CN106190312B - 一种准东煤的连续式超临界水气化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种准东煤的连续式超临界水气化炉，上端盖和下端盖固定在流化床主体的上端和下端；流化床主体中设有反应腔；上端盖的中心设置有连通反应腔的反应产液出口；流化床主体中部水平设置有连通反应腔的煤浆进口，下部向下倾斜设置连通反应腔的排渣口；流化床主体下端设置有紧固件，紧固件的上端设置有分布板；下端盖的中心设置有超临界水入口；紧固件的一端抵持在分布板上，另一端抵持在下端盖上，将分布板固定。本发明可以实现准东煤在超临界水环境下的高效率气化，实现了准东煤的清洁利用。更重要的是，杜绝了传统燃煤锅炉中由于准东煤中的高钠含量导致的沾污问题，充分利用了钠对气化过程的催化作用。

Description

一种准东煤的连续式超临界水气化炉
技术领域
本发明属于准东煤的高效洁净利用领域，特别涉及一种准东煤的连续式超临界水气化炉。
背景技术
准东煤田是世界上最大的整装露天煤田，预测储量达3.9×1011t，开采成本低廉。准东煤的水分、挥发分较高，灰分、硫分甚低，热值中等(弹筒值20.539MJ/Kg)；准东煤的当量钠的含量明显偏高，属于沾污程度严重的煤种。
准东煤中的碱金属容易导致电厂出现结渣、沾污、积灰和腐蚀的问题，影响锅炉的正常运行，如果电站锅炉在掺烧准东煤40％以上时，就会出现炉膛燃烧器区域结渣严重；屏式过热器、高温过热器、高温再热器烟侧沾污堵塞腐蚀；排烟温度升高，带负荷能力下降等现象。严重时，现有技术的电站锅炉被迫停炉检修。现在现有技术的电站锅炉安全燃用准东煤的方式是合理控制准东煤的掺烧比例，尚无长期、安全、完全燃用准东煤的记录。
传统管流连续式反应器存在着进料结焦堵塞等问题，不仅降低了煤气化效率，而且影响了反应器的连续平稳运行。结焦的主要参数有炉膛环境温度、煤质成分、煤灰熔点等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种准东煤的连续式超临界水气化炉，该流化床反应器可以将准东煤在较低温度(700℃以下)将煤转化为富氢气体，过程封闭，无污染物生成，将准东煤含钠高的特点变为优势。
为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种准东煤的连续式超临界水气化炉，包括上端盖、流化床主体、分布板、紧固件和下端盖；上端盖和下端盖固定在流化床主体的上端和下端；流化床主体中设有反应腔；上端盖的中心设置有连通反应腔的反应产液出口；流化床主体中部水平设置有连通反应腔的煤浆进口，下部向下倾斜设置连通反应腔的排渣口；流化床主体下端设置有紧固件，紧固件的上端设置有分布板；下端盖的中心设置有超临界水入口；紧固件的一端抵持在分布板上，另一端抵持在下端盖上，将分布板固定。
进一步的，上端盖和下端盖与流化床主体的连接处设置有柔性石墨垫片。
进一步的，上端盖和下端盖通过紧固螺栓分别固定在流化床主体的上下两端。
进一步的，流化床主体的底部形成一个阶梯结构，紧固件将分布板紧压在阶梯结构中。
进一步的，流化床主体的外壁沿轴向设有三段彼此独立的加热器，加热器外侧设有保温棉和金属外壳。
进一步的，超临界水入口为漏斗形。
进一步的，所述紧固件为弹簧。
进一步的，加热到700℃的超临界水从超临界水流化床下端盖的超临界水进口进入，再通过分布板后进入流化床内；未经预热的煤浆通过煤浆进口进入流化段内，迅速升温，发生超临界水气化反应；无机产物以渣的形式在排渣口通过梯级降压的方法定期排出系统，而气体产物溶解于超临界流体内，流经上端盖上的产液出口而排出连续式超临界水气化炉。
进一步的，分布板为500目的分布板。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
可以实现将超临界水的优良物理化学特性与流化床优越的煤气化性能结合在一起。可以实现在较低的温度下将煤浆转化为富氢混合气，混合气中不含NOx，SOx等污染物。避免了可能存在的结焦、堵塞等问题。
进一步的，采用了以柔性石墨垫作为基础的超临界水流化床的密封方式，采用紧固件压紧分布板的方式，一次组装紧固后，不仅可以满足超临界水气化反应的苛刻条压紧密封条件，而且便于拆卸、维护
