CN104312630B - 一种制备发电用燃气的设备及制备燃气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制备发电用燃气的设备及制备燃气的方法,包括炉体,炉体上端安装圆形阶梯凹槽模盘的塔式同步滚轮挤压机,塔式同步滚轮挤压机有盛料桶,盛料桶与炉体密闭连接,盛料桶内安装第一传动轴,第一传动轴上至少安装两个塔式同步滚轮,塔式同步滚轮对称分布在第一传动轴两侧,在盛料桶内、塔式同步滚轮的下方安装圆形阶梯凹槽模盘,盛料桶上端为进料口、下端为敞口,敞口位于燃气发生炉内,燃气发生炉炉体下部安装炉篦,炉篦与第二传动轴连接,第二传动轴上安装动力传动件,动力传动件与电机连接,第二传动轴中上部安装分灰盘,炉篦由多层圆盘上下连接构成,圆盘由上至下直径逐渐增大。本发明能够解决现有技术的不足。

Description

一种制备发电用燃气的设备及制备燃气的方法
技术领域
本发明涉及制备燃气,是一种制备发电用燃气的设备及制备燃气的方法。
背景技术
燃气轮机发电使用的燃气要求具有较高的热值、较高的纯净度等技术指标,否则,燃气轮机不能持续正常运转。要使煤燃气达到上述技术指标,则制备燃气使用的燃料必须是精块煤、焦炭或高质量的适应喷的煤粉、水煤浆或燃油。但是,这些原料资源有限,用来制备的燃气成本极高,不能维持燃气轮机的正常运行,导致用煤燃气轮机发电几乎处于停止状态。为了降低燃气轮机发电的成本,本领域技术人员采用了加压水煤气、干熘煤气、喷纯净专用煤粉造气等供给燃气轮机使用,但是,这些方法仍然无法达到降低燃气轮机的发电成本的要求。
发明内容
本发明的目的是,提供一种制备发电用燃气的设备及制备燃气的方法,以解决现有技术的不足。
本发明为实现上述目的,通过以下技术方案实现:一种制备发电用燃气的设备,其特征在于:包括炉体,炉体上端安装圆形阶梯凹槽模盘的塔式同步滚轮挤压机,塔式同步滚轮挤压机有盛料桶,盛料桶与炉体密闭连接,盛料桶内安装第一传动轴,第一传动轴上至少安装两个塔式同步滚轮,塔式同步滚轮对称分布在第一传动轴两侧,在盛料桶内、塔式同步滚轮的下方安装圆形阶梯凹槽模盘,圆形阶梯凹槽模盘上开设环状凹槽,环状凹槽内开设模孔,圆形阶梯凹槽模盘中部开设通孔,盛料桶上端为进料口、下端为敞口,敞口位于燃气发生炉内,燃气发生炉炉体下部安装炉篦,炉篦与第二传动轴连接,炉体底端一侧安装排渣管,第二传动轴内开设进气孔,进气孔与气体混合管相通,气体混合管上分别与蒸汽管和空气管连接,第二传动轴上安装动力传动件,动力传动件与电机连接,排渣管与排渣罐连接,螺旋排渣管内安装螺旋轴,燃气发生炉炉体底部设置炉底圈和炉底盘,炉底盘中部安装第二轴套,第二轴套内安装第二传动轴,炉底盘驱动轮安装在第二传动轴底部,第二传动轴中上部安装分灰盘,第二轴套上安装刮灰刀盘,刮灰刀盘上部是炉篦,炉篦由多层圆盘上下连接构成,圆盘由上至下直径逐渐增大。圆形阶梯凹槽模盘的上表面开设两条以上环状凹槽,环状凹槽呈阶梯状分布,环状凹槽的外沿内壁为弧状斜面,每条环状凹槽内均开设模孔,模孔均布在环状凹槽360°范围内。
所述塔式同步滚轮是由多个直径呈阶梯状分布的环形碾压盘构成,环形碾压盘的直径自盛料桶的中心部位向外依次由小逐渐增大,每个环形碾压盘与相应的环状凹槽相配合。每两条环状凹槽间是斜面连接,斜面的高端位于小直径的环状凹槽外边沿处,斜面的低端位于大直径的环状凹槽内边沿处,最小直径的环状凹槽的上端外沿高于任一条环状凹槽的上端外沿。第一环形碾压盘安装在第一轴套上,第一轴套安装在轧钢机轴承上,轧钢机轴承安装在支撑轴的一侧,轧钢机轴承的一端面紧密配合安装石墨盘根,石墨盘根的外端面与第一轴套的外端面位于同一垂直平面内。环状凹槽的内底平面的两边沿处为圆弧状,环形碾压盘的端面外沿为圆角,环状凹槽底平面的宽度L1比环形碾压盘的端面宽度L2大1-2毫米,每条环状凹槽的宽度均为20-40毫米,模孔的直径均为7-30毫米,模孔的高度均为40-60毫米。
所述的用制备发电用燃气的设备制备燃气的方法,步骤如下:
①取碎煤、沫煤或沫煤及炉渣的混合物、碎煤及秸杆的混合物或沫煤及秸杆的混合物为原料,使其含水量达到10—35%;
②将步骤①的原料装入第一套机组反复碾压、糅合成为泥体,通过环状凹槽的模孔挤出松散颗粒,模孔直径为20-30毫米;
③将步骤②的松散颗粒投入第二套机组内反复碾压、糅合,通过环状凹槽的模孔挤出柱体颗粒原料,模孔直径为20-30毫米;
