔渣携带的显热供给；少量天然气和气化剂通过位于气化反应室5下部的辅助气体物料喷嘴6进入反应器中进行气化反应，并控制锥形渣口7温度，防止堵渣。
初步冷却的粗煤气和熔渣沿内层冷却水盘管10下行与盘管内的锅炉给水进行换热，锅炉水从锅炉给水进口13入内层冷却水盘管10，从锅炉给水出口14出盘管；在内层盘管的末端，粗煤气和熔渣被冷却至一定温度，粗煤气在底部水浴25液面液封作用下沿内层冷却水盘管10与外层天然气预热盘管11之间的环隙上升，天然气从天然气预热口15进入盘管与粗煤气完成换热后由天然气出口16出盘管，进一步降温后的粗煤气由粗煤气出口18出反应器；凝固后的熔渣在重力作用下，进入反应器底部的水浴25中进行冷却降温，反应器底部沉积的粗渣定期由粗渣排放口20进行排放，气化黑水则通过液位控制由气化黑水出口19排放。
使用本实施例的气固双燃料气流床反应器，由投入的煤粉量与天然气量按照下述公式计算得到煤粉中的碳转化率98.3%和粗煤气产率4.43Nm3/（1kg煤+0.91Nm3天然气）：
实施例2：本发明气固双燃料气流床反应器
本发明气固双燃料气流床反应器由气化反应室5与粗煤气冷却室12组成。所述的气化反应室5通过锥形渣口7和熔渣冷却器8与粗煤气冷却室12连通。
所述气流床反应器的高度与其直径的比是5.0。
所述气化反应室5的壁由SA387Gr11CL2材料制成的反应器壳体1与涂布在反应器壳体1内壁上的耐火材料层2构成。所述的耐火材料层2是由河南省伯马股份有限公司以商品名氧化铝砖XKC-12销售的绝热层耐火砖，所述耐火材料层2的厚度是520mm。
在该气固双燃料气流床反应器中，在气化反应室5顶部设置一个固体物料喷嘴3，在气化反应室5侧面上部以其纵轴对称方式配置4个主气体物料喷嘴4，而在气化反应室5侧面下部以其纵轴对称方式配置4个辅助气体物料喷嘴6。
所述的主气体物料喷嘴4位于气化反应室5直筒段侧面上部，所述的主气体物料喷嘴4与水平方向的夹角是-40°。所述的主气体物料喷嘴4用于气体物料的气化反应。
所述辅助气体物料喷嘴6位于气化反应室5直筒段侧面下部。所述的辅助气体物料喷嘴6与水平方向的夹角是+40°。所述的辅助气体物料喷嘴6流量较小，用于在气体物料转化的同时控制气化反应室5下部锥形渣口7处的温度，保证灰渣的顺利排放。所述的辅助气体物料与主气体物料的体积比是0.05。
由固体物料喷嘴3喷到气流床反应器的固体物料是焦粉，其焦粉粒度是100-120目。送到主气体物料喷嘴4与辅助气体物料喷嘴6的气体物料是含甲烷的工业气体。所述固体物料喷射器3、主气体物料喷嘴4与辅助气体物料喷嘴6采用本技术领域里常规的喷嘴冷却方式进行冷却。
所述的锥形渣口7呈倒锥形，该倒锥形的对称轴与气化反应室5的纵轴重合，其锥形边与水平方向的夹角为45°；
所述的粗煤气冷却室12由反应器壳体1、熔渣冷却器8、外层天然气预热盘管11、内层冷却水盘管10与水浴25组成，具体结构参见附图1。所述的熔渣冷却器8由激冷水入口9、支撑板23、隔离板24与布水器26构成，激冷水以环形喷射方式从布水器26排出，支撑板23与隔离板24的间距是1m。
所述的粗煤气冷却室12采用直接水冷方式或采用由盘管组成的热回收式方式冷却。
在本发明气固双燃料气流床反应器中，内层冷却水盘管10的冷却介质为水，其冷却介质将渣和粗煤气迅速冷却，同时回收大部分热量并产生高温蒸汽。外层天然气预热盘管11主要用于气体原料预热，回收热量，降低生产能耗。
本实施例使用的固体燃料氧碳比为0.5；气体燃料的氧碳比为0.5，气化温度为1200～1300℃。
在所述气体物料喷嘴中，主气体物料喷嘴4需要添加水蒸气，主要用途是参加天然气的转化反应，辅助气体物料喷嘴6主要作用是控制渣口温度，不需要添加水蒸气。
固体物料及气化剂通过位于反应器顶部的固体物料喷嘴3雾化后进入气化反应室5中进行气化反应；预热后的大部分天然气及气化剂由反应器上部的主气体物料喷嘴4进入气化反应室5中，反应所需热量由固体物料产生的高温粗煤气及熔渣携带的显热供给；少量天然气和气化剂通过位于气化反应室5下部的辅助气体物料喷嘴6进入反应器中进行气化反应，并控制锥形渣口7温度，防止堵渣。
