CN103923704A - 煤气发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤气发生装置，其中，包括一级煤气发生炉、分离器和二级煤气发生炉，所述一级煤气发生炉上设置有煤粉入口、混合煤气出口和用于向所述一级煤气发生炉内送入一级气化剂的一级气化剂入口，所述混合煤气出口与所述分离器连接，所述分离器上设置有分离颗粒出口，所述二级煤气发生炉上设置有至少一个气化烧嘴，所述气化烧嘴与所述二级煤气发生炉内部连通，所述气化烧嘴与所述分离颗粒出口连接，且所述气化烧嘴上设置有用于向所述气化烧嘴内送入二级气化剂的二级气化剂入口。本发明提供的煤气发生装置，有效的提高了原料煤粉中的碳转化率，降低了煤气带出物的残碳含量，煤气产物的有效成分高。

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

现有煤气化技术按气固相互接触的方式，分为固定床、流化床和气流床三类煤气化技术。

流化床煤气化技术是指以直径小于10mm的煤颗粒作为原料，在气化剂流化作用下，进行气固混合和热交换的一种煤气化技术，现有流化床煤气化技术的煤颗粒在煤气发生装置的炉内不能完全发生反应，始终存在部分煤颗粒在未完全反应的情况下即被带出炉膛，由于该部分煤颗粒无法得到有效利用，煤气化反应的碳转化率低，且由于煤气产物中存在部分煤颗粒，煤气带出物的残碳含量高，煤气产物中的有效成分低。

发明内容

本发明提供一种煤气发生装置，解决现有流化床煤气化技术碳转化率低，以及煤气带出物的残碳含量高，煤气产物中的有效成分低的缺陷。

本发明提供一种煤气发生装置，其中，包括一级煤气发生炉、分离器和二级煤气发生炉，所述一级煤气发生炉上设置有煤粉入口、混合煤气出口和用于向所述一级煤气发生炉内送入一级气化剂的一级气化剂入口，所述混合煤气出口与所述分离器连接，所述分离器上设置有分离颗粒出口，所述二级煤气发生炉上设置有至少一个气化烧嘴，所述气化烧嘴与所述二级煤气发生炉内部连通，所述气化烧嘴与所述分离颗粒出口连接，且所述气化烧嘴上设置有用于向所述气化烧嘴内送入二级气化剂的二级气化剂入口。

如上所述的煤气发生装置，其中，优选的是，所述气化烧嘴与所述分离颗粒出口连接之间还设置有用于送入输送介质气体的输送介质气体入口。

如上所述的煤气发生装置，其中，优选的是，所述一级煤气发生炉包括炉体，所述炉体的内部自上至下依次设置有无氧稀相返混反应区和有氧密相反应区，所述炉体的底部还接有气化剂室，所述炉体和气化剂室之间采用分隔装置隔开，所述分隔装置为多孔板结构，所述一级气化剂入口设置在气化剂室，所述煤粉入口设置在所述有氧密相反应区。

如上所述的煤气发生装置，其中，优选的是，所述无氧稀相返混反应区的横截面面积是所述有氧密相反应区的横截面面积的4-9倍。

如上所述的煤气发生装置，其中，优选的是，所述无氧稀相返混反应区与所述有氧密相反应区之间还设置有无氧稀相返混反应过渡区，所述无氧稀相返混反应过渡区为横截面积上大下小的锥形结构。

如上所述的煤气发生装置，其中，优选的是，所述分离器的内壁为耐火砌筑结构。

如上所述的煤气发生装置，其中，优选的是，还包括换热器，所述分离器上设置有一级煤气出口，所述二级煤气发生炉上设置有二级煤气出口,所述一级煤气出口、所述二级煤气出口和所述一级气化剂入口与所述换热器连接。

本发明提供的煤气发生装置，通过将一级煤气发生炉反应后生成的混合煤气带出的含碳固体颗粒送入二级煤气发生炉，且含碳固体颗粒在二级煤气发生炉中进一步发生燃烧气化反应，有效的提高了原料煤粉中的碳转化率，降低了煤气带出物的残碳含量，煤气产物的有效成分高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种煤气发生装置的结构示意图。

