CN107525056A - 煤气化和水分解的氢能锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明为煤气化和水分解的氢能锅炉,一个上下两层的罩体夹层窄隙容水宽壁受热产气的蒸气锅炉,在蒸气锅炉的炉膛内包容着多级反应器,在蒸气锅炉的体外一侧配置一个双间内设轨道的双层可叠卸铺料床的煤的改质气化锅,由蒸气与煤的气化气混合进入多级反应器在罩体蒸气锅炉的炉膛内接受猛火直接燃烧加热促成反应器的独立自行升温高温,实现着级改质再次升级反复反应变质改质分解达到完全彻底地转换成氢气。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种工、农业及生活用的蒸气锅炉,特别是一种能使煤的气化气和水蒸气混合循环反应分解改质变质,实现煤气加蒸气生成的氢气自给燃烧加热的煤改质和水分解的氢能锅炉。
背景技术
传统的燃煤锅炉就是煤直接燃烧的,热效低,污染大,解决这个问题的方法是煤的改质,在现有的技术中针对单一的锅炉而言采用的是:一台蒸气锅炉配置一台煤的气化炉以干馏的方法,一边制气一边烧气使用,这一方法可以去除大部分粉尘的污染,但是蒸气锅炉要负担气化炉的成本和气化炉自身的燃料消费消耗,就成为整体的能效降低,增加生产使用成本,而且消除污染不彻底,这样又变成,这一方案只是权宜之计,不能成为有效的技术手段达到高效、廉价、无污染的目的得到市场的认可。也有的把煤气化、然后改质纯化成为氢气再转移至使用,不过这一方法很难具备社会及经济方面的合理性,实现商业化、市场化的路途遥远,这一方法对于,用在单一零星的蒸气锅炉方面更是遥不渴及。还有,例如本人采取的现已公开了C N204648215U“氢能制取与应用锅炉”的技术,“湿分解法”把原来直接燃烧的煤燃料改质成气化气,结合部分蒸气分解燃烧,这一方法与上述的方法比较有很大的进步,但通过实际试用仍存在有以下的缺陷:一是,采用的是现有技术中的静止气化锅,它的不足之处在于使用过程进料退渣的劳动强度很大,特别是在煤气化的加热过程,煤原料受热后会软化成淤泥、气化流通交换困难,需要高温高压的蒸汽对原料泥淤吹腾漂浮,气化才能进行,这样就增加使用操作的难度和生产设备成本的负担。二是,煤的气化气进入炉膛燃烧器直接燃烧,也存在能效利用不充分的问题,由于气化气的成份是H2和CO,可以再次进行变质反应,减少CO的含量,提高转换氢气含量和再增加蒸气分解成可燃气体的成份。三是,设在锅体顶部上面的拦截污染的蒸气反应净化器,发生的气体想要并入到煤的气化锅,参与变质改质也不现实,因为净化器所需的净化蒸气来源是由它自生自用的,而它的加热产气方法是利用炉膛的火尾余热,其热源还是很多,能生产的蒸气量相当大,再加火尾、烟气的混合形成一股很大的过剩的常温、常压的气体与气化锅内的高温、高压差据悬殊太大,不能实现注入有效利用。四是,净化器中截留的二氧化碳钙化固化清理难度大,不能做到随手可清的目的,由于目前没有想出拦截CO2一劳永逸的办法,只能以拦截固化定期消除,转移封存的方法来实现不排放,但是,如果设计不合理、操作不方便,监督管理看不见,加上用户对公共环保意识淡薄,就很难发生自发进行的,其结果就成为虚设而无益。
