CN203866261U - 一种连续外热式水煤气气化综合装置 - Google Patents

一种连续外热式水煤气气化综合装置 Download PDF

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    • Y02P20/123
    • Y02P20/124

Abstract

本实用新型涉及煤制气的技术,特别是利用无烟炭制水煤气的连续外热式水煤气气化综合装置,所要解决的技术问题是提供了一种将无烟炭预热、气化、无烟炭气化后的产物降温、燃烧尾气净化集合成一整套工艺,水煤气产量大,制气效率高,能耗低、污染小的连续外热式水煤气气化综合装置,所采用的技术方案为包括连续外热式水煤气气化炉、尾气水沐净化器,连续外热式水煤气气化炉中的气体换向装置的废气风机与尾气水沐净化器的尾气导流罩相通,本实用新型水煤气产量大,制气效率高,能耗低、污染小,广泛引用于利用无烟炭制水煤气。

Description

技术领域
[0001] 本实用新型涉及煤制气的技术,特别是利用无烟炭制水煤气的连续外热式水煤气 气化综合装置。 一种连续外热式水煤气气化综合装置
背景技术
[0002] 水煤气是水蒸气通过与灼热的无烟煤或焦炭作用而得的一种低热值煤气,主要成 分为氢气和一氧化碳,碳与蒸汽主要发生如下的水煤气反应:
[0003] C+H20===(高温)C0+H2
[0004] 以上反应为吸热反应,因此必须向气化炉内供热。通常,先送空气入炉,烧掉部分 燃料,将热量蓄存在燃料层和蓄热室里,然后将蒸汽通入灼热的燃料层进行反应。由于反应 吸热,燃料层及蓄热室温度下降至一定温度时,又重新送空气入炉升温,如此循环。
[0005]目前工业上,水煤气的生产一般采用间歇周期式固定床生产技术。炉子结构采用 UGI(以美国联合气体改进公司(United Gas Improvement Compan命名)气化炉的型式,它 的优点是设备简单,易于操作;缺点是:因常压操作生产强度低,生产需要高压的合成气时 能耗高,生产效率低,每平方米炉膛面积的水煤气发生量约1000m3 / h,对煤种要求比较严 格,通常须采用有一定粒度要求的无烟煤或焦炭,采用间歇操作时工艺管道比较复杂。对于 UGI气化炉,国家已明令禁止新上固定层间歇气化工艺(UGI),国家发改委2006年7月7日 《国家发展改革委关于加强煤化工项目建设管理促进产业健康发展的通知》(发改工业1350 号)中对此有明确的要求,从长远看,由于UGI气化本身的原料受限性、技术落后及环保问 题,急需被先进的煤气化技术所替代。
[0006] 本实用新型人长期对水煤气气化的技术工艺的研究,创新一套利用低阶煤(褐煤) 热解后的无烟炭来生产水煤气的全新技术,本实用新型当然也适用于的无烟煤或焦炭生产 水煤气技术。 实用新型内容
[0007] 本实用新型克服现有技术存在的不足,所要解决的技术问题是提供了一种将无烟 炭预热、气化、无烟炭气化后的产物降温、燃烧尾气净化集合成一整套工艺,水煤气产量大, 制气效率高,能耗低、污染小的连续外热式水煤气气化综合装置。
[0008] 为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案为:一种连续外热式水煤气 气化综合装置,包括连续外热式水煤气气化炉、尾气水沐净化器;
[0009] 所述连续外热式水煤气气化炉包括炉体、预热仓、入炉布料通道、外热式水煤气气 化装置、螺旋封闭排料器、产品料仓;所述的预热仓设置在炉体顶部,包括壳体、热气换热 器、下料仓、加料阀;壳体内形成用于无烟炭预热的料仓,料仓相对封闭顶部只设有进料口, 下料仓设置在壳体底部与料仓相通,下料仓用于暂时存放预热后的无烟炭,下料仓底部接 具有气密闭功能的加料阀,所述的热气换热器包括高温热气进入通道、高温热气进入室、散 热管、散热管串接通道、低温气体排出室;
