CN201952404U - 环保型反火洁净炼焦及制气发电的多联产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环保型洁净的加压反火炼焦及制气发电的多联产装置。整套装置由炼焦制气炉炉体和换热器、分离器、加压风机等几大部分组成。配备自动化控制系统实现全自动智能化运行。该装置不但可适应大多数煤种的炼焦和制气发电，也可对生物质，如木、竹、秸秆、稻壳、垃圾棒等制生物质炭。在制生物质炭的同时产洁净燃气用来发电。实现多联产。该装置在加压运行时，可以地通过调节压力的大小（甚至负压）来控制炼焦制炭的速率。还可以在不需制炭时完全制成燃气进行发电。该装置可适应于不同的用户对不同的场合的各种需求。这个装置，在结构上保证了整个炼焦（制炭）同时产气、发电的整个过程中不对外排污水。除发电机的噪音和尾气外几乎零排放。

Description

环保型反火洁净炼焦及制气发电的多联产装置

技术领域

本实用新型涉及炼焦和气化装置，尤其涉及一种环保型洁净加压反火炼焦和洁净燃气制气发电的多联产装置。

背景技术

就煤炼焦而言无论怎样的炉，现有的技术都将有大量的污水、废气产生，造成了对环境的污染。本实用新型在煤炭炼焦的过程中将这些物质回收，变成具有高经济价值的化工原料；如不想回收，也可返回炉内进行再处理；几乎可以做到不对外排放。

本实用新型区别于现有技术之处是采用了加压反火气化的方式来炼焦（对生物质来讲是制炭），采用这种方式炼焦（制炭）不但不产生废水，而且废气（燃气）用于发电，在节能的同时又减排。采用这种方式炼焦（制炭），通过调节压力能很方便地调节产量，从而实现了灵活可变地安排生产之能力，满足不同用户对产能的不同需求和变化之要求。并采用了重力热管技术，将余热回收后一小部分热能返回炼焦制气炉，这样不但大大提高了效率，节约了能源，而且又使得其气化速度加快了许多。余热中的另一大部分制成蒸汽，供汽轮机发电，使得发电量又增加三分之一。本装置根据需要可加压运行也可负压运行。

以往的技术，炉内氧化层、干馏层无法人为地控制，出炭速度以及何时出炭都是无法做到精确控制的，所以适应性也受到限制。

发明内容：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种环保型洁净的反火、加压炼焦及制气发电的多联产装置。

环保型反火加压洁净炼焦及制气发电的多联产装置包括储料仓、物料进炉量的控制器、第一一次气化蒸汽输入组件、第二一次气化蒸汽输入组件、第一高温空气气化剂入口、第二高温空气气化剂入口、第一燃气输出组件、第二燃气输出组件、安全泄爆口、特种高温钢的出炭炉排、水冷壁、二次气化热空气进入口、可控出炭量的第一出炭控制系统、第二出炭检测控制机构、带中央微处理器的温度变送器、带水冷套的炉体外壳、底座支架、旋风除尘器、纳米焦油滤网提取组件、第一热交换器、第二热交换器、附产品收集仓、蒸汽发生器、第一空气流量调节阀、第二空气流量调节阀、燃气在线检测仪器、燃气输出口总压力和流量控制系统组件、压力从正压到负压任意可调的燃气防爆风机、燃气综合平衡器；装置本体外设有水冷壁，装置本体上端从上到下依次设有物料进炉量的控制器、储料仓、物料进炉量的控制器，装置本体内从上到下依次设有第一一次气化蒸汽输入组件、第二高温空气气化剂入口、第一燃气输出组件、特种高温钢的炉排、二次气化热空气进入口、可控出炭量的第一出炭控制系统、底座支架、装置本体外侧带水冷套的炉体外壳，第二出炭检测带碎渣控制机构与装置本体外侧带水冷套的炉体外壳相连，装置本体外侧带水冷套的炉体外壳旁设有带中央微处理器的温度变送器，装置本体上部外侧壁设有与第一一次气化蒸汽输入组件相连接的第二一次蒸汽入口和与第二高温空气气化剂进入口组件相连接的第一高温空气气化剂入口，装置本体中部外侧壁设有安全泄爆口和第二燃气输出口，第一高温空气气化剂入口与第一热交换器高温空气气化剂出口连接，第二燃气输出口与旋风除尘器进口连接，旋风除尘器出口与第一热交换器的纳米焦油滤网提取组件连接，第一热交换器底部和旋风除尘器底部与附产品收集仓连接，第一热交换器高温空气入口与第二热交换器高温空气出口连接，第一热交换器燃气出口与第二热交换器燃气入口连接，第二热交换器底部与附产品收集仓连接，第二热交换器气化空气入口与第一空气流量调节阀、第二空气风机连接，第二热交换器燃气出口与燃气在线检测仪器、燃气输出口总压力和流量控制系统组件、燃气防爆风机、燃气综合平衡器、燃气输出口连接。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果