为了克服现有的技术存在着,不理想的创造和创造中存在的不足,本发明对现有的煤改质氢能锅炉的系统功能进一步优化升级,创造一个具备改质气化速度快,气化变换氢气效率高,热能转换不流失,拦截污染彻底,使用方便,成本低廉的煤改气,而且能够成倍增加蒸气分解直接成为燃料从中减少煤原料的消耗,实现蒸气分解代替煤的气化气的煤和水混合改质成为清洁的氢能蒸气锅炉献给人类社会。
发明内容
为了达到上术的目的,本发明采用下述的技术方案,一个上下两层的罩体夹层窄隙容水宽壁受热产气上下两层水气相连的蒸气锅炉,在两层蒸气锅炉的炉膛内包容着多级反应器;在两层蒸气锅炉的体外一侧配置一个双间内设轨道的双层可叠卸铺料床的煤的改质气化锅,由蒸气与煤的气化气混合进入多级反应器在罩体两层蒸气锅炉的炉膛内,接受猛火直接燃烧加热促成多级反应器的各自独立、自行升温高温,着级改质再次升级,反复反应变质改质分解,达到煤的气化气加倍水蒸气实现完全彻底地转换成氢气。
上述的煤气化和水分解的氢能锅炉的结构可以设计为:在蒸气锅上层连接炉膛排气口的锅体上面设置一个罩帽夹层蒸气离干器,离干器内腔的上部构成是炉膛的尾气聚集改质器,内腔的下部设置一个圈形蒸气改质分解反应器,离干器的体外一侧、连接蒸气锅的蒸气出气口的锅体上面设置一个蒸气控制器,蒸气锅的水源由下层底部进入;蒸气锅的上下两层之间设有多个水、气连接点,蒸气锅的下层锅体的外侧设置一个二氧化碳拦截器;蒸气锅上层炉膛内的上部设置一个二次蒸气改质分解反应器;下部设置一个水煤气的二次改质反应器;蒸气锅下层的炉膛上部设置一个二次炉膛的尾气改质器;中部设置一个水煤气的三次改质反应器;下部设置一个红外线、水煤气、蒸气的混合分解变质改质反应转换成氢气的直接燃烧器,燃烧器的一侧设置一个蒸气分配器。蒸气锅的体外煤的改质气化锅,锅内的下部设置一个,由蒸气锅的炉膛排出火尾、尾气的热原引入循环的内热散热排管回流加热器,锅内的下中部左右侧沿壁设置一套轨道,轨道上面放置移动铺料床,锅内的中部左右侧沿壁设置一套轨道,轨道上面放置移动铺料床。而加热器、分配器、燃烧器、反应器、控制器、分解器、拦截器、气化锅、蒸气锅的相互间,由管道连接蒸气、尾气、煤气的调节循环运行,相互作用促进提高煤与水混合改质气化,使煤的气化气改质转换成氢气和水蒸气改质分解成可燃气体的浓度,以及尾气的有效利用,实现蒸气成为燃料的比重成倍增加,从而把原来的直接燃煤或煤改气的直接消费,变成只用少量的煤改气带动大量的蒸气分解制取出氢气,达到低成本、无污染的目的。
本发明与现有的技术相比较具有如下显而易见的突出进步:一是把蒸气锅炉的炉膛火尾余热引入气化锅,成为煤的气化加热所需的一股热原来原,它不仅只是体现提高能效的有效利用率,而且是对煤的气化起到关键性作用,由于它是采用排管内热回流散热的导热方法,热效高,可以对气化过程调节温压和干湿的适应度,适应干蒸、湿分解同步进行和干、湿交叉分离,还可以增加对湿分解的后期存渣再次干馏产生CO与蒸气变质反应生成氢气,克服了现有技术中只能采用高压锅炉提供的高温蒸气,才能实现煤改质的湿分解和采用自热式的干馏方法所存在着许多不利因素。同时对进入气化锅的煤料采用轨道、以床式活动的铺料作业,不仅能使进料退渣方便自如大大降低了劳动强度,还有透气性能好,分解快而彻底的优势,尤其是解决了现有技术中、在气化的过程、注入蒸气加热时的煤原料受热软化成淤泥沉积和冷空气裹堵成死角,以及流通交换反应困难的大问题,特别是可以相对减少反应所需的高温、高压的要求,缩小技术难度,降低生产成本。