[0010] 高温热气进入通道一端与高温热气进入室相通,高温热气进入室设置在壳体的一 侧壁上,低温气体排出室设置在高温热气进入室相对一面侧壁上,低温气体排出室设有低 温气体排出通道;数条散热管串接通道两两并行横穿在壳体的料仓内部,接在高温热气进 入室与低温气体排出室之间,上一条散热管串接通道的一端与高温热气进入室相通而另一 端封闭,下一条散热管串接通道的一端封闭而另一端与低温气体排出室相通,依此类推,数 条散热管在散热管串接通道上间隔排列,散热管呈"U"型,一端接在并行上一条散热管串接 通道上,另一端接在并行下一条的散热管串接通道上,将两两并行的散热管串接通道相互 贯通,即将高温热气进入室与低温气体排出室接通;
[0011] 所述的外热式水煤气气化装置包括气化装置、物料降温室、蒸汽进入通管、热气加 热式蒸汽发生装置、水煤气导出装置,所述的气化装置设置在炉体中部,包括气化室、外燃 气加热装置、内燃气加热装置、气体换向装置、中心支撑弓;气化室是由耐火导热材料制成 的内环墙和外环墙构成的一个环状空间,气化室顶部与入炉布料通道相通,围绕在气化室 外环墙环外为外燃气加热装置,气化室内环墙环内为内燃气加热装置,其中外燃气加热装 置由至少一组结构相同关联的第一燃气加热器、第二燃气加热器构成,内燃气加热装置由 至少一组相同并相关联的第三燃气加热器、第四燃气加热器构成;
[0012] 所述的第一燃气加热器包括第一燃烧室、第一煤气进入支管和第一蓄热换热器, 第一煤气进入支管穿过炉体外墙通到第一燃烧室中,第一燃烧室是由耐火材料砌成的炉 体外墙、耐火导热材料砌成的气化室外环墙和外火道隔墙围成一个相对封闭的煤气燃烧火 道,第一蓄热换热器包括第一蓄热腔、第一蓄热体、第一空气进入支管和第一燃烧废气排出 支管;第一蓄热腔设置在炉体外墙中,第一蓄热体设置第一蓄热腔中,第一蓄热腔一端通向 第一燃烧室底部,另一端分别接有第一空气进入支管和第一燃烧废气排出支管;
[0013] 所述的第二燃气加热器结构与第一燃气加热器相同,也主要包括第二燃烧室、第 二煤气进入支管和第二蓄热换热器,第二燃烧室由耐火材料砌成的炉体外墙、耐火导热材 料砌成的气化室外环墙和外火道隔墙围成一个相对封闭的煤气燃烧火道,第二煤气进入支 管穿过炉体外墙通到第二燃烧室中,第二蓄热换热器包括第二蓄热腔、第二蓄热体、第二空 气进入支管和第二燃烧废气排出支管,第二蓄热腔设置在炉体外墙中,第二蓄热体设置第 二蓄热腔中,第二蓄热腔一端通向第二燃烧室底部,另一端分别接有第二空气进入支管和 第二燃烧废气排出支管;第一燃烧室和紧邻的第二燃烧室之间外火道隔墙的顶部设有燃烧 室通孔,燃烧室通孔将第一燃烧室和紧邻的第二燃烧室接通构成一组关联;内燃气加热装 置由至少一组结构相同的并相关联的第三燃气加热器、第四燃气加热器构成,其组成结构 和燃烧原理与关联第一燃烧加热器、第二燃烧加热器相同;
[0014] 第三燃气加热器也包括第三燃烧室、第三煤气进入支管、第三蓄热腔、第三蓄热 体、第三空气进入支管和第三燃烧废气排出支管,所述的第三燃烧室是由耐火导热材料砌 成的还原室内环墙和内火道隔墙围成的一个相对封闭的煤气燃烧火道,第三煤气进入支管 从中心支撑弓的条弓的下面穿过向上通向第三燃烧室,第三蓄热腔设置在条弓下方的炉体 上,第三蓄热体置于第三蓄热腔中,第三蓄热腔一端通过延伸通道从中心支撑弓的条弓的 下面穿过向上延伸通向第三燃烧室底部,第三蓄热腔另一端分别接有第三空气进入支管和 第三燃烧废气排出支管,第四燃气加热器结构与第三燃气加热器完相同,也包括第四燃烧 室、第四煤气进入支管、第四蓄热腔、第四蓄热体、第四空气进入支管和第四燃烧废气排出 支管,其中第四燃烧室与第三燃烧室通过燃烧室通道接通构成一组关联;