④将步骤③柱体颗粒原料投入第三套机组内反复碾压、糅合,通过环状凹槽的模孔挤出柱体颗粒,模孔直径为12-30毫米,柱体颗粒直接进入燃气发生炉炉体内燃烧后产生燃气;所述的第一套机组、第二套机组和第三套机组的结构相同,第一套机组的结构为:包括炉体,炉体上端安装有圆形阶梯凹槽模盘的塔式同步滚轮挤压机,塔式同步滚轮挤压机有盛料桶,盛料桶与炉体密闭连接,盛料桶内安装第一传动轴,第一传动轴上至少安装两个塔式同步滚轮,塔式同步滚轮对称分布在第一传动轴两侧,在盛料桶内、塔式同步滚轮的下方安装圆形阶梯凹槽模盘,圆形阶梯凹槽模盘上开设环状凹槽,环状凹槽内开设模孔,圆形阶梯凹槽模盘中部开设通孔,盛料桶上端为进料口、下端为敞口,敞口位于燃气发生炉内,燃气发生炉炉体下部安装炉篦,炉篦与第二传动轴连接,炉体底端一侧安装排渣管,第二传动轴内开设进气孔,进气孔与气体混合管相通,气体混合管上分别与蒸汽管和空气管连接,第二传动轴上安装动力传动件,动力传动件与电机连接,排渣管与排渣罐连接,螺旋排渣管内安装螺旋轴,燃气发生炉炉体底部设置炉底圈和炉底盘,炉底盘中部安装第二轴套,第二轴套内安装第二传动轴,炉底盘驱动轮安装在第二传动轴底部,第二传动轴中上部安装分灰盘,第二轴套上安装刮灰刀盘,刮灰刀盘上部是炉篦,炉篦由多层圆盘上下连接构成,圆盘由上至下直径逐渐增大。
步骤①所述原料为沫煤和炉渣,按重量份计为:沫煤60-70和炉渣10-20,沫煤、炉渣混合物的含水量为10-35%。
所述的第一套机组还具有下述结构:圆形阶梯凹槽模盘的上表面开设两条以上环状凹槽时,环状凹槽呈阶梯状分布,环状凹槽的外沿内壁为弧状斜面,每条环状凹槽内均开设模孔,模孔均布在环状凹槽360°范围内;每两条环状凹槽间是斜面连接,斜面的高端位于小直径的环状凹槽外边沿处,斜面的低端位于大直径的环状凹槽内边沿处,最小直径的环状凹槽的上端外沿高于任一条环状凹槽的上端外沿。塔式同步滚轮是由多个直径呈阶梯状分布的环形塔式碾压盘构成,环形碾压盘的直径自盛料桶的中心部位向外依次由小逐渐增大,每个环形碾压盘与相应的环状凹槽相配合。
本发明所述的一种制备发电用燃气的设备,将柱体颗粒燃料直接置入制备燃气的设备上端的塔式同步滚轮挤压机内。塔式同步滚轮挤压机将燃料的原料碾压并挤入圆形阶梯凹槽模盘的模孔内,形成含水柱体颗粒形状的燃料,使燃料替代块煤直接落入制备燃气的设备中的炉膛内燃烧,制备出燃气。本发明的主要特点在于:它能将以碎煤或沫煤为主要原料制成的柱体颗粒燃料,使得碎煤或沫煤中的夹矸、夹灰碾压成粉泥相互包裹、使煤粉在炉内与氧气化中不在受夹矸、夹灰阻碍而顺利从蜂窝通道释放燃气,提高碎煤或沫煤气化效率和预热不爆碎,能形成柱体型炉渣。经过本发明所述塔式同步滚轮挤压机碾压、糅合并挤压替代块煤进入炉膛内直接燃烧制备燃气,使柱体颗粒燃料替代精块煤、燃油、焦炭、精洗磨粉喷煤粉等昂贵原料,并能使燃料的气化和热值达到较高水平,使制备燃气的成本大幅降低。经过塔式同步滚轮挤压机挤出的含水秸杆颗体中水分被蒸发后能形成蜂窝炉渣。同时,由于柱体颗粒原料含水分,使催化和水分蒸发后留出通畅空间蜂窝的作用,可增加燃气中的氢气和甲烷含量。用本发明所述的方法粉面组成颗粒水分蒸发、干馏后形成蜂窝通道利于纯氧气化剂制备的燃气中无氮气,经检测:C0 为 10%-30%、H2 为 25%-40%、CH4 为9%-15%、CO2<15-30%、O2<0.8%,发热值为 9500-14000KJ/m3。 燃气洁净度高,并在生产燃气的同时回收焦油、苯、酚、硫等副产品。本发明制备燃气方法中加大通入的蒸汽,除了吸收一氧化碳反应过程释放出的热量和产生高温碳以外,蒸汽与碳本身还能还原分解释放出一氧化碳和氢气,从而增加了燃气产量,通入的氧气和蒸汽或空气和蒸汽与燃料中的秸杆或煤粉蜂窝混合后分解产生含有甲烷、乙烷或甲醇、乙醇的洁净气体,在增加燃气产量的同时,可增加煤的焦油提取率。用本发明的方法制备的燃气可直接用于推动燃气轮机、或燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电,使发电耗煤量比燃煤发电降低45%左右。本发明所述的设备制造成本低廉,结构合理,能使碎煤、秸杆、先碾压、糅合等原料混合后,送入最后的颗粒机直接挤压成柱体颗粒燃料,并同时连续不断的进入燃气发生炉内,塔式同步滚轮挤压机能够与燃气发生炉壳体间密封连接,从而彻底解决了燃气发生炉需要在高压下运行时,燃料输送时易使炉内压力降低的难题,它实现了燃气发生炉所需的燃料连续不断匀速投入,并能保持发生炉内温度和压力的恒定,燃气发生炉内压力为0.7-30kg/cm2,使煤燃气做为发电的燃料能够稳定的输入燃气轮机内。采用本发明所述的制备燃气的方法生产的燃气能够始终保持温度在 500℃ -1300℃之间,高温高压力作用炉内燃气体产生更多的甲烷,用在常压燃气发生炉产出煤燃气可直接用于燃气机。
