CN1057789C - 重力循环床煤气－－蒸汽联产锅炉 - Google Patents
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Abstract
一种重力循环床煤气-蒸汽联产锅炉，其特点是在炉膛下部设有燃烧床1，传热床2和气化床三个并列的流化床，并在燃烧床1和传热床2及传热床2与气化床3之间设有潜流孔。该发明是利用不同气速下飞灰携带率的不同，把靠重力分离下来的粗物料和分离器分离下来的热物料全部用于气化热源。由于该发明强化了炉膛内飞灰的重力循环，从而增加了循环灰量，提高了炉温，有效地提高了制气产率。同时与现有技术相比，不仅结构紧凑，制气工艺简单，而且既可获得高质量的民用煤气，又可获得化工合成原料气及联合循环发电用气，使能源得到更合理的综合利用。
Description
本发明涉及一种煤制气技术及设备，尤其涉及一种循环流化床煤气——蒸汽联产技术及锅炉设备。
现有技术中，用煤制气的设备主要有以下四种：焦炉，直立炉，水煤气两段炉和加压鲁奇炉。焦炉煤气是目前城市煤气的主要生产方式，因为它可以生产中热值煤气，也易于大型化，但它的发展受焦煤来源和焦炭销路的限制。直立炉和水煤气两段炉，它们产生的煤气热值低，制气效率低，不适于做城市煤气，并且对煤种都有特殊的要求。加压鲁奇炉采用加压气化工艺，工艺复杂，技术难度大，后处理系统复杂，投资大，难于推广应用。
为解决上述问题，中国实用新型专利89213611采用一个完全气化的工艺，煤先在循环流化床裂解，取得中热值煤气，煤裂解后生成的半焦再送气化器气化，产生低热值煤气。这种工艺方法虽有不少优点，但该装置还得需要外供蒸汽和外加热源，造成设备庞大，结构不紧凑，能源不能充分利用的缺陷。
中国发明专利91103896.5采用循环床煤气蒸汽联产的一体化工艺方法及设备，既可产生中热值煤气供居民生活使用，同时可产生蒸汽供热或发电。该专利用带三旋涡内分离循环流化床锅炉产生蒸汽，而在该锅炉之外紧邻布置一个流化床煤裂解炉产生煤气，采用经分离器分离下来的热灰作热载体提供煤热解所需的热源，而粉煤热解后产生的半焦和部分原煤作为锅炉的燃料。上述制气工艺和设备，只能使部分煤进行气化，即使是这部分煤的裂解产物，还有一部分要与进入裂解炉的氧反应，因而影响了煤气产率。另一方面，裂解炉的气化热源只是靠分离器分离下来的热物料作为热载体，循环量小，炉内温度偏低，这样会导致相当大份额的挥发份将转换成焦油而不是煤气，也会影响制气产率和降低煤气热值。同时，在生产化工合成原料气和燃气——蒸气联合循环发电用气时，希望有相当数量的水煤气反应，该反应为强吸热反应，更需要提供数量足够多和温度足够高的热物料，即要求热源足够强。
针对上述情况，本发明的目的和任务是提供一种制气工艺简单、结构紧凑的重力循环床煤气——蒸汽联产锅炉，该锅炉既可产蒸汽，又可生产高质量煤气，在不需外供蒸汽和外加热源，不增加动力消耗和不导致设备严重磨损的情况下，为气化床提供足够多和温度较高的热物料，从而进一步提高制气产率。
本发明是通过如下技术方案实现的：它主要由锅炉炉膛、分离器，飞灰回送系统，过热器及锅炉尾部受热面等组成，其特征是该锅炉炉膛下部是由燃烧床、传热床和气化床三个并列的流化床组成，气化床与传热床及传热床与燃烧床之间设有潜流孔，其燃烧床上部直接与炉膛上部相通，气化床和传热床顶棚由倾斜受热面覆盖，其顶棚之上设有物料收集斗，在炉内装有引导物料进入气化床的料腿。
上述重力循环床煤气——蒸汽联产锅炉的运行机理是利用不同气速下飞灰携带率的不同，在炉膛下部的燃烧床内形成高气速区，上部形成低气速区，高速区携带的飞灰，到了上部低速区，由于重力作用就有部分较大燃料回落下来，这个回落量随速度加大而增加。把靠重力分离下来的回落灰和经分离器分离下来的细物料收集到一起，送入气化床作为煤热解气化的热源，热解后生成的半焦经传热床燃烧传热后送到燃烧床继续燃烧。由于参与重力循环的物料和分离器分离下来的热物料全部用于气化热源，因而可最大限度的提高进入气化床的高温物料量，达到提高制气率的目的。