[0015] 所述的气体换向装置包括上盘、下盘、旋转换向电机、空气风机、煤气风机、废气风 机,下盘分别接有一个空气主管和第一空气分管、第二空气分管,一个煤气主管和第一煤气 分管、第二煤气分管,一个燃烧废气主管和第二燃烧废气分管、第一燃烧废气分管,其中,第 二燃烧废气分管和第一燃烧废气分管、第一空气分管和第二空气分管、第一煤气分管和第 二煤气分管的设置刚好对调,上盘贴合在下盘上方,上盘分别对应设置有空气连接管、煤气 连接管、燃烧废气连接管,旋转换向电机带动上盘在下盘上往复转动从而实现空气主管不 断与第一空气分管和第二空气分管进行接通和切断转换,煤气主管不断与第一煤气分管和 第二煤气分管进行接通和切断转换,燃烧废气主管不断与第二燃烧废气分管和第一燃烧废 气分管进行接通和切断转换,所述的第一空气分管与第一空气进入支管、第三空气进入支 管连接起来,所述的第一煤气分管与第一煤气进入支管、第三煤气进入支管连接起来,所述 的第一燃烧废气分管与第一燃烧废气排出支管、第三燃烧废气排出支管连接起来,同理,所 述的第二空气分管和第二空气进入支管、第四空气进入支管连接起来,所述的第二煤气分 管和第二煤气进入支管、第四煤气进入支管连接起来,所述的第二燃烧气分管与第二燃烧 废气排出支管、第四燃烧废气排出支管连接起来;物料降温室设置在炉体下部位于中心支 撑弓下方,物料降温室的顶部与气化室底部相通;蒸汽进入通管一端物料降温室的顶部,蒸 汽进入通管的开口向下朝向物料降温室,蒸汽进入通管另一端伸出炉体外与热气加热式蒸 汽发生装置相通,热气加热式蒸汽发生装置与水煤气导出装置相连通;所述的水煤气导出 装置与预热仓的高温热气进入通道的另一端相通;所述的入炉布料通道设置在炉体顶部, 入炉布料通道上端与预热仓底部的加料阀连接,入炉布料通道下端与气化装置的气化室顶 部相通,螺旋封闭排料器设置在外热式水煤气气化装置的物料降温室底部,产品料仓置于 炉体底部,产品料仓上接螺旋封闭排料器;
[0016] 所述的尾气水沐净化器包括净化筒体、雾化喷洒、不锈钢过滤丝网层、水槽、蓄水 池、喷洒水泵、尾气导流罩、尾气进入管;净化筒体顶部设置尾气排放口,雾化喷洒、不锈钢 过滤丝网、尾气导流罩、水槽均设置净化筒体内;蓄水池、喷洒水泵均设置净化筒体外;水 槽设置净化筒体的底部,水槽底部设有排泥管道,尾气导流罩设置在水槽的上方,尾气导流 罩接尾气进入管,尾气进入管穿出净化筒体与外界相通;在尾气导流罩上方设置有不锈钢 过滤丝网层,在不锈钢过滤丝网层上方设置雾化喷洒,雾化喷洒接在进水支管上,进水支管 伸出净化筒体外与进水主管与喷洒水泵相接,喷洒水泵接有吸水管,吸水管伸入蓄水池内; 蓄水池还通过连通管穿过净化筒体与水槽相通,水槽上方的净化筒体壁面开设有进水口; 所述的连续外热式水煤气气化炉的气化装置的气体换向装置的废气风机通过管道与尾气 水沐净化器的尾气进入管相通,从而与尾气导流罩相通。
[0017] 所述的热气加热式蒸汽发生装置包括热气换热器、装水的容器或水箱,装水的容 器或水箱构成蒸汽室,热气换热器置于装水的容器或水箱中,将热气换热器的气体通路与 水煤气导出装置相连通,蒸汽室与水蒸汽导入蒸汽进入通管相连通。
[0018] 所述的水煤气导出装置,包括水煤气集中室、外导出通道、导出主通道,水煤气围 管;水煤气集中室设置在气化室的顶部与气化室一体成形,外导出通道设置炉体的外墙中, 下外导出通道入口、上外导出通道入口穿过外环墙中部通向气化室,外导出通道出口穿过 外环墙通向气化室顶部的水煤气集中室,导出主通道与水煤气集中室相通再向上延伸到设 置炉体外与上部水煤气围管相通。
[0019] 所述的热气加热式蒸汽发生装置包括热气换热器、装水的容器或水箱,装水的容 器或水箱构成蒸汽室,热气换热器置于装水的容器或水箱中,将热气换热器的气体通路与 水煤气围管相连通,蒸汽室与水蒸汽导入蒸汽进入通管相连通;所述的预热仓的高温热气 进入通道的另一端与水煤气围管相通。
[0020] 所述的气体换向装置还包括设置在炉体的外周的两组围管,包括第一空气围管, 第一煤气围管,第一燃烧废气围管;第二空气围管、第二煤气围管,第二燃烧废气围管,所述 的第一空气围管将第一空气分管和第一空气进入支管、第三空气进入支管连接起来;所述 的第一煤气围管将第一煤气分管和第一煤气进入支管、第三煤气进入支管连接起来;所述 的第一燃烧废气围管是将第一燃烧废气分管与第一燃烧废气排出支管、第三燃烧废气排出 支管连接起来;同理,所述的第二空气围管将第二空气分管和第二空气进入支管、第四空 气进入支管连接起来;所述的第二煤气围管将第二煤气分管和第二煤气进入支管、第四煤 气进入支管连接起来;所述的第二燃烧废气围管将第二燃烧气分管与第二燃烧废气排出支 管、第二燃烧废气排出支管连接起来。
