CN1190276C - 一种处理低热值燃料的气化方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明应用于低热值煤、生物质燃料及生活垃圾的就地气化处理，其特征在于：它是空气预热器1通过管道与气化器2，气渣分离器3，蒸气发生器4，气体净化器5，转换阀9逐个一一相连通；转换阀9通过管道与空气预热器1下端设置的热回收器6相通，是一封闭的循环气化系统；在处理低热值燃料的气化过程中，根据处理的物料不同而控制相应的温度。本发明操作简便、气化效率高、燃气热值高、燃料适应面宽、无污染、灰渣量少且呈固体块状。

Description

一种处理低热值燃料的气化方法及其装置
技术领域：
本发明应用于低热值煤、生物质燃料及生活垃圾的就地气化处理。
技术背景：
低热值燃料，主要包括低热值煤、生物质燃料及生活垃圾等，直接利用，不仅效率低，也难以符合日益严格的环保要求。低热值燃料燃气化利用，既便于贮藏及远距离运输，降低运输费用，而且可扩大燃料的用途，提高能源利用效率，减少污染。目前低热值燃料气化主要为固定床气化和流化床气化，且都是基于常温气化。常温空气气化，难处理灰渣，易形成焦油、苯酚等化合物，气化效率及燃气热值较低，燃料利用范围较小，预处理复杂；富氧或纯氧气化，可提高气化效率及燃气热值，但需空气分离装置，动力消耗大，系统复杂，经济效益不高。
发明内容：
本发明的目的是提供一种气化效率高、燃气热值高、焦油含量低、燃料适应面宽、无污染、热工特性良好、灰渣量少且呈固体块状、操作简便的气化装置与方法。
1.提供处理低热值燃料的气化装置，它由空气预热器1通过管道与气化器2、气渣分离器3、蒸气发生器4、气体净化器5、转换阀9逐个一一相连通；转换阀9通过管道与空气预热器1下端设置的热回收器6相通，是一封闭的循环气化系统；
气化器2内安装了设有排放灰渣的通道8的热稳定器7；
空气预热器1设有对称布置的热回收器6。
2.提供一种利用上述气化装置处理低热值燃料的气化方法，其特征在于根据处理的物料不同而控制相应的温度：
①进入气化器2的原料为含灰分10-30％的煤时，气化器2气化温度1100-1700℃；
②进入气化器2的原料为含灰分7％左右的煤时，气化温度超过1200℃；
③进入气化器2的原料为生活垃圾，其中含厨余85％，其余成分为纸、塑料、竹木、布、瓜果质时，气化温度为1100-1250℃；
④进入气化器2的原料为木块时，气化温度为1200-1350℃。
本发明的优点是：
1.气化器温度始终高于灰熔点，降低了对燃料热值的要求，使灰渣熔化成熔渣，灰渣体积显著减少，熔渣易造型、流动性好而不易堵塞；增强了气化反应，降低空气系数，减少燃气体积，提高燃气热值(5～20MJ/m3)；减少了气体净化器5的尺寸，降低了燃气净化费用。
2.本发明的空气预热器1应用烟气余热极限回收器6，并组织低氧弥散燃烧。空气预热器1不仅降低了800℃以上的空气与水蒸汽混合气化剂的生产成本，而且抑制了NOx和二恶英的生成，有利于环境净化，空气预热器1合理组织烟气再循环，实现了低氧弥散燃烧所需的低氧气氛。
3.本发明可有效地气化处理各种低热值燃料，如低热值煤、生物质燃料和生活垃圾、造纸厂黑色废渣、农业废渣(如谷壳、蔗渣等)及可更新的植物(如树木)，可用于中小型企业就地气化处理低热值废料和生活垃圾，也可用于区域集中供气。
总之，本发明就地气化处理低热值煤、生物质燃料及生活垃圾，操作简便、气化效率高、燃气热值高、燃料适应面宽、无污染、灰渣量少且呈固体块状。
附图说明：
附图1为本发明处理低热值燃料的气化装置之结构示意图：
处理低热值燃料的气化装置由空气预热器1通过管道与气化器2、气渣分离器3、蒸气发生器4、气体净化器5、转换阀9逐个一一相连通；转换阀9通过管道与空气预热器1下端设置的热回收器6相通，是一封闭的循环气化系统；
气化器2内安装了设有排放灰渣的通道8的热稳定器7；
空气预热器1设有对称布置的热回收器6。
具体实施方式：
附图1也展示了本发明处理低热值燃料的气化工作过程。