附图说明
附图1是本发明结构示意图;附图2是塔式同步滚轮挤压机的结构示意图;附图3是圆形阶梯凹槽模盘1的结构示意图;附图4是图2中I部放大结构示意图;附图5是双层圆形阶梯凹槽模盘1的结构示意图;附图6是本发明方法中所使用的塔式同步滚轮挤压机实施例之一的结构示意图;附图7和附图8是柱体颗粒实物图;附图9和附图10是柱体颗粒燃烧后形成炉渣实物图;附图11是样品41、样品47和样品56的煤气分析报告表;附图12是样品82、样品83和样品84的煤气分析报告表。
具体实施方式
对照附图对本发明做进一步说明。
本发明的一种制备发电用燃气的设备,包括炉体 31,炉体31上端安装圆形阶梯凹槽模盘1的塔式同步滚轮挤压机,塔式同步滚轮挤压机有盛料桶,盛料桶与炉体31密闭连接,盛料桶内安装第一传动轴24,第一传动轴24上至少安装两个塔式同步滚轮,塔式同步滚轮对称分布在第一传动轴24两侧,在盛料桶内、塔式同步滚轮的下方安装圆形阶梯凹槽模盘1,圆形阶梯凹槽模盘1上开设环状凹槽,环状凹槽内开设模孔2,圆形阶梯凹槽模盘1中部开设通孔25,盛料桶上端为进料口、下端为敞口,敞口位于燃气发生炉内,燃气发生炉炉体31下部安装炉篦38,炉篦38与第二传动轴33连接,炉体31底端一侧安装排渣管58,第二传动轴33内开设进气孔32,进气孔32与气体混合管37相通,气体混合管37上分别与蒸汽管35和空气管36连接,第二传动轴33上安装动力传动件62,动力传动件62与电机连接,排渣管58与排渣罐49连接,螺旋排渣管内安装螺旋轴65,燃气发生炉炉体底部设置炉底圈63和炉底盘41,炉底盘41中部安装第二轴套34,第二轴套34内安装第二传动轴33,炉底盘驱动轮61安装在第二传动轴33底部,第二传动轴33中上部安装分灰盘42,第二轴套34上安装刮灰刀盘64,刮灰刀盘64上部是炉篦38,炉篦38 由多层圆盘上下连接构成,圆盘由上至下直径逐渐增大。
本发明的优选方案是:圆形阶梯凹槽模盘1的上表面优选开设两条以上环状凹槽,环状凹槽深度根据内、外挤压盘直径差呈阶梯状分布使得与碾压盘转动时线速度相匹配,环状凹槽的外沿内壁为弧状斜面,每条环状凹槽内均开设模孔2,模孔2均布在环状凹槽360°范围内。使物料均匀滑入环状凹槽内,不出现堆积。所述的环状凹槽呈阶梯状分布是指:环状凹槽自圆形阶梯凹槽模盘1的中心部位向外分布时,环状凹槽的直径逐渐增大,并且大直径的环状凹槽的上端外沿表面低于小直径环状凹槽的上端外沿表面。通常环状凹槽的阶梯落差是均匀的,环状凹槽的深度因环形碾压盘的直径加大而变化,最外层环形凹槽的深度最大。
本发明所述塔式同步滚轮是由多个直径呈阶梯状分布的环形碾压盘构成,环形碾压盘的直径自盛料桶的中心部位向外依次由小逐渐增大,每个环形碾压盘与相应的环状凹槽相配合。每两条环状凹槽间是斜面连接,斜面的高端位于小直径的环状凹槽外边沿处,斜面的低端位于大直径的环状凹槽内边沿处,最小直径的环状凹槽的上端外沿高于任一条环状凹槽的上端外沿。圆形阶梯凹槽模盘1上的最外沿环状凹槽的深度大于其它环状凹槽的深度。这种结构的特点是使用寿命与自身设备的重量组合达到较好值,使滚轮的维修量降至较低水平。第一环状凹槽4的深度H1、第二环状凹槽6的深度H2和第三环状凹槽8的深度H3均为15-25毫米。
本发明进一步优选的方案是:第一环形碾压盘3安装在第一轴套10上,第一轴套10安装在轧钢机轴承9上,轧钢机轴承9安装在支撑轴11的一侧,轧钢机轴承9的一端面紧密配合安装石墨盘根12,石墨盘根12的外端面与第一轴套10的外端面位于同一垂直平面内。
本发明进一步的优选方案是:环状凹槽的深度以最大直径的环状凹槽的深度为准,其它环状凹槽向模盘的中心部位依次逐渐变小,使线速度达到最佳状态时,生产效率大幅提高。环状凹槽的内底平面的两边沿处为圆弧状,环形碾压盘的端面外沿为圆角,环状凹槽底平面的宽度L1比环形碾压盘的端面宽度L2大1-2毫米,每条环状凹槽的宽度均为20-40毫米,模孔2的直径均为7-30毫米,模孔2的高度均为40-60毫米。圆弧状与圆角的配合使滚轮的端面压力更均匀一致,出料效率更高。
一种用制备发电用燃气的设备制备燃气的方法,步骤如下:
①取碎煤、煤或沫煤及炉渣的混合物、碎煤及秸杆的混合物或沫煤及秸杆的混合物为原料,使其含水量达到10—35%;
②将步骤①的原料装入第一套机组反复碾压、糅合成为含水分升温泥体,含水分升温泥体通过环状凹槽的模孔2中过程有水分做润滑,减小摩擦阻力快速挤出松散已是高温颗粒,模孔2直径为20-30毫米;
③将步骤②的松散高温柱体颗粒投入第二套机组内反复碾压、糅合,通过环状凹槽的模孔2挤出高温已渗出焦油呈粘性高温软柱体颗粒原料,模孔2直径为20-30毫米;
