CN1042560A - 固体燃料气化装置的操作方法和实施该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

细粒至粉尘状固体燃料气化装置的使用方法，该装置包括一个装备有气化燃烧器的气化反应器、一个用于从粗煤气中析出粉尘的装置、一个粉尘收集器和一个使粉尘返回气化反应器的装置。气化燃烧器出口处对称旋转的燃料/反应剂射束一直进入气化反应器，飞尘及其粗煤气成分和残余炭通过输送气流进入至少一个燃料/反应剂射束的轴心，并由燃料/反应剂射束带入初级反应区并在此熔化，本发明还包括实施本方法的一个装置。

Description

本发明一般地涉及细粒至粉尘状固体燃料的气化。固体燃料尤其指煤、焦炭、石油焦炭等类似物质。气化发生在氧和/或空气、必要时还发生在流动水蒸汽作用下，并最后形成一种主要组成为一氧化碳和氢的粗煤气。粗煤气携带的飞尘具有残余碳成份。这种气化为加压气化。
本发明具体涉及细粒和粉尘状固体燃烧气化装置的一种操作方法。该装置包括装配有气化燃烧器的气化反应器、从粗煤气中析出飞尘的装置、飞尘收集器以及使飞尘返回气化反应器的装置。在此过程中，气化燃烧器出口处对称旋转的燃料/反应剂射束一直进入气化反应器内，并由燃料/反应剂射束在气化反应器中形成一个高温初级反应区域。本发明还涉及一种装置，该装置尤其适用于上述方法的实施。在燃料/反应剂射束这个词语中，反应剂既指氧化剂也指已形成的反应产物，必要时还指缓冲气体（Moderatorgas）和载气。
在作为本发明出发点的已有技术措施范围内（欧洲专利申请第0，072，457        B1和0.109，109        B1），飞尘与新鲜燃料相混合并同燃料一起进入气化燃烧器。这种方法很昂贵，并要求对飞尘进行特殊处理，即要求具有很大防护安全性的许多复杂的技术设施。由煤气中抽出的飞尘的孔隙或空隙中充满了含有一氧化碳和氢的粗煤气，只有通过多次用惰性气冲洗和置换才能稀释至危险界限以下或被清除掉。对由飞尘中离析出的粗煤气的处理也很复杂和昂贵，原因是，粗煤气中常常含硫，出于保护环境的缘故既不能点火燃掉，也不能以其他任何方法烧毁或排入大气中。此外的问题还有：由于掺入新鲜燃料中的飞尘降低燃料的热值，而对气化过程的热力学和反应动力学产生影响。
本发明的任务在于，在实施本文一开头叙述的方法时，在对飞尘不做特殊处理、不影响气化过程热力学或反应动力学的情况下，使飞尘充分进入熔渣并同时燃烧残余碳。
为完成此任务，本发明指出：将飞尘及其粗煤气成份和残余碳用气流输送入至少一个燃料/反应剂射束的轴心，再由该射束送入初级反应区并在这个反应区中熔化。根据本发明的较好的实施方案，飞尘沿气化燃烧器的轴引入。本发明利用这个事实，即在用对称旋转的燃料/反应剂射束来气化固体燃料的过程中，燃料/反应剂射束在气体动力学方面极为稳定，可将一股飞尘送入初级反应区域。气化反应显然在燃料-反应剂流中就已开始，在此以及在初级反应区域内气化反应不受飞尘的影响，这种情况有助于使其中的残余碳也被气化。飞尘流量无论如何不可过大。在初级反应区域内出现常见的高温情况，例如2000℃度或更高，这是熔化飞尘所必须的。令人吃惊的是，尽管按本发明返回了飞尘，但是，由初级反应区排出的飞尘几乎不增加，在非净化的粗煤气中，飞尘并未产生有不良影响的富集，因此，所述循环运动是可能的。原则上讲，飞尘返回气化反应器，即通过特殊的、与气化燃烧器相分离的输送喷嘴返回气化反应器是已知的（DE2409008        C2）。这种方法影响气化反应，几乎没有得到应用。实践中更常见的是（DE-AS        2325204），在一个反应器中将飞尘顶吹成熔渣，在此过程中，一同带入的残余碳通常也变成熔渣。
在各方面还有许多完善本发明方法的多种可能性。采用下述气化燃烧器具有优越性，该气化燃烧器具有一条与气化燃烧器轴同心的一次氧气输送通道，一条在外围绕着的环形燃料输送通道和一条紧挨着或非紧挨着地围绕上述通道的环形二次氧气输送通道。在此，本发明建议，用一条特别的输送通道来输送一次氧气输送通道轴中的飞尘。初级氧气流可分为两个同心的支流。为不影响气化反应，较好的是设置一些用于输导飞尘的气化燃烧器，使飞尘流量比燃料流量小一个为0.01至0.15的系数。这实际上相应地适用于气化燃烧器的其他设计参数。如飞尘通过所有气化燃烧器输送，这种比例关系便可以在开头所述结构的一般的气化反应器上毫无困难地实现。在氧气输送和氧气输送调节方面无须采取额外措施。相反，根据飞尘中残余碳的含量比例提高一次氧气和/或二次氧气的量就足以了。
本发明的内容也包括尤其适用于实施本发明的一个装置。下面将借助一附图对其做进一步说明。这唯一一张图为依照本发明装置的略图。
图中所示装置的基本构造是：一个装备有气化燃烧器2的气化反应器1、一个用于从粗煤气中析出飞尘的装置3、一个飞尘收集器4（它具有使飞尘返回气化反应器1的装置）。气化燃烧器2出口处对称旋转的燃料/反应剂射束5一直进入气化反应器1，并在此产生一个高温初级反应区6。正如放大了的断面A所示，气化燃烧器2具有一条飞尘中央输送通道7。它被一条输送一次氧气的环形通道8所围绕。此外，该装置的结构使中央输送通道7通过一个剂量给定装置9与飞尘收集器4相接。很明显，可按一般的对固体燃料气化时常见的那种方式设置气化燃烧器2。
由气化反应器1中出来的载有飞尘的粗煤气通过管道10进入飞尘析出装置3，该装置为旋风分离器。飞尘在此被分离。被分离的飞尘（在其孔隙或空隙中还含有粗煤气）通过管道11沉入飞尘收集器4中。由该飞尘收集器4处操纵剂量给定装置9。剂量给定装置9包括两个配料器12。飞尘从飞尘收集器中定时自由降落通过管道13进入配料器12。通过管道14用净化粗煤气或惰性气体使各自盛有飞尘的配料器12受压，这种压力无关紧要，只要高于气化反应器1中的压力。通过管道15飞尘在足够的压力下经过管道16进入通入气化燃烧器2的管道。气化燃烧器2通入中央飞尘输送通道7，该通道被一次氧气环形输送通道8所围绕。管道17为各个空配料器12的减压管道，通入由飞尘析出装置3伸出的净化粗煤气管道18。很明显，该方法须辅以现代过程工程方面的技术手段。为此装配了常见的测量和控制机构，必要的调节和控制措施在计算机辅助下实施（参见P        3813357.1）。
实施例
燃料（煤）分析        C        68.40重量%wf
H        4.40重量%wf
O        6.03重量%wf
N        1.60重量%wf
S        1.10重量%wf
Cl        0.17重量%wf
灰        18.30重量%wf
共        100.00重量%wf
Hu        27.1326        MJ/kgwf
每个燃烧器的煤粉量        13，005        kgwf/h
每个燃烧器的煤的化学热量        352，860        MJ/h
每个燃烧器的粉尘量        540        kgwf/h
每个燃烧器的粉尘的化学热量        2，824        MJ/h
粉尘间隙中粗煤气的量 17.25 m3ntr/h
粗煤气的化学热量        192.8        MJ/h
这些量的关系是由下述理由得出的：
和燃料一起投入气化反应器中的灰的80%成为熔渣排，20%灰加上未气化的煤粉和气体一起被排出。含在气体中的固体物质（飞尘）的80%在飞尘分离器中被析出并在所述条件下返回气化燃烧器。

