CN112920847A - 一种无空分装置的煤气化炉和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种无空分装置的煤气化炉和装置，系统包括平行管加热设备、进料系统、气化炉装置、热转化器和冷却出料系统，所述进料系统连接所述气化炉装置的输入端、所述气化炉装置的输出端连接所述冷却出料系统，所述平行管加热设备设于所述气化炉装置上；所述热转化器连接所述气化炉装置；所述气化炉装置内部还设有导流设备；所述平行管加热设备包含至少一对平行式蓄热辐射加热管。本发明采用平行式蓄热辐射加热管进行加热，解决了气化炉在气化反应时带来的大量废气和高温排烟，取消气化空分装置，节省成本。利用本身能源参与反应，环保、节能，可以获取甲烷CH4和乙烷C2H4等其他化工产物，提高煤气化产率和降低能耗。

Description

一种无空分装置的煤气化炉和装置
技术领域
本申请涉及气化炉技术领域，具体而言，涉及一种无空分装置的煤气化炉和装置。
背景技术
煤气化炉可以将垃圾资源等进行高温反应加工，在设定的反应条件下，将垃圾焚烧而制备可燃性气体。
目前的煤气化炉，为立式桶状结构，采用电加热进行高温条件准备，电气设备配套设施众多，这也是目前气化炉结构复杂，以及造型工艺高、成本高的原因。
此外，煤气化炉在气化过程中，电能辐射拨动大，受外界干扰因素多，加热不稳定，排烟废气等不够环保，废气含有可燃性气体以及大量余热，未利用而造成能源损失。
以及，煤气化炉具有空分装置，其空气分离设备结构安装复杂，造价成本过高。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种无空分装置的煤气化炉和装置，以解决目前的问题。
为了实现上述目的，本申请提供了如下技术：
本发明第一方面在于提供一种无空分装置的煤气化炉，包括平行管加热设备、进料系统、气化炉装置、热转化器和冷却出料系统，所述进料系统连接所述气化炉装置的输入端、所述气化炉装置的输出端连接所述冷却出料系统，所述平行管加热设备设于所述气化炉装置上；所述热转化器连接所述气化炉装置；所述气化炉装置内部还设有导流设备；所述平行管加热设备包含至少一对平行式蓄热辐射加热管。
进一步地，还包括控制闸口，所述控制闸口连接于所述冷却出料系统的出料口。
进一步地，所述气化炉装置包括预热部、加热部和还原部，所述预热部、所述加热部和所述还原部之间皆设有隔温层；所述预热部和所述还原部通过耐热管再次连接。
进一步地，所述预热部的温度不低于600℃，所述加热部的温度不低于800℃，所述还原部的温度不低于1200℃。
进一步地，所述预热部的上部主体上、所述加热部6的上部主体上和所述还原部的上部主体上皆设有三角排烟孔。
进一步地，还包括过渡送料设备，所述过渡送料设备连接于所述加热装置和所述冷却出料系统之间。
本发明第二方面在于提供一种煤气化炉加工装置，包括上述所述的一种无空分装置的煤气化炉。
进一步地，所述气化炉装置内部设有至少一个隔温墙，所述隔温墙两侧形成反应腔。
进一步地，所述进料系统对应一个所述隔温墙布置。
进一步地，所述气化炉装置内部底面上设有隔离网栅层。
与现有技术相比较，本申请能够带来如下技术效果：
1、本发明采用平行式蓄热辐射加热管进行加热，取消原气化炉的不完全燃烧的加热方式，平行式蓄热辐射加热管辐射热量稳定，解决了气化炉在气化反应时带来的大量废气和高温排烟，采用三段式加热，预热段可以为还原段提供热量而进行增温加热；进行煤分质处理应用，获取不同的煤气化能源，提高煤利用率；
2、本技术可以回收热转化器热量而获取水蒸气，将水蒸气送入反应炉提供氧料，利用本身能源参与反应，环保、节能。最终利用热转化器可以获取甲烷CH4和乙烷C2H4等其他化工产物，提高煤气化产率和降低能耗；
