CN107227176A - 一种密闭式煤气发生炉下段炉纯氧气化上段炉干馏组合进行小粒煤连续气化的方法 - Google Patents

Abstract

一种密闭式煤气发生炉下段炉纯氧气化上段炉干馏组合进行小粒煤连续气化的方法，将小粒煤投入上段炉逐步在100‑300℃温度气体干燥层、脱出水分，使柱体颗粒留有畅通蜂窝缝隙沉入200‑400℃气流预热层加热，再进入550‑850℃干馏层，在干馏层蜂窝状煤粒内焦油、气体充分释放出来成为半焦。滑入上口小、下口大的中段筒，中段筒主要利用上口小上端L面支撑上段炉耐火砖砌成衬套,衬套内为上段炉膛，衬套夹有几十个衬套孔用于下段炉气化气流70‑85%通过，而15‑30%高温气流向上段炉膛内完成干馏。这时滑入半焦在中段筒下大而增大空间。气化后炉渣由于柱体颗粒切圆堆积还有明显柱体颗粒蜂窝。

Description

一种密闭式煤气发生炉下段炉纯氧气化上段炉干馏组合进行 小粒煤连续气化的方法

技术领域

本发明涉及烟煤清洁综合利用，属于洁净煤领域，是一种密闭式煤气发生炉下段炉纯氧气化上段炉干馏组合进行小粒煤连续气化的方法。

技术背景

国内外烟煤转清洁利用的各种技术、生产工艺、各类加工、气化设备现已发展到几百万台在运行，其中双段煤气发生炉、兰炭干馏炉、兰炭（焦炭）气化炉，普及面、适应面广，这三类设备特征是：

a、双段煤气发生炉发展、运行近二十年，他实现烟块煤替代无烟煤：其上段干馏、下段气化长处也比其他炉种气化效果、经济效益好，不足之处是底部排渣采用灰盆加水封形成工作气化压力偏低。只能通过3-5cm，3-8cm大块煤颗粒自然间隙的缝隙维持低压气化剂流体畅通。同时造成大块煤在气化滞留期间无法完全烧尽，出现夹心碳炉渣使残炭量≥13%，而且大块煤内里焦油、气体干馏时释放阻力较大。

b、兰炭干馏炉上段干馏烟煤释放荒煤气（半焦煤气）进行密闭回收综合加工利用增值率高，有效降低兰炭生产成本。

c、纯氧气化炉用兰炭、中小粒焦进行空气、纯氧气化运行多年，它的优势在于：底部排渣密闭采用水煤气间歇炉密闭排渣驱动通用部件（总成），通过这些密闭组合部件性能达到：气化压力0.03-0.09MPa（常压），0.2-0.8MPa（低压），改成气化原料使用粒度，小粒焦6-15mm，兰炭25mm（球形），产出气量显著提高、炉渣残炭量≤4%。

发明内容

本发明的目的是提供一种密闭式煤气发生炉下段炉纯氧气化上段炉干馏组合进行小粒煤连续气化的方法，它能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：

1双段煤气发生炉采用的结构：

双段煤气发生炉中段炉体、上段炉、总体上段干馏煤气输送斜管、电捕焦或焦油洗、酚水分离器、风冷器、静电除尘、除油器、脱硫，双段煤气发生炉上段的下段煤气出口、导管、旋离除尘器、导管、废热锅炉、酚水分离器、风冷器、静电除尘除油器、脱硫；

2纯氧气化炉采用的结构：

纯氧气化炉下段炉和气化系统，产出气体70-85%经上段炉夹套、内孔，经煤气出口导管进入旋离除尘、导管、废热锅炉、下段炉底部密闭排渣驱动通用件、炉箅合成总成、气化剂混合器排渣罐；

3将上述1和2中的结构在中节炉连接固定一体，使炉内承受气化压力0.03-0.09MPa时即可进行小粒煤连续气化，小粒煤气化步骤如下：

3.1将煤炭先进入筛口25mm机械破碎后，用长滚筒筛按规格分离10mm、15mm、20mm小粒块煤，由于10mm、15mm小粒块煤数量较大按长滚筒筛横向布置10mm、15mm长滚筒筛再次翻滚，摩擦过筛达到减少末煤目的；

3.2将步骤3.1分离剩余10mm以下碎末煤同时喷雾水转入筛口5mm以下粉碎机再次粉碎，定量转入塔式滚轮挤压机；

3.3将步骤3.2喷雾水保持10-20%水分并粉碎后末、泥煤在塔式模孔Ф30mm滚轮挤压机地面初次碾压、糅合，挤出能撮合的，温度≥30℃煤泥膏状的原料；

3.4将步骤3.3挤出Ф30mm膏状有粘性柱体颗粒输入第二台塔式模孔Ф20mm或Ф25mm滚轮挤压机碾压、糅合、挤出基本成型Ф20mm或Ф25mm柱体颗粒，该颗粒温度已达到近百摄氏度；