Claims (7)

1、细粒至粉尘状固体燃料气化装置的使用方法，该装置包括装备有气化燃烧器的一个气化反应器、一个用于从粗煤气中析出飞尘的装置、一个飞尘收集器和一个使飞尘返回气化反应器的装置，气化燃烧器出口处对称旋转的燃料/反应剂射束一直进入气化反应器，燃料/反应剂射束在气化反应器中形成一个高温初级反应区，其特征在于，飞尘及其粗煤气成份和残余炭由输送气流送入至少一个燃料/反应剂射束的轴心，并由燃料/反应剂射束带入初级反应区并在此熔化。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于，飞尘沿各个气化燃烧器的轴引进。
3、根据权利要求1或2之一的方法，用气化燃烧器工作，气化燃烧器具有一条与气化燃烧器轴同心的一次氧气输送通道、一条在外围绕着的环形燃料输送通道，以及一条再在外围绕着环形输送通道的二次氧气环形输送通道，其特征在于，一次氧气输送通道轴内的飞尘通过一条特殊的输送通道输送。
4、根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，气化燃烧器用于输送一股飞尘流，这股飞尘流量比燃料流量小一个为0.01至0.15的系数。
5、根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于，根据飞尘中残余炭含量来提高一次氧气和/或二次氧气的量。
6、根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于，飞尘经所有气化燃烧器送入。
7、实施根据权利要求1至5之一的方法的装置，其具有权利要求1中给出的基本结构，其特征在于，气化燃烧器（2）具有一条用于飞尘的中央输送通道（7），该通道被一条一次氧气环形输送通道（8）所围绕，中央输送（7）通过一个剂量给定装置（9）与飞尘收集器（4）相接。
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