附图1为本发明的结构示意图(主视图)。
附图2为附图1的侧视图。
附图3为本发明热物料循环流程图。
下面结合附图叙述本发明的具体结构，实施例及工作情况。
本发明是在循环流化床锅炉炉膛的下部由膜式水冷壁或砖墙间隔成三个并列的流化床：即燃烧床1，传热床2和气化床3。气化床与传热床及传热床与燃烧床之间分别用潜流孔4、5相连通。潜流孔的下沿与流入侧床的底面同高，相邻两床底面之间的高度差为0～300mm。即气化床3与传热床2间隔墙底部有潜流孔4，孔下沿与气化床底部同高，而传热床2较气化床3低0～300mm；传热床2与燃烧床1之间亦有潜流孔，潜流孔5的下沿与传热床2的底部同高，燃烧床底又较传热床低0～300mm。三床之中，只有燃烧床为高速床，且其上部直接与锅炉炉膛上部9相通。燃烧床空床速度8～15m/s，而炉膛上部的气速仅为1.5～5.5m/s。从燃烧床1中扬析和夹带出的热物料中的全部粗颗粒和部分细颗粒在炉膛上部的区域9中受重力作用而沉落，由于传热床和气化床顶部是由膜式水冷壁构成的斜面覆盖，所以，因重力作用直接沉降下来的物料和被夹带到炉膛出口又被分离器10分离下来的细物料落于斜面后，因下滑即一同汇集到气化床顶棚上的物料收集口6，并流入设在气化床内或侧面的料腿7中。物料在料腿7中依移动床下滑到气化床底部。在独立控制的流化介质(煤气或过热蒸汽)作用下进入气化床作为气化的热载体。
气化床设有给煤口和煤气出口，全部原煤被送入气化床内，床温可达700℃～900℃，若生产民用煤气，气化床温度应控制在700℃～900℃的范围内，流化介质使用煤气；若供化工和发电用煤气，气化床炉温应在830℃～900℃，应使用过热蒸汽作为流化介质，其空床速度为0.5～1.5m/s；其循环灰量应为加煤量的20～100倍。为了保证循环灰量的良好可调性，在潜流孔周围气化床及传热床侧的若干个风帽设有独立的供风系统，这样可不依床风量而独立变动，以保证其足够的风量。
传热床内部设有埋管受热面，空床速度为0.5～1.2m/s，其床温为700℃～800℃。
燃烧床为高速床，空床速度为8～15m/s，经燃烧气化裂解后生成半焦，床温达930℃～960℃。物料在燃烧床内被高速扬析到上部空间，继续进行循环。
本发明与现有技术相比，具有以下突出特点及有益效果：由于本发明是在同一炉体内实现煤气——蒸汽联产，故而具有结构紧凑，制气工艺简单的特点。同时该锅炉强化了炉膛内飞灰的重力循环，特别是使较粗的颗粒参与了循环并有效地用作气化热源，从而增加了循环灰量，使得在不增加动力消耗和不使设备造成严重磨损的情况下，为气化提供了数量足够多和温度足够高的热物料，致使热源充足，有力地提高了制气产率。另外，由于热源充足，可不必向气化床内供氧或空气，既可获得焦油和CO含量较低，适合民用要求的较高热值的煤气，又可获得超过煤中挥发物含量的煤气产量，从而更适合于化工合成原料和燃气——蒸汽联合循环发电的要求，使能源得到充分合理的综合利用。
Claims (3)
1、一种重力循环床煤气——蒸汽联产锅炉，它主要由锅炉炉膛、分离器、飞灰回送系统、过热器及锅炉尾部受热面组成，其特征是该锅炉炉膛下部是由燃烧床[1]、传热床[2]和气化床[3]三个并列的流化床组成，在燃烧床[1]和传热床[2]及传热床[2]和气化床[3]之间设有潜流孔[4]、[5]，其燃烧床上部直接与炉膛上部[9]相通，气化床与传热床顶棚由倾斜受热面覆盖，其顶棚之上设有物料收集斗[6]，炉内装有引导物料进入气化床的料腿[7]。
2、按照权利要求1所述的重力循环床煤气——蒸汽联产锅炉，其特征是潜流孔[4]、[5]与流入侧床的底面同高，且相邻两床底之间的高度差为0～300mm。
3、按照权利要求1所述的重力循环床煤气——蒸汽联产锅炉，其特征是燃烧床[1]的空床速度为8～15m/s，炉膛上部[9]内的风速为2～5.5m/s，气化床与传热床的空床速度为0.5～1.4m/s。
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