3、采用本技术的热转化器，最终可以获取甲烷CH4和乙烷C2H4等气化产物，提高气化产量和降低能耗。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本发明煤气化炉的组成系统示意图；
图2是本发明气化炉装置和热转化器之间的热量反馈示意图；
图3是本发明煤气化炉的应用结构示意图；
图4是本发明煤气化炉的部分内部剖视结构示意图；
图5是本发明图3中A-A的剖视结构示意图；
图中：1、冷却出料系统，2、过渡送料设备，3、气化炉装置，4、三角排烟孔，5、进料系统，6、加热部，7、平行管加热设备，8、还原部，9、隔温墙，10、反应腔，11、控制闸口，12、隔离网栅层,13、预热部，14、热转化器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
一种无空分装置的煤气化炉，包括平行管加热设备7、进料系统5、气化炉装置3、热转化器14和冷却出料系统1，所述进料系统5连接所述气化炉装置3的输入端、所述气化炉装置3的输出端连接所述冷却出料系统1，所述平行管加热设备7设于所述气化炉装置3上；所述热转化器14连接所述气化炉装置3；所述气化炉装置3内部还设有导流设备；所述平行管加热设备7包含至少一对平行式蓄热辐射加热管。
本技术进行煤分质处理应用，获取不同的煤气化能源，提高煤利用率。根据低阶煤的物质构成及其物理化学性质，首先采用中低温热解技术(气化炉装置3内部设置辐射加热管加热)对煤炭进行分质，将煤热解成气、液、固三相物质，然后再根据各类热解产物的物理化学性质有区别的进行利用，梯级延伸加工，生产大宗化工原料和各类精细化学品。
气化炉装置3内部无空分装置，节省成本。
具体技术路线是一个梯级利用过程。
第1步：先将煤炭经固体热载体催化热解技术处理，产出煤焦油、兰炭(块焦、粉焦)和焦炉煤气等初级产品，完成对原料煤炭的分质；
第2步：从焦炉煤气中提取氢气用于精馏出酚等高附加值产品后的煤焦油加氢，产出石脑油、柴油、液化气、等石油产品；
第3步：将提氢后的焦炉煤气中的甲烷成分分离出来，用于生产压缩天然气或液化天然气，焦炉煤气中剩余的一氧化碳用于生产甲醇、合成氨，或作为工业燃料。对兰炭根据产品质量和粒度大小进行分质利用，块状兰炭用于生产电石、铁合金，粉状兰炭进行煤气化后生产甲醇、天然气、乙二醇、合成氨、合成油、石蜡等化工品，或作为高炉喷吹料、工业燃料，碳一基础化学品甲醇与石脑油用于耦合生产碳二基础化学品乙烯。
如附图1所示，平行管加热设备7、进料系统5、气化炉装置3、热转化器14和冷却出料系统1，还有热转化器14以及导流设备。
在气化炉装置3内部的高温条件下，按照预定的煤气化设定条件，加入适合的催化剂等辅料，气化炉装置3内部产生混合气体，在热转化器14的转换分离下，获取乙烷气体，以及其余的混合气体。
如附图2所示，热转化器14可以通入冷水，气化炉装置3的热量气体可以通过热转化器14，获取热量蒸汽，进入气化炉装置3内部参与反应。
平行管加热设备7采用平行式的辐射加热管，其包括至少一对平行设置的辐射管，平行式加热辐射管可以节省安装空间，可以以辐射管单元进行使用，本技术提供的平行式蓄热辐射加热管，依旧包括气缸、换气阀、点火组件和辐射管。平行式设计，辐射时，无弯曲部阻扰，可以实现直线型的均匀热量辐射，提高热量辐射利用效率。平行管加热设备7成单元布置在焦炉加热装置3上。
进料系统5就是一个上料单元，内部设有粉碎机构，当原料投放入进料系统5时，进行粉碎，进而进入焦炉加热装置3内部进行焦化反应。