[0021] 所述的第一空气进入支管与第一蓄热腔之间设置有第一单向空气阀门,第一单向 空气阀门允许空气从第一空气进入管和第一蓄热腔流入第一燃烧室;所述的第一燃烧废 气排出支管与第一蓄热腔之间设置有第一单向废气阀门,第一单向废气阀门允许煤气燃烧 废气从第一燃烧室流经第一蓄热腔,最后从第一燃烧废气排出支管排出;所述的第二空气 进入支管与第二蓄热腔之间设置有第二单向空气阀门,第二单向空气阀门允许空气从第二 空气进入和第二蓄热腔流入第二燃烧室;在第二燃烧废气排出支管与第二蓄热腔之间设 置有第二单向废气阀门,第二单向废气阀门允许煤气燃烧废气从第二燃烧室流经第二蓄热 腔,最后从第二燃烧废气排出支管排出。
[0022] 所述的外燃气加热装置主要分成上、中、下三段式加热,每段由至少一组结构相同 并关联第一燃气加热器、第二燃气加热器构成。
[0023] 所述的内燃气加热装置主要分成上、下二段式加热,每段由至少一组结构相同并 相关联的第三燃气加热器、第四燃气加热器构成。
[0024] 所述的尾气水沐净化器还包括进水围管接通,进水围管为绕置净化筒体外周呈环 状,多个雾化喷洒在净化筒体内呈环状布置,通过多条进水支管伸出净化筒体外与进水围 管接通。
[0025] 所述的水槽边缘处的净化筒体壁面开设有进水溢流口。
[0026] 本实用新型通过水蒸汽与灼热的低阶煤(褐煤)热解后的无烟炭相激得到水煤气, 水煤气产量大,氢气含量高,一氧化碳和氢气配比合理,其它成份含量低,是理想的合成气 产品;本实用新型利用高温水煤气的余热来加热水变成水蒸汽,实现对水煤气生产所需的 水蒸汽进行补充,同时利用高温水煤气的余热来对入炉的无烟炭预热,使得水煤气气化得 以连续进行,有别于现有的间隙法,生产效率大为提高,本实用新型还对净煤气燃烧加热后 的废气经过水沐净化排放,减少对空气的污染,保护环境。
附图说明
[0027] 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
[0028] 图1是本实用新型的连续外热式水煤气气化炉示意图;
[0029] 图2是本实用新型的气体换向器示意图;
[0030] 图3是本实用新型的气体换向器上盘示意图;
[0031] 图4是本实用新型的气体换向器下盘示意图;
[0032] 图5是图3中A - B处剖视示意图;
[0033] 图6是本实用新型的气体换向器与燃气加热器管网连接示意图;
[0034] 图7是本实用新型的连续外热式水煤气气化炉截面示意图一,也是图1中t_t处 截面示意图;
[0035] 图8是本实用新型的连续外热式水煤气气化炉截面示意图二,也是图1中u-u处 截面示意图;
[0036] 图9是本实用新型的连续外热式水煤气气化炉截面示意图三,也是图1中v-v处 截面示意图;
[0037] 图10是本实用新型的连续外热式水煤气气化炉截面示意图四,也是图1中x-x处 截面示意图;
[0038] 图11是本实用新型的连续外热式水煤气气化炉截面示意图五,也是图1中y_y处 截面示意图;
[0039] 图12是本实用新型的连续外热式水煤气气化炉截面示意图六,也是图1中z-z处 截面示意图;
[0040] 图13是本实用新型的工控中心电气连接示意图;
[0041] 图14是本实用新型的连续外热式水煤气气化综合装置组成示意图;
[0042] 图15是本实用新型的连续外热式水煤气气化炉截面示意图七,也是图1中w-w处 截面示意图;
[0043] 图16是本实用新型的加料仓的剖视示意图,也是图17中a-a处截面示意图;
[0044] 图17是本实用新型的加料仓横截面示意图,也是图19中b-b处截面示意图;
[0045] 图18是本实用新型的加料仓的水煤气管线示意图,也是图19中c-c处截面示意 图;
[0046] 图19是本实用新型的加料仓示意图;
[0047] 图20是本实用新型的尾气水沐净化器的雾化喷洒在净化筒体内呈环状布置示意 图,也是图14中d-d处截面示意图。
具体实施方式
[0048] 本实用新型的连续外热式水煤气气化综合工艺的具体实施例主要在以下予以详 细介绍。