④将步骤③高温、渗出焦油呈粘性、和水分被吸收均匀低于20%柱体颗料投入第三套机组内反复碾压、糅合,通过环状凹槽的模孔2挤出柱体颗粒,模孔2直径为12-30毫米,还能保持水分10-20%的柱体颗粒直接进入燃气发生炉炉体内燃烧后产生燃气;所述的第一套机组、第二套机组和第三套机组的结构相同,
④将步骤③柱体颗料投入第三套机组内反复碾压、糅合,通过环状凹槽的模孔2挤出柱体颗粒,模孔2直径为12-30毫米,柱体颗粒直接进入燃气发生炉炉体内燃烧后产生燃气;所述的第一套机组、第二套机组和第三套机组的结构相同,第一套机组的结构为:包括炉体 31,炉体31上端安装有圆形阶梯凹槽模盘1的塔式同步滚轮挤压机,塔式同步滚轮挤压机有盛料桶,盛料桶与炉体31密闭连接,盛料桶内安装第一传动轴24,第一传动轴24上至少安装两个塔式同步滚轮,塔式同步滚轮对称分布在第一传动轴24两侧,在盛料桶内、塔式同步滚轮的下方安装圆形阶梯凹槽模盘1,圆形阶梯凹槽模盘1上开设环状凹槽,环状凹槽内开设模孔2,圆形阶梯凹槽模盘1中部开设通孔25,盛料桶上端为进料口、下端为敞口,敞口位于燃气发生炉内,燃气发生炉炉体31下部安装炉篦38,炉篦38与第二传动轴33连接,炉体31底端一侧安装排渣管58,第二传动轴33内开设进气孔32,进气孔32与气体混合管37相通,气体混合管37上分别与蒸汽管35和空气管36连接,第二传动轴33上安装动力传动件62,动力传动件62与电机连接,排渣管58与排渣罐49连接,螺旋排渣管内安装螺旋轴65,燃气发生炉炉体底部设置炉底圈63 和炉底盘41,炉底盘41中部安装第二轴套34,第二轴套34内安装第二传动轴33,炉底盘驱动轮61安装在第二传动轴33底部,第二传动轴33中上部安装分灰盘42,第二轴套34上安装刮灰刀盘64,刮灰刀盘64上部是炉篦38,炉篦38由多层圆盘上下连接构成,圆盘由上至下直径逐渐增大。上述各套机组可安装在各种钢铁床架上,挤出的柱体颗粒通过输送注入炉内。步骤①所述原料为火力发电厂、燃煤锅炉、燃煤窑用的低、劣值煤3000-5300kal/kg,被筛选块煤后剩余80%以上的碎煤或沫煤、粉面,其含矸石、灰分20%以上炉内因无法燃尽。经过本发明所述塔式同步滚轮挤压机碾压、糅合将煤中夹灰、夹矸破坏成煤粉泥相互及其污泥均匀包裹、挤压柱体颗粒,投入炉内与氧气在气化反应中不再受夹矸、夹灰阻碍,煤粉粒顺利在转化燃气中气体释放出来,从而使沫煤制成颗粒能够替代精煤、块煤气化并提高煤炭气化效率。沫煤、秸秆含水10-20%在多台机组串联挤压模孔内水起到润滑防压实作用,水润滑功能可多倍提高产量挤出含10-20%水分保持不被压实的柱体颗粒,以在炉内预热过程水分挥发后流出沫煤、秸秆含有气体、焦油顺利无阻碍释放蜂窝通道,既保持柱体颗粒在气化中不爆碎,又能使气化后能形成柱体状炉渣,使气化紊乱气流层稳定。
步骤①所述炉渣也可以采用污泥替代。
步骤①所述原料为沫煤、秸秆、褐煤、油页岩或沫煤和炉渣或有害污泥混掺,按重量份计为:沫煤、秸秆或沫煤60-70和炉渣10-20,含水量为10-35%或有害污水,使其有害物成分在炉内高温裂解或净化系统回收他用。掺入炉渣利于充分气化,含水制备柱体颗粒产量高,水分占据一定空间防止压实,水分挥发后形成畅通蜂窝,利于焦油顺利释放不产生爆裂。
步骤①所述原料也可采用油页岩或油页岩与沫煤、秸杆、炉渣组合使用。
本发明所述燃气制备方法中的原料,可以有较多组合:可以是碎煤或沫煤,也可以是沫煤和炉渣的组合,还可以是碎煤和秸杆的组合或沫煤和秸杆的组合,或者是沫煤和褐煤的组合,按重量份计:
一、沫煤60-70、炉渣10-20
1、沫煤60、炉渣20
2、沫煤70、炉渣10
3、沫煤65、炉渣15。
二、沫煤60-80、秸杆10-30
1、沫煤60、秸杆30
2、沫煤80、秸杆10
3、沫煤70、秸杆25
4、沫煤70、秸杆30
5、沫煤80、秸杆20
6、沫煤65、秸杆25。
三、沫煤50-70、褐煤20-40
1、沫煤50、褐煤40
2、沫煤70、褐煤20
3、沫煤60、褐煤40
4、沫煤60、褐煤30
5、沫煤55、褐煤35
6、沫煤70、褐煤25。
四、碎煤50-70、沫煤20-40
1、碎煤50、沫煤40
2、碎煤70、沫煤20
3、碎煤60、沫煤35
4、碎煤65、沫煤25
5、碎煤55、沫煤35
6、碎煤70、沫煤25。
五、碎煤60-80、秸杆10-30
1、碎煤60、秸杆30
2、碎煤80、秸杆10
3、碎煤70、秸杆25
4、碎煤70、秸杆30
5、碎煤80、秸杆20
6、碎煤65、秸杆25。