气化炉装置3是一个腔体保温结构，其内部设有输料通道，气化炉装置3在平行管加热设备7的辐射加热上，内部形成高温反应条件。原料进入并堆放在气化炉装置3内，按照预设的焦化条件和环境进行加热焦化。气化炉装置3上设有配套的输出口，可以将焦化反应后的产物如焦化煤气等输出。本技术的气化炉装置3具有一定坡度，便于内部原料运动。
冷却出料系统1是尾料冷却回收设备，将焦化后的产物以及废料进行回收利用。其设备技术成熟，结构简单，比如采用冷却筒。
导流设备是用来对内部的热流进行导向的设备，将热量集中，使其在气化炉装置3内部充分利用。可选的，本实施例将导流设备选择为一个耐热风管，耐热风管的输入端接入外部的鼓风机，耐热风管的输出端接入连通气化炉装置3内部腔室。当加热时，将平行管加热设备7辐射的热量导向吹向其加热部位。
本发明采用平行式蓄热辐射加热管进行加热，取消原气化炉的不完全燃烧的加热方式，平行式蓄热辐射加热管辐射热量稳定，解决了气化炉在气化反应时带来的大量废气和高温排烟，采用三段式加热，预热段可以为还原段提供热量而进行增温加热；
采用本技术，取消空分装置，节省成本，还可以利用热转化器转化获取水蒸气，将水蒸气送入反应炉而提供原料，利用本身能源参与反应，环保、节能；
采用本技术的热转化器，最终可以获取甲烷CH4和乙烷C2H4等气化产物，提高气化产量和降低能耗。
实施例2
一种无空分装置的煤气化炉，包括平行管加热设备7、进料系统5、气化炉装置3、热转化器14和冷却出料系统1，所述进料系统5连接所述气化炉装置3的输入端、所述气化炉装置3的输出端连接所述冷却出料系统1，所述平行管加热设备7设于所述气化炉装置3上；所述热转化器14连接所述气化炉装置3；所述气化炉装置3内部还设有导流设备；所述平行管加热设备7包含至少一对平行式蓄热辐射加热管。
平行管加热设备7采用平行式的辐射加热管，其包括至少一对平行设置的辐射管，平行式加热辐射管可以节省安装空间，可以以辐射管单元进行使用，本技术提供的平行式蓄热辐射加热管，依旧包括气缸、换气阀、点火组件和辐射管。平行式设计，辐射时，无弯曲部阻扰，可以实现直线型的均匀热量辐射，提高热量辐射利用效率。平行管加热设备7成单元布置在焦炉加热装置3上。
进料系统5就是一个上料单元，内部设有粉碎机构，当原料投放入进料系统5时，进行粉碎，进而进入焦炉加热装置3内部进行焦化反应。
气化炉装置3是一个腔体保温结构，其内部设有输料通道，气化炉装置3在平行管加热设备7的辐射加热上，内部形成高温反应条件。原料进入并堆放在气化炉装置3内，按照预设的焦化条件和环境进行加热焦化。气化炉装置3上设有配套的输出口，可以将焦化反应后的产物如焦化煤气等输出。本技术的气化炉装置3具有一定坡度，便于内部原料运动。
冷却出料系统1是尾料冷却回收设备，将焦化后的产物以及废料进行回收利用。其设备技术成熟，结构简单，比如采用冷却筒。
导流设备是用来对内部的热流进行导向的设备，将热量集中，使其在气化炉装置3内部充分利用。可选的，本实施例将导流设备选择为一个耐热风管，耐热风管的输入端接入外部的鼓风机，耐热风管的输出端接入连通气化炉装置3内部腔室。当加热时，将平行管加热设备7辐射的热量导向吹向其加热部位。
本发明采用平行式蓄热辐射加热管进行加热，取消原气化炉的不完全燃烧的加热方式，平行式蓄热辐射加热管辐射热量稳定，解决了气化炉在气化反应时带来的大量废气和高温排烟，采用三段式加热，预热段可以为还原段提供热量而进行增温加热；进一步地，还包括控制闸口11，所述控制闸口11连接于所述冷却出料系统1的出料口。
控制闸口11是一个开关阀门，安装在所述冷却出料系统1的出料口处。
如附图3所示，冷却出料系统1竖直布置，控制闸口11安装在所述冷却出料系统1下端的出料口处。
控制闸口11可以采用电动化或者机械式开关。
