CN201046953Y - 循环煤流化床煤气发生炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种循环煤流化床煤气发生炉，包括炉体和炉体下部设置的一次风口和下原煤入口，所述炉体上部设置有至少一个使高温气化剂进入炉内的二次风口和至少一个上原煤入口。所述炉体上还设置有使循环煤进入炉内的斜管。本实用新型通过在炉体上设置通入750℃～850℃气化剂的一次风口和二次风口、送入粉煤的上原煤入口和下原煤入口以及引入循环煤的斜管，使粉煤与气化剂的反应热量消耗比常温气化剂低20％～30％，煤气的可燃成份较常温气化剂的混合煤气高20％～30％，煤耗仅为0.22Kg/Nm3～0.25Kg/Nm3，具有煤耗低、热值高、生产效率高和成本低等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种煤气发生炉，特别是一种循环煤流化床煤气发生炉。
背景技术
现有技术粉煤气化煤气发生炉的热量一般用于生产蒸汽，再将蒸汽和空气作为气化剂通入炉内生产半水煤气或水煤气。由于煤气热量很大，使生产的蒸汽量大大超过生产煤气反应的需要量。虽然剩余的蒸汽可以用于其他生产供汽，但使生产煤气的煤耗增高，煤耗在0.3Kg/Nm3～0.4Kg/Nm3以上。
另外，现有技术煤气发生炉所用气化剂的温度一般在65℃～-120℃，在炉内反应时，气化剂温度需要升到1000℃～1100℃，期间消耗了大量的反应热量，进一步增加了生产煤气的煤耗。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种循环煤流化床煤气发生炉，有效解决现有技术煤气发生炉煤耗高等技术缺陷。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种循环煤流化床煤气发生炉，包括炉体和炉体下部设置的一次风口和下原煤入口，所述炉体上部设置有至少一个使高温气化剂进入炉内的二次风口和至少一个上原煤入口。
所述二次风口为1～4个。进一步地，在所述一次风口和二次风口处进入炉内的高温气化剂温度为750℃～850℃。更进一步地，在所述一次风口处进入炉内的一次气化剂量为总气化剂量的50％～60％，在所述二次风口处进入炉内的二次气化剂量为总气化剂量的35％～45％。
所述上原煤入口和下原煤入口之间的距离为4000mm～5000mm。
所述炉体上还设置有使循环煤进入炉内的斜管。进一步地，所述斜管与炉体轴线的夹角为20°～30°。
所述炉体上部设置有煤气出口和防爆膜口，炉体下部设置有下渣管。
在上述技术方案基础上，所述炉体的底部连接进气室，炉体和进气室之间设置风帽，所述炉体自下而上依次设置成浓相段、稀相段和沉降段。
所述一次风口设置在进气室，所述斜管和下原煤入口设置在浓相段，所述二次风口和上原煤入口设置在稀相段。
所述风帽上设置有6～8个喷孔，所述喷孔直径为4mm～6mm。进一步地，所述喷孔的轴线与风帽的轴线间夹角为50°～70°。
所述稀相段由上大下小的锥段和直段构成，所述直段的内径为D2，所述浓相段和稀相段的高度H2为5.0D2～6.0D2。
所述沉降段由上大下小的锥段和直段构成，所述浓相段、稀相段和沉降段的高度H3为2.0H2～3.0H2，其中H2为浓相段和稀相段高度。
在上述技术方案基础上，所述沉降段的横截面积是浓相段横截面积的3～7倍。
