CN107057768A - 带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉及其方法。气化炉包括：气化炉炉体，换热器，汽包，水冷壁，空腔，捞渣机。所述气化炉炉体内敷设有水冷壁，用于过热蒸汽，气化炉炉体与水冷壁之间夹有一空腔，用于加热空气或氧气。所述换热器位于气化室出口。采用该带空气预热及产生空气的干煤粉气化炉，利用气化室化学反应的热量将水冷壁中的水加热为过热蒸汽，进而加热第二层夹套内的空气或氧气，预热后的空气或氧气与换热器中产生的水蒸汽混合，作为载气将干煤粉送入气化室中进行一系列化学反应，将干煤粉转化为煤气，使气化炉的散热损失可以降到最小。
Description
技术领域
本发明涉及一种干煤粉气化系统，特别涉及一种带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉，属于煤气化节能技术。
背景技术
目前，煤碳在我国的能源消费中仍占有相当大的比重，为了减轻燃煤造成的环境污染，煤气化技术成为了煤炭综合利用的重要方式，在机械、化工、纺织等行业应用广泛。
煤气化技术是通过煤，氧气，水蒸气等在高温条件下发生化学反应，将煤中的可燃部分转化为气体燃料的过程，而其中干煤粉气化技术具有很高的碳转化率和冷煤气效率，耗氧量较低，有效气体含量高，煤气中粉尘含量少，清洁环保。但很多企业使用的煤气化技术耗能高，能量浪费比较严重。
企业一般使用的干煤粉气流床气化技术是将气化剂(氧气和水蒸气)夹带着煤粉或煤浆通过给煤管送入气化室，在气化室进行化学反应产生煤气的过程。气流床气化技术属于高温高压气化，气化后有效气体含量高，碳转化率高。但这种技术炉内散热损失较高，而且在余热利用上有较大的缺陷。在气化炉内经化学反应产生的粗合成气在气化室出口温度较高，造成了大量的热损失，粘性灰渣还会造成煤气烟道结渣。另外，在煤粉输送过程中，若使用常温煤粉输送不能清除煤粉中的液态水，会降低煤气的纯度。
综上所述，一般使用的干煤粉气流床气化炉炉内散热损失较大，出炉煤气温度高，显热损失大，没有余热利用装置，易造成烟道结渣，对空气温度要求较高，且空气温度对连续稳定的生产有一定的影响。
发明内容
本发明的目的在于减少气化炉的余热损失和散热损失，提高热效率和煤气的纯度，保证气化炉能够稳定的生产，并提供了一种带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉。
本发明的技术方案如下：
带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉，包括气化炉炉体、换热器、汽包、水冷壁、空腔和捞渣机；所述气化炉炉体最内部为气化室，气化室与给煤管连通；气化炉炉体内敷设有包裹气化室的水冷壁，水冷壁经由上联箱和下联箱与汽包连通并构成循环通路，加热后产生的水蒸气经汽包上水蒸气出口排出；气化炉炉体外壳与水冷壁之间夹有一空腔，该空腔与空气进口管和热空气引出管连通；气化室顶部为煤气烟道，用于排出气化室内经化学反应产生的高温混合气；煤气烟道中设有用于回收余热的换热器，换热器安装有进水口和蒸汽出口，蒸汽出口与所述的热空气引出管均通过输送管与给煤管连通，用于向给煤管中提供输送煤粉的载气。
作为优选，所述的换热器为逆流换热器。
作为优选，所述的气化室底部设置冷灰斗，冷灰斗与捞渣机相连通。
进一步的，所述的捞渣机位于冷灰斗下部。
作为优选，所述的空腔的侧壁设有空气进口管和热空气引出管，热空气引出管位于空腔上部，空气进口管位于空腔下部。
作为优选，所述的气化炉炉体外部包覆有保温棉。
本发明的另一目的在于提供一种使用所述干煤粉气化炉的煤粉气化方法，煤粉在气化室内发生化学反应，产生的热量加热水冷壁，水冷壁经由上联箱和下联箱与汽包连通，受热后产生过热蒸汽，过热蒸汽经汽包上水蒸气出口排出；空气或氧气经由空腔侧壁的空气进口管进入空腔，一部分热量经水冷壁传导给空腔内的空气或氧气，加热后的空气或氧气再由空腔侧壁热空气引出管引出；在气化室上部，换热器回收高温粗合成气的余热，产生水蒸气，经蒸汽出口引出后与由空腔引出的预热空气或氧气混合，作为载气将煤粉经给煤管送入气化室发生化学反应；化学反应后产生的高温粗合成气经煤气烟道排出，产生的灰渣经冷灰斗由捞渣机排出。
本发明的有益效果是：
1、气化炉炉体内部敷设有水冷壁，可用于过热蒸汽，使蒸汽达到高温，进而加热空腔内的空气或氧气，使煤气化产生的热量能够较好的利用，使散热损失降到最小，加热后的空气或氧气还可以用于煤粉输送。
2、气化室内的化学反应需要在高温高压下进行，而水冷壁和空腔的承压性能都比较好，使化学反应能够更稳定的进行。
3、在气化室出口设置换热器，可以对高温混合气进行余热回收，换热器产生的水蒸气与预热后的空气混合还可以作为输送煤粉的载气，使煤粉中的液态水被提前脱除，提高了反应的稳定性和煤气的纯度。
附图说明
图1是本发明带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉的结构示意图。