附图标记：

1-一级煤气发生炉；11-煤粉入口；12-混合煤气出口；

13-一级气化剂入口；14-炉体；141-无氧稀相返混反应区；

142-有氧密相反应区；143-无氧稀相返混反15-气化剂室；

应过渡区；

151-渣颗粒出口；16-分隔装置；2-分离器；

21-分离颗粒出口；22-一级煤气出口；3-二级煤气发生炉；

31-二级煤气出口；32-熔渣出口；4-气化烧嘴；

41-二级气化剂入口；5-输送介质气体入口；6-换热器；

61-空气入口；62-水蒸气入口；63-换热器煤气出口。

具体实施方式

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，本发明提供一种煤气发生装置，包括一级煤气发生炉1、分离器2和二级煤气发生炉3，一级煤气发生炉1上设置有煤粉入口11、混合煤气出口12和用于向一级煤气发生炉1内送入一级气化剂的一级气化剂入口13，混合煤气出口12与分离器2连接，分离器2上设置有分离颗粒出口21，二级煤气发生炉3上设置有至少一个气化烧嘴4，气化烧嘴4与二级煤气发生炉3内部连通，气化烧嘴4与分离颗粒出口21连接，且气化烧嘴4上设置有用于向气化烧嘴4内送入二级气化剂的二级气化剂入口41。

本发明提供的煤气发生装置的工作过程可以为：

一级反应:煤粉入口11和一级气化剂入口13分别向一级煤气发生炉1内送入煤粉和一级气化剂，在一级煤气发生炉1内，一级气化剂与煤粉在900～1000℃的高温条件下发生强烈的氧化还原反应，生成混合煤气并自混合煤气出口12送入分离器2，其中混合煤气包括一氧化碳、甲烷、氢气、氮气及夹带的小粒径含碳固体颗粒。一级气化剂可以为空气和水蒸气，空气和水蒸气可以未经高温预热直接送入一级煤气发生炉1内，也可以为经高温预热后送入一级煤气发生炉1内，优选的是将空气和水蒸气预热到700～800℃后送入一级煤气发生炉1内，一级煤气发生炉1内发生反应时，无需为使空气和水蒸气升温消耗热量，从而降低了反应热量损耗，并提高了反应速度。

气固分离：具有一定气流速度的混合煤气进入分离器2后，分离器2将混合煤气中夹带的小粒径含碳固体颗粒分离，并将小粒径含碳固体颗粒自分离颗粒出口21送入至少一个气化烧嘴4，混合煤气经气固分离的气体作为一级反应煤气产物排出，分离器2可以为高温旋风分离器，高温旋风分离器利用固体颗粒的惯性，并利用离心力实现气固分离。

二级反应：气化烧嘴4将从二级气化剂入口41送入的二级气化剂和固体颗粒高速送入二级煤气发生炉3，二级气化剂与固体颗粒在二级煤气发生炉3内接触表面积增大，充分混合，在1400℃的反应温度下，固体颗粒燃烧气化后，固体颗粒中的碳绝大部分转化为一氧化碳气体，残渣为部分液态的熔渣，熔渣可以自熔渣出口32排出二级煤气发生炉3，反应生成的一氧化碳气体作为二级反应煤气产物排出。二级气化剂可以为空气和水蒸气，也可以为氧气和水蒸气，其中优选的是氧气和水蒸气，氧气与固体颗粒被气化烧嘴4喷射入二级煤气发生炉3内后，氧气与固体颗粒迅速接触并部分燃烧，迅速达到1400℃的反应温度，以使得在二级煤气发生炉3内发生的燃烧气化反应更为充分，反应后的残渣碳含量≤1%，一氧化碳的转化率高，且如上述理由，二级气化剂可以经高温预热，也可以不经高温预热。

本发明提供的煤气发生装置，通过将一级煤气发生炉反应后生成的混合煤气带出的含碳固体颗粒送入二级煤气发生炉，且含碳固体颗粒在二级煤气发生炉中进一步发生燃烧气化反应，有效的提高了原料煤粉中的碳转化率，降低了煤气带出物的残碳含量，煤气产物的有效成分高。

在上述实施例技术方案的基础上，优选的是，气化烧嘴4与分离颗粒出口21连接之间还设置有用于送入输送介质气体的输送介质气体入口5。

输送介质气体入口5送入的输送介质气体作为自分离颗粒出口21排出的固体颗粒的输送载体，由于固体颗粒由输送介质气体携带输送，可以使固体颗粒与二级气化剂混合的更为充分。输送介质气体可以为惰性气体，也可以为二氧化碳气体，其中优选的是二氧化碳气体，二氧化碳气体不仅可以作为输送载体，还可以作为反应物参与二级煤气发生炉3内的还原反应，被固体颗粒中的碳还原为一氧化碳，进一步提高一氧化碳的转化率。

在上述实施例技术方案的基础上，优选的是，一级煤气发生炉1包括炉体14，炉体14的内部自上至下依次设置有无氧稀相返混反应区141和有氧密相反应区142，炉体14的底部还接有气化剂室15，炉体14和气化剂室15之间采用分隔装置16隔开，分隔装置16为多孔板结构，一级气化剂入口13设置在气化剂室15，煤粉入口11设置在有氧密相反应区142。一级气化剂进入气化剂室15后，自下至上吹起煤粉，一级气化剂和煤粉依次在氧密相反应区142和无氧稀相返混反应区141发生反应后生成混合煤气自混合煤气出口12排出，反应后的渣颗粒可以从位于气化剂室15底部的渣颗粒出口151排出，此外，由于采用多孔板结构的分隔装置，一级气化剂通过多孔板结构整流、均压后进入有炉体14，可以稳定的吹起煤粉并与之发生反应。