进一步地，所述气化炉装置3包括预热部13、加热部6和还原部8，所述预热部13、所述加热部6和所述还原部8之间皆设有隔温层；所述预热部13和所述还原部8通过耐热管再次连接。
如附图3和4所示，本发明的所述气化炉装置3采用三段式设计。
左右分别为预热部13、高温部8和低温部6，预热部13、高温部8和低温部6上对应安装的平行管加热设备7的数量不同。
因为预热部13的作用主要是预热作用，低温部6用于初步的高温气化反应，高温部8用于第二次的持续高温气化反应，通过预热、初步气化加热和第二次气化反应，可以使得原料得到最优地气化反应！
因此，对应预热部13、高温部8和低温部6三个温度段的平行管加热设备7的数量不同。
具体的辐射加热管的数量和安装形式可以选择，根据数量可以设定需要达到的温度即可。
本技术中，预热部13、高温部8和低温部6三个温度段温度要求如下：
进一步地，所述预热部13的温度不低于600℃，所述加热部6的温度不低于800℃，所述还原部8的温度不低于1200℃。
进一步地，所述预热部13的上部主体上、所述加热部6的上部主体上和所述还原部8的上部主体上皆设有三角排烟孔4。
为了排放烟气和接收焦化气体，如附图3所示，在所述预热部13、高温部8和低温部6的上部主体上皆设有三角排烟孔4。
进一步地，还包括过渡送料设备2，所述过渡送料设备2连接于所述气化炉装置3和所述冷却出料系统1之间。
过渡送料设备2是一个单独的过渡段，起作用在于缓冲进入冷却出料系统1的产物，避免物料排放过激。
过渡送料设备2与气化炉装置3的结构一样，仅仅是尺寸改变，同样具有保温效果。
实施例3
一种煤气化炉加工装置，包括实施例1的一种无空分装置的煤气化炉。
煤气化炉包括平行管加热设备7、进料系统5、气化炉装置3、热转化器14和冷却出料系统1，所述进料系统5连接所述气化炉装置3的输入端、所述气化炉装置3的输出端连接所述冷却出料系统1，所述平行管加热设备7设于所述气化炉装置3上；所述热转化器14连接所述气化炉装置3；所述气化炉装置3内部还设有导流设备；所述平行管加热设备7包含至少一对平行式蓄热辐射加热管。
平行管加热设备7采用平行式的辐射加热管，其包括至少一对平行设置的辐射管，平行式加热辐射管可以节省安装空间，可以以辐射管单元进行使用，本技术提供的平行式蓄热辐射加热管，依旧包括气缸、换气阀、点火组件和辐射管。平行式设计，辐射时，无弯曲部阻扰，可以实现直线型的均匀热量辐射，提高热量辐射利用效率。平行管加热设备7成单元布置在焦炉加热装置3上。
进料系统5就是一个上料单元，内部设有粉碎机构，当原料投放入进料系统5时，进行粉碎，进而进入焦炉加热装置3内部进行焦化反应。
气化炉装置3是一个腔体保温结构，其内部设有输料通道，气化炉装置3在平行管加热设备7的辐射加热上，内部形成高温反应条件。原料进入并堆放在气化炉装置3内，按照预设的焦化条件和环境进行加热焦化。气化炉装置3上设有配套的输出口，可以将焦化反应后的产物如焦化煤气等输出。本技术的气化炉装置3具有一定坡度，便于内部原料运动。
冷却出料系统1是尾料冷却回收设备，将焦化后的产物以及废料进行回收利用。其设备技术成熟，结构简单，比如采用冷却筒。
导流设备是用来对内部的热流进行导向的设备，将热量集中，使其在气化炉装置3内部充分利用。可选的，本实施例将导流设备选择为一个耐热风管，耐热风管的输入端接入外部的鼓风机，耐热风管的输出端接入连通气化炉装置3内部腔室。当加热时，将平行管加热设备7辐射的热量导向吹向其加热部位。
本发明采用平行式蓄热辐射加热管进行加热，取消原气化炉的不完全燃烧的加热方式，平行式蓄热辐射加热管辐射热量稳定，解决了气化炉在气化反应时带来的大量废气和高温排烟，采用三段式加热，预热段可以为还原段提供热量而进行增温加热；进一步地，还包括控制闸口11，所述控制闸口11连接于所述冷却出料系统1的出料口。
