CN104449856B - 一种节能型碎煤加压干排灰气化炉 - Google Patents

Abstract

一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，它包括连通双煤锁进料装置(1)和炉体，其特征在于在炉体之上有连通双煤锁进料装置(1)，炉体上部有双通道静态布煤器(2)，炉体中部有气化室中部引出粗煤气装置(3)，炉体下部有旋转炉箅子(4)，在炉体底部有气化剂入口(5)和灰渣排放口(6)，气化剂入口(5)位于旋转炉箅子(4)和灰渣排放口(6)之间，气化剂入口(5)与旋转炉箅子(4)中的气体分布筒(412)连接。本发明具有煤尘带出量少、含焦油煤气水量少的优点。

Description

一种节能型碎煤加压干排灰气化炉

技术领域

本发明属于一种节能型碎煤加压干排灰气化炉。

背景技术

碎煤加压气化炉是一种固定床煤气化炉，由于对原料煤要求低，即除强粘结性性煤外，其余煤种都可以气化，特别是低阶煤和高灰熔点的劣质煤。该气化炉被广泛地应用到煤制合成氨、甲醇、二甲醚、合成油以及煤气天然气领域。随着目前煤气化技术向着大直径、高压的方向发展，单位时间内煤的处理量逐步增加，煤锁作为碎煤加压气化的加煤口，需要不停地进行冲压泄压，也不能满足大规模煤气化的发展需求，另外高压使的煤气化能力提高，产生煤气量增加，再加上低阶煤的热稳定性差等，单一的煤气出口必然带出大量的煤尘，导致后续煤气洗涤冷却、废热回收等工段造成堵塞或分离困难的问题，同时在洗涤过程中使用过量水洗涤，造成煤气水产生量增加，高品位热降低。

中国专利号为200580041975.8的专利公开了采用的单煤锁，在静态分布器上有单一煤气出口的固定床煤气化炉，该气化炉是目前普遍使用的碎煤加压气化炉，突出问题是粗煤气带尘问题严重，副产低压蒸汽多，含尘含焦油煤气水含量低等问题。

中国专利：201320037548.4的专利公开了采用是单煤锁，没有静态分布器，单一煤气通道，同样存在上述问题。

中国专利：201220582157.6的专利公开了一种用于煤气化炉的两通道布煤装置，由煤入口，煤气出口，内筒，粗煤气通道组成等组成。该专利的目的是降低煤气富集面积，降低煤气流速，减少煤尘带出量，具有一定效果，但是作用效果有限。

中国专利：201320118045.X和201220583000.5都公开了一种旋转带有气体分布筒的可旋转炉箅，前者多用于气化炉直径在4.0米以下的碎煤加压气化炉，后者用于4.5米到5.0米的碎煤加压气化炉，这两种尺寸的炉箅能显著提高煤气化的稳定性，但是也解决不了上述存在的问题。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种煤尘带出量少、含焦油煤气水量少的碎煤加压干排灰气化炉。

本发明的一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，它包括连通双煤锁进料装置和炉体，在炉体之上有连通双煤锁进料装置，炉体上部有双通道静态布煤器，炉体中部有气化室中部引出粗煤气装置，炉体下部有旋转炉箅子，在炉体底部有气化剂入口和灰渣排放口，气化剂入口位于旋转炉箅子和灰渣排放口之间，气化剂入口与旋转炉箅子中的气体分布筒连接。

一、所述的连通双煤锁进料装置，它包括煤锁、煤锁上阀、煤锁下阀、进煤口、过渡仓和出煤口，煤锁有2个，每个煤锁(顶部是进煤口，进煤口下方是煤锁上阀，煤锁底部与连接管顶部相通，在连接管顶部装有煤锁下阀，连接管底部与过渡仓连接，过渡仓的底部为出煤口，2个煤锁之间通过至少1个煤锁气通道相连。