1）本实用新型由于采用了对炉内氧化层、干馏层、炭渣层进行精准的温度控制和物位控制，通过变频调速的方式对加煤量、进热空气量、进蒸汽量、出炭量进行精准的检测计量和有效控制，从而使煤种的适应性大为放宽，能够适应几乎是任何的煤种。而且由于有了精准的检测和控制手段，除煤种适应性广外，更是效率得以提高，气化与制炭能力增强。从而使其可气化任何煤种，也可气（炭）化生物质，如木、竹、棉杆、稻壳等，垃圾棒等；

2）本实用新型在结构上保证了整个炼焦制气过程中的环保；除发电机尾气外，几乎零排放零污染。气（炭）化生物质时，可在一套装置中产炭、制气，气体净化过程中回收生物质柴油、醋酸，余热制蒸汽供汽轮机发电，实现多联产和循环利用。对任何一种能源都一样，利用得越充分，对外排放就越少；彻底利用就是零排放零污染。本装置做到了对能源的充分利用和彻底利用；

3）本实用新型的容量大、效率高；单台炉每小时可处理煤在6吨至0.5吨任意可调，气化生物质在3.5吨至0.3吨任意可调；

4）气体成份分析在线监测手段和智能控制系统，用于对出炭碎渣机转速的精确控制，对火层下移速度的精确控制，其反映速度能比人工化验室分析快数千倍，并且是连续的。这些数据由电脑作出准确判断，及时调整工况，使能效更高，出炭质量高，减排效果更好；

5）本实用新型的整个系统不需要储气罐，省了造价也省了占用的场地。这是因为有了本文4所述的功能，使整个系统的反映速度极快，在负荷作调整时完全能跟得上负荷的变化，使整个系统压力非常稳定。完全可满足民用供气和发电的要求。本装置根据需要可加压运行也可负压运行。

6）本实用新型的整个系统，只需技术人员值守，无需操作工人，以减少人为误差和降低人工费用。

附图说明：

图1为环保型洁净燃气制气及多联产装置结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，环保型反火加压洁净炼焦及制气发电的多联产装置包括储料仓1、物料进炉量的控制器2、第一一次气化蒸汽输入组件3、第二一次气化蒸汽输入组件4、第一高温空气气化剂入口5、第二高温空气气化剂入口6、第一燃气输出组件7、第二燃气输出组件8、安全泄爆口9、特种高温钢的出炭炉排10、水冷壁11、二次气化热空气进入口12、可控出炭量的第一出炭控制系统13、第二出炭检测控制机构14、带中央微处理器的温度变送器15、带水冷套的炉体外壳16、底座支架17、旋风除尘器18、纳米焦油滤网提取组件19、第一热交换器20、第二热交换器22、附产品收集仓21、蒸汽发生器23、第一空气流量调节阀24、第二空气流量调节阀25、燃气在线检测仪器27、燃气输出口总压力和流量控制系统组件26、燃气防爆风机28、燃气综合平衡器29；装置本体外设有水冷壁11，装置本体上端从上到下依次设有物料进炉量的控制器2、储料仓1、物料进炉量的控制器2，装置本体内从上到下依次设有第一一次气化蒸汽输入组件3、第二高温空气气化剂入口6、第一燃气输出组件7、特种高温钢的炉排10、二次气化热空气进入口12、可控出炭量的第一出炭检测控制系统13、底座支架17、装置本体外侧带水冷套的炉体外壳16，第二出炭检测带碎渣控制机构14与装置本体外侧带水冷套的炉体外壳16相连，装置本体外侧带水冷套的炉体外壳16旁设有带中央微处理器的温度变送器15，装置本体上部外侧壁设有与第一一次气化蒸汽输入组件3相连接的第二一次蒸汽入口4和与第二高温空气气化剂进入口组件6相连接的第一高温空气气化剂入口5，装置本体中部外侧壁设有安全泄爆口9和第二燃气输出口8，第一高温空气气化剂入口5与第一热交换器20高温空气气化剂出口连接，第二燃气输出口8与旋风除尘器18进口连接，旋风除尘器18出口与第一热交换器20的纳米焦油滤网提取组件19连接，第一热交换器20底部和旋风除尘器18底部与附产品收集仓21连接，第一热交换器20高温空气入口与第二热交换器21高温空气出口连接，第一热交换器20燃气出口与第二热交换器22燃气入口连接，第二热交换器22底部与附产品收集仓21连接，第二热交换器22气化空气入口与第一常温空气流量调节阀24、第二常温空气风机25连接，第二热交换器22燃气出口与燃气在线检测仪器27、燃气输出口总压力和流量控制系统组件26、燃气防爆风机28、燃气综合平衡器29连接。所述的燃气防爆风机28能双向运行。