在上述实施例技术方案的基础上，优选的是，无氧稀相返混反应区141的横截面面积是有氧密相反应区142的横截面面积的4-9倍。

使得气体在无氧稀相返混反应区141内的流速大大小于在有氧密相反应区142内的流速，可以将无氧稀相返混反应区141内未反应的煤粉分离至有氧密相反应区142内循环反应，增加煤粉在一级煤气发生炉1内的时间，使得反应更为充分。

在上述实施例技术方案的基础上，优选的是，无氧稀相返混反应区141与有氧密相反应区142之间还设置有无氧稀相返混反应过渡区143，无氧稀相返混反应过渡区143为横截面积上大下小的锥形结构，可以增加反应后混合煤气在一级煤气发生炉1内停留时间，使得反应更为充分。

在上述实施例技术方案的基础上，优选的是，分离器2的内壁为耐火砌筑结构，可以使分离器承受温度达到1050℃，以接触自混合煤气出口12排除的高温混合煤气。

在上述实施例技术方案的基础上，优选的是，还包括换热器6，分离器2上设置有一级煤气出口22，二级煤气发生炉3上设置有二级煤气出口31,一级煤气出口22、二级煤气出口31和一级气化剂入口13与换热器6连接。一级反应煤气产物和二级反应煤气产物一同送入换热器6中，且空气自换热器6上的空气入口61送入换热器6中，水蒸气自换热器6上的水蒸气入口62送入换热器6中，换热器6利用一级反应煤气产物和二级反应煤气产物的高温余热对空气和水蒸气进行预热，一级反应煤气产物和二级反应煤气产物与空气和水蒸气进行气气换热，预热后的空气和水蒸气作为一级气化剂送入一级煤气发生炉1内，预热后的空气和水蒸气可以达到700～800℃，一级反应煤气产物和二级反应煤气产物的高温余热被一级气化剂回收利用后，自换热器6上的换热器煤气出口63输出，一级反应煤气产物和二级反应煤气产物在换热器煤气出口63处的温度为450～500℃，采用高温余热对一级气化剂预热，有效的将高温余热返回至一级煤气发生炉1，提高了热利用率。

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 (7)

1.一种煤气发生装置，其特征在于，包括一级煤气发生炉、分离器和二级煤气发生炉，所述一级煤气发生炉上设置有煤粉入口、混合煤气出口和用于向所述一级煤气发生炉内送入一级气化剂的一级气化剂入口，所述混合煤气出口与所述分离器连接，所述分离器上设置有分离颗粒出口，所述二级煤气发生炉上设置有至少一个气化烧嘴，所述气化烧嘴与所述二级煤气发生炉内部连通，所述气化烧嘴与所述分离颗粒出口连接，且所述气化烧嘴上设置有用于向所述气化烧嘴内送入二级气化剂的二级气化剂入口。

2.根据权利要求1所述的煤气发生装置，其特征在于，所述气化烧嘴与所述分离颗粒出口连接之间还设置有用于送入输送介质气体的输送介质气体入口。

3.根据权利要求1所述的煤气发生装置，其特征在于，所述一级煤气发生炉包括炉体，所述炉体的内部自上至下依次设置有无氧稀相返混反应区和有氧密相反应区，所述炉体的底部还接有气化剂室，所述炉体和气化剂室之间采用分隔装置隔开，所述分隔装置为多孔板结构，所述一级气化剂入口设置在气化剂室，所述煤粉入口设置在所述有氧密相反应区。

4.根据权利要求3所述的煤气发生装置，其特征在于，所述无氧稀相返混反应区的横截面面积是所述有氧密相反应区的横截面面积的4-9倍。

5.根据权利要求3所述的煤气发生装置，其特征在于，所述无氧稀相返混反应区与所述有氧密相反应区之间还设置有无氧稀相返混反应过渡区，所述无氧稀相返混反应过渡区为横截面积上大下小的锥形结构。

6.根据权利要求1所述的煤气发生装置，其特征在于，所述分离器的内壁为耐火砌筑结构。

7.根据权利要求1-6任一所述的煤气发生装置，其特征在于，还包括换热器，所述分离器上设置有一级煤气出口，所述二级煤气发生炉上设置有二级煤气出口,所述一级煤气出口、所述二级煤气出口和所述一级气化剂入口与所述换热器连接。