所述的煤锁气通道是由两端煤锁气通道扩大段和中间煤锁气通道直段组成，在煤锁气通道直段内装有连接煤锁通道阀门，位于煤锁气通道扩大段与煤锁壁连接口上设置带有小孔的挡板，煤锁气通道扩大段壁与煤锁壁的夹角α为30－60°。

所述的挡板开孔率在45－65％之间，小孔的孔径为0.2－1.0毫米。

所述的煤锁气通道位于整个煤锁高度的0.45－0.55倍之间的位置。

如上所述的连通双煤锁进料装置，使得煤锁气循环使用，循环使用率达到60％以上。

二、所述的双通道静态布煤器由双通道静态布煤器煤样入口，内筒，煤样进入气化室的第1通道，煤样进入气化室的第2通道以及粗煤气通道组成，具体的结构见中国专利201220582157.6。

如上所述的双通道静态布煤器也可以采用对称的双煤气通道，比单煤气通道面积增加50％，再加上气化室中部增加了对称的煤气通道引出30－60％的煤气，与现有技术中粗煤气出口的流速相比降低了65－80％，显著减少了煤气中粉尘的携带量。

三、所述的气化室中部引出粗煤气装置它包括气化炉外壁、气化炉内壁和煤气通道，在气化炉外壁和气化炉内壁上开有至少2个的煤气通道，煤气通道在气化炉外壁同一水平面上均匀分布,煤气通道的开口向上，煤气通道由煤气通道外壁和煤气通道内壁组成，煤气通道外壁与气化炉外壁连接，并成30－45度的夹角β，煤气通道内壁与气化炉内壁连接，在煤气通道内壁与气化炉内壁的上中部连接处设置带有小孔的挡板，挡板与气化炉内壁平行。

所述的煤气通道在气化炉内壁的位置是从气化室底部起计量，是气化室高度的0.41-0.62倍。

所述挡板的开孔率在30-40％之间，小孔孔径为4-8毫米。

所述挡板为1/10-1/3圆。

所述煤气通道有2-6个。

如上所述的中部对称的气化室中部的煤气通道抽出的煤气温度高，副产中压蒸汽，提升蒸汽品质。

四、所述的旋转炉箅子包括支撑体上面固定的气体分布筒，气体分布筒位于支撑体的中心线，气体分布筒具有中央气化剂中心管，气体分布筒顶端有钟罩(416)，气体分布筒与钟罩之间是气化剂在炉箅子内的通道，支撑体上面固定有中空旋转底部支撑体，中空旋转支撑体上部固定有中心托架和可旋转炉箅板，可旋转炉箅板是4层布气的5层结构或是5层布气的6层结构，具体的结构见中国专利201320118045.X或201220583000.5。

如上所述的气化炉炉箅，即设有一个气体分布筒的旋转炉箅子，确保气化剂均匀分布，形成稳定火层，确保气化炉长期稳定运行。

本发明的有益效果

1)采用双通道布煤器使煤样布置更均匀，有利于形成稳定的火层。

2)双通道布煤器的第三通道拥有足够的流通面积，又采用双通道，显著降低煤气出口的流速，减少粗煤气的带尘问题，降低入炉煤的粒径。

3)气化室中部引出气化层气化生成不含焦油的煤气，主要成分为甲烷，氢气，一氧化碳和二氧化碳，在降低上部煤气出口的流速同时，还能在废热锅炉中利用450－650℃的高温煤气生产较高品质的中压蒸汽。