3.5将步骤3.4产出Ф20mm或Ф25mm柱体颗粒连续输入第三台塔式模孔Ф20mm或Ф25mm滚轮挤压机挤出Ф20mm或Ф25mm柱体颗粒，这时经碾压、糅合水分蒸发使颗粒水分低于13%，温度≥180℃，呈粘性成为稳定的Ф20mm或Ф25mm柱体颗粒，长度30-100mm，当煤炭灰熔点低时柱体颗粒直径≥25mm，在气化压力中保持较好自然正常气流缝隙；

3.6将步骤3.5挤出柱体颗粒从上段炉顶端双钟罩筒式投料器或塔式滚轮挤压机28第二台或第三台串联植入上段炉上端投入炉内；

3.7将步骤3.6投入上段炉内柱体颗粒规格保持单一不混掺，尺寸均匀、而且切圆堆垒，自然缝隙好，无粉尘、末，末煤堵塞，而且均匀的从上段炉开始干燥——预热——干馏——释放的焦油、气体随流体输送穿过自然缝隙，干馏后颗粒兰炭接着滑入下段炉还原、气化高温段；

3.8步骤3.7小粒煤棒经干馏段后直接带高温滑入，保持均匀、单一规格堆垒的半焦进入纯氧兰炭煤气化的工作流程，产出的气体70-80%经上段炉夹衬套孔保持550-850℃温度输入到煤气出口、导管经保温旋离除尘、废热锅炉回收热能，15-30%下段产出高温煤气逆流上段炉膛干馏、预热、干燥炉膛内小粒煤，并与小粒煤被干馏释放焦油、气体混合后经上段煤气出口、斜管导入电捕焦油或焦油洗装置；

3.9步骤3.8依照纯氧气化保持末煤柱体颗粒规格单一、切圆交叉垒积、缝隙均匀，在气化压力0.03MPa-0.09MPa使得末烟煤柱体颗粒被吹的呈悬浮而气体强行通过，实现小粒煤替代3-5cm，3-8cm块煤能够气化；

3.10步骤3.9末烟煤柱体颗粒原料不足时，使用步骤3.1分离出小粒块煤。

小粒煤在形成气化过程中：

①碎、末煤柱体颗粒由碾压糅合成粉泥膏在一定量水分、和一定温度下挤压而成，含水10-20%挤压、在模孔起着润滑作用，产量成倍提高省功率，进入气化炉内干燥层先蒸发水分吸收废热，柱体颗粒水分被蒸发留有畅通蜂窝缝隙，进入预热层粘性增加，柱体颗粒固体强度增高，进入干馏层在550℃-850℃温度下柱体颗粒蜂窝煤粒能充分、阻力较小的释放焦油、气体，由于柱体颗粒成为550-850℃半焦进入还原层、1150-1350℃氧化高温层，氧化层关键是灰熔点低煤炭顺利度过，靠的是切圆交叉堆积干馏后，柱体兰炭颗粒逐步滑入，即使出现煤的软化、变形在氧化层强气流吹动下柱体颗粒较好保持切圆缝隙被完全气化，而且未有颗粒夹心碳，形成炉渣还能保持柱体交叉颗粒蜂窝状态，柱体颗粒实现了各种碎、末煤、褐煤、泥煤、污泥、生物质都可以碾压、糅合、挤压密闭式进入双段炉干馏连续气化；

②小粒块煤在煤炭中分离10mm、15mm、20mm、25mm块煤占煤炭产量的40%-50%，减少碎末柱体颗粒加工量，结合3-5cm、3-8cm块煤气化后炉渣夹心碳实质问题改成10mm、15mm、20mm、25mm小粒块煤和煤棒，炉渣夹心碳基本消除，而在干馏时小粒煤释放焦油、气体相对阻力小，避免大块煤预热爆裂减少，而且使用煤种扩大。

小粒煤通过以下步骤产生：

①将热值4000-6000kcal/kg煤炭在筛口25mm或30mm机械破碎后经加长滚筒筛分级10mm、15mm、20mm反复翻滚、摩擦筛出10mm、15mm、20mm、25mm占煤炭量40%以上的小粒块煤，其中数量较大的10mm、15mm筛口落下在经横向布置的长滚筒筛重复滚动、摩擦、碰撞再次分离，目的充分将末煤粉减少达到颗粒均匀构成良好自然缝隙气化煤层；

②所述①10mm筛口落下煤炭量40-60%的碎、末煤掺入10-20%水分在5mm筛口粉碎机加工后，输送入塔式滚轮挤机压二次或三次碾压、糅合，挤出Ф20mm、Ф21-24mm、Ф25mm以上各种规格柱体颗粒：a、可替代3-5cm、3-8cm块煤直接气化，b、可用于干馏兰炭；

③所述②碎、末烟煤包括其他碎、末煤、褐煤、泥煤、污泥、生物质，每吨耗电15-60kwh碾压、糅合，挤出Ф18mm、Ф20mm、Ф25mm柱体颗粒与所述①中10mm、15mm、20mm、25mm块煤统称为小粒煤。