进一步的，采用压套式的分布板密封方式，不仅可以满足高温高压条件下的压紧要求，而且便于清洗、检修；采用流化床外壁沿轴向方通过多段相互独立的电炉丝来分三段加热体对流化床各个区域的温度分别轴向壁温，进行独立控制的方法，煤在超临界水流化床中气化是一个复杂的反应过程，只有温度场与反应速度场相互匹配，才能使气化效果升高，尽量降低副反应，实现煤浆在超临界水中的定向气化。
进一步的，可以使用于超临界水气化所需要的高温高压等苛刻环境，而且便于拆卸、维护；安装、设计、加工简单，易于实现规模化生产。
进一步的，可以实现煤浆的快速升温，降低煤在超临界水流化床中副产物的生成，提高煤的气化率。
进一步的，可以实现准东煤气化的部分自催化，准东煤中含有大量的钠可以催化煤的气化，减少额外的添加催化剂，将含钠高这一缺点变为优势，提高了经济性。
进一步的，避免了可能存在的结焦、堵塞等问题。更重要的是，有效的避免了准东煤高含钠造成的沾污问题，实现了准东煤的新型大规模利用。
进一步的，可以实现其他高含水量的劣质煤的气化，将劣质煤转化为高附加价值的富氢气体，具有广泛的煤种适应性。
附图说明
图1为本发明一种准东煤的连续式超临界水气化炉的结构图。
其中，1、紧固螺栓；2、上端盖；3、流化床主体；4、煤浆入口；5、分布板；6、紧固件；7、石墨垫片；8、下端盖；9、反应产液出口；10、超临界水入口；11、排渣口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
一种准东煤的连续式超临界水气化炉，包括上端盖2、流化床主体3、煤浆入口4、分布板5、紧固件6、下端盖8、反应产液出口9、、超临界水入口10和排渣口11；上端盖2和下端盖8通过紧固螺钉1固定在流化床主体3的上端和下端；流化床主体3设有反应腔；上端盖2的中心设置有连通反应腔的反应产液出口9，流化床主体3中部水平设置有连通反应腔的煤浆进口4，下部向下倾斜设置连通反应腔的排渣口11，排渣口11设置在煤浆进口4的下方；流化床主体3的反应腔下端设置有紧固件6，紧固件6的上端设置有分布板5；底部的下端盖8的中心设置有超临界水入口10；紧固件6的一端抵持在分布板5上，另一端抵持在下端盖8上，将分布板5固定。分布板5为500目的分布板。
加热到700℃的超临界水从超临界水流化床下端盖8的超临界水进口10进入，再通过分布板5后进入流化床内。未经预热的煤浆通过煤浆进口4进入流化段内与超临界水混合，迅速升温，发生超临界水气化反应。在排渣口11通过梯级降压的方法定期排出系统，而气体产物溶解于超临界流体内，流经上端盖2上的产液出口9而排出超临界水流化床反应器。
而对于超临界水流化床反应器本身，主要由上端盖2，流化床主体3和下端盖8构成。该流化床的密封是采用螺栓螺母结构，压紧柔性石墨垫片7来实现的，可实现高温高压下的密封，并且便于拆卸；分布板5采用紧固件6压紧的模式，保证超临界水从分布板5内部流过，同时方便更换床料；流化床的下端设有排渣口11，可以在系统正常工作的时候将煤渣排出。
外壁沿反应器轴向设有三段彼此独立的加热器分别对流化床三段进行加热，独立控温；内外热结合调节，可以为煤在超临界水中定向气化提供所需温度场。加热体外侧设有保温棉及金属外壳。加热体的热源可由电加热、煤的部分氧化放热、燃气加热、太阳能聚焦供热、工业废热等提供，也可以由上述方式组合而成；当然，其目的在于根据气化炉内的不同部位吸热需求提供热源，其形式可以不拘泥于任何模式，在满足作用的前提下可以根据需要视具体情况而定，本实用发明并不局限于此，可以根据此方案的精神实质进行等效变化，其变化形式均在此发明的保护范围之内。
超临界水具有优良的物理化学性质：超临界水可以溶解大部分有机物和气体，有利于煤中挥发分的萃取，有利于煤中醚键和酯键的水解，可以在较低温度将煤在较短的时间内转化为富氢气体，过程封闭无污染，产物中不含NOx、SOx等气体污染物，具有良好的社会效益和经济效益，为准东煤的高效洁净气化提供一条崭新的途径。准东煤的连续式超临界水气化炉不仅仍然可以利用超临界水优良的物理化学性质，而且可以使煤颗粒在超临界水流化床中做无规则运动，延长煤颗粒在反应器中的停留时间；流化作用强化了反应器中的传质、传热；床料与壁面之间的摩擦防止结渣及焦炭在反应器壁面的沉积。