本实用新型的工作过程如下：

整套装置由炼焦制气炉主炉体和换热、分离器两大部分组成。可适应大多数煤种；也可适应气（炭）化生物质，如木、竹、棉杆、稻壳等，垃圾棒等全自动智能化环保型洁净燃气制气及多联产装置。可在一套装置中产炭、制气，气体净化过程中回收附产品，余热制蒸汽供汽轮机发电。实现多联产和循环利用。

煤炭炼焦及制气时：

煤炭首先通过自动上料系统，进入本装置的储料仓，本装置的储料仓容量足够大，上满料至少能运行6小时以上。这样对上料系统的要求就降低了。上料后，通过带有精密计量装置的进料量控制器，对进物料量进行实时控制。控制的依据主要来自装在本装置底部的物位检测传感器。当传感器检测到信号，经中央处理器分析数据后，确认需要加物料量后，进行加料。当物料进入炉内，首先进入到干馏层，由于干馏层温度不是太高，煤在此期间析出挥发分等物质后，再进入氧化层。在氧化层的高温下，物料被裂解，生成CO₂，然后再在氧化层上部被还原成CO，再与干馏层中低温析出的挥发分中的高发热量的烃类物质混合，产生出了发生炉燃气。

在此过程中，由于气化剂不是常温空气而是由换热器回收余热产生的350℃以上高温空气取代，这就加快了气化速率，使其有足够的余量让一次气化中产生出来的酚、萘、焦油等物质再次流经氧化层进行处理，使得产生出来的燃气更洁净，能达到送至内燃机发电的要求。若用来烧锅炉，锅炉尾部不装脱硫除尘也能达到二类地区的排放要求。

用这种方法产生的燃气，含尘量每标方小于50毫克，含焦油量每标方小于10毫克，含硫化氢每标方小于40毫克，均优于目前的国家标准。

本实用新型的这个装置，煤在炉中的气化速度是可控的。煤进入炉腔后，随着气化的时间，缓慢下移，渐变成焦炭。焦炭到了底部的焦炭层，由于有完善的检测仪表，不会被直接排出炉外。只有待检测到确实达到了焦炭的要求后，才会通排出炉外。这时排出炉外的焦炭，含炭量都是达到设计要求的。

由于有了上述的精准温度控制，能有效防止煤粒在气化过程中结碴，这样就大大地放宽了对煤种的限制。除极少几种煤种外，几乎可选用任何煤种进行炼焦和气化发电。

气化生物质时：

物料首先通过自动上料系统，进入本装置的储料仓1，本装置的储料仓容量足够大，上满料至少能运行3小时以上。这样对上料系统的要求就降低了。上料后，通过带有精密计量装置的进料量控制器，对进物料量进行实时控制。控制的依据主要来自装在本装置底部的物位检测传感器。当传感器检测到信号，经中央处理器分析数据后，确认需要加物料的量后，进行加料。当物料进入炉内，首先进入到干馏层，由于干馏层温度不是太高，在此期间析出挥发分等物质后，再进入氧化层。在氧化层的高温下，物料被裂解，生成CO₂，然后再在氧化层上部被还原成CO，在与干馏层中低温析出的挥发分中的高发热量的烃类物质混合，产生出了生物质发生炉燃气。在这个过程中，物料直接至炭化室出来成为干馏炭。