初步冷却的粗煤气和熔渣沿内层冷却水盘管10下行与盘管内的锅炉给水进行换热，锅炉水从锅炉给水进口13入内层冷却水盘管10，从锅炉给水出口14出盘管；在内层盘管的末端，粗煤气和熔渣被冷却至一定温度，粗煤气在底部水浴25液面液封作用下沿内层冷却水盘管10与外层天然气预热盘管11之间的环隙上升，天然气从天然气预热口15进入盘管与粗煤气完成换热后由天然气出口16出盘管，进一步降温后的粗煤气由粗煤气出口18出反应器；凝固后的熔渣在重力作用下，进入反应器底部的水浴25中进行冷却降温，反应器底部沉积的粗渣定期由粗渣排放口20进行排放，气化黑水则通过液位控制由气化黑水出口19排放。
使用本实施例的气固双燃料气流床反应器，由投入的煤粉量与天然气量按照实施例1描述的公式计算得到煤粉中的碳转化率97.6%和粗煤气产率5.2Nm3/（1kg煤+1.2Nm3天然气）。
实施例3：本发明气固双燃料气流床反应器
本发明气固双燃料气流床反应器由气化反应室5与粗煤气冷却室12组成。所述的气化反应室5通过锥形渣口7和熔渣冷却器8与粗煤气冷却室12连通。
所述气流床反应器的高度与其直径的比是3.0。
所述气化反应室5的壁由SA387Gr11CL2材料制成的反应器壳体1与涂布在反应器壳体1内壁上的耐火材料层2构成。所述的耐火材料层2是由河南省伯马股份有限公司以商品名隔热砖XALQ100销售的耐高温保温层耐火砖，所述耐火材料层2的厚度是530mm。
在该气固双燃料气流床反应器中，在气化反应室5顶部设置一个固体物料喷嘴3，在气化反应室5侧面上部以其纵轴对称方式配置6个主气体物料喷嘴4，而在气化反应室5侧面下部以其纵轴对称方式配置6个辅助气体物料喷嘴6。
所述的主气体物料喷嘴4位于气化反应室5直筒段侧面上部，所述的主气体物料喷嘴4与水平方向的夹角是-30°。所述的主气体物料喷嘴4用于气体物料的气化反应。
所述辅助气体物料喷嘴6位于气化反应室5直筒段侧面下部。所述的辅助气体物料喷嘴6与水平方向的夹角是+30°。所述的辅助气体物料喷嘴6流量较小，用于在气体物料转化的同时控制气化反应室5下部锥形渣口7处的温度，保证灰渣的顺利排放。所述的辅助气体物料与主气体物料的体积比是0.2。
由固体物料喷嘴3喷到气流床反应器的固体物料是利用含碳氢物料制得的湿法料浆，其料浆的固体物含量是60%。送到主气体物料喷嘴4与辅助气体物料喷嘴6的气体物料是天然气。所述固体物料喷射器3、主气体物料喷嘴4与辅助气体物料喷嘴6采用本技术领域里常规的喷嘴冷却方式进行冷却。
所述的锥形渣口7呈倒锥形，该倒锥形的对称轴与气化反应室5的纵轴重合，其锥形边与水平方向的夹角为45°；
所述的粗煤气冷却室12由反应器壳体1、激冷器21与导气管22构成，所述的激冷器21由激冷水入口9、支撑板23、溢流冷却管27与隔离板24构成，冷却管27上下端均为锯齿形；支撑板23与隔离板24之间的间距是2m；激冷水以溢流的方式进入冷却室，具体结构参见附图2。
所述的激冷器21为锯齿形，激冷水以溢流的方式进入粗煤气冷却室12，锯齿形的激冷器21可以使得激冷水在溢流冷却管27上形成一层均匀的水膜，在保护溢流冷却管27同时冷却粗煤气和熔渣。
所述的粗煤气冷却室12采用直接水冷方式或采用由盘管组成的热回收式方式冷却。
在本发明气固双燃料气流床反应器中，内层冷却水盘管10的冷却介质为水，其冷却介质将渣和粗煤气迅速冷却，同时回收大部分热量并产生高温蒸汽。外层天然气预热盘管11主要用于气体原料预热，回收热量，降低生产能耗。
本实施例使用的固体燃料氧碳比为1.5；气体燃料的氧碳比为1.5，气化温度为1300～1500℃。
在所述气体物料喷嘴中，主气体物料喷嘴4需要添加水蒸气，主要用途是参加天然气的转化反应，辅助气体物料喷嘴6主要作用是控制渣口温度，不需要添加水蒸气。
固体物料及气化剂通过位于反应器顶部的固体物料喷嘴3雾化后进入气化反应室5中进行气化反应；预热后的大部分天然气及气化剂由反应器上部的主气体物料喷嘴4进入气化反应室5中，反应所需热量由固体物料产生的高温粗煤气及熔渣携带的显热供给；少量天然气和气化剂通过位于气化反应室5下部的辅助气体物料喷嘴6进入反应器中进行气化反应，并控制锥形渣口7温度，防止堵渣。