进一步地，所述气化炉装置3内部设有至少一个隔温墙9，所述隔温墙9两侧形成反应腔10。
如附图5所示，气化炉装置3为矩形结构，内部设有四个隔温墙9，隔温墙9将气化炉装置3内部分割开形成五个反应腔10。
每个反应腔10都可以进行反应。
平行管加热设备7采用多个平行式蓄热辐射加热管，密封、隔热安装在反应腔10下面。
本技术采用在气化炉装置3内部底面设置多个平行管加热设备7及多组平行式蓄热辐射加热管的方式进行加热，无空分装置。
无污染，内部结构简单，造价低。
进一步地，所述进料系统5对应一个所述隔温墙9布置。
在投料上，进料系统5不能设置一个，这样会导致投料不均匀。如附图5所示，进料系统5对应一个所述隔温墙9布置，这样，进料系统5投放的料可以向左右的反应腔10分散投料。
进一步地，所述气化炉装置3内部底面上设有隔离网栅层12。
如附图4所示，隔离网栅层12。是一种金属耐热网栅，固定放置在焦炉加热装置3内部底面上，可以用来放料，并且将下部的热量散发进来。隔离网栅层12的规格尺寸应当限定，避免原料下漏。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无空分装置的煤气化炉，包括平行管加热设备(7)、进料系统(5)、气化炉装置(3)、热转化器(14)和冷却出料系统(1)，所述进料系统(5)连接所述气化炉装置(3)的输入端、所述气化炉装置(3)的输出端连接所述冷却出料系统(1)，所述平行管加热设备(7)设于所述气化炉装置(3)上；所述热转化器(14)连接所述气化炉装置(3)；所述气化炉装置(3)内部还设有导流设备；所述平行管加热设备(7)包含至少一对平行式蓄热辐射加热管。
2.如权利要求1所述的一种无空分装置的煤气化炉，其特征在于，还包括控制闸口(11)，所述控制闸口(11)连接于所述冷却出料系统(1)的出料口。
3.如权利要求1所述的一种无空分装置的煤气化炉，其特征在于，所述气化炉装置(3)包括预热部(13)、加热部(6)和还原部(8)，所述预热部(13)、所述加热部(6)和所述还原部(8)之间皆设有隔温层；所述预热部(13)和所述还原部(8)通过耐热管再次连接。
4.如权利要求3所述的一种无空分装置的煤气化炉，其特征在于，所述预热部(13)的温度不低于600℃，所述加热部(6)的温度不低于800℃，所述还原部(8)的温度不低于1200℃。
5.如权利要求3所述的一种无空分装置的煤气化炉，其特征在于，所述预热部(13)的上部主体上、所述加热部(6)的上部主体上和所述还原部(8)的上部主体上皆设有三角排烟孔(4)。
6.如权利要求1所述的一种无空分装置的煤气化炉，其特征在于，还包括过渡送料设备(2)，所述过渡送料设备(2)连接于所述加热装置(3)和所述冷却出料系统(1)之间。
7.一种煤气化炉加工装置，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的一种无空分装置的煤气化炉。
8.如权利要求7所述的一种煤气化炉加工装置，其特征在于，所述气化炉装置(3)内部设有至少一个隔温墙(9)，所述隔温墙(9)两侧形成反应腔(10)。
9.如权利要求8所述的一种煤气化炉加工装置，其特征在于，所述进料系统(5)对应一个所述隔温墙(9)布置。
10.如权利要求7所述的一种煤气化炉加工装置，其特征在于，所述气化炉装置(3)内部底面上设有隔离网栅层(12)。
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