在此过程中，由于气化剂不是常温空气而是由换热器回收余热产生的350℃以上高温空气取代，这就加快了气化速率，使其有足够的余量让一次气化中产生出来的酚、萘、焦油等物质再次进行处理。使得产生出来的燃气更洁净，能达到直接送至燃机发电的要求。

出炉的燃气温度很高，须冷却。本实用新型采用分级控制温度的方式，实现在冷却过程中严格控制好温度，采用急速冷凝的方式将冷凝液分门别类地归类回收。回收后的醋液和焦油是不会串杂的。

用这种方法产生的生物质燃气，含尘量每标方小于30毫克，含焦油量每标方小于10毫克，含硫化氢每标方小于40毫克，完全达到了目前的国家标准。送至居民用气和发电是完全能够满足要求的。

这种装置的特点是既节能又环保，是符合当前国家倡导的节能减排的方向的。而且由于采用了综合利用，经济效益将有数倍提高。

这个装置在制气过程中特别环保；除发电机尾气和噪声外，几乎零排放零污染。气（炭）化生物质时，可在一套装置中产炭、制气，气体净化过程中回收附产品，余热制蒸汽供汽轮机发电。实现多联产和循环利用。

这个装置配有完善的气体成份分析在线监测手段和智能控制系统，能比人工化验室分析快数千倍，并且是连续的。这些数据由电脑作出准确判断，及时调整工况，使能效更高，减排更好。

在回收燃气进行发电时，这个装置的整个系统不需要储气罐，省了造价也省了占用的场地。因为有了这个特点的功能，使整个系统的反映速度极快，在负荷作调整时完全能跟得上负荷的变化，使整个系统压力非常稳定。

这个装置的整个系统，只需技术人员值守，无需操作工人。

Claims (1)

1.一种环保型反火洁净炼焦及制气发电的多联产装置，其特征在于包括储料仓（1）、物料进炉量的控制器（2）、第一一次气化蒸汽输入组件（3）、第二一次气化蒸汽输入组件（4）、第一高温空气气化剂入口（5）、第二高温空气气化剂入口（6）、第一燃气输出组件（7）、第二燃气输出组件（8）、安全泄爆口（9）、特种高温钢的出炭炉排（10）、水冷壁（11）、二次气化热空气进入口（12）、可控出炭量的第一出炭控制系统（13）、第二出炭检测控制机构（14）、带中央微处理器的温度变送器（15）、带水冷套的炉底外壳（16）、底座支架（17）、旋风除尘器（18）、纳米焦油滤网提取组件（19）、第一热交换器（20）、附产品收集仓（21）、第二热交换器（22）、蒸汽发生器（23）、第一空气流量调节阀（24）、第二空气流量调节阀（25）、燃气在线检测仪器（27）、燃气输出总压力和流量控制系统组件（26）、燃气防爆风机（28）、燃气综合平衡器（29）；燃气出口（30）；装置本体外设有水冷壁（11），装置本体上端从上到下依次设有储料仓（1）、物料进炉量的控制器（2）、装置本体内从上到下依次设有第一一次气化蒸汽输入组件（3）、第二高温空气气化剂入口（6）、第一燃气输出组件（7）、特种高温钢的炉排（10）、二次气化热空气进入口（12）、可控出炭量的第一出炭控制系统（13）、底座支架（17）、装置本体外侧底部有带水冷套的炉底外壳（16），在炉本体的另一侧有第二燃气输出口（8）与旋风除尘器（18）进口连接，旋风除尘器（18）出口与第一热交换器（20）的纳米焦油滤网提取组件（19）连接，第一热交换器（20）底部和附产品收集仓（21）连接，第一热交换器（20）高温空气入口与第二热交换器（22）高温空气出口连接，第一热交换器（20）燃气出口与第二热交换器（22）燃气入口连接，第二热交换器（22）底部与附产品收集仓（21）连接，第二热交换器（22）气化空气入口与第一空气流量调节阀（24）、第二空气风机（25）连接，第二热交换器（22）燃气出口与燃气在线检测仪器（27）、燃气输出口总压力和流量控制系统组件（26）、燃气防爆风机（28）、燃气综合平衡器（29）连接。

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