初步冷却的粗煤气和熔渣沿内层冷却水盘管10下行与盘管内的锅炉给水进行换热，锅炉水从锅炉给水进口13入内层冷却水盘管10，从锅炉给水出口14出盘管；在内层盘管的末端，粗煤气和熔渣被冷却至一定温度，粗煤气在底部水浴25液面液封作用下沿内层冷却水盘管10与外层天然气预热盘管11之间的环隙上升，天然气从天然气预热口15进入盘管与粗煤气完成换热后由天然气出口16出盘管，进一步降温后的粗煤气由粗煤气出口18出反应器；凝固后的熔渣在重力作用下，进入反应器底部的水浴25中进行冷却降温，反应器底部沉积的粗渣定期由粗渣排放口20进行排放，气化黑水则通过液位控制由气化黑水出口19排放。
使用本实施例的气固双燃料气流床反应器，由投入的煤粉量与天然气量按照实施例1描述的公式计算得到煤粉中的碳转化率97%和粗煤气产率4.67Nm3/（1kg煤+1Nm3天然气）。
实施例4：本发明气固双燃料气流床反应器
本发明气固双燃料气流床反应器由气化反应室5与粗煤气冷却室12组成。所述的气化反应室5通过锥形渣口7和熔渣冷却器8与粗煤气冷却室12连通。
所述气流床反应器的高度与其直径的比是4.2。
所述气化反应室5的壁由SA387Gr11CL2材料制成的反应器壳体1与涂布在反应器壳体1内壁上的耐火材料层2构成。所述的耐火材料层2是由廊坊腾智耐火材料有限公司以商品名硅酸铝纤维毡销售的耐热毡，所述耐火材料层2的厚度是550mm。
在该气固双燃料气流床反应器中，在气化反应室5顶部设置一个固体物料喷嘴3，在气化反应室5侧面上部以其纵轴对称方式配置4个主气体物料喷嘴4，而在气化反应室5侧面下部以其纵轴对称方式配置4个辅助气体物料喷嘴6。
所述的主气体物料喷嘴4位于气化反应室5直筒段侧面上部，所述的主气体物料喷嘴4与水平方向的夹角是-50°。所述的主气体物料喷嘴4用于气体物料的气化反应。
所述辅助气体物料喷嘴6位于气化反应室5直筒段侧面下部。所述的辅助气体物料喷嘴6与水平方向的夹角是+50°。所述的辅助气体物料喷嘴6流量较小，用于在气体物料转化的同时控制气化反应室5下部锥形渣口7处的温度，保证灰渣的顺利排放。所述的辅助气体物料与主气体物料的体积比是0.12。
由固体物料喷嘴3喷到气流床反应器的固体物料是煤粉，其煤粉粒度是160-200目。送到主气体物料喷嘴4与辅助气体物料喷嘴6的气体物料是含甲烷的工业气体。所述固体物料喷射器3、主气体物料喷嘴4与辅助气体物料喷嘴6采用本技术领域里常规的喷嘴冷却方式进行冷却。
所述的锥形渣口7呈倒锥形，该倒锥形的对称轴与气化反应室5的纵轴重合，其锥形边与水平方向的夹角为46°；
所述的粗煤气冷却室12由反应器壳体1、激冷器21与导气管22构成，所述的激冷器21由激冷水入口9、支撑板23、溢流冷却管27与隔离板24构成，冷却管27上下端均为锯齿形；支撑板23与隔离板24之间的间距是0.5～3m；激冷水以溢流的方式进入冷却室，具体结构参见附图2。
所述的激冷器21为锯齿形，激冷水以溢流的方式进入粗煤气冷却室12，锯齿形的激冷器21可以使得激冷水在溢流冷却管27上形成一层均匀的水膜，在保护溢流冷却管27同时冷却粗煤气和熔渣。
所述的粗煤气冷却室12采用直接水冷方式或采用由盘管组成的热回收式方式冷却。
在本发明气固双燃料气流床反应器中，内层冷却水盘管10的冷却介质为水，其冷却介质将渣和粗煤气迅速冷却，同时回收大部分热量并产生高温蒸汽。外层天然气预热盘管11主要用于气体原料预热，回收热量，降低生产能耗。
本实施例使用的固体燃料氧碳比为2.0；气体燃料的氧碳比为2.0，气化温度为1200～1400℃。
在所述气体物料喷嘴中，主气体物料喷嘴4需要添加水蒸气，主要用途是参加天然气的转化反应，辅助气体物料喷嘴6主要作用是控制渣口温度，不需要添加水蒸气。
固体物料及气化剂通过位于反应器顶部的固体物料喷嘴3雾化后进入气化反应室5中进行气化反应；预热后的大部分天然气及气化剂由反应器上部的主气体物料喷嘴4进入气化反应室5中，反应所需热量由固体物料产生的高温粗煤气及熔渣携带的显热供给；少量天然气和气化剂通过位于气化反应室5下部的辅助气体物料喷嘴6进入反应器中进行气化反应，并控制锥形渣口7温度，防止堵渣。