4)双煤锁连接，煤锁气循环使用，减少煤锁冲压使用新鲜煤气量，也为提升气化能力提供一种可能。

5)该发明的实施能显著减少气化炉顶部含尘和焦油煤气量，降低含尘和焦油煤气水的处理量。

附图说明

图1本发明气化炉结构正视图；

图2是本发明连通双煤锁进料装置1正视图。

图3是图2的连通双煤锁装置1正视操作图。

图4是图2煤锁气通道口挡板的A向图。

图5是双通道静态布煤器2正视图。

图6是双通道静态布煤器2左视图。

图7是气化室中部引出粗煤气装置3正视图。

图8是图7煤气通道口挡板的A向结构示意图。

图9是旋转炉箅子结构示意图。

如图所示，1-连通双煤锁进料装置，2-双通道静态布煤器，3-气化室中部引出粗煤气装置，4-旋转炉箅子，5-气化剂入口，6-排灰口。

101-双煤锁，101a-双煤锁中左侧煤锁，101b-双煤锁中右侧煤锁，102-煤锁上阀，102a-双煤锁中左侧煤锁上阀，102b-双煤锁中右侧煤锁上阀，103-煤锁下阀，103a-双煤锁中左侧煤锁下阀，103b-双煤锁中右侧煤锁下阀，104-过渡仓，105-煤锁气通道，106-连接煤锁通道阀门，107-连接管段，107a-左侧连接管段，107b-右侧连接管段，108-煤锁挡板，109-煤锁挡板小孔，110-煤锁气通道扩大段，111-煤锁气通道直段，112-煤锁气通道扩大段与煤锁外壁的夹角α，113-出煤口，114-进煤口

201-拉撑件，202-内筒的直筒，203-内筒的锥形筒，204-锥形套筒，205-直形套筒，206-静态分布器直形套筒上挡板，207-静态分布器直形套筒上小孔，208-粗煤气出口，210-气化炉外壁，211-气化炉内壁，212-双通道布煤器煤样入口，Ⅰ-煤样第1布煤通道，II-煤样第2布煤通道，III-粗煤气通道

301-气化室中部的对称的煤气通道，302-挡板，303-小孔，304-挡板下部的敞口部分，305-气化炉外壁，306-气化炉内壁，307-气化室中部的煤气通道与气化炉外壁形成的夹角β，308-气化室中部的气化室中部的煤气通道内壁，309-气化室中部的煤气通道外壁。

401-气化剂导流通道，402-上部支撑环，403-第一布气孔，404-第二布气孔，405-第一炉箅板，406-第三布气孔，407-第二炉箅板，408-第四布气孔，409-第三炉箅板，410-第四炉箅板，411-第五炉箅板，412-气体分布筒，413-中央气化剂中心管，414-支撑体，415-中心托架，416-钟罩，417-中部支撑体，418-底部支撑体，419-稳压室壁。

具体实施方式

下面通过具体的实施例进一步说明本发明，但是应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细、具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。

本部分对本发明中所使用到的材料以及试验方法进行一般性的描述。虽然为实现本发明所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚，在上下文中，如果未特别说明，本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做更为详细的说明。

实施例1

采用含水35％的低阶煤气化，气化压力为4.0MPa，气化温度1050℃，煤样经过破碎、筛分后获得粒径为5－50mm煤样，装入煤仓为气化备好原料，然后通过以下步骤进行气化：

一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，它包括连通双煤锁进料装置1和炉体，在炉体之上有连通双煤锁进料装置1，炉体上部有双通道静态布煤器2，炉体中部有气化室中部引出粗煤气装置3，炉体下部有旋转炉箅子4，在炉体底部有气化剂入口5和灰渣排放口6，气化剂入口5位于旋转炉箅子4和灰渣排放口6之间，气化剂入口5与旋转炉箅子4中的气体分布筒412连接。

1)连通双煤锁进料装置1包括煤锁101、煤锁上阀102、煤锁下阀103，进煤口和出煤口，其特征在于煤锁101有2个，每个煤锁101顶部是进煤口114，进煤口114下方是煤锁上阀102、煤锁101底部与连接管段107顶部相通，在连接管段107顶部装有煤锁下阀103，连接管段107底部与过渡仓104连接，过渡仓104的底部为出煤口113，2个煤锁101之间通过1个煤锁气通道105相连。煤锁气通道105是由两端煤锁气通道扩大段110和中间煤锁气通道直段111组成，在煤锁气通道直段111内装有连接煤锁通道阀门106，位于煤锁气通道扩大段的煤锁101壁上设置带有煤锁挡板小孔109的煤锁挡板108，煤锁气通道扩大段110的壁与煤锁101壁成为48°夹角α112。煤锁挡板108开孔率在49％之间，煤锁挡板小孔109的孔径为0.2毫米。煤锁气通道(105)位于煤锁高度的0.48倍的位置。