Claims (8)

1.一种准东煤的连续式超临界水气化炉，其特征在于：包括上端盖(2)、流化床主体(3)、分布板(5)、紧固件(6)和下端盖(8)；上端盖和下端盖固定在流化床主体的上端和下端；流化床主体中设有反应腔；上端盖的中心设置有连通反应腔的反应产液出口(9)；流化床主体中部水平设置有连通反应腔的煤浆进口(4)，下部向下倾斜设置连通反应腔的排渣口(11)；排渣口(11)的入口位于煤浆进口(4)和分布板之间；流化床主体下端设置有紧固件，紧固件的上端设置有分布板；下端盖的中心设置有超临界水入口(10)；紧固件的一端抵持在分布板上，另一端抵持在下端盖上，将分布板固定；所述紧固件为弹簧。
2.根据权利 要求1所述的一种准东煤的连续式超临界水气化炉，其特征在于：上端盖(2)和下端盖(8)与流化床主体(3)的连接处设置有柔性石墨垫片(7)。
3.根据权利 要求1所述的一种准东煤的连续式超临界水气化炉，其特征在于：上端盖(2)和下端盖(8)通过紧固螺栓分别固定在流化床主体(3)的上下两端。
4.根据权利 要求1所述的一种准东煤的连续式超临界水气化炉，其特征在于：流化床主体(3)的底部形成一个阶梯结构，紧固件(6)将分布板(5)紧压在阶梯结构中。
5.根据权利 要求1所述的一种准东煤的连续式超临界水气化炉，其特征在于：流化床主体(3)的外壁沿轴向设有三段彼此独立的加热器，加热器外侧设有保温棉和金属外壳。
6.根据权利 要求1所述的一种准东煤的连续式超临界水气化炉，其特征在于：超临界水入口(10)为漏斗形。
7.根据权利 要求1所述的一种准东煤的连续式超临界水气化炉，其特征在于：加热到700℃的超临界水从超临界水流化床下端盖的超临界水进口进入，再通过分布板后进入流化床内；未经预热的煤浆通过煤浆进口进入流化段内与超临界水混合，迅速升温，发生超临界水气化反应，流化床主体(3)内压力为25MPa；无机产物以渣的形式在排渣口通过梯级降压的方法定期排出系统，而气体产物溶解于超临界流体内，流经上端盖上的产液出口而排出连续式超临界水气化炉。
8.根据权利 要求1所述的一种准东煤的连续式超临界水气化炉，其特征在于：分布板为500目的分布板。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101058404A (zh) * 2007-04-13 2007-10-24 西安交通大学 生物质废弃物超临界水流化床部分氧化制氢装置及方法
CN101709227A (zh) * 2009-09-27 2010-05-19 新奥科技发展有限公司 利用含碳有机质的综合方法及系统
CN101973621A (zh) * 2010-10-15 2011-02-16 西安交通大学 带牺牲内衬的折流罐式超临界水处理反应器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102666808A (zh) * 2009-05-20 2012-09-12 曳达研究和发展有限公司 有机物在超临界水中的催化气化

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101058404A (zh) * 2007-04-13 2007-10-24 西安交通大学 生物质废弃物超临界水流化床部分氧化制氢装置及方法
CN101709227A (zh) * 2009-09-27 2010-05-19 新奥科技发展有限公司 利用含碳有机质的综合方法及系统
CN101973621A (zh) * 2010-10-15 2011-02-16 西安交通大学 带牺牲内衬的折流罐式超临界水处理反应器

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