在于投料在上段炉顶端设置：

①通用双罐钟罩式间歇投料，主要使用碎末烟煤柱体颗粒，避免转阀结构咬碎煤棒产生粉末煤；

②在顶端设置塔式滚轮挤压机将挤出柱体颗粒缓慢、定量、连续不断的直接落入炉膛内，集投料、密闭为一体，但是工作压力0.03-0.09MPa为佳。

纯氧气化是指氧气气化、富氧气化，可以是空气气化。

将小粒煤投入上段炉逐步在100-300℃温度气体干燥层、蒸发水分，使柱体颗粒留有畅通蜂窝缝隙沉入200-400℃气流预热层加热，再进入550-850℃干馏层，在干馏层柱体颗粒水分蒸发后留有蜂窝状煤粒内焦油、气体充分释放出来成为半焦，滑入上口小、下口大的中段筒，中段筒主要利用上口小上端L面支撑上段炉耐火砖砌成衬套,衬套内为上段炉膛，衬套夹有几十个衬套孔用于下段炉气化气流70-85%通过，而15-30%高温气流向上段炉膛内完成干馏，这时滑入半焦在中段筒下大而增大空间，顺利进入下段炉膛还原层、气化层在≥0.03MPa压力使小粒煤被吹动力呈悬浮状态，气化后炉渣由于柱体颗粒切圆交叉堆积还有明显柱体颗粒蜂窝，由气化剂混合器混合好的气化剂由底部逆流高温炉渣既吸收热又冷却炉渣，炉渣沉滑到高强度炉箅被密闭式排渣驱动总成带动旋转破渣，破渣后炉渣落入排渣罐间歇式均匀排出炉体外。

本发明的优点在于：

（一）小粒煤

小粒煤在气化过程中：

1、碎、末煤柱体颗粒由粉泥在一定量水分、和一定温度下挤压而成，进入气化炉内干燥层利用废气热先蒸发水分，柱体颗粒水分被蒸发留有畅通蜂窝缝隙，进入预热层粘性增加，柱体颗粒固体强度增高。进入干馏层在550℃-850℃温度下柱体颗粒蜂窝煤粒能充分、阻力较小释放焦油、气体，由于柱体颗粒成为550-850℃半焦（兰炭）进入还原层、1150-1350℃氧化高温层。氧化层关键是灰熔点低顺利度过，靠的是切圆堆积干馏后，柱体兰炭颗粒逐步滑入，即使出现煤的软化在氧化层气流吹动下柱体颗粒较好保持切圆缝隙被完全气化，而且未有颗粒夹心碳，形成炉渣还能保持柱体颗粒蜂窝状态，柱体颗粒实现了各种碎、末煤、褐煤、泥煤、污泥、生物质都可以密闭式进入双段炉干馏连续气化。

2、小粒块煤在煤炭分离10mm、15mm、20mm、25mm块煤占煤炭产量的40%-50%，减少碎末柱体颗粒加工量。结合3-5cm、3-8cm块煤气化后炉渣夹心碳实质问题改成10mm、15mm、20mm、25mm小粒块煤和煤棒，炉渣夹心碳基本消除，而在干馏时小粒煤释放焦油、气体相对阻力小，避免大块煤预热爆裂减少，而且使用煤种扩大。

（二）密闭式双段炉

1、采用密闭式排渣提高气化压力达到0.03-0.09MPa在纯氧气化应用运行几年经历，它实现气化原料选用：廉价的小粒焦6-15mm、兰炭25-30mm，无烟小籽煤10-15mm产气效果良好。粒度小的煤炭产气量有所提高，耗氧明显降低，本发明密闭式双段下段纯氧气化炉借助双段炉上段干馏滑入下段炉小粒半焦，进行正常纯氧气化也达到实现小粒煤能够气化目的。

2、双段密闭式双段小粒煤纯氧气化决定于以下条件：

①规格单一均匀不混掺入小粒煤能够顺利完成上段干馏，并逐步带热滑入下段炉。

②滑入下段炉高温小粒半焦（兰炭）纯氧气化正常工作压力0.03MPa最佳，而且炉型属于常压气化炉，造价低、运行安全。

③密闭排渣、密封驱动总成是现有通用部件，工作压力0.03MPa-0,09MPa。加压选择0.2-0.3MPa及特殊要求选择0.8MPa时，排渣罐需要换成灰锁，投煤系统换用煤锁。

（三）投料与纯氧气化

1、投料

密闭式双段小粒煤纯氧气化炉投料在上段炉顶端设置：

①通用双管钟罩式间歇投料。主要使用碎末烟煤柱体颗粒，避免转阀结构咬碎煤棒产生粉末煤。

②在顶端设置发明专利塔式滚轮挤压机28（《阶梯凹槽模盘塔式同步滚轮颗粒机》专利号201410275507.8）将挤出柱体颗粒缓慢、定量、连续不断的直接落入炉膛内，集投料、密闭为一体，但是工作压力0.03-0.06MPa为佳。