本实用新型提出了一种循环煤流化床煤气发生炉，通过在炉体上设置通入高温气化剂的二次风口、送入粉煤或粘煤的上原煤入口以及引入循环煤的斜管，使入炉的气化剂温度可达到750℃～850℃，且由于二次通入高温气化剂、循环煤再入炉和上原煤入口送入粉煤，使粉煤在炉中始终是循环流动的，因此燃烧充分、热效率高。本实用新型粉煤与气化剂的反应热量消耗比常温气化剂低20％～30％，煤气的可燃成份较常温气化剂的混合煤气高20％～30％。由于本实用新型稀相段及沉降段均为上大下小的锥形结构，上部横截面积是下部横截面积的3～7倍，不仅可以分离下来大于0.5mm的粉煤，同时使煤气在上部的速度低至0.2m/s～0.25m/s，仅为下部速度的20％，因此煤气在炉中停留时间长，气化时间长，煤气的成份好。本实用新型由空气加蒸汽的气化剂生产的混合煤气热值在5600KJ/Nm3～6000KJ/Nm3(1350kcal/Nm3～1450kcal/Nm3)，煤耗仅为0.22Kg/Nm3～0.25Kg/Nm3，具有煤耗低、热值高、生产效率高和成本低等优点。
本实用新型循环煤流化床煤气发生炉本煤气炉可大型化，受热部件采用耐火材料制作，造价低，使用寿命长，飞灰损失小，煤利用率高达95％，热利用率也高达90％。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型风帽的结构示意图；
图3为本实用新型炉体下部的结构示意图；
图4为本实用新型水封槽的结构示意图。
附图标记说明：
1-炉体； 2-风帽； 3-一次风口；
4-二次风口； 5-防爆膜口； 6-煤气出口；
7-斜管； 8-下渣管； 9-上原煤入口；
10-下原煤入口； 11-进气室； 12-浓相段；
13-稀相段； 14-沉降段； 15-耐火砖层；
16-混凝土层； 21-喷孔； 22-圆柱；
23-圆锥； 24-风帽箱； 81-水封槽；
82-埋刮板出渣机。
具体实施方式
图1为本实用新型结构示意图。如图1所示，本实用新型循环煤流化床煤气发生炉包括炉体1，炉体1下部设置有一次风口3和下原煤入口10，炉体1自下而上依次设置成浓相段12、稀相段13和沉降段14，炉体1的底部连接进气室11，炉体1和进气室11之间设置风帽2，炉体1上部设置有至少一个二次风口4和至少一个上原煤入口9，二次风口4用于使高温气化剂进入炉内，上原煤入口9用于使粉煤或粘煤进入炉内。具体地，进气室11的侧壁上设置一次风口3，可使750℃～850℃的高温气化剂进入进气室11；浓相段12的侧壁上设置下原煤入口10，用于开始时从下部将粉煤送入浓相段12；稀相段13为上大下小的锥形结构，侧壁上设置有至少1个二次风口4，供750℃～850℃的高温气化剂进入稀相段13，稀相段13侧壁上设置有上原煤入口9，用于从上部向炉体1内送入粉煤或粘煤；沉降段14为上大下小的锥形结构，侧壁上设置有防爆膜口5，防爆膜口5的端面上设置防爆膜；浓相段12的侧壁上还设置有斜管7，用于使经分离的粒度大于10μm的粉煤经斜管7进入浓相段12；炉体1的下部设置有下渣管8，用于将炉中的石渣及煤中的粗粒煤排出；炉体1的顶部设置有煤气出口6。
本实用新型循环煤流化床煤气发生炉通过在炉体上设置通入高温气化剂的一次风口和二次风口、送入粉煤或粘煤的下原煤入口和上原煤入口、以及引入循环煤的斜管，使入炉的气化剂温度可达到750℃～850℃，且由于二次通入高温气化剂和循环煤再入炉，使煤在炉中始终是循环流动的，高温气化剂使蒸汽含量增大，因此粉煤与气化剂的反应热量消耗比常温气化剂低20％～30％，煤气的可燃成份较常温气化剂的混合煤气高20％～30％。
高温气化剂从一次风口3进入进气室11，后进入风帽2内部，由风帽的喷孔喷出。炉体1的下原煤入口10可以与螺旋输送给煤机连接，在本实用新型开车工作时，螺旋输送给煤机将原煤经下原煤入口10送入炉体1。在浓相段12，高温气化剂与粉煤接触，由于气化剂的流速可达到使粉煤流化的状态，所以浓相段12是流化状态。具体地，在风帽箱间气速达2m/s～3m/s，喷孔喷出的气化剂风速达30m/s～50m/s，因此粒度达10mm的粉煤就沸腾起来，不会出现吹不起或结焦等现象。