[0049] 第一部分低阶煤粒度控制
[0050] 把低阶煤(褐煤)热解加工得到l(T50mm粒度的无烟、无水、低灰、高活性的无烟炭 做为水煤气气化原料,在这个粒度范围内无烟炭原料水煤气反应更充分,但这不构成对本 实用新型对所需要的低阶煤(褐煤)的限制,本实用新型同样适用于对无烟煤或焦炭进行水 煤气反应。
[0051] 第二部分无烟炭预热
[0052] 如图19、图16所示:预热仓1,包括壳体11、热气换热器13、下料仓14 ;壳体11内 形成用于无烟炭预热的料仓111,料仓111相对封闭顶部只设有进料口 112,在进料口 112 处设有封闭进料皮带输送机17 (是指用一个两端开口其四面封闭的桶形壳体将皮带罩住 的输送机,防止无烟炭散落,保持工作环境干净整洁),下料仓14设置在壳体11底部与料仓 111相通,下料仓14用于暂时存放预热后的无烟炭,下料仓14底部接具有气密闭功能的加 料阀15。
[0053] 如图14、图16、图17、图19所示,热气换热器13包括高温热气进入通道131、高温 热气进入室132、散热管133、散热管串接通道134、低温气体排出室136 ;高温热气进入通道 131 -端与水煤气围管85相连通,高温热气进入通道131另一端与高温热气进入室132相 通,高温热气进入室132设置在壳体11的一侧壁上,低温气体排出室136设置在高温热气 进入室132相对一面侧壁上,低温气体排出室136设有低温气体排出通道138 ;数条散热管 串接通道134两两并行横穿在壳体11的料仓111内部,接在高温热气进入室132与低温气 体排出室136之间,上一条散热管串接通道134的一端1341与高温热气进入室132相通而 另一端1342封闭,下一条散热管串接通道134的一端1341封闭而另一端1342与低温气体 排出室136相通,依此类推。
[0054] 如图19、图16、图17所示,数条散热管133亦采用金属材料制成,数条散热管133 在散热管串接通道134上间隔排列,散热管133呈"U"型,一端接在并行上一条散热管串接 通道134上,另一端接在并行下一条的散热管串接通道134上,将两两并行的散热管串接通 道134相互贯通,即将高温热气进入室132与低温气体排出室136接通,本例设置多条散热 管133和散热管串接通道134,以增加与无烟炭的接触面积,提高对无烟炭预热效率。
[0055] 如图19、图16所示,散热管133呈倒U型间隔连接在散热管串接通道134上,散 热管串接通道134呈上下两排排列,当然可适当增加或减少散热管133在散热管串接通道 134上的数量和散热管串接通道134本身的数量,这根据需要预热的无烟炭的量、湿度和温 度等情况而定。
[0056] 如图19、图16所示,散热管133呈倒U型的顶部呈锲形1331,这有利于无烟炭的 散落。
[0057] 如图13、图14所示,通过斗提机18置于皮带输送机17的一端,皮带输送机17的 另一端置于进料口 112处,斗提机18、进料皮带输送机17、加料阀15与工控中心90相联, 由工控中心90自动控制通过斗提机18、进料皮带输送机17、加料阀15的工作。
[0058] 本例无烟炭预热方法是:
[0059] (1)、如图14、图19所示,通过斗提机18将低阶煤(褐煤)热解加工得到无烟、无水、 低灰、高活性的无烟炭送到封闭进料皮带输送机17,封闭进料皮带输送机17将无烟炭从料 仓111的进煤口 112中送入到壳体11的料仓111中;
[0060] (2)、同时将高温无烟碳与水汽相激进行水煤气反应产生的炙热高温水煤气从高 温热气进入通道131通入高温热气进入室132中,再通过散热管串接通道134流入散热管 133中,再通过与散热管133相连的另一条相邻散热管串接通道134流入低温气体排出室 136中,最后低温气体排出通道138排出,
[0061] (3)、预热后的无烟碳最后落入壳体11下部的下煤仓14中暂时存放,通过加料阀 15关启和关闭将送至下一道水煤气反应工序,从而又通过封闭进料皮带输送机17不断向 壳体11的料仓111中补充新的无