2、纯氧气化

纯氧是指：氧气气化、富氧气化，可以是空气气化。

附图说明

附图1双段煤气发生炉示意图；附图2是密闭式双段小粒煤纯氧气化炉示意图；附图3是附图1灰盆排渣、水封结构示意图；附图4是附图2密闭式排渣示意图；附图5是附图2上段炉净化系统示意图；附图6是附图2下段净化系统示意图；附图7是附图2上段炉顶端双罐钟罩式投料器；附图8是密闭式双段小粒煤纯氧气化后蜂窝炉渣照片。

1气化剂混合器、 2密闭式驱动总成、 3高强度炉箅、 4密闭式排渣罐、 5下段炉、6夹水套、7上段炉、8耐火砖衬套、9衬套夹孔、10下段炉煤气出口导管、11煤气导热管、12中段筒、 3上段炉煤气出口、14下段炉煤气出口、15高效保温旋离除尘器、16过气管、17回热锅炉、18酚水分离器、19过气管、20风冷器、21静电除尘除焦油、22净化煤气出口、23废气排管、24截流管、25上段炉煤气导管、26上段炉煤气斜管、27电捕焦或焦油洗、28、塔式滚轮颗粒机、29双钟罩投料器、30脱硫塔。

具体实施方式

对照附图对本发明作进一步说明。

1双段煤气发生炉采用的结构：

双段煤气发生炉中段炉体12、上段炉7、总体上段干馏煤气输送斜管25电捕焦或焦油洗27、酚水分离器19、风冷器20、静电除尘、除油器21、脱硫30，双段煤气发生炉上段的下段煤气出口10、导管14、旋离除尘器15、导管16、废热锅炉17、酚水分离器19、风冷器20、静电除尘除油器21、脱硫30；

2纯氧气化炉采用的结构：

纯氧气化炉下段炉和气化系统，产出气体70-85%经上段炉夹套8、内孔9，经煤气出口导管14进入旋离除尘11、导管16、废热锅炉17、下段炉底部密闭排渣驱动通用件2、炉箅合成总成3、气化剂混合器1排渣罐4；

3将上述1和2中的结构在中节炉12连接固定一体，使炉内承受气化压力0.03-0.09MPa时即可进行小粒煤连续气化，小粒煤气化步骤如下：

3.1将煤炭先进入筛口25mm机械破碎后，用长滚筒筛按规格分离10mm、15mm、20mm小粒块煤，由于10mm、15mm小粒块煤数量较大按长滚筒筛横向布置10mm、15mm长滚筒筛再次翻滚，摩擦过筛达到减少末煤目的；

3.2将步骤3.1分离剩余10mm以下碎末煤同时喷雾水转入筛口5mm以下粉碎机再次粉碎，定量转入塔式滚轮挤压机28；

3.3将步骤3.2喷雾水保持10-20%水分并粉碎后末、泥煤在塔式模孔Ф30mm滚轮挤压机28地面初次碾压、糅合，挤出能撮合的，温度≥30℃煤泥膏状的原料；

3.4将步骤3.3挤出Ф30mm膏状有粘性柱体颗粒输入第二台塔式模孔Ф20mm或Ф25mm滚轮挤压机28碾压、糅合、挤出基本成型Ф20mm或Ф25mm柱体颗粒，该颗粒温度已达到近百摄氏度；

3.5将步骤3.4产出Ф20mm或Ф25mm柱体颗粒连续输入第三台塔式模孔Ф20mm或Ф25mm滚轮挤压机28挤出Ф20mm或Ф25mm柱体颗粒，这时经碾压、糅合水分蒸发使颗粒水分低于13%，温度≥180℃，呈粘性成为稳定的Ф20mm或Ф25mm柱体颗粒，长度30-100mm，当煤炭灰熔点低时柱体颗粒直径≥25mm，在气化压力中保持较好自然正常气流缝隙；

3.6将步骤3.5挤出柱体颗粒从上段炉顶端双钟罩筒式投料器或塔式滚轮挤压机28第二台或第三台串联植入上段炉上端投入炉内；

3.7将步骤3.6投入上段炉内柱体颗粒规格保持单一不混掺，尺寸均匀、而且切圆堆垒，自然缝隙好，无粉尘、末，末煤堵塞，而且均匀的从上段炉开始干燥——预热——干馏——释放的焦油、气体随流体输送穿过自然缝隙，干馏后颗粒兰炭接着滑入下段炉还原、气化高温段；

3.8步骤3.7小粒煤棒经干馏段后直接带高温滑入，保持均匀、单一规格堆垒的半焦进入纯氧兰炭煤气化的工作流程，产出的气体70-80%经上段炉夹衬套孔9保持550-850℃温度输入到煤气出口10、导管14经保温旋离除尘15、废热锅炉17回收热能，15-30%下段产出高温煤气逆流上段炉膛7干馏、预热、干燥炉膛7内小粒煤，并与小粒煤被干馏释放焦油、气体混合后经上段煤气出口13、斜管25导入电捕焦油或焦油洗装置27；