所述的沫煤和炉渣混合物中的沫煤不需要洗选、脱水、烘干,直接通过碾、糅、挤压成为煤泥,再加入适量炉渣,为了处理有害污泥当做炉渣同量加入使煤泥与夹矸、夹灰粉、炉渣粉相互包裹挤出柱体燃料。在燃烧层煤与氧气、蒸汽充分剧烈反应产出高温二氧化碳,进入还原层还原、中和释放一氧化碳和氢气,进入干馏层煤粉无阻碍释放碳氢气和焦油气体。
本发明所述的第一套机组还具有下述结构:圆形阶梯凹槽模盘1的上表面开设两条以上环状凹槽,环状凹槽深度根据挤压盘内、外直径差呈阶梯状分布,环状凹槽的外沿内壁为弧状斜面,每条环状凹槽内均开设模孔2,模孔2均布在环状凹槽360°范围内;每两条环状凹槽间是斜面连接,斜面的高端位于小直径的环状凹槽外边沿处,斜面的低端位于大直径的环状凹槽内边沿处,最小直径的环状凹槽的上端外沿高于任一条环状凹槽的上端外沿。
本发明所述塔式同步滚轮是由多个凹槽线速直径配合挤压盘成为挤压盘各个直径差及相应凹槽深度呈阶梯状分布的环形塔式碾压盘构成,环形碾压盘的直径自盛料桶的中心部位向外依次由小逐渐增大,每个环形碾压盘与相应的环状凹槽相配合。
本发明所述的塔式同步滚压轮组有第一环形碾压盘3、第二环形碾压盘5、第三环形碾压盘7,三个环形碾压盘安装在滚轮轴套10上,滚动轴套10内安装>170mm厚度的3排或4排以上轧钢机轴承9,轧钢机轴承9固定在支撑轴11上,石墨盘根12紧紧固定轧钢机轴承9上并起耐温密封作用。厚度>170mm的轧钢机轴承9具有耐用、耐高温、高强度承载的优点,一旦石墨失效过后煤尘进入滚压轮内,轧钢机轴承9照常工作。当塔式同步滚轮组的环形凹槽直径为1000-1200mm时,设置4-8个塔式同步滚轮。当塔式同步滚轮为6-8个时,可降低塔式同步滚轮碾压物料的堵塞,并降低塔式同步滚轮滚动的阻力,还可防止塔式同步滚轮打滑无法正常工作。
本发明步骤②所述塔式同步滚轮挤压机可以多层串联使用,上层圆形阶梯凹槽模盘1安装在第一盛料桶13与第二盛料桶14连接处,第一盛料桶13与第二盛料桶14通过法兰盘、螺栓16紧固,下层圆形阶梯凹槽模盘1安装在第二盛料桶14与第三盛料桶5连接处,第二盛料桶14与第三盛料桶5通过法兰、螺栓紧固。支撑座19、承载轴承20通过主轴串联上、下塔式同步滚轮,当高负荷工作时第一传动轴24顶部有导向轴承21,起着传递增加向塔式同步滚轮高强度额外加压,一旦环形碾压盘、凹槽有磨损随之第一传动轴24向下滑动补偿,保证颗粒机碾压、糅合、挤出柱体颗粒上万吨的寿命。第三盛料桶15底部固定方法是:A、是第三盛料桶15底端安装在沫煤颗粒气化炉上端,碾压、糅合、挤出沫煤柱体颗粒或秸秆柱体颗粒直接落入炉内,将投料、密闭功能合一,同时利用炉内温度对第三盛料桶15空间、塔式同步滚轮、圆形阶梯凹槽模盘1、第二盛料桶14加热。B、第三盛料桶15底端安装在各种铁床、铁架上,碾压、糅合、挤出的柱体颗粒落入各种转载设备排出。A、B两种固定方法根据现场确定驱动装置设置在上部或是下部。所述的圆形阶梯凹槽模盘1从内向外布置多道凹槽环形凹模。环形碾压盘根据各个凹槽环形周长、模孔,构成每个环形碾压盘匹配、能够同步转动。
本发明所述原料中之一加入的沫煤和炉渣石粉经过碾、揉、挤出沫煤柱体颗粒成型好、无碎煤尘产生,由于含水分无粉尘出现,挤出的沫煤柱体颗粒特征在于:含水呈泥性不易碎裂、无煤尘产生,以软、糅替代块煤强度。由于柱体颗粒细煤粉并含水分蒸发后留出空间结构变为蜂窝软性的容易气化,与褐煤、煤粉炼焦相似易气化,产生甲烷达到10%使燃气热值煤气提高到10500KJ/m³。
本发明步骤③所述的燃气发生炉包括两部分结构:一部分是安装在燃气发生炉顶端的塔式同步滚轮挤压机,它将沫煤及炉渣的混合物、碎煤及秸杆的混合物或沫煤及秸杆的混合物或沫煤及碎煤的混合物的原料经过塔式同步滚轮加工成柱体颗粒燃料,直接落入炉内燃烧,柱体颗粒燃料在炉内400℃ -1300℃的高温状态下被蒸馏,燃料中燃点低的秸杆挥发放出氢气、甲烷,增加了燃气的发热值,并实现了焦油始终处于气化状态,不结焦,不需二次加压,产生的燃气可直接进入燃气轮机。另一部分由燃气发生炉炉体及安装在炉体底部 外面的带动炉篦38转动的传动部件、进气混合管及排渣结构等组成。传动部件有电机,电机通过变速箱带动齿轮转动,进而通过第二传动轴33带动炉篦38转动,使炉灰顺利通过排渣管排入灰渣罐49内。排渣管58与灰渣罐49连接,排渣管58内安装螺旋轴65。这种结构便于灰渣及时排出,并使炉内燃料保持正常燃烧,并保持温度恒定。
本发明步骤②所述塔式同步滚轮挤压机上的第一传动轴24还可以通过齿轮箱将动力分别旋转传递给两个以上塔式同步滚轮,这种传动结构可使第一传动轴24转动时将动力传递给滚轮轴,使滚轮轴带动塔式同步滚轮转动,从而保持动力传动的稳定性及碾压和挤压原料的均匀性,使燃料进一步保持较高的硬度。塔式同步滚轮外表面上均匀分布挤压槽,可以增加挤压原料的接触面积,进而增加混合均匀性。