初步冷却的粗煤气和熔渣沿内层冷却水盘管10下行与盘管内的锅炉给水进行换热，锅炉水从锅炉给水进口13入内层冷却水盘管10，从锅炉给水出口14出盘管；在内层盘管的末端，粗煤气和熔渣被冷却至一定温度，粗煤气在底部水浴25液面液封作用下沿内层冷却水盘管10与外层天然气预热盘管11之间的环隙上升，天然气从天然气预热口15进入盘管与粗煤气完成换热后由天然气出口16出盘管，进一步降温后的粗煤气由粗煤气出口18出反应器；凝固后的熔渣在重力作用下，进入反应器底部的水浴25中进行冷却降温，反应器底部沉积的粗渣定期由粗渣排放口20进行排放，气化黑水则通过液位控制由气化黑水出口19排放。
使用本实施例的气固双燃料气流床反应器，由投入的煤粉量与天然气量按照下述公式计算得到煤粉中的碳转化率98.8%和粗煤气产率5.61Nm3/（1kg煤+1.35Nm3天然气）。
Claims (9)
1.一种气固双燃料气流床反应器，它由气化反应室(5)与粗煤气冷却室(12)组成，其特征在于所述的气化反应室(5)通过锥形渣口(7)和熔渣冷却器(8)与粗煤气冷却室(12)连通；
所述气化反应室(5)的壁由反应器壳体(1)与耐火材料层(2)构成；
在气化反应室(5)顶部设置固体物料喷嘴(3)，在气化反应室(5)侧面上部以其纵轴对称方式配置主气体物料喷嘴(4)，而在气化反应室(5)侧面下部以其纵轴对称方式配置辅助气体物料喷嘴(6)；
所述的锥形渣口(7)呈倒锥形，该倒锥形的对称轴与气化反应室(5)的纵轴重合，其锥形边与水平方向的夹角为44～46°；
所述的粗煤气冷却室(12)由反应器壳体(1)、熔渣冷却器(8)、外层天然气预热盘管(11)、内层冷却水盘管(10)与水浴(25)组成；
所述气流床反应器的高度与其直径的比是2.5～5.0。
2.根据权利要求1所述的气流床反应器，其特征在于所述的主气体物料喷嘴(4)位于气化反应室(5)直筒段侧面上部，而辅助气体物料喷嘴(6)位于气化反应室(5)直筒段侧面下部。
3.根据权利要求1或2所述的气流床反应器，其特征在于所述的辅助气体物料喷嘴(6)与水平方向的夹角是+20～50°。
4.根据权利要求1或2所述的气流床反应器，其特征在于所述的主气体物料喷嘴(4)与水平方向的夹角是-20～50°。
5.根据权利要求1所述的气流床反应器，其特征在于所述的固体物料喷嘴(3)是一个，而主气体物料喷嘴(4)与辅助气体物料喷嘴(6)的数量是2～6个。
6.根据权利要求1所述的气流床反应器，其特征在于所述的熔渣冷却器(8)由激冷水入口(9)、支撑板(23)、隔离板(24)与布水器(26)构成，激冷水以环形喷射方式从布水器(26)排出，支撑板(23)与隔离板(24)之间的间距是0.5～3m。
7.根据权利要求1或6所述的气流床反应器，其特征在于所述的粗煤气冷却室(12)由反应器壳体(1)、激冷器(21)与导气管(22)构成，所述的激冷器(21)由激冷水入口(9)、支撑板(23)、溢流冷却管(27)与隔离板(24)构成，冷却管(27)上下端均为锯齿形；支撑板(23)与隔离板(24)之间的间距是0.5～3m；激冷水以溢流的方式进入冷却室。
8.根据权利要求1所述的气流床反应器，其特征在于所述的固体物料是煤粉、焦粉或利用含碳氢物料制得的湿法料浆；所述的气体物料是天然气或含甲烷的工业气体。
9.根据权利要求1所述的气流床反应器，其特征在于所述的辅助气体物料与主气体物料的体积比是0～0.2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410102403.7A CN103834442B (zh) | 2014-03-19 | 2014-03-19 | 一种气固双燃料反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410102403.7A CN103834442B (zh) | 2014-03-19 | 2014-03-19 | 一种气固双燃料反应器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103834442A CN103834442A (zh) | 2014-06-04 |