图2为本实用新型风帽的结构示意图。如图2所示，风帽2由圆柱22和圆锥23构成，圆柱22的内腔开设成风帽箱24，风帽2开设有6～8个直径为4mm～6mm的喷孔21，用于喷出气化剂，喷孔21的轴线与风帽2的轴线间的夹角γ为50°～70°，形成理想的气流方向。本实施例中，风帽采用1Cr18Ni9Ti不锈钢，外径50mm，上部凹台外径45mm，内径30mm；圆柱22长132mm，上部凹台长20mm，整体长170mm，上部凹台下缘与喷孔21间距离100mm；圆锥23的锥面与风帽轴线间的夹角δ为30°，前端有直径3mm的平台；喷孔21为8个，其轴线与风帽轴线间的夹角γ为60°。
斜管7连接在浓相段12，用于将循环煤送入炉内，循环煤是经过分离的粒度大于10μm的粉煤。具体地，炉体1内的煤气经煤气出口6排出后，煤气经高温分离器、低温分离器可以将粒度大于10μm的粉煤分离下来，通过斜管7送回炉中。斜管7与炉体1轴线的夹角α为20°～30°，使斜管7中粉煤的高度超过炉内浓相段12的高度，粉煤由斜管7中的气化剂送入炉中，并产生燃烧。本实施例中，斜管7直径为200mm，里面是不锈钢管，外面是炭钢管，中间衬隔热层，入炉下部接气化剂气体，气化剂进风口直径约57mm，使粉煤靠自重及气体喷射入炉。由于本实用新型将粒度大于10μm的粉煤作为循环煤再入炉，因此大幅度降低了煤耗。
上述技术方案中，浓相段12是内径为D1、高度为H1的直段，在浓相段12内距离风帽2约50mm～80mm处，可以保证气化剂中的氧气全部与粉煤完全燃烧尽，并使浓相段12煤气的流速在0.8m/s～1.2m/s范围内。本实施例中，浓相段12内径D1为760mm，直段高度H1为1000mm。
在稀相段13，蒸汽、二氧化碳与粉煤产生化学反应，因为是高温区，所以二氧化碳绝大部分变为一氧化碳，蒸汽则变为氢气及一氧化碳气体，粉煤中的挥发物变成气体，在高温下裂解为甲烷等气体。稀相段13的侧壁上设置有至少1个二次风口4，优选为1～4个二次风口4，向稀相段13送入温度达750℃～850℃的气化剂，高温气化剂使煤气的温度升高，供水蒸汽与煤气化时提供热量并将部分细粉煤燃烧掉，提高了反应效率，并可进一步减少煤气携带的煤量。
上述技术方案中，稀相段13由上大下小的锥段和直段构成，锥段的锥角β为15°，锥段下端的内径为D1，上端的内径为D2，直段的内径为D2，稀相段13的高度为H2-H1，其中H2＝5.0D2～6.0D2，H1为浓相段高度。该结构使稀相段13内煤气的流速下降至0.4m/s～0.5m/s，使煤气在炉中停留时间加长，一方面使煤气的成份及粉煤的化学反应均有保证，另一方面可使煤气中的粗粒粉煤分离出来。本实施例中，锥段下端内径D1为760mm，锥段上端内径D2为1050mm，取H2＝5.7D2，则浓相段和稀相段的总高度约为6000mm，使稀相段13的高度为5000mm，有效降低了煤气的流速。
稀相段13的侧壁上还设置有上原煤入口9，上原煤入口9和下原煤入口10之间的距离为4000mm～5000mm，优选的距离是4700m。在本实用新型开车工作时，粉煤由下原煤入口10送入，当一段时间炉温正常后，下原煤入口10停止供煤，由上原煤入口9从上部送入煤，浓相段12的煤主要来源于斜管7送入的循环煤，由于下部温度由循环煤控制，因此上原煤入口9附近区域的温度高，有效提高了反应效率。上原煤入口9送入的煤可以是粉煤，也可以是粘煤，本实施例优选采用粘煤。本实用新型采用上原煤入口9送煤的作用体现在：(1)当用不粘煤作原料时，炉下部的循环煤来控制下部炉温，循环煤量可以大到原煤量的20～40倍，这样将循环煤用掉可以节省系统用煤；(2)如果用粘煤从下原煤入口10入炉，由于粘煤在调温时析出粘结的液体(煤焦油)在炉下会将煤结成块造成结焦，而本实用新型由上原煤入口9在稀相段送入粘煤，粘煤在稀相段迅速地将粘结液分解成气体而不会产生粘结现象；(3)粘煤挥发份可达50％，因此煤气的成份和热值大幅度提高。本实施例中，炉体1下部一次风口3进入的气化剂量约为总气化剂量的50％～60％，其余35％～45％的气化剂在二次风口4处入炉，另外5％的气化剂从斜管7入炉，使循环煤在浓相段12中燃烧。由于本实用新型设置了二次风口4、上原煤入口9和斜管7，在斜管7中通入5％的气化剂使循环煤燃烧升温并入炉中，同时在炉中部通入二次气化剂，使颗粒细于原料的循环煤可与气化剂反应生成煤气。