上述所述的双煤锁进料装置1通过以下步骤实现交替工作：当煤锁101a处于常压状态时对应的煤锁下阀103a处于关闭状态，将煤仓中的煤加入常压煤锁101a后，关闭对应的煤锁上阀102a，同时另一个煤锁101b在重力作用下经过过渡仓104把煤送入气化室、当煤样全部送入气化室后，该煤锁101b充满了高压煤气，此时关闭该煤锁的煤锁下阀103b，打开充满煤气的高压煤锁101b和装填了煤样的常压煤锁101a之间连接煤锁通道阀门106，待两个煤锁101a和101b压力相等，关闭连接两个煤锁101a和101b连接煤锁通道阀门106，然后抽出此时没有装煤的煤锁101b中的煤气，使煤锁101b到常压后装煤，两个煤锁101a和101b交替工作，进行煤样的装填，煤锁气60％以上循环使用。

2)所述的双通道静态布煤器装2的内筒是由直筒202和锥形筒203组成，直筒202的顶端是开口，直筒202与锥形筒203小端相连，在直筒202的上部固定有钟状套筒，钟状套筒是由锥形套筒204和直形套筒205组成，直形套筒205直径小于锥形套筒204的大端直径，在直形套筒205外壁上固定有档板206，挡板(206的自由端向下，在档板206位置的直形套筒205壁上设置有小孔207，煤气出口和拉撑件201，钟状套筒与内筒之间形成粗煤气通道Ⅲ，内筒的直筒202为煤进入气化炉的第1通道Ⅰ，钟状套筒与气化炉内壁之间形成煤进入气化炉的第2通道Ⅱ。气化室内双通道静态布煤器装置也可以采用对称的双煤气通道。

上述所述的双通道静态布煤器2通过以下步骤实现均匀布煤：进入气化室的煤经过气化室内双通道静态布煤器装置2，该布煤器装置是由内筒的直筒202和内筒的锥形筒203组成，形成了煤样的双通道结构，使煤样一部分通过第1通道(Ⅰ)进入气化炉，另一部分通过钟状套筒与气化炉内壁之间形成煤进入气化炉的第2通道Ⅱ进入气化炉，这样达到均匀的煤样布置。气化产生的煤气通过钟状套筒与内筒之间形成粗煤气通道Ⅲ引出气化炉。

3)所述的气化室中部引出粗煤气的装置303包括气化炉外壁305和气化炉内壁306，其特征在于气化炉外壁305和气化炉内壁306上开有1对对称的气化室中部的煤气通道301，气化室中部的煤气通道301由气化室中部的煤气通道外壁309和煤气通道内壁308组成，气化室中部的煤气通道外壁309与气化室中部气化炉外壁305连接，并成42度的夹角β，气化室中部的煤气通道内壁308与气化室中部的气化炉内壁(306)连接，在气化室中部的煤气通道内壁308与气化炉内壁306的上中部连接处设开有小孔303的挡板302，小孔303开孔率为30％，小孔303孔径为8毫米。挡板302为1/3圆。挡板302与气化室中部的气化炉内壁306平行。气化室中部的煤气通道301在气化室中部的气化炉内壁(306)的位置是从气化室底部起计量，气化室高度的0.41倍。