本发明步骤②所述塔式同步滚轮挤压机直接安装在燃气发生炉的上端使用时,在此状态下第一传动轴24下端安装塔式同步滚轮,第三盛料桶15下部与炉体31连接,塔式同步滚轮位于炉体31内,便于燃料均匀连续的落入炉膛内燃烧,落入燃气发生炉内的燃料形成自燃层主要分四层,底层为0.3-1.2米厚防爆、保护炉篦38的灰渣外,灰渣层上表面是0.9-1.2米厚的燃烧层,燃烧层上表面是燃料还原层,该层将燃烧层产生的上千度二氧化碳还原成一氧化碳,蒸汽接触高温热碳后吸收催化分解产生氢气、一氧化碳、甲烷,并同时保持炉内温度为400-900℃,还原层上面是 1.2-3米厚的干馏层,将还原层传递上来了的600-900℃热气流对水分蒸发变为通畅蜂窝状的柱体颗粒干馏,干馏使煤粉粒焦油、碳氢气体沿水分蒸发后留有通道释放。进入预热层降为300-600℃的热气流对含水沫煤柱体颗粒逐步加温,使得水分迅速从柱体颗粒中蒸发,构成沫煤柱体水分蒸发后留出空间的蜂窝。这些燃料层可使炉内燃气中产生更多的甲烷和氢气,能够降低一氧化碳和富余氧气的产生,使燃气达到本发明所述的各项指标。
本发明所述的燃气发生炉设计了及时排灰渣结构。由于燃气发生炉工作时,通常的工作能力一般为每小时消耗高于10吨燃料,灰渣如果不能及时排出,将直接影响炉内生产燃气的数量和质量,为此,本发明在燃气发生炉炉体31底部安装炉底圈63、炉底盘41,炉底盘41中部安装轴套34,轴套34内安装第二传动轴33,第二传动轴33通过炉底盘41连接刮灰盘44和分灰盘42,刮灰刀盘39上部是炉篦38。动力通过主动齿轮62和从动齿轮61 带动第二传动轴33转动,进而带动炉篦38、刮灰刀盘64、刮灰盘44转动,在转动过程中,刮灰刀盘39将炉渣刮入分灰盘42内,通过第一漏孔56落入炉底盘41上,同时,刮灰刀盘64将 炉渣刮入炉底盘41的第二漏孔57,最后通过输料口58进入螺旋轴65,将灰渣排入灰渣罐49内。灰渣罐49内通过水管53将水打入后与灰渣混合,然后由螺旋搅拌轮48打成灰浆,灰渣罐49底部安装底板47,底板47上安装第三转轴44,第三转轴44与搅拌轮48连接,离心叶轮43安装在第三转轴44上,离心叶轮43快速旋转时,将灰浆压入出口45,经过输浆管46将灰浆输入分离池。上述排灰渣的整体系统结构性能稳定,使用寿命长,安全可靠。
本发明所述的燃气发生炉第二传动轴33的中心线与炉篦38的中心线间的偏心距为100-200毫米,能使混合汽体进入炉篦38快速分散穿越0.3-1.2米的灰渣层66。燃气 发生炉产生的燃气量取决于炉内的工作压力、通入的氧气还是空气等工作参数。以燃气发 生炉的直径为3.8米,炉内工作压力为12-30 kg/cm2为例,当通入的氧气压力为12-15 kg/cm2,产出的燃气量为1200-3000m3/ m2h ;当通入的氧气压力为25-30 kg/cm2时,产出燃气的量为3000-5000 m3/ m2h ;当通入的空气压力为8-10 kg/cm2时,产出的燃气量为400-700m3/ m2h。
本发明方法中使用的燃料,在炉内600-900℃干馏层阶段时,燃料中燃点低的碳氢气体、焦油形成气体先释放出氢气、甲烷、焦油气体,以增加燃气中的发热值,以达到推动燃气轮机的目的。
本发明所述的柱体颗粒燃料直径一般为12-30毫米,长度一般为30-200毫米为适宜。本发明所述的在燃气发生炉上端安装的塔式同步滚轮挤压机,为了避免使用一个圆形阶梯凹槽模盘1时,炉内的高压燃气冲穿圆形阶梯凹槽模盘1上的某个通孔产生漏气,在第一传动轴24上再串联多组塔式同步滚轮及圆形阶梯凹槽模盘1结构。多组塔式同步滚轮、圆形阶梯凹槽模盘1结构完全相同,还可增加燃料的成型质量利于炉渣形成,使气体的穿透性更好,更利于气化。本发明所述的塔式同步滚轮直径一般达到200—600mm,功率 50—1000KW,产出率 10—30t/h。