二是对气化气、水蒸气的再次改质系统的结构形成一个独立的体系,它能自行创造具备改质的环境,不要依赖锅炉的高温、高压蒸气来调节才能实现改质分解,解除了复杂的技术性、经济性的不利制约。三是火尾废气回转炉膛以热、导热、扩热循环再利用,在扩大其能效的同时促成它的有害污染源改质转变生成清洁的能源,然而进一步形成连续同步改质、变质、分解,逐级减少膨胀的体积直止为零,达到无需架设烟囱,实现零排放的目的。四是锅体的上下两层的分别容水,利用两层之间的受热差和相连接口水、气通道的压缩差形成的自力膨胀,疏散内腔的水密度,提高产气的速度雾化度,持续分流离干进入分解系统,既能达到自身改质分解成氢气,又可以加快促成煤的改质速度以及炉膛尾气混合水煤气的改质成氢气。本发明可以是能源制取自产自消的锅炉用热供热系统,也可以是氢能制造提取纯氢,转移使用的终级制造工具。
附图说明
下面结合附图作进一步说明。
附图是本发明的一个实施例结构示意图。
本发明的最佳实施方案是参见附图。
具体实施方式
一个罩体夹层窄隙容水宽壁受热产气的上下两层水气相连的蒸气锅炉1,在两层蒸气锅炉1的下层炉膛9内的下部中央设置一个燃烧器24,燃烧器24的一侧设有一个蒸气分配器25,中部中间设置一个水煤气的三次改质反应器23,上部周圆设置一个圈形的炉膛尾气的二次改质器3,蒸气锅炉1的上层炉膛9内的下部周圆设置一个圈形的水煤气二次改质反应器6,上部的中央设置一个蒸气二次改质分解反应器18,蒸气锅炉1的上层连接炉膛9的尾气排出口的锅体上面设置一个罩帽夹层蒸气离干器17,离干器17内腔的上部构成是炉膛的尾气聚集改质器15,内腔的下部设置一个圈形蒸气改质分解反应器12,离干器17的体外一侧、蒸气锅炉1的蒸气出气口的锅体上面设置一个蒸气控制器10,蒸气锅炉1的上下两层之间设有水、气连接口19,蒸气锅炉1的下层锅体的外侧设置一个二氧化碳拦截器22,蒸气锅炉1的下部体外一侧配置一个双间内设双层轨道的双层可叠卸铺料床的煤的改质气化锅29,气化锅29内的下部设置一个,由蒸气锅炉1的炉膛排出的火尾、尾气的热原引入管14的一段,构成的一个排管式内热散热回流加热器14,气化锅29内的下中部左右侧沿壁设置一套轨道27,轨道27的上面放置移动捕料床,气化锅29内的中部左右侧沿壁设置一套轨道28,轨道28的上面放置移动捕料床。蒸气锅1的蒸气和气化锅29的水煤气以及炉膛尾气之间交流循环系统的布局设置:由蒸气锅炉1的蒸气出口进入控制器10通过气管11进入离干器17的壁内夹隙,再通过气管16进入蒸气改质分解反应器12,在反应器12的分解蒸气,通过气管8进入二次蒸气改质分解反应器18再次反应分解,然后通过气管7转入到分配器25,再分别由气管26进入气化锅29和气管13进入尾气改质器15;如此同时蒸气、尾气混合集聚在改质器15改质的混合气,当作热源由管道14的一段构成的一个排管式,内热散热回流加热器14进入气化锅29内的下部、对气化锅29的循环传热加热回转、一样由管道14输送进入CO2拦截器22,通过拦截器22的拦截去碳后,由气管20转送到炉膛的尾气二次改质器3内增强改质、然后再由气管4转到直接燃烧器24的下部,而在气化锅29内接受改质的气化气,由气管5进入水煤气二次改质反应器6、增强改质,再由通过气管2输送转入水煤气的三次改质反应器23、再次增强改质后,由气管21、转到直接燃烧器24的下部,尾气改质气和水煤气的两股气体合并通过燃烧器24下面的,反应床上升接近红外线燃烧板的板下再次对存在,有过剩的水蒸气接受红外线拦截强制分解反应改质,提高氢能的转换燃烧率。