沉降段14也为上大下小的锥形结构。沉降段14由上大下小的锥段和直段构成，锥段的锥角β为15°，锥段下端的内径为D2，上端的内径为D3，直段的内径为D3、高度为H4，沉降段14的高度为H3-H2，且H3＝2.0H2～3.0H2，H4＝D3，锥段上端的内径D3使上部沉降段14的横截面积是下部浓目段12横截面积的3～7倍，优选为5倍，本实施例中，锥段下端内径D2为1050mm，锥段上端内径D3为1500mm，取H3＝2.0H2，浓相段和稀相段的总高度H2＝6000mm，所以浓相段、稀相段和沉降段的总高度H3为12000mm，使沉降段14的高度为7000mm。该结构使上部沉降段14的横截面积是下部浓相段12横截面积的3.9左右，使沉降段14内煤气流速进一步下降至0.2m/s～0.25m/s，仅为下部浓相段12煤气流速的20％，因此可以进一步分离下来大于0.5mm的粉煤，且使煤气在炉中停留的时间达到10秒左右，因此气化时间长，煤气的成份好。
由于本实用新型稀相段及沉降段均为上大下小的锥形结构，上部横截面积是下部横截面积的5倍左右，不仅可以分离下来大于0.5mm的粉煤，同时使煤气的流速由浓相段12的0.8m/s～1.2m/s下降至稀相段13的0.4m/s～0.5m/s，并进一步下降至沉降段14的0.2m/s～0.25m/s，上部速度低仅为下部速度的20％，使煤在炉中停留时间加长了5～6分钟，粉煤在炉中的停留时间达到30分钟以上，煤气在炉中停留的时间也加长，气化时间长，因此使煤气的成份及粉煤的化学反应均有保证。
图3为本实用新型炉体下部的结构示意图。如图3所示，炉体1的底部连接进气室11，炉体1和进气室11之间设置风帽2，风帽2与炉体底盘的联接是打入配合，风帽之间联接用混凝土层16固定。由于炉体1内下部到上部温度都在900℃～1100℃，因此炉体1内设立耐火砖层15以防止炉体受热而被烧伤，在耐火砖与炉体之间设立了隔热层进行隔热，隔热层可以是硅酸铝纤维板，因此炉外不用保温层，炉体外表温度在60℃以下。炉体1的下部还设置有下渣管8，将炉中的石渣及煤中粗粒煤由下渣管8排出，下渣管8设置在风帽2中部，为了防止风帽中的气化剂由此窜出，还可以在出渣管8下部装有水封槽。图4为本实用新型水封槽的结构示意图。如图4所示，水封槽81套在出渣管8的管口外，水封高度大于2000mm，埋刮板出渣机82从一侧伸入水封槽81内，渣由水封槽81经埋刮板出渣机82卸出而不会有气体窜出，因此这部分不流化的煤渣不会结焦和结渣，不会出现将下渣管堵死现象。
炉体1的上部设置有防爆膜口5，防爆膜口5的端面上设置有防爆膜，防止操作中失误使炉中煤气与空气产生爆炸。即使出现意外，爆炸的气体可从防爆膜口5喷出而不会从炉中下部喷出，可以避免烧伤操作人员。炉顶是圆拱形，用圆拱形耐火砖砌上，并有隔热层，此耐火层支撑在炉体上，因此尽管受热膨胀，膨胀只在隔热层中进行。
本实用新型循环煤流化床煤气发生炉以粉煤为原料、以水蒸汽和空气、富氧空气或纯氧为气化剂实现低煤耗的煤气生产，当用富氧空气加水蒸汽作为气化剂时可以生产半水煤气，当用纯氧加水蒸汽作为气化剂时则可以生产水煤气。由空气加蒸汽的气化剂生产的混合煤气热值在5600KJ/Nm3～6000KJ/Nm3，(1350kcal/Nm3～1450kcal/Nm3)，煤耗仅为0.22Kg/Nm3～0.25Kg/Nm3，具有煤耗低、热值高、生产效率高和成本低等优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