3.9步骤3.8依照纯氧气化保持末煤柱体颗粒规格单一、切圆交叉垒积、缝隙均匀，在气化压力0.03MPa-0.09MPa使得末烟煤柱体颗粒被吹的呈悬浮而气体强行通过，实现小粒煤替代3-5cm，3-8cm块煤能够气化；

3.10步骤3.9末烟煤柱体颗粒原料不足时，使用步骤3.1分离出小粒块煤。

小粒煤在形成气化过程中：

①碎、末煤柱体颗粒由碾压糅合成粉泥膏在一定量水分、和一定温度下挤压而成，含水10-20%挤压、在模孔起着润滑作用，产量成倍提高省功率，进入气化炉内干燥层先蒸发水分吸收废热，柱体颗粒水分被蒸发留有畅通蜂窝缝隙，进入预热层粘性增加，柱体颗粒固体强度增高，进入干馏层在550℃-850℃温度下柱体颗粒蜂窝煤粒能充分、阻力较小的释放焦油、气体，由于柱体颗粒成为550-850℃半焦进入还原层、1150-1350℃氧化高温层，氧化层关键是灰熔点低煤炭顺利度过，靠的是切圆交叉堆积干馏后，柱体兰炭颗粒逐步滑入，即使出现煤的软化、变形在氧化层强气流吹动下柱体颗粒较好保持切圆缝隙被完全气化，而且未有颗粒夹心碳，形成炉渣还能保持柱体交叉颗粒蜂窝状态，柱体颗粒实现了各种碎、末煤、褐煤、泥煤、污泥、生物质都可以碾压、糅合、挤压密闭式进入双段炉干馏连续气化；

②小粒块煤在煤炭中分离10mm、15mm、20mm、25mm块煤占煤炭产量的40%-50%，减少碎末柱体颗粒加工量，结合3-5cm、3-8cm块煤气化后炉渣夹心碳实质问题改成10mm、15mm、20mm、25mm小粒块煤和煤棒，炉渣夹心碳基本消除，而在干馏时小粒煤释放焦油、气体相对阻力小，避免大块煤预热爆裂减少，而且使用煤种扩大。

小粒煤通过以下步骤产生：

①将热值4000-6000kcal/kg煤炭在筛口25mm或30mm机械破碎后经加长滚筒筛分级10mm、15mm、20mm反复翻滚、摩擦筛出10mm、15mm、20mm、25mm占煤炭量40%以上的小粒块煤，其中数量较大的10mm、15mm筛口落下在经横向布置的长滚筒筛重复滚动、摩擦、碰撞再次分离，目的充分将末煤粉减少达到颗粒均匀构成良好自然缝隙气化煤层；

②所述①10mm筛口落下煤炭量40-60%的碎、末煤掺入10-20%水分在5mm筛口粉碎机加工后，输送入塔式滚轮挤机28压二次或三次碾压、糅合，挤出Ф20mm、Ф21-24mm、Ф25mm以上各种规格柱体颗粒：a、可替代3-5cm、3-8cm块煤直接气化，b、可用于干馏兰炭；

③所述②碎、末烟煤包括其他碎、末煤、褐煤、泥煤、污泥、生物质，每吨耗电15-60kwh碾压、糅合，挤出Ф18mm、Ф20mm、Ф25mm柱体颗粒与所述①中10mm、15mm、20mm、25mm块煤统称为小粒煤。

在于投料在上段炉顶端设置：

①通用双罐钟罩式间歇投料29，主要使用碎末烟煤柱体颗粒，避免转阀结构咬碎煤棒产生粉末煤；

②在顶端设置塔式滚轮挤压机28将挤出柱体颗粒缓慢、定量、连续不断的直接落入炉膛内，集投料、密闭为一体，但是工作压力0.03-0.09MPa为佳。

纯氧气化是指氧气气化、富氧气化，可以是空气气化。

将小粒煤投入上段炉逐步在100-300℃温度气体干燥层、蒸发水分，使柱体颗粒留有畅通蜂窝缝隙沉入200-400℃气流预热层加热，再进入550-850℃干馏层，在干馏层柱体颗粒水分蒸发后留有蜂窝状煤粒内焦油、气体充分释放出来成为半焦，滑入上口小、下口大的中段筒12，中段筒12主要利用上口小上端L面支撑上段炉耐火砖砌成衬套8,衬套内为上段炉膛7，衬套夹有几十个衬套孔9用于下段炉5气化气流70-85%通过，而15-30%高温气流向上段炉膛内7完成干馏，这时滑入半焦在中段筒12下大而增大空间，顺利进入下段炉膛5还原层、气化层在≥0.03MPa压力使小粒煤被吹动力呈悬浮状态，气化后炉渣由于柱体颗粒切圆交叉堆积还有明显柱体颗粒蜂窝，由气化剂混合器1混合好的气化剂由底部逆流高温炉渣既吸收热又冷却炉渣，炉渣沉滑到高强度炉箅3被密闭式排渣驱动总成2带动旋转破渣，破渣后炉渣落入排渣罐4间歇式均匀排出炉体外。