Claims (2)
1.一种煤气化和水分解的氢能锅炉,其特征是:一个罩体夹层窄隙容水宽壁受热产气的上下两层水气相连的蒸气锅炉(1),在两层蒸气锅炉(1)的下层炉膛(9)内的下部中央设置一个燃烧器(24),燃烧器(24)的一侧设有一个蒸气分配器(25),中部中间设置一个水煤气的三次改质反应器(23),上部周圆设置一个圈形的炉膛尾气的二次改质器(3),蒸气锅炉(1)的上层炉膛(9)内的下部周圆设置一个圈形的水煤气二次改质反应器(6),上部的中央设置一个蒸气二次改质分解反应器(18),蒸气锅炉(1)的上层连接炉膛(9)的尾气排出口的锅体上面设置一个罩帽夹层蒸气离干器(17),离干器(17)内腔的上部构成是炉膛的尾气聚集改质器(15),内腔的下部设置一个圈形蒸气改质分解反应器(12),离干器(17)的体外一侧、蒸气锅炉(1)的蒸气出气口的锅体上面设置一个蒸气控制器(10),蒸气锅炉(1)的上下两层之间设有水、气连接口(19),蒸气锅炉(1)的下层锅体的外侧设置一个二氧化碳拦截器(22),蒸气锅炉(1)的下部体外一侧配置一个双间内设双层轨道的双层可叠卸铺料床的煤的改质气化锅(29),气化锅(29)内的下部设置一个,由蒸气锅炉(1)的炉膛排出的火尾、尾气的热原引入管(14)的一段,构成的一个排管式内热散热回流加热器(14),气化锅(29)内的下中部左右侧沿壁设置一套轨道(27),轨道(27)的上面放置移动捕料床,气化锅(29)内的中部左右侧沿壁设置一套轨道(28),轨道(28)的上面放置移动捕料床。
2.根据权利要求1所述的煤气化和水分解的氢能锅炉,其特征是:蒸气锅(1)的蒸气和气化锅(29)的水煤气以及炉膛尾气之间交流循环系统的布局设置:由蒸气锅炉(1)的蒸气出口进入控制器(10)通过气管(11)进入离干器(17)的壁内夹隙,再通过气管(16)进入蒸气改质分解反应器(12),在反应器(12)的分解蒸气,通过气管(8)进入二次蒸气改质分解反应器(18)再次反应分解,然后通过气管(7)转入到分配器(25),再分别由气管(26)进入气化锅(29)和气管(13)进入尾气改质器(15);如此同时蒸气、尾气混合集聚在改质器(15)改质的混合气,当作热源由管道(14)的一段构成的一个排管式,内热散热回流加热器(14)进入气化锅(29)内的下部、对气化锅(29)的循环传热加热回转、一样由管道(14)输送进入CO2拦截器(22),通过拦截器(22)的拦截去碳后,由气管(20)转送到炉膛的尾气二次改质器(3)内增强改质、然后再由气管(4)转到直接燃烧器(24)的下部,而在气化锅(29)内接受改质的气化气,由气管(5)进入水煤气二次改质反应器(6)、增强改质,再由通过气管(2)输送转入水煤气的三次改质反应器(23)、再次增强改质后,由气管(21)、转到直接燃烧器(24)的下部,尾气改质气和水煤气的两股气体合并通过燃烧器(24)下面的。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171229 |