其中：1-气化炉炉体；2-水冷壁；3-空气进口管；4-捞渣机；5-冷灰斗；6-下联箱；7-空腔；8-给煤管；9-输送管；10-热空气引出管；11-上联箱；12-汽包；13-水蒸汽出口；14-煤气烟道；15-进水口；16-换热器；17-蒸汽出口；18-保温棉。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1所示，一种带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉，包括气化炉炉体1、换热器16、汽包12、水冷壁2、空腔7和捞渣机4。气化炉炉体1外部包覆有保温棉18，气化炉炉体1最内部为气化室，气化室与给煤管8连通作为煤粉气化的反应区。气化炉炉体1内敷设有包裹气化室的水冷壁2，水冷壁2经由上联箱11和下联箱6与汽包12连通并构成循环通路，加热后产生的水蒸气经汽包12上水蒸气出口13排出；气化炉炉体1外壳与水冷壁之间夹有一空腔7，该空腔7与空气进口管3和热空气引出管10连通；热空气引出管10位于空腔7侧壁的上部，空气进口管3位于空腔7侧壁的下部。气化室顶部为穿出炉体的煤气烟道14，用于排出气化室内经化学反应产生的高温混合气；煤气烟道14中设有用于回收余热的逆流换热器16，换热器16安装有进水口15和蒸汽出口17，蒸汽出口17与热空气引出管10均连接至输送管9，继而与给煤管8连通，用于向给煤管8中提供输送煤粉的载气。气化室底部设置冷灰斗5，冷灰斗5与捞渣机4相连通。捞渣机4位于冷灰斗5下部。
使用上述干煤粉气化炉的煤粉气化方法如下：
煤粉在气化室内发生化学反应，产生的热量加热水冷壁2，水冷壁2经由上联箱11和下联箱6与汽包12连通，受热后产生过热蒸汽，过热蒸汽经汽包12上水蒸气出口13排出；空气或氧气经由空腔7侧壁的空气进口管3进入空腔7，一部分热量经水冷壁2传导给空腔7内的空气或氧气，加热后的空气或氧气再由空腔7侧壁热空气引出管10引出；在气化室上部，换热器16回收高温粗合成气的余热，产生水蒸气，经蒸汽出口17引出后与由空腔7引出的预热空气或氧气混合，作为载气将煤粉经给煤管8送入气化室发生化学反应；化学反应后产生的高温粗合成气经煤气烟道14排出，产生的灰渣经冷灰斗5由捞渣机4排出。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉，其特征在于，包括气化炉炉体(1)、换热器(16)、汽包(12)、水冷壁(2)、空腔(7)和捞渣机(4)；所述气化炉炉体(1)最内部为气化室，气化室与给煤管(8)连通；气化炉炉体(1)内敷设有包裹气化室的水冷壁(2)，水冷壁(2)经由上联箱(11)和下联箱(6)与汽包(12)连通并构成循环通路，加热后产生的水蒸气经汽包(12)上水蒸气出口(13)排出；气化炉炉体(1)外壳与水冷壁之间夹有一空腔(7)，该空腔(7)与空气进口管(3)和热空气引出管(10)连通；气化室顶部为煤气烟道(14)，用于排出气化室内经化学反应产生的高温混合气；煤气烟道(14)中设有用于回收余热的换热器(16)，换热器(16)安装有进水口(15)和蒸汽出口(17)，蒸汽出口(17)与所述的热空气引出管(10)均通过输送管(9)与给煤管(8)连通，用于向给煤管(8)中提供输送煤粉的载气。
2.如权利要求1所述的带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉，其特征在于，所述的换热器(16)为逆流换热器。
3.如权利要求1所述的带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉，其特征在于，所述的气化室底部设置冷灰斗(5)，冷灰斗(5)与捞渣机(4)相连通。
4.如权利要求3所述的带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉，其特征在于，所述的捞渣机(4)位于冷灰斗(5)下部。
5.如权利要求1所述的带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉，其特征在于，所述的空腔(7)的侧壁设有空气进口管(3)和热空气引出管(10)，热空气引出管(10)位于空腔(7)上部，空气进口管(3)位于空腔(7)下部。
6.如权利要求1所述的带空气预热及产生蒸汽的干煤粉气化炉，其特征在于，所述的气化炉炉体(1)外部包覆有保温棉(18)。
7.一种使用如权利要求1所述干煤粉气化炉的煤粉气化方法，其特征在于，
煤粉在气化室内发生化学反应，产生的热量加热水冷壁(2)，水冷壁(2)经由上联箱(11)和下联箱(6)与汽包(12)连通，受热后产生过热蒸汽，过热蒸汽经汽包(12)上水蒸气出口(13)排出；空气或氧气经由空腔(7)侧壁的空气进口管(3)进入空腔(7)，一部分热量经水冷壁(2)传导给空腔(7)内的空气或氧气，加热后的空气或氧气再由空腔(7)侧壁热空气引出管(10)引出；在气化室上部，换热器(16)回收高温粗合成气的余热，产生水蒸气，经蒸汽出口(17)引出后与由空腔(7)引出的预热空气或氧气混合，作为载气将煤粉经给煤管(8)送入气化室发生化学反应；化学反应后产生的高温粗合成气经煤气烟道(14)排出，产生的灰渣经冷灰斗(5)由捞渣机(4)排出。
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