本发明所述的制备方法优选串联三个塔式同步滚轮挤压机工作:第一个塔式同步滚轮挤压机碾压、揉和脱除多余水分由模孔2直径30mm挤出>100℃温度煤泥,第二个塔式同步滚轮挤压机碾压、揉和由第一个塔式同步滚轮挤压机挤出的热煤泥,经直径30mm的模孔2挤出温度>200℃、基本成型的直径为30mm的柱体颗粒,第三个塔式同步滚轮挤压机碾压、揉和第二个塔式同步滚轮挤压机挤出的柱体颗粒,由直径为15-18mm的模孔2挤出柱体颗粒,作为燃料直接用于燃烧。第三套机组最佳方案是安装在气化炉顶部挤出的柱体颗粒直接落入炉内,使投料、密封功能合二为一,炉内承受工作压力0.07—0.2MPa。直径为15—18mm范围的柱体颗粒显著特征如图7、图8所示的实物, 15-18mm的柱体颗粒的直径为优选直径,在气化后剩余炉渣能形成保持柱体构成的蜂窝状,如图9、图10所示。本发明所述的柱体颗粒形状细长且均匀,气化效果得到有效的提高。更重要的是:二氧化碳还原一氧化碳率高,二氧化碳含量降低,一氧化碳和氢气含量可达75%,同时产生10%以上的甲烷。热力发电厂用的电煤也可使用本发明技术。例如:电煤加入10—35%的水分,通过碾压、揉和制成极细煤粉粘泥,然后挤出柱体颗粒,投入煤气发生炉与氧气、蒸汽剧烈反应产出无氮煤燃气,并在炉口管道输送中回收焦油、苯、酚、硫后,成为洁净动力煤燃气。
沫煤柱体颗粒直径通常为30mm、25mm、20mm、18mm、16mm、12mm,根据煤质调节柱体直径实现气化后炉渣含碳量为零,最大程度将煤粉气化干净产出燃气。沫煤柱体颗粒能与纯氧气剧烈反应克服固体块煤不足,改变了空气中79%的氮气损失碳反应过程热能15%以上。本发明的方法制备的煤燃气无氮气混入,提高了燃气轮机、气体内燃机功效15%。极细煤粉合成的柱体颗粒燃料与气化剂转换热值效率:与氧气、蒸汽气化产生热值已超过28KJ/g,效率超过90%;与富氧、蒸汽气化产生热值21KJ/g效率达到70%;与空气、蒸汽气化产生热值18KJ/g,效率达到50%。连续21天现场实验的115次化验分析、测试结果如图11、图12所示;使用氧气、蒸汽是显著提高热效能关键,比空气、蒸汽气化能效提高近一倍。
沫煤制做柱体颗粒投入气化炉内产生无氮煤燃气替代天燃气用于燃气轮—蒸汽轮联合循环发电,其环保重大作用决定于:
1、在600—900℃炉内干馏层,每个极细煤粉粒无阻碍释放焦油、苯、酚、硫气体,随气流在低温管路中净化被回收,成为有用的化工原料。避免这些毒害元素进入上千摄氏度高温被燃烧排入大气,从而解决煤炭有害元素因高温燃烧变成有毒害气体。
2、气化过程能够实现优质煤炭与蒸汽1:1的重量比例和氧气发生剧烈反应,蒸汽与高温热碳中和释放H2、CO和CH4,使燃气含H2成分达到35%,热值达到9800kJ/m3以上顺利进入燃气轮机做功时比煤炭燃烧发电直接减少50%CO2排放。
3、极细煤粉与氧气、蒸汽反应过程:H2、CO、CH4燃气有效成分可达到75%以上,进入燃气轮机—排出500℃烟气—余热锅炉—蒸汽轮发电只耗煤相当与煤炭燃烧锅炉蒸汽发电55%,即节省煤炭45%,在同等发电量减少排放CO2>50%。
4、灰分可达到35%末煤、或再掺入10—20%炉渣、有害污水、污泥还能很好气化,从而解决低值煤露天缓慢氧化、污染和有害污泥、污水顺利低值处理。同时制做整个过程保持沫煤含水10—35%,加上投入炉内产气封闭进行,无煤粉、粉尘及污水产生。
5、由于使用氧气做气化剂,不含氮气,利用低廉技术、工艺从燃气中分离纯CO2进行综合利用。多余可向甲醇、油田、页岩层、煤矿采空区;及地下注入纯CO2,重点向甲醇、森林、塑料大棚输入CO2:一是灭虫害不再使用农药,二是提高产量,三是保证绿色产品。
6、取得最大环保效果是:向各个烧煤、烧秸秆角落供应产出的无氮煤燃气,从环保角度可以提出禁止煤炭直接燃烧,杜绝污染大气根源。
附图中22是管道,23是管道,50是动力输入轴,52是加强筋,54是燃气出口,55 是夹水套,67是传动箱。

Claims (6)

1.一种制备发电用燃气的设备,其特征在于:包括炉体 (31),炉体(31) 上端安装圆形阶梯凹槽模盘(1)的塔式同步滚轮挤压机,塔式同步滚轮挤压机有盛料桶,盛料桶与炉体(31) 密闭连接,盛料桶内安装第一传动轴(24),第一传动轴(24) 上至少安装两个塔式同步滚轮,塔式同步滚轮对称分布在第一传动轴(24) 两侧,在盛料桶内、塔式同步滚轮的下方安装圆形阶梯凹槽模盘(1),圆形阶梯凹槽模盘(1)上开设环状凹槽,环状凹槽内开设模孔(2),圆形阶梯凹槽模盘(1) 中部开设通孔(25),盛料桶上端为进料口、下端为敞口,敞口位于燃气发生炉内,燃气发生炉炉体(31) 下部安装炉篦(38),炉篦(38) 与第二传动轴(33)连接,炉体(31) 底端一侧安装排渣管(58),第二传动轴(33)内开设进气孔(32),进气孔(32) 与气体混合管(37) 相通,气体混合管(37) 上分别与蒸汽管(35) 和空气管(36)连接,第二传动轴(33) 上安装动力传动件(62),动力传动件(62) 与电机连接,排渣管(58)与排渣罐(49) 连接,螺旋排渣管内安装螺旋轴(65),燃气发生炉炉体底部设置炉底圈(63)和炉底盘(41),炉底盘(41) 中部安装第二轴套(34),第二轴套(34) 