选用附图1、附图3所示双段煤气发生炉：上段炉7中段筒12下段炉5（取消沉筒8灰盆4气化剂混合器1）与附图2、4所示纯氧气化炉底部密闭式驱动总成2、气化剂混合器1、排渣罐4合并为密闭式双段小粒煤纯氧气化炉一体如附图2所示，下段炉体也可选用纯氧气化炉下段炉5，上段发生荒煤气（半焦煤气）在出口13、25温度130-180℃左右，经配备通用的上段煤气斜管26，电捕焦（焦油洗）27、酚水分离器19、风冷器20、静电除尘、除焦油器21、脱硫30。

上段炉7、中段筒12、下段炉与顶端布置本发明专利（《阶梯凹槽模盘塔式同步滚轮颗粒机》专利号201410275507.8）28或双罐钟罩29将小粒煤投入上段炉逐步在100-300℃温度气体干燥层、脱出水分，使柱体颗粒留有畅通蜂窝缝隙沉入200-400℃气流预热层加热，再进入550-850℃干馏层，在干馏层蜂窝状煤粒内焦油、气体充分释放出来成为半焦。滑入上口小、下口大的中段筒12，中段筒12主要利用上口小上端L面支撑上段炉耐火砖砌成衬套8,衬套内为上段炉膛7，衬套夹有几十个衬套孔9用于下段炉5气化气流70-85%通过，而15-30%高温气流向上段炉膛内7完成干馏。这时滑入半焦在中段筒12下大而增大空间。顺利进入下段炉膛5还原层、气（氧）化层在≥0.03MPa压力使小粒煤被吹动力呈悬浮状态，气化后炉渣由于柱体颗粒切圆堆积还有明显柱体颗粒蜂窝如附图8照片所示。由气化剂混合器1混合好的气化剂由底部逆流高温炉渣既吸收热又冷却炉渣，炉渣沉滑到高强度炉箅3被密闭式驱动总成2带动旋转破渣，破渣后炉渣落入排渣罐4分次均匀排出炉体外。

固定床煤气发生炉使用几十年一直中块（3-5cm）、大块（3-8cm）作为气化原料煤，这种块煤数量只能占煤炭产量15-20%形成紧缺资源。煤炭碎、末煤、小粒块煤至今延续古老燃烧方式，现阶段增加脱硝工艺减少污染。本发明提出的一种密闭式双段小粒煤纯氧气化炉；采用煤炭分离并滚筛选出10mm、15mm、20mm、25mm小粒块煤，使其资源量成倍扩大。剩余碎末烟煤碾压、糅合挤出Ф18mm、Ф20mm、Ф25mm、Ф30mm柱体颗粒，加工过程耗电15-30kwh/吨，费用低、效益好。小粒煤柱体颗粒棒作为气化原料在上段炉干馏、下段炉气化，使得煤炭都能进入双段纯氧气化炉产出清洁煤气。密闭式排渣总成将双段炉气化压力提高到0.03-0.09MPa时。气化剂气流能够强力穿透小粒煤规格单一、厚度4.0-8.0m垒积小粒煤层顺利完成气化，原料煤粒度变小也较好提高气化率和回收焦油率。

本发明密闭式双段小粒煤纯氧气化炉利用中节筒12将下段产出高温煤气只需15%-30%逆流上段完成干馏小粒煤成为半焦，而70%-80%通过耐火砖保温衬套夹孔9单道输出经保温旋离除尘器15进入回热锅炉17回收大量热能。所有这些靠的是解决炉底采用密闭式排渣总成，使气化压力0.03-0.09MPa顺利穿过气流并带动小粒半焦悬浮，实现小粒煤气化的目标，而且他这些煤炭不需水洗、烘干、适应性强。

本发明密闭式双段小粒煤纯氧气化炉投料：碎末烟煤柱体颗粒、小粒块煤使用双罐钟罩29，碎、末烟煤柱体颗粒可将塔式滚轮挤压机28设置炉顶端，挤出颗粒直接落入炉内，即投料、密闭集于一体。

密闭式双段小粒煤纯氧气化炉：将煤炭长筒滚动筛分出10mm、15mm、20mm、25mm小粒块煤，使其资源量成倍扩大。剩余碎末烟煤用本发明人专利《阶梯凹槽模盘塔式同步滚轮颗粒机》碾压、糅合挤出Ф18mm、Ф20mm、Ф25mm、Ф30mm柱体颗粒，替代3-5cm、3-8cm块煤用于干馏兰炭直接气化。上段炉产出焦煤气热值≥3000kcal/m³，净化后用于合成LNG、DME、燃气轮、内燃机发电或变换处理成清洁高热值城市煤气，气体回收价值超过煤炭原料费用。下段炉产出有效煤气经双段炉上段焦煤气综合利用成为低成本或零成本（含CO+H₂≥80%）水煤气，经变换含净化。分子筛产生≥80%优质氢气，成本低廉。用于炼油加氢、氢基产品合成成本显著降低。完全实现煤炭分级加工达到转成清洁煤标准，从根源解决古老粗放的燃煤方式。