Claims (15)
1.一种循环煤流化床煤气发生炉，包括炉体和炉体下部设置的一次风口和下原煤入口，其特征在于，所述炉体上部设置有至少一个使高温气化剂进入炉内的二次风口和至少一个上原煤入口。
2.如权利要求1所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述二次风口为1～4个。
3.如权利要求1所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，在所述一次风口和二次风口处进入炉内的高温气化剂温度为750℃～850℃。
4.如权利要求1所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，在所述一次风口处进入炉内的一次气化剂量为总气化剂量的50％～60％，在所述二次风口处进入炉内的二次气化剂量为总气化剂量的35％～45％。
5.如权利要求1所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述上原煤入口和下原煤入口之间的距离为4000mm～5000mm。
6.如权利要求1所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述炉体上还设置有使循环煤进入炉内的斜管。
7.如权利要求6所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述斜管与炉体轴线的夹角为20°～30°。
8.如权利要求1所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述炉体上部设置有煤气出口和防爆膜口，炉体下部设置有下渣管。
9.如权利要求1～8中任一权利要求所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述炉体的底部连接进气室，炉体和进气室之间设置风帽，所述炉体自下而上依次设置成浓相段、稀相段和沉降段。
10.如权利要求9所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述一次风口设置在进气室，所述斜管和下原煤入口设置在浓相段，所述二次风口和上原煤入口设置在稀相段。
11.如权利要求9所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述风帽上设置有6～8个喷孔，所述喷孔直径为4mm～6mm。
12.如权利要求11所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述喷孔的轴线与风帽的轴线间夹角为50°～70°。
13.如权利要求9所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述稀相段由上大下小的锥段和直段构成，所述直段的内径为D2，所述浓相段和稀相段的高度H2为5.0D2～6.0D2。
14.如权利要求9所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述沉降段由上大下小的锥段和直段构成，所述浓相段、稀相段和沉降段的高度H3为2.0H2～3.0H2，其中H2为浓相段和稀相段高度。
15.如权利要求10～14中任一权利要求所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述沉降段的横截面积是浓相段横截面积的3～7倍。
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