内安装第二传动轴(33),炉底盘驱动轮(61) 安装在第二传动轴(33)底部,第二传动轴(33)中上部安装分灰盘(42),第二轴套(34)上安装刮灰刀盘(64),刮灰刀盘(64) 上部是炉篦(38),炉篦(38) 由多层圆盘上下连接构成,圆盘由上至下直径逐渐增大,所述塔式同步滚轮是由多个直径呈阶梯状分布的环形碾压盘构成,环形碾压盘的直径自盛料桶的中心部位向外依次由小逐渐增大,每个环形碾压盘与相应的环状凹槽相配合,环状凹槽的内底平面的两边沿处为圆弧状,环形碾压盘的端面外沿为圆角,环状凹槽底平面的宽度L1 比环形碾压盘的端面宽度L2 大1-2 毫米,每条环状凹槽的宽度均为20-40 毫米,模孔(2)的直径均为7-30 毫米,模孔(2)的高度均为40-60 毫米。
2.根据权利要求1 所述的一种制备发电用燃气的设备,其特征在于:圆形阶梯凹槽模盘(1)的上表面开设两条以上环状凹槽,环状凹槽呈阶梯状分布,环状凹槽的外沿内壁为弧状斜面,每条环状凹槽内均开设模孔(2),模孔(2)均布在环状凹槽360°范围内。
3.根据权利要求2 所述的一种制备发电用燃气的设备,其特征在于:每两条环状凹槽间是斜面连接,斜面的高端位于小直径的环状凹槽外边沿处,斜面的低端位于大直径的环状凹槽内边沿处,最小直径的环状凹槽的上端外沿高于任一条环状凹槽的上端外沿。
4.一种用权利要求1-3任一项所述的制备发电用燃气的设备制备燃气的方法,其特征在于:
步骤如下:
①取碎煤、沫煤、沫煤及炉渣的混合物、碎煤及秸杆的混合物或沫煤及秸杆的混合物为原料,使其含水量达到10—35% ;
②将步骤①的原料装入第一套机组反复碾压、糅合成为泥体,通过环状凹槽的模孔(2)挤出松散颗粒,模孔(2)直径为20-30 毫米;
③将步骤②的松散颗粒投入第二套机组内反复碾压、糅合,通过环状凹槽的模孔(2)挤出柱体颗粒原料,模孔(2)直径为20-30 毫米;
④将步骤③柱体颗粒原料投入第三套机组内反复碾压、糅合,通过环状凹槽的模孔(2)挤出柱体颗粒,模孔(2)直径为12-30 毫米,柱体颗粒直接进入燃气发生炉炉体内燃烧后产生燃气;所述的第一套机组、第二套机组和第三套机组的结构相同,第一套机组的结构为:包括炉体 (31),炉体(31) 上端安装有圆形阶梯凹槽模盘(1)的塔式同步滚轮挤压机,塔式同步滚轮挤压机有盛料桶,盛料桶与炉体(31) 密闭连接,盛料桶内安装第一传动轴(24),第一传动轴(24) 上至少安装两个塔式同步滚轮,塔式同步滚轮对称分布在第一传动轴(24) 两侧,在盛料桶内、塔式同步滚轮的下方安装圆形阶梯凹槽模盘(1),圆形阶梯凹槽模盘(1)上开设环状凹槽,环状凹槽内开设模孔(2),圆形阶梯凹槽模盘(1)中部开设通孔(25),盛料桶上端为进料口、下端为敞口,敞口位于燃气发生炉内,燃气发生炉炉体(31)下部安装炉篦(38),炉篦(38)与第二传动轴(33)连接,炉体(31)底端一侧安装排渣管(58),第二传动轴(33)内开设进气孔(32),进气孔(32) 与气体混合管(37) 相通,气体混合管(37)上分别与蒸汽管(35) 和空气管(36) 连接,第二传动轴(33) 上安装动力传动件(62),动力传动件(62) 与电机连接,排渣管(58) 与排渣罐(49) 连接,螺旋排渣管内安装螺旋轴(65),燃气发生炉炉体底部设置炉底圈(63) 和炉底盘(41),炉底盘(41) 中部安装第二轴套(34),第二轴套(34) 内安装第二传动轴(33),炉底盘驱动轮(61) 安装在第二传动轴(33)底部,第二传动轴(33)中上部安装分灰盘(42),第二轴套(34) 上安装刮灰刀盘(64),刮灰刀盘(64) 上部是炉篦(38),炉篦(38) 由多层圆盘上下连接构成,圆盘由上至下直径逐渐增大。
5.根据权利要求4 所述的一种用制备发电用燃气的设备制备燃气的方法,其特征在于:步骤①所述原料为沫煤和炉渣,按重量份计为:沫煤60-70、炉渣10-20,沫煤、炉渣混合物的含水量为10-35%。
6.根据权利要求4 所述的一种用制备发电用燃气的设备制备燃气的方法,其特征在于:所述的第一套机组还具有下述结构:圆形阶梯凹槽模盘(1)的上表面开设两条以上环状凹槽,环状凹槽深度根据内、外挤压盘直径差呈阶梯状分布,环状凹槽的外沿内壁为弧状斜面,每条环状凹槽内均开设模孔(2),模孔(2)均布在环状凹槽360°范围内;每两条环状凹槽间是斜面连接,斜面的高端位于小直径的环状凹槽外边沿处,斜面的低端位于大直径的环状凹槽内边沿处,最小直径的环状凹槽的上端外沿高于任一条环状凹槽的上端外沿。
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