4)气化室下部设有旋转的炉箅子装置4包括支撑体414上面固定的气体分布筒412，气体分布筒412位于支撑体414的中心线，气体分布筒412具有中央气化剂中心管413，气体分布筒顶端有钟罩416，气体分布筒412与钟罩416之间是气化剂在炉箅子内的通道，支撑体414上面固定有中空旋转底部支撑体418，中空旋转支撑体418上部固定有中心托架415和可旋转炉箅板，可旋转炉板可以是4层布气的5层结构或是5层布气的6层结构。参考图9，即4层布气的5层结构，从上到下依次为第一炉箅板405，第二炉箅板407，第三炉箅板409，第四炉箅板410和第五炉箅板411的4层布气的五层炉箅子结构，位于第一炉箅板405上方的上部支撑体用于支撑上部支撑环402和稳压室壁419。两个炉箅板之间形成一个气化剂导流通道401，气化剂通过炉箅板底下的上部支撑环402上开的气化剂第一布气孔403，第二布气孔404，第三布气孔406，第四布气孔408均匀的进入气化剂导流通道401，然后进入气化炉与灰渣进行换热。

煤样经过煤锁，进入气化室经过双通道静态布煤器布煤后，从上向下依次经历干燥、干馏、甲烷化、气化和残碳的燃烧后剩余灰渣通过气化室底部灰锁间歇性排除气化炉，气化过程不同阶段产生的煤气与煤样逆流操作，在通过气化炉中部设有对称煤气通道301时抽出58％的粗煤气，抽出的煤气温度较高，通过废热锅炉回收这部分热量可以副产中压蒸汽。挡板302下半部分为敞口部分304，有利于进入气化室中部煤气通道301的煤焦粒排出气化室中部煤气通道301进入气化炉内；剩余的42％粗煤气通过干馏和干燥层后经过气化室上部的煤气通道引出，减少从气化炉上部引出含尘、焦油煤气量，显著降低洗涤煤气使用水。实施例2

采用含水6％的无烟煤气化，气化压力为5.0MPa，气化温度1250℃，煤样经过破碎、筛分后获得粒径为5－50mm煤样，装入煤仓为气化备好原料，然后通过以下步骤进行气化：

连通的双煤锁装置至少含有1对对称的煤锁气通道105，位于从煤锁下阀103起计量到气化室高度的0.52之间的位置，煤锁气通道由煤锁气通道口上设置的煤锁挡板108)挡板上开的煤锁挡板小孔109，扩大段110，直段111和阀门106组成，扩大段110与煤锁外壁成的夹角α(112)为45°，挡板的开孔率在52％之间，煤锁挡板上的煤锁挡板小孔109的孔径为0.5毫米。

在通过气化炉中部设有3个煤气通道301，抽出36％的粗煤气，煤气通道301在气化炉内壁306的位置是从气化室底部起计量，是气化室高度的0.41倍。夹角β307为35度，挡板的开孔率在34％小孔303孔径为6.4毫米，挡板302为1/6圆，剩余的64％粗煤气通过干馏和干燥层后经过气化室上部的粗煤气通道Ⅲ引出。其余同实施例1。

实施例3

采用含水20％的低阶烟煤气化，气化压力为5.4MPa，气化温度1150℃，煤样经过破碎、筛分后获得粒径为5－50mm煤样，装入煤仓为气化备好原料，然后通过以下步骤进行气化：

连通的双煤锁装置至少含有1个煤锁气通道105，位于从煤锁下阀103起计量到气化室高度的0.46之间的位置，煤锁气通道由煤锁气通道口上设置的煤锁挡板108，煤锁挡板上开的煤锁挡板小孔109，扩大段110，直段111和阀门106组成，扩大段110与煤锁外壁成的夹角α112为33°，煤锁挡板的开孔率在63％之间，煤锁挡板小孔109的孔径为0.8毫米。

在通过气化室中部设有4个煤气通道301，抽出5％的粗煤气，气化室中部煤气通道301在气化炉内壁306的位置是从气化室底部起计量，气化室高度的0.45倍。夹角β307为32度，挡板的开孔率在32％，小孔303孔径为4.4毫米，挡板302为1/9圆，剩余的95％粗煤气通过干馏和干燥层后经过气化室上部的粗煤气通道Ⅲ引出。其余同实施例1。

Claims (11)