空气预热器1设有左右两空腔，分别作为混合气化剂流道和燃烧区；烟气余热极限回收器6成对布置，压缩空气和低温烟气的通道由转换阀9控制，进行周期性的切换，交替通过烟气余热极限回收器6；烟气余热极限回收器6能将常温空气预热到接近燃烧区气流温度水平(仅差100～200℃)；一个余热回收器6放热时，常温空气从室温升高到800℃以上的温度；大部分被预热的空气从空气预热器1的中间引出口进入气化器2，剩余的小部分预热空气流向空气预热器1的燃烧区空腔，并与供入的自身产生的清洁燃气混合，在燃烧区组织低氧弥散燃烧，产生1000℃以上的烟气。燃烧烟气通过另一个余热回收器6，温度下降到120℃左右，后经转换阀9排入空气；为使两余热回收器6热平衡，需向燃烧区辅助供给常温空气10。
燃料与混合气化剂进入气化器2内热稳定器7的上部空间；燃料在此区域发生气化反应，进行燃气合成；未完全反应的少量碳粒、合成燃气和熔渣穿过气化器2内的热稳定器7的通道8时，熔渣及碳粒被热稳定器7捕获，沿热稳定器7的通道8表面下滑；碳粒在这足够长的时间内继续气化，直至气化完全；燃气和熔渣进入气渣分离器3，熔渣集中于气渣分离器3的底部，高温燃气再经蒸汽发生器4释放显热，产生水蒸汽。产生的水蒸汽添加到空气预热器1的压缩空气中。冷却后的燃气进入气体净化器5，去除H2S、HCl和烟尘，少部分清洁燃气用作空气预热器1燃料，其余大部分供给热能或电能生产系统。
气化器2里的气化压力为常压，气化温度始终保持高于灰熔点，水蒸汽在气化剂中的体积含量适中，低空气系数气化。控制燃料和气化剂比例，实现低空气系数。低空气系数下的气化主反应有：
水蒸汽可抑制烟尘形成，改善燃气质量。气化副反应有：
控制水蒸汽在混合气化剂中的比例，达到主反应放热Q1超过副反应吸热Q2，可维持高于灰熔点的气化温度，使得灰渣呈熔融状态滴入气渣分离器3。
气化器2内的热稳定器7具有高捕渣效率、稳定气化温度，使气化更完全三大功能。热稳定器7的通道8增大了热稳定器7的表面积，且热稳定器7有一定高度，极易粘附液渣，提高了捕渣效率，再者燃气经过通道8的初次过滤，灰尘含量大大减少，也降低了气体净化器5的尺寸与费用；热稳定器7比热大，贮存了大量的热量，在燃料流量或热值变化时，仍可维持稳定的气化温度；液渣流过通道8时受到抑制，未气化完的碳粒在此足以完全气化。
利用本发明的气化装置在处理低热值燃料的过程中，其特征在于：根据处理的物料不同而控制相应的温度。
①进入气化器2的原料为含灰分10-30％的煤时，气化器2气化温度1100-1700℃。
如：原料为含灰分15％的煤时，气化温度超过1450℃；
原料为含灰分20％的煤时，气化温度超过1320℃。
②气化器2的原料为含灰分7％左右的煤时，气化温度应超过1200℃。
③气化器2的原料为生活垃圾，其中含厨余85％，其余成分为纸、塑料、竹木、布、瓜果质时，气化温度为1100-1250℃。
④气化器2的原料为木块时，气化温度为1200-1350℃。

Claims (2)

1.处理低热值燃料的气化装置由空气预热器(1)通过管道与气化器(2)、气渣分离器(3)、蒸气发生器(4)、气体净化器(5)、转换阀(9)逐个一一相连通；转换阀(9)通过管道与空气预热器(1)下端设置的热回收器(6)相通，是一封闭的循环气化系统；
气化器(2)内安装了设有排放灰渣的通道(8)的热稳定器(7)；
空气预热器(1)设有对称布置的热回收器(6)。
2.利用权利要求1所述的气化装置处理低热值燃料的气化方法，其特征在于根据处理的物料不同而控制相应的温度：
①进入气化器(2)的原料为含灰分10-30％的煤时，气化器(2)气化温度1100-1700℃；
②进入气化器(2)的原料为含灰分7％左右的煤时，气化温度超过1200℃；
③进入气化器(2)的原料为生活垃圾，其中含厨余85％，其余成分为纸、塑料、竹木、布、瓜果质时，气化温度为1100-1250℃；
④进入气化器(2)的原料为木块时，气化温度为1200-1350℃。
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