Claims (6)

1.一种密闭式煤气发生炉下段炉纯氧气化上段炉干馏组合进行小粒煤连续气化的方法，其特征在于：

1)双段煤气发生炉采用的结构：

双段煤气发生炉中段炉体（12）、上段炉（7）、总体上段干馏煤气输送斜管（25）电捕焦或焦油洗（27）、酚水分离器（19）、风冷器（20）、静电除尘、除油器（21）、脱硫（30），双段煤气发生炉上段的下段煤气出口（10）、导管（14）、旋离除尘器（15）、导管（16）、废热锅炉（17）、酚水分离器（19）、风冷器（20）、静电除尘除油器（21）、脱硫（30）；

2)纯氧气化炉采用的结构：

纯氧气化炉下段炉和气化系统，产出气体70-85%经上段炉夹套（8）、内孔（9），经煤气出口导管（14）进入旋离除尘（11）、导管（16）、废热锅炉（17）、下段炉底部密闭排渣驱动通用件（2）、炉箅合成总成（3）、气化剂混合器（1）排渣罐（4）；

3)将上述1)和2)中的结构在中节炉（12）连接固定一体，使炉内承受气化压力0.03-0.09MPa时即可进行小粒煤连续气化，小粒煤气化步骤如下：

3.1将煤炭先进入筛口25mm机械破碎后，用长滚筒筛按规格分离10mm、15mm、20mm小粒块煤，由于10mm、15mm小粒块煤数量较大按长滚筒筛横向布置10mm、15mm长滚筒筛再次翻滚，摩擦过筛达到减少末煤目的；

3.2将步骤3.1分离剩余10mm以下碎末煤同时喷雾水转入筛口5mm以下粉碎机再次粉碎，定量转入塔式滚轮挤压机（28）；

3.3将步骤3.2喷雾水保持10-20%水分并粉碎后末、泥煤在塔式模孔Ф30mm滚轮挤压机（28）地面初次碾压、糅合，挤出能撮合的，温度≥30℃煤泥膏状的原料；

3.4将步骤3.3挤出Ф30mm膏状有粘性柱体颗粒输入第二台塔式模孔Ф20mm或Ф25mm滚轮挤压机（28）碾压、糅合、挤出基本成型Ф20mm或Ф25mm柱体颗粒，该颗粒温度已达到近百摄氏度；

3.5将步骤3.4产出Ф20mm或Ф25mm柱体颗粒连续输入第三台塔式模孔Ф20mm或Ф25mm滚轮挤压机（28）挤出Ф20mm或Ф25mm柱体颗粒，这时经碾压、糅合水分蒸发使颗粒水分低于13%，温度≥180℃，呈粘性成为稳定的Ф20mm或Ф25mm柱体颗粒，长度30-100mm，当煤炭灰熔点低时柱体颗粒直径≥25mm，在气化压力中保持较好自然正常气流缝隙；

3.6将步骤3.5挤出柱体颗粒从上段炉顶端双钟罩筒式投料器或塔式滚轮挤压机28第二台或第三台串联植入上段炉上端投入炉内；

3.7将步骤3.6投入上段炉内柱体颗粒规格保持单一不混掺，尺寸均匀、而且切圆堆垒，自然缝隙好，无粉尘、末，末煤堵塞，而且均匀的从上段炉开始干燥——预热——干馏——释放的焦油、气体随流体输送穿过自然缝隙，干馏后颗粒兰炭接着滑入下段炉还原、气化高温段；

3.8步骤3.7小粒煤棒经干馏段后直接带高温滑入，保持均匀、单一规格堆垒的半焦进入纯氧兰炭煤气化的工作流程，产出的气体70-80%经上段炉夹衬套孔（9）保持550-850℃温度输入到煤气出口（10）、导管（14）经保温旋离除尘（15）、废热锅炉（17）回收热能，15-30%下段产出高温煤气逆流上段炉膛（7）干馏、预热、干燥炉膛（7）内小粒煤，并与小粒煤被干馏释放焦油、气体混合后经上段煤气出口（13）、斜管（25）导入电捕焦油或焦油洗装置（27）；

3.9步骤3.8依照纯氧气化保持末煤柱体颗粒规格单一、切圆交叉垒积、缝隙均匀，在气化压力0.03MPa-0.09MPa使得末烟煤柱体颗粒被吹的呈悬浮而气体强行通过，实现小粒煤替代3-5cm，3-8cm块煤能够气化；