1.一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，它包括连通双煤锁进料装置(1)和炉体，其特征在于在炉体之上有连通双煤锁进料装置(1)，炉体上部有双通道静态布煤器(2)，炉体中部有气化室中部引出粗煤气装置(3)，炉体下部有旋转炉箅子(4)，在炉体底部有气化剂入口(5)和灰渣排放口(6)，气化剂入口(5)位于旋转炉箅子(4)和灰渣排放口(6)之间，气化剂入口(5)与旋转炉箅子(4)中的气体分布筒(412)连接；

所述的连通双煤锁进料装置(1)，它包括煤锁(101)、煤锁上阀(102)、煤锁下阀(103)，进煤口(114)、过渡仓(104)和出煤口(113)，煤锁(101)有2个，每个煤锁(101)顶部是进煤口(114)，进煤口(114)下方是煤锁上阀(102)，煤锁(101)底部与连接管(107)顶部相通，在连接管(107)顶部装有煤锁下阀(103)，连接管(107)底部与过渡仓(104)连接，过渡仓(104)的底部为出煤口(113)，2个煤锁(101)之间通过至少1个煤锁气通道(105)相连；

所述的煤锁气通道(105)是由两端煤锁气通道扩大段(110)和中间煤锁气通道直段(111)组成，在煤锁气通道直段(111)内装有连接煤锁通道阀门(106)，位于煤锁气通道扩大段(110)与煤锁(1)壁连接口上设置带有小孔(109)的挡板(108)，煤锁气通道扩大段(110)壁与煤锁(101)壁的夹角α(112)为30－60°。

2.如权利要求1所述的一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的挡板(108)开孔率在45－65％之间，小孔(109)的孔径为0.2－1.0毫米。

3.如权利要求1所述的一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的煤锁气通道(105)位于整个煤锁高度的0.45－0.55倍之间的位置。

4.如权利要求1所述的一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的双通道静态布煤器(2)由双通道静态布煤器煤样入口(212)，内筒，煤样进入气化室的第1通道(Ⅰ)，煤样进入气化室的第2通道(Ⅱ)以及粗煤气通道(Ⅲ)组成。

5.如权利要求4所述的一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的双通道静态布煤器(2)采用对称的双煤气通道(Ⅲ)。

6.如权利要求1所述的一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的气化室中部引出粗煤气装置(3)它包括气化炉外壁(305)、气化炉内壁(306)和煤气通道(301)，在气化炉外壁(305)和气化炉内壁(306)上开有至少2个的煤气通道(301)，煤气通道(301)在气化炉外壁(305)同一水平面上均匀分布,煤气通道(301)的开口向上，煤气通道(301)由煤气通道外壁(309)和煤气通道内壁(308)组成，煤气通道外壁(309)与气化炉外壁(305)连接，并成30－45度的夹角β(307)，煤气通道内壁(308)与气化炉内壁(306)连接，在煤气通道内壁(308)与气化炉内壁(306)的上中部连接处设置带有小孔(303)的挡板(302)，挡板(302)与气化炉内壁(306)平行。

7.如权利要求6所述的一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的煤气通道(301)在气化炉内壁(306)的位置是从气化室底部起计量，是气化室高度的0.41-0.62倍。

8.如权利要求6所述的一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述挡板(302)的开孔率在30-40％之间，小孔(303)孔径为4-8毫米。

9.如权利要求6所述的一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述挡板(302)为1/10-1/3圆。

10.如权利要求6所述的一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述煤气通道(301)有2-6个。

11.如权利要求1所述的一种节能型碎煤加压干排灰气化炉，其特征在于所述的旋转炉箅子(4)包括支撑体(414)上面固定的气体分布筒(412)，气体分布筒(412)位于支撑体(414)的中心线，气体分布筒(412)具有中央气化剂中心管(413)，气体分布筒顶端有钟罩(416)，气体分布筒(412)与钟罩(416)之间是气化剂在炉箅子内的通道，支撑体(414)上面固定有中空旋转底部支撑体(418)，中空旋转支撑体(418)上部固定有中心托架(415)和可旋转炉箅板，可旋转炉箅板是4层布气的5层结构或是5层布气的6层结构。