CN108003941A - 一种四段热回收式高效气化炉及其气化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种四段热回收式高效气化炉及其气化工艺，属于煤炭、焦炭气化领域。目的是为了提高气化效率、提高气质、降低能耗、简化工艺、节省投资。气化剂为空气+蒸汽。煤炭或焦炭入炉后，与经过预热后的气化剂进行连续的氧化还原反应，生产出水煤气。水煤气经显热回收、除尘等净化处理后，可作工业或民用燃气，也可作化工生产原料气。实践证明，本发明经济实用，气质好、能耗低、热效率高、设备运行周期长、安全环保。所以利用本发明具有显著的经济效益和社会效益，有较广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种四段热回收式高效气化炉及其气化工艺，属于煤炭、焦炭气化领域。
背景技术
煤气化反应是发生在碳和载氧的气化剂(O2、H2O、CO2)之间的一种化学反应。水煤气用途非常广泛，其主要成份为氢气和一氧化碳，还有少量甲烷，一是用来作燃气，二是用来生产化工产品。
煤气化技术发展历史已有100多年，气化炉型先后有近百种。我国非常重视气化技术的研究与开发，依靠自己的技术力量研究开发了各类固定床、流化床及气流床气化技术。我国部分治炼厂、金属加工厂、铸造厂、小钢厂、陶瓷厂、玻璃厂、中小型化肥企业等，大多采用的是老式固定床煤气炉，俗称单段炉，这种炉热回收不充分，灰渣残炭高，能耗高，煤气有效成分低，热值低，自动化程度低，环保问题严重，安全隐患多。
为选择更好的气化炉，我国又于20世纪50年代引进了温克勒流化床技术，70年代引进了鲁奇固定床气化技术，80年代引进了德士古加压水煤浆气化技术，90年代引进了壳牌煤粉气化等技术。但每种气化技术都有自己的适应性和局限性，不同的原料来源对应不同的炉型。国外的炉子适用于大型化生产企业，投资很大，一般企业难以承受，而且对原料煤要求相当苛刻。
大部分需要燃气的企业，以及小型化工企业，需要的煤气量不是很大，气压也不需要很高，所以大型煤气化炉，如鲁奇炉、德士古、壳牌、航天炉、清华炉、科林炉等不适合这些企业的需求，所以开发一种小型、低压、高效、节能的气化炉很有必要，为此本申请人决定组织工程技术人员，依靠多年做煤气化炉所积累的经验，开发一种四段热回收式高效气化炉。
发明内容
老的单段炉大多用来制燃气和化工原料气，主要应用于一些需要燃气和做化产的企业，老的单段炉带出物多、灰渣残炭高、碳转化率低；显热缺失大，热回收不充分；气质差，有效成分低，热值低等。由于老的单段炉有诸多缺点和不足，还存在一定的环保问题，许多地方已明文规定要淘汰此种炉型，为了解决这一问题，需要一种较先进的替代炉型，本发明目的在于提供一种四段热回收式高效气化炉及其气化工艺，从而能够实现效率更高、更节能、更安全环保的气化炉及其气化工艺。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
一种四段热回收式高效气化炉，该气化炉分为四个部分：气化炉本体部分、热回收装置、自动加煤装置和自动出渣装置；
自动加煤装置位于气化炉本体部分的上端，自动出渣装置位于气化炉本体部分的下端；
所述热回收装置从下至上分四段，第一热回收段处于灰渣层、氧化层和还原层位置，属夹套结构；中间走脱盐水，吸热后副产饱和蒸汽，本段设置热回收一是降低气化层外壁温度，保护气化层外壁，防止高温烧环，二是防止红炭挂壁，影响炭层下移。
第二热回收段处于干燥层和空程位置，属夹套结构；中间走空气，即将气化剂在此预热再入炉。
第三热回收段处于气化炉顶部，即将气化炉炉顶封头做成夹套结构；此热回收段与第一热回收段形成热力循环，共同副产蒸汽，同时还起到汽包的作用。
第四热回收段布置于煤气出口总管上。利用煤气高温显热加热前述所副产的饱和蒸汽，使蒸汽过热后再与热空气混合入炉。
进一步的，变频电机与气化炉本体部分连接，炉箅位于灰渣层中，变频电机驱动炉箅。易于调节，节能降耗，减少炉箅因用其他调速机构易发生故障造成的停车。
进一步的，气化炉本体部分为按承压式结构，其上下采用旋压椭圆型封头。
进一步的，气化炉本体部分内部自上而下依次设置有干燥层、干馏层、还原层、氧化层和灰渣层。
进一步的，离心鼓风机与第二热回收段连接。
一种四段热回收式高效气化炉的气化工艺，具体步骤如下：
A、原料煤或焦炭由斗式提升机或皮带输送至自动加煤机将原料煤或焦炭加入到气化炉内，在炉内依次通过干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层；
还原层和氧化层统称气化层，原料煤在气化层与蒸汽和空气中的氧气进行氧化还原反应生成煤气；灰渣经炉箅挤压破碎入灰锁斗，灰锁斗中的灰渣通过不停炉下灰装置定期排放；
B、空气来自离心鼓风机，先进入气化炉第二热量回收段螺旋风道内进行预热，预热后的空气温度约80-100℃，然后与过热蒸汽混合进入气化炉炉底；
C、脱盐水或除氧水用水泵输入气化炉第三热回收段，即炉顶汽包内，此汽包与第一热量回收段形成热力循环，副产饱和蒸汽；饱和蒸汽送第四热回收段，与高温煤气换热，饱和蒸汽被过热至200-200℃，然后与热空气混合入气化炉；
D、热空气与过热蒸汽混合后，温度在130-150℃，从炉底灰箱中部入炉，通过炉箅进行气化剂的分布，气化剂从炉箅缝隙出来后与灼热的灰渣进行换热，气化剂的温度被提高至300-400℃，灰渣温度降至200-250℃；气化剂出灰渣层进入气化层与原料煤进行氧化还原反应，反应生成的高温煤气经干馏层和干燥层，与原料煤换热，原料煤被干燥和干馏，煤气温度从1100-1200℃被降至300-350℃，然后出炉经第四热量回收段进一步降温，此时煤气温度约180-200℃送下一工段。
本气化工艺采用空气+蒸汽作气化剂，以原煤或焦炭作为原料进行连续气化反应，操作压力0.01-0.1MPa。
其主要化学反应式如下：
C+O2=CO2+Q
2C+O2=2CO+Q
C+CO2=2CO-Q
C+2H2O(g)=CO2+2H2-Q
C+H2O(g)=CO+H2-Q
本发明的有益效果：
1、气化炉为全夹套形式，无浇注内衬，制作维修方便，同时高温煤炭不易挂壁。
2、气化炉发气量大，气化强度高，无粉尘和有害气体泄漏。
3、适应各类煤种，可烧无烟小块煤、褐煤、烟煤、冶金焦、化工焦、兰炭、半焦，也可烧用粉煤制成的煤棒或煤球。
4、煤燃烧彻底，炭转化率高，单位煤耗低。
5、所产煤气有效成份(CH4+CO＋H２)含量高，煤气热值高。
6、安全措施齐备，自动化程度高，操控简单易学。
7、现场干净卫生，低噪声，无废水、废气排放，没有环保问题，符合国家产业政策。
8、炉子能实现长周期稳定运行，维护量少，维修费用低。
9、投资省，见效快。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明图1另一侧面的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图1、2对本发明进行详细描述：
一种四段热回收式高效气化炉，该气化炉分为四个部分：气化炉本体部分、热回收装置、自动加煤装置1和自动出渣装置2；
自动加煤装置1位于气化炉本体部分的上端，自动出渣装置2位于气化炉本体部分的下端；
所述热回收装置从下至上分四段，第一热回收段3处于灰渣层4、氧化层11和还原层5位置，属夹套结构；中间走脱盐水，吸热后副产饱和蒸汽，本段设置热回收一是降低气化层外壁温度，保护气化层外壁，防止高温烧环，二是防止红炭挂壁，影响炭层下移。
第二热回收段6处于干燥层13和空程位置，属夹套结构；中间走空气，即将气化剂在此预热再入炉。
第三热回收段7处于气化炉顶部，即将气化炉炉顶封头做成夹套结构；此热回收段与第一热回收段形成热力循环，共同副产蒸汽，同时还起到汽包的作用。
第四热回收段8布置于煤气出口总管上。利用煤气高温显热加热前述所副产的饱和蒸汽，使蒸汽过热后再与热空气混合入炉。
变频电机9与气化炉本体部分连接，炉箅10位于灰渣层4中，变频电机9驱动炉箅10。易于调节，节能降耗，减少炉箅10因用其他调速机构易发生故障造成的停车。
气化炉本体部分为按承压式结构，其上下采用旋压椭圆型封头。气化压力可根据用户对煤气压力的需要，在0.01-0.1MPa范围内可调。
气化炉本体部分内部自上而下依次设置有干燥层13、干馏层12、还原层5、氧化层11和灰渣层4。
离心鼓风机14与第二热回收段6连接。
一种四段热回收式高效气化炉的气化工艺，具体步骤如下：
A、原料煤或焦炭由斗式提升机或皮带输送至自动加煤机1将原料煤或焦炭加入到气化炉内，在炉内依次通过干燥层13、干馏层12、还原层5、氧化层11、灰渣层4；
还原层5和氧化层11统称气化层，原料煤在气化层与蒸汽和空气中的氧气进行氧化还原反应生成煤气；灰渣经炉箅挤压破碎入灰锁斗，灰锁斗中的灰渣通过不停炉下灰装置定期排放；
B、空气来自离心鼓风机14，先进入气化炉第二热量回收段6螺旋风道内进行预热，预热后的空气温度约80-100℃，然后与过热蒸汽混合进入气化炉炉底；
C、脱盐水或除氧水用水泵输入气化炉第三热回收段7，即炉顶汽包内，此汽包与第一热量回收段形成热力循环，副产饱和蒸汽；饱和蒸汽送第四热回收段8，与高温煤气换热，饱和蒸汽被过热至200-200℃，然后与热空气混合入气化炉；
D、热空气与过热蒸汽混合后，温度在130-150℃，从炉底灰箱15中部入炉，通过炉箅进行气化剂的分布，气化剂从炉箅缝隙出来后与灼热的灰渣进行换热，气化剂的温度被提高至300-400℃，灰渣温度降至200-250℃；气化剂出灰渣层4进入气化层与原料煤进行氧化还原反应，反应生成的高温煤气经干馏层12和干燥层13，与原料煤换热，原料煤被干燥和干馏，煤气温度从1100-1200℃被降至300-350℃，然后出炉经第四热回收段8进一步降温，此时煤气温度约180-200℃送下一工段。
本气化工艺采用空气+蒸汽作气化剂，以原煤或焦炭作为原料进行连续气化反应，操作压力0.01-0.1MPa。
其主要化学反应式如下：
C+O2=CO2+Q
2C+O2=2CO+Q
C+CO2=2CO-Q
C+2H2O(g)=CO2+2H2-Q
C+H2O(g)=CO+H2-Q
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种四段热回收式高效气化炉，其特征在于：该气化炉分为四个部分：气化炉本体部分、热回收装置、自动加煤装置（1）和自动出渣装置（2）；
自动加煤装置（1）位于气化炉本体部分的上端，自动出渣装置（2）位于气化炉本体部分的下端；
所述热回收装置从下至上分四段，第一热回收段（3）处于灰渣层（4）、氧化层（11）和还原层（5）位置，属夹套结构；
第二热回收段（6）处于干燥层（13）和空程位置，属夹套结构；
第三热回收段（7）处于气化炉顶部，即将气化炉炉顶封头做成夹套结构；
第四热回收段（8）布置于煤气出口总管上。
2.根据权利要求1所述的四段热回收式高效气化炉，其特征在于：变频电机（9）与气化炉本体部分连接，炉箅（10）位于灰渣层（4）中，变频电机（9）驱动炉箅（10）。
3.根据权利要求1所述的四段热回收式高效气化炉，其特征在于：气化炉本体部分为按承压式结构，其上下采用旋压椭圆型封头。
4.根据权利要求1所述的四段热回收式高效气化炉，其特征在于：气化炉本体部分内部自上而下依次设置有干燥层（13）、干馏层（12）、还原层（5）、氧化层（11）和灰渣层（4）。
5.根据权利要求1所述的四段热回收式高效气化炉，其特征在于：离心鼓风机（14）与第二热回收段（6）连接。
6.一种四段热回收式高效气化炉的气化工艺，其特征在于具体步骤如下：
A、原料煤或焦炭由斗式提升机或皮带输送至自动加煤机（1）将原料煤或焦炭加入到气化炉内，在炉内依次通过干燥层（13）、干馏层（12）、还原层（5）、氧化层（11）、灰渣层（4）；
还原层（5）和氧化层（11）统称气化层，原料煤在气化层与蒸汽和空气中的氧气进行氧化还原反应生成煤气；灰渣经炉箅挤压破碎入灰锁斗，灰锁斗中的灰渣通过不停炉下灰装置定期排放；
B、空气来自离心鼓风机（14），先进入气化炉第二热量回收段（6）螺旋风道内进行预热，预热后的空气温度约80-100℃，然后与过热蒸汽混合进入气化炉炉底；
C、脱盐水或除氧水用水泵输入气化炉第三热回收段（7），即炉顶汽包内，此汽包与第一热量回收段形成热力循环，副产饱和蒸汽；饱和蒸汽送第四热回收段（8），与高温煤气换热，饱和蒸汽被过热至200-200℃，然后与热空气混合入气化炉；
D、热空气与过热蒸汽混合后，温度在130-150℃，从炉底灰箱（15）中部入炉，通过炉箅进行气化剂的分布，气化剂从炉箅缝隙出来后与灼热的灰渣进行换热，气化剂的温度被提高至300-400℃，灰渣温度降至200-250℃；气化剂出灰渣层（4）进入气化层与原料煤进行氧化还原反应，反应生成的高温煤气经干馏层（12）和干燥层（13），与原料煤换热，原料煤被干燥和干馏，煤气温度从1100-1200℃被降至300-350℃，然后出炉经第四热回收段(8)进一步降温，此时煤气温度约180-200℃送下一工段。
7.根据权利要求6所述的四段热回收式高效气化炉的气化工艺，其特征在于：
本气化工艺采用空气+蒸汽作气化剂，以原煤或焦炭作为原料进行连续气化反应，操作压力0.01-0.1MPa。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109988591A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-09 | 辽宁科技大学 | 一种烷烃气体制备、脱硫脱焦油装置及方法 |
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| CN2397438Y (zh) * | 1999-09-08 | 2000-09-20 | 田维璞 | 多功能家用暖气装置 |
| CN104673390A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-06-03 | 江西昌昱实业有限公司 | 一种高温焦炭直接气化工艺及其用于该工艺的气化炉 |
| CN207632750U (zh) * | 2017-12-12 | 2018-07-20 | 杭州昱普能源科技有限公司 | 一种四段热回收式高效气化炉 |
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2017
- 2017-12-12 CN CN201711313558.5A patent/CN108003941A/zh active Pending
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