3.10步骤3.9末烟煤柱体颗粒原料不足时，使用步骤3.1分离出小粒块煤。

2.根据权利要求1所述的一种密闭式煤气发生炉下段炉纯氧气化上段炉干馏组合进行小粒煤连续气化的方法，其特征在于：小粒煤在形成气化过程中：

①碎、末煤柱体颗粒由碾压糅合成粉泥膏在一定量水分、和一定温度下挤压而成，含水10-20%挤压、在模孔起着润滑作用，产量成倍提高省功率，进入气化炉内干燥层先蒸发水分吸收废热，柱体颗粒水分被蒸发留有畅通蜂窝缝隙，进入预热层粘性增加，柱体颗粒固体强度增高，进入干馏层在550℃-850℃温度下柱体颗粒蜂窝煤粒能充分、阻力较小的释放焦油、气体，由于柱体颗粒成为550-850℃半焦进入还原层、1150-1350℃氧化高温层，氧化层关键是灰熔点低煤炭顺利度过，靠的是切圆交叉堆积干馏后，柱体兰炭颗粒逐步滑入，即使出现煤的软化、变形在氧化层强气流吹动下柱体颗粒较好保持切圆缝隙被完全气化，而且未有颗粒夹心碳，形成炉渣还能保持柱体交叉颗粒蜂窝状态，柱体颗粒实现了各种碎、末煤、褐煤、泥煤、污泥、生物质都可以碾压、糅合、挤压密闭式进入双段炉干馏连续气化；

②小粒块煤在煤炭中分离10mm、15mm、20mm、25mm块煤占煤炭产量的40%-50%，减少碎末柱体颗粒加工量，结合3-5cm、3-8cm块煤气化后炉渣夹心碳实质问题改成10mm、15mm、20mm、25mm小粒块煤和煤棒，炉渣夹心碳基本消除，而在干馏时小粒煤释放焦油、气体相对阻力小，避免大块煤预热爆裂减少，而且使用煤种扩大。

3.根据权利要求2所述的一种密闭式煤气发生炉下段炉纯氧气化上段炉干馏组合进行小粒煤连续气化的方法，其特征在于：小粒煤通过以下步骤产生：

①将热值4000-6000kcal/kg煤炭在筛口25mm或30mm机械破碎后经加长滚筒筛分级10mm、15mm、20mm反复翻滚、摩擦筛出10mm、15mm、20mm、25mm占煤炭量40%以上的小粒块煤，其中数量较大的10mm、15mm筛口落下在经横向布置的长滚筒筛重复滚动、摩擦、碰撞再次分离，目的充分将末煤粉减少达到颗粒均匀构成良好自然缝隙气化煤层；

②所述①10mm筛口落下煤炭量40-60%的碎、末煤掺入10-20%水分在5mm筛口粉碎机加工后，输送入塔式滚轮挤机（28）二次或三次碾压、糅合，挤出Ф20mm、Ф21-24mm、Ф25mm以上各种规格柱体颗粒：a、可替代3-5cm、3-8cm块煤直接气化，b、可用于干馏兰炭；

③所述②碎、末烟煤包括其他碎、末煤、褐煤、泥煤、污泥、生物质，每吨耗电15-60kwh碾压、糅合，挤出Ф18mm、Ф20mm、Ф25mm柱体颗粒与所述①中10mm、15mm、20mm、25mm块煤统称为小粒煤。

4.根据权利要求1所述的一种密闭式煤气发生炉下段炉纯氧气化上段炉干馏组合进行小粒煤连续气化的方法，其特征在于：在于投料在上段炉顶端设置：

①通用双罐钟罩式间歇投料（29），主要使用碎末烟煤柱体颗粒，避免转阀结构咬碎煤棒产生粉末煤；

②在顶端设置塔式滚轮挤压机（28）将挤出柱体颗粒缓慢、定量、连续不断的直接落入炉膛内，集投料、密闭为一体，但是工作压力0.03-0.09MPa为佳。

5.根据权利要求1所述的一种密闭式煤气发生炉下段炉纯氧气化上段炉干馏组合进行小粒煤连续气化的方法，其特征在于：纯氧气化是指氧气气化、富氧气化，可以是空气气化。

6.根据权利要求1所述的一种密闭式煤气发生炉下段炉纯氧气化上段炉干馏组合进行小粒煤连续气化的方法，其特征在于：将小粒煤投入上段炉逐步在100-300℃温度气体干燥层、蒸发水分，使柱体颗粒留有畅通蜂窝缝隙沉入200-400℃气流预热层加热，再进入550-850℃干馏层，在干馏层柱体颗粒水分蒸发后留有蜂窝状煤粒内焦油、气体充分释放出来成为半焦，滑入上口小、下口大的中段筒（12），中段筒（12）主要利用上口小上端L面支撑上段炉耐火砖砌成衬套（8）,衬套内为上段炉膛（7），衬套夹有几十个衬套孔（9）用于下段炉（5）气化气流70-85%通过，而15-30%高温气流向上段炉膛内（7）完成干馏，这时滑入半焦在中段筒（12）下大而增大空间，顺利进入下段炉膛（5）还原层、气化层在≥0.03MPa压力使小粒煤被吹动力呈悬浮状态，气化后炉渣由于柱体颗粒切圆交叉堆积还有明显柱体颗粒蜂窝，由气化剂混合器（1）混合好的气化剂由底部逆流高温炉渣既吸收热又冷却炉渣，炉渣沉滑到高强度炉箅（3）被密闭式排渣驱动总成（2）带动旋转破渣，破渣后炉渣落入排渣罐（4）间歇式均匀排出炉体外。