| CN103834442B true CN103834442B (zh) | 2015-09-16 |
Family
ID=50798343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410102403.7A Active CN103834442B (zh) | 2014-03-19 | 2014-03-19 | 一种气固双燃料反应器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103834442B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104694170B (zh) * | 2015-03-25 | 2017-02-22 | 西北化工研究院 | 一种以炭质粉体和天然气/甲烷为原料生产合成气的方法 |
| CN108473896B (zh) * | 2015-12-16 | 2021-10-15 | 气体产品与化学公司 | 气化系统及工艺 |
| CN107586569A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-01-16 | 航天长征化学工程股份有限公司 | 一种高温粗合成气冷却净化装置 |
| CN112779059B (zh) * | 2021-01-06 | 2021-09-24 | 北京清创晋华科技有限公司 | 一种应用于气流床气化炉的燃烧室 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB811603A (en) * | 1955-12-21 | 1959-04-08 | Koppers Co Inc | Improvements in or relating to process for the gasification of finely divided carbonaceous solid, liquid or gaseous fuel |
| CN2513997Y (zh) * | 2001-11-13 | 2002-10-02 | 中国科学院过程工程研究所 | 以煤和天然气为原料的合成气制备炉 |
| CN101985568A (zh) * | 2010-10-02 | 2011-03-16 | 上海交通大学 | 两段供氧干排渣加压气流床气化炉 |
| CN201842828U (zh) * | 2010-11-12 | 2011-05-25 | 惠生工程（中国）有限公司 | 一种液体燃料或固体燃料或气体燃料制备合成气的气化炉 |
| CN102191087A (zh) * | 2011-04-15 | 2011-09-21 | 华东理工大学 | 一种用于多种形态原料共气化的气流床气化炉 |
| CN102659076A (zh) * | 2012-04-19 | 2012-09-12 | 陕西延长石油（集团）有限责任公司 | 一种以天然气、煤和石油为原料联产多种化工产品的方法 |
-
2014
- 2014-03-19 CN CN201410102403.7A patent/CN103834442B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB811603A (en) * | 1955-12-21 | 1959-04-08 | Koppers Co Inc | Improvements in or relating to process for the gasification of finely divided carbonaceous solid, liquid or gaseous fuel |
| CN2513997Y (zh) * | 2001-11-13 | 2002-10-02 | 中国科学院过程工程研究所 | 以煤和天然气为原料的合成气制备炉 |
| CN101985568A (zh) * | 2010-10-02 | 2011-03-16 | 上海交通大学 | 两段供氧干排渣加压气流床气化炉 |
| CN201842828U (zh) * | 2010-11-12 | 2011-05-25 | 惠生工程（中国）有限公司 | 一种液体燃料或固体燃料或气体燃料制备合成气的气化炉 |
| CN102191087A (zh) * | 2011-04-15 | 2011-09-21 | 华东理工大学 | 一种用于多种形态原料共气化的气流床气化炉 |
| CN102659076A (zh) * | 2012-04-19 | 2012-09-12 | 陕西延长石油（集团）有限责任公司 | 一种以天然气、煤和石油为原料联产多种化工产品的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103834442A (zh) | 2014-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100366710C (zh) | 多喷嘴水煤浆或粉煤气化炉及其工业应用 | |
| CN101508915B (zh) | 一种液体燃料或固体燃料水淤浆的气化装置 | |
| CN101830464B (zh) | 两段法生产电石和热电联产的工艺及装置 | |
| CN102492478B (zh) | 两段式多喷嘴加压气化炉及其气化方法 | |
| CN101003358B (zh) | 含烃物质浆态或粉态进料的多喷嘴气化炉及其工业应用 | |
| CN101817525B (zh) | 两段法粉状原料生产电石的工艺及装置 | |
| WO2014082373A1 (zh) | 一种热氧喷嘴及其在气化炉中的应用 | |
| CN101161792B (zh) | 一种煤气化制合成气过程的热量回收工艺方法 | |
| CN103834442B (zh) | 一种气固双燃料反应器 | |
| CN201195718Y (zh) | 一种有利于热量回收的新型气化炉 | |
| CN102213409A (zh) | 一种带有调节手段的双筒体水冷壁型辐射废锅及其工业应用 | |
| CN104629807A (zh) | 一种带高温热回收装置的激冷流程气化炉 | |
| CN103740409B (zh) | 一种多级配气高温煤气化装置及方法 | |
| CN102266693A (zh) | 分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法、设备及其应用 | |
| CN204151305U (zh) | 半废锅式气化炉 | |
| CN204550484U (zh) | 一种带高温热回收装置的激冷流程气化炉 | |
| CN103937555A (zh) | 单喷嘴水煤浆气流床气化炉及其气化方法 | |
| CN105861065A (zh) | 一种耦合式粉煤气化热解反应器及工艺 | |
| CN105154140B (zh) | 一种耦合高温变换的多段气流床煤气化的方法及设备 | |
| CN104531222B (zh) | 利用喷动床反应器的煤热解系统及方法 | |
| CN106430206A (zh) | 一种热解炉和电石炉联用生产电石的系统及方法 | |
| CN107057768B (zh) | 带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉及其方法 | |
| CN206438084U (zh) | 一种气流床气化炉 | |
| CN201459076U (zh) | 冷壁式气流床气化装置 | |
| CN103351890B (zh) | 一种带扩口结构的洗涤冷却管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |