CN108410508A - 高煤气产量干煤粉加压气化反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤气生产技术领域，尤其是涉及一种高产气量干煤粉加压气化反应器。高产气量干煤粉加压气化反应器包括燃烧室、激冷室和辐射废锅；所述激冷室设置在所述燃烧室的下方；所述燃烧室通过出气口与所述辐射废锅连通；所述燃烧室内设置有蒸汽进口、第一原料进口和第二原料进口；所述第一原料进口和所述第二原料进口相对设置，或所述第一原料进口与所述第二原料进口的夹角为锐角、直角或钝角。本发明能够有效增加干煤粉在反应器内停留时间，提高碳转化率和粗煤气有效气含量；通过辐射废锅将蒸汽的热量回收，提高了热利用率；没有了水浴激冷流程，使得整个气化过程中没有废水产生。

Description

高煤气产量干煤粉加压气化反应器
技术领域
本发明涉及煤气生产技术领域，尤其是涉及一种高产气量干煤粉加压气化反应器。
背景技术
现有典型高产气量干煤粉加压气化反应器的工作原理简述如下：
原料煤粉在高压输送气的作用下，通过烧嘴送入到反应器中部燃烧室内，同时气化剂也通过烧嘴喷入反应器上部燃烧室内。在燃烧室内气化剂与煤粉进行气化反应，在1300～1500℃条件下生成以CO、H2、CO2为主的粗煤气，通过燃烧室向上部的气体出口流动。反应之后的煤渣以熔融状态沿着燃烧室内壁向下流动，并通过燃烧室下部的进入激冷室。熔融流动状态的灰渣在激冷室内固化、降温燃烧室内壁采用水冷壁形式来保护内壁抵御反应高温条件，同时水冷壁吸收热量后副产蒸汽。
反应器中部燃烧室内产生的粗煤气及其夹带未反应的粉煤进入燃烧室上部，燃烧室上部空间内与加入的蒸汽行二次反应，同时吸热的二次反应使得煤气进行一定程度的降温，二次反应后的煤气从反应器顶部气体出口送出，
从反应器上部燃烧室内壁向下流动的熔融态煤渣，也通过反应器燃烧室、激冷室之间的连接渣口进入燃烧室底部的激冷室，在燃烧室内，在液态水激冷作用下固化并沉淀到激冷室底部，固化后的渣通过锁斗系统进行收集、排除。
在现有技术中，原料粉煤和气化剂喷入到燃烧室进行反应，由于原料粉煤和气化剂喷入方向与燃烧室内反应后的粗煤气流动方向一致，就导致了原料粉煤在燃烧室内的停留时间不会太长，甚至停留时间不够，这就可能会导致碳转化率不高；并且，在燃烧室反应生成到高温粗煤气(1300～1500℃)，通过引导管进入激冷室内的激冷水液面以下，对高温粗煤气进行洗涤、除尘并且降温到200～250℃送出。这就导致了燃烧内生成的高温粗煤气中大量的热量都被激冷水带走而无法有效利用或者大量进行回收，有大量的能量被浪费掉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高产气量干煤粉加压气化反应器，以解决现有技术中存在的技术问题。
本发明提供的高产气量干煤粉加压气化反应器，包括燃烧室、激冷室和辐射废锅；
所述激冷室设置在所述燃烧室的下方；
所述燃烧室通过出气口与所述辐射废锅连通；
所述燃烧室内设置有蒸汽进口、第一原料进口和第二原料进口；
所述第一原料进口和所述第二原料进口相对设置，
或所述第一原料进口与所述第二原料进口的夹角为锐角、直角或钝角。
进一步的，所述第一原料进口的轴线与所述燃烧室的轴线不相交，且所述第一原料进口的轴线与水平面呈锐角，能够使得从所述第一原料进口进入燃烧室的原料呈螺旋式上升。
进一步的，所述蒸汽进口设置在所述第一原料进口的上方。
进一步的，所述第一原料进口与所述燃烧室的夹角为30°-150°。
进一步的，所述第一原料进口与所述燃烧室的夹角为90°。
进一步的，所述辐射废锅为水冷装置。
进一步的，所述燃烧室与所述辐射废锅之间通过保温管连接，所述辐射废锅与所述蒸汽进口连通。
进一步的，所述第一原料进口为多个，且所述燃烧室的内壁上设置有耐火砖。
本发明提供的高产气量干煤粉加压气化反应器，在燃烧室上设置第一原料进口和第二原料进口，将干煤粉和气化剂分别通过第一原料进口和第二原料进口喷入到燃烧室内，进而能够有效增加干煤粉在反应器内停留时间，提高碳转化率和粗煤气有效气含量；通过辐射废锅将蒸汽的热量回收，提高了热利用率；没有了水浴激冷流程，使得整个气化过程中没有废水产生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的高产气量干煤粉加压气化反应器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的高产气量干煤粉加压气化反应器可选的喷嘴顶置结构示意图
图3为本发明实施例提供的高产气量干煤粉加压气化反应器的燃烧室的侧视图；
图4为本发明实施例提供的高产气量干煤粉加压气化反应器的第一种第一原料进口和第二原料进口的设置方式示意图；
图5为本发明实施例提供的高产气量干煤粉加压气化反应器的第二种第一原料进口和第二原料进口的设置方式示意图；
图6为本发明实施例提供的高产气量干煤粉加压气化反应器的第三种第一原料进口和第二原料进口的设置方式示意图。
附图标记：
1：燃烧室；2：蒸汽进口；3：第一原料进口；4：激冷室；5：灰渣出口；6：第二原料进口；7：高温粗煤气出口；8：保温管；9：高温粗煤气入口；10：低温粗煤气出口；11：辐射废锅；12：排灰口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如附图1-图6所示，本发明提供了一种高产气量干煤粉加压气化反应器，包括燃烧室1、激冷室4和辐射废锅11；
所述激冷室4设置在所述燃烧室1的下方；
所述燃烧室1通过出气口与所述辐射废锅11连通；
所述燃烧室1内设置有蒸汽进口2、第一原料进口3和第二原料进口6；
所述第一原料进口3和所述第二原料进口6相对设置，
或所述第一原料进口3与所述第二原料进口6的夹角为锐角、直角或钝角。
在本实施例中，干煤粉和气化剂分别从第一原料进口3和第二原料进口6进入到燃烧室1内，在燃烧室1内进行加热燃烧后，形成高温粗煤气，从高温粗煤气出口7排出，通过辐射废锅11的高温粗煤气入口9进入到辐射废锅11中，利用辐射废锅11对高温粗煤气进行换热，换热后的高温粗煤气变为低温粗煤气后，从辐射废锅11的低温粗煤气出口10排出；而经过辐射废锅11进行换热后，热量可以进行利用，提高了热能的利用率。
在本实施例中，燃烧室1还可以为水冷壁形式来保护燃烧室1炉壁，进而会在燃烧室1内产生蒸汽。
在本实施例中，蒸汽进口2还可以采用组合式烧嘴，使从蒸汽进口2的位置上同时喷入蒸汽和少量粉煤。
优选的实施方式为，所述第一原料进口3的轴线与所述燃烧室1的轴线不相交，且所述第一原料进口3的轴线与水平面呈锐角，能够使得从所述第一原料进口3进入燃烧室1的原料呈螺旋式上升。
如图4-图6所示，第一原料进口3的设置方式有多种，其通过将第一原料进口3的轴线与燃烧室1的轴线不相交，且第一原料进口3的轴线与水平面呈锐角，使得从第一原料进口3进入到燃烧室1内的干煤粉或气化剂呈螺旋式上升。
同理，第二原料进口6的设置方式也是如此，其轴线与燃烧室1的轴线不相交，且第二原料进口6的轴线与水平面呈锐角，使得从第二原料进口6进入到燃烧室1内的干煤粉或气化剂呈螺旋式上升。
在本实施例中，燃烧室底部设置有激冷室，用于灰渣降温、固化。进一步的，在本实施例中，燃烧室上部设置有用于粗煤气、未反应的粉煤与蒸汽进行二次反应的空间，在此空间内进行二次反应，同时对高温粗煤气进行一定程度的降温。
优选的实施方式为，所述蒸汽进口2设置在所述第一原料进口3的上方。
由于干煤粉和气化剂均为螺旋上升，因此将蒸汽进口2设置在第一原料进口3的上方，能够使高温煤气中未反应的粉煤再次进行吸热反应生成H2、CO，进一步提高碳转化率，同时由于反应吸热，也可以对高温煤气进行一定幅度的降温。
优选的实施方式为，所述第一原料进口3与所述燃烧室1的夹角为30°-150°。
在本实施例中，原料干粉煤、气化剂的喷嘴在原料进口进行安装时，喷嘴与燃烧室1炉壁之间的夹角为30°-150°之间的某一角度，进而保证干煤粉或气化剂能够在燃烧室1内螺旋上升。
同理，在本实施例中，第二原料进口6与燃烧室1的夹角也设置为30-150°。
优选的实施方式为，所述第一原料进口3与所述燃烧室1的夹角为90°。
当第一原料进口3与燃烧室1的夹角为90°的时候，喷嘴为対置垂直方式安装，能够最大程度的保证干煤粉和气化剂在燃烧室1内进行螺旋上升。
优选的实施方式为，所述辐射废锅11为水冷装置。
在本实施例中，辐射废锅11的冷却水列管可以是纵向直管形式，还可以为横向螺旋缠绕形式。列管可以为一根管子绕制而成，也可以为多跟列管组合绕制而成。
需要指出的是，在本实施例中，辐射废锅11为水冷装置，但其不仅仅局限于水冷装置，其还可以是气冷装置等，也就是说，其只要能够实现对高温粗煤气的换热即可。
优选的实施方式为，所述燃烧室1与所述辐射废锅11之间通过保温管8连接。
通过保温管8将燃烧室1与辐射废锅11进行连接，能够避免高温粗煤气的从燃烧室1内向辐射废锅11输送的过程中，有热量的逸散，保证了热量的充分利用。
在本实施例中，反应器的燃烧室1还可以与辐射废锅11组合为一体式，形成一个整体设备，辐射废锅11设置在燃烧室1顶部，并使之联通。
这样的设置，能够进一步降低热量逸散，提高了热量的利用率。
优选的实施方式为，所述辐射废锅11与所述蒸汽进口2连通。
将辐射废锅11换热后的高热蒸汽通过蒸汽进口2进入到燃烧室1内，进而能够实现蒸汽的循环重复利用，提高了蒸汽的利用率。
优选的实施方式为，所述第一原料进口3为多个。
在本实施例中，第一原料进口3和第二原料进口6均设置为多个。
在第一原料进口3和第二原料进口6上设置不同的喷嘴，根据不同的规模需求选择第一原料进口3和第二原料进口6的数量，或者采用部分第一原料进口3和第二原料进口6进行运行，能够容易实现各种不同运行能力的需求。
在本实施例中，一个第一原料进口3和第一第二原料进口6为一组，当反应器采用多组结构形式时，还可以根据不同生产需求选择部分喷嘴运行。
在本实施例中，通过调整烧嘴数量可以调整进炉煤量，从而进一步调整煤气产量，可以实现高煤气产量。
在本实施例中，原料干粉煤、气化剂可以为一组(每组为対置2台)或者多组，在同一平面相等平面角度安装在燃烧室1的中下部。
优选的实施方式为，所述燃烧室1的内壁上设置有耐火砖。
通过耐火砖的设置，既能够保证了燃烧室1的耐热性，又能够避免燃烧室1内的热量逸散。
可选的，在本实施例中，第一原料进口3、第二原料进口6可以设置在燃烧室顶部，而蒸汽进口2设置位置不变。采取顶部进料的方式，同时高温粗煤气出口7设置在燃烧室下部，使得燃烧室工作方式为顶部进料，高温粗煤气下部出口送出，如图2所示。
可选的，在本实施例中，第一原料进口3、第二原料进口6、蒸汽进口2均设置在燃烧器顶部，采取顶部进料方式，同时高温煤气出口7设置在燃烧室下部，使得燃烧室工作方式为顶部进料，高温粗煤气下部出口送出，如图2所示。
可选的，当第一原料进口3、第二原料进口6、蒸汽进口2均设置在燃烧器顶部时，可以采用单个组合烧嘴，也可以采用多个组合烧嘴。
由上述可以看出，本发明的高产气量干煤粉加压气化反应器的工作原理简述如下：
原料干粉煤和气化剂通过第一原料进口3和第二原料进口6进入反应器的燃烧室1内，在燃烧室1内1300～1500℃条件下进行气化反应，生成以CO、H2、CO2为主的高温粗煤气。高温粗煤气向上移动，通过蒸汽进口2再次加入少量蒸汽，使高温煤气中未反应的粉煤再次进行吸热反应生成H2、CO，进一步提高碳转化率，同时由于反应吸热，也可以对高温煤气进行一定幅度的降温，之后高温粗煤气从高温粗煤气出口7出燃烧室1，并从辐射废锅11高温粗煤气入口9进入辐射废锅11进行热量回收副产蒸汽，回收热量之后的低温粗煤气通过低温粗煤气出口10送出，在辐射废锅11中分离下来的灰渣从辐射废锅11排灰口12排出。
燃烧室1与辐射废锅11之间的通过内村耐火材料的管道进行连接。
燃烧室1反应后的煤灰熔融状态下聚集，在重力作用下掉进激冷室4中，在激冷室4中激冷水的淬冷下固化后从灰渣出口5进入灰渣收集设备中。
与现有技术相比，本发明有以下优点；
原料干粉煤、气化剂通过燃烧室1中下部的第一原料进口3和第二原料进口6进入，同时通过调整第一原料进口3和第二原料进口6的入炉角度(対置切线方式)，使得进入的原料干粉煤、气化剂以偏向切线方式进入，可以在燃烧室1内形成螺旋向上的流场，反应生成粗煤气夹带着未反应的粉煤以螺旋形式向上移动。与此同时在重力的共同作用下原料粉煤在燃烧室1内的停留时间会相应增加，从而有效提高碳转化率，提高反应效率。
燃烧室1中反应生成的高温粗煤气夹带着未反应的粉煤向上移动，未反应的粉煤再次与加入的蒸汽进行吸热反应生成氢气和一氧化碳，不但提高了碳转化率、提高粗煤气中有效气含量，还能起到给高温粗煤气降温的效果，进一步提高了热利用效率。
在燃烧室1中生产的高温粗煤气进入的辐射废锅11，利用高温煤气热辐射来回收煤气显热副产中、高压蒸汽，同时高温煤气通过辐射废锅11回收显热而得到降温，有没有废水产生。
在燃烧室1中生产的高温粗煤气夹带着未反应的粉煤、反应后的熔融灰渣进入辐射废锅11中，随着高温煤气不断的降温，熔融灰渣逐渐固化聚集，自身重量不断增加，自身重量增加到一定程度后，在重力作用下向下沉降，通过燃烧室1内进入激冷室4内，这样能对生产的高温煤气进行初步除尘除灰。
本发明提供的高产气量干煤粉加压气化反应器，在燃烧室1上设置第一原料进口3和第二原料进口6，将干煤粉和气化剂分别通过第一原料进口3和第二原料进口6喷入到燃烧室1内，进而能够有效增加干煤粉在反应器内停留时间，提高碳转化率和粗煤气有效气含量；通过辐射废锅11将蒸汽的热量回收，提高了热利用率；没有了水浴激冷流程，使得整个气化过程中没有废水产生。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种高产气量干煤粉加压气化反应器，其特征在于，包括燃烧室、激冷室和辐射废锅；
所述激冷室设置在所述燃烧室的下方；
所述燃烧室通过出气口与所述辐射废锅连通；
所述燃烧室内设置有蒸汽进口、第一原料进口和第二原料进口；
所述第一原料进口和所述第二原料进口相对设置，
或所述第一原料进口与所述第二原料进口的夹角为锐角、直角或钝角。
2.根据权利要求1所述的高产气量干煤粉加压气化反应器，其特征在于，所述第一原料进口的轴线与所述燃烧室的轴线不相交，且所述第一原料进口的轴线与水平面呈锐角，能够使得从所述第一原料进口进入燃烧室的原料呈螺旋式上升。
3.根据权利要求1所述的高产气量干煤粉加压气化反应器，其特征在于，所述蒸汽进口设置在所述第一原料进口的上方。
4.根据权利要求1所述的高产气量干煤粉加压气化反应器，其特征在于，所述第一原料进口与所述燃烧室的夹角为30°-150°。
5.根据权利要求4所述的高产气量干煤粉加压气化反应器，其特征在于，所述第一原料进口与所述燃烧室的夹角为90°。
6.根据权利要求1所述的高产气量干煤粉加压气化反应器，其特征在于，所述辐射废锅为水冷装置。
7.根据权利要求1所述的高产气量干煤粉加压气化反应器，其特征在于，所述燃烧室与所述辐射废锅之间通过保温管连接，所述辐射废锅与所述燃烧室蒸汽进口连通。
8.根据权利要求1所述的高产气量干煤粉加压气化反应器，其特征在于，所述第一原料进口为多个，且所述燃烧室的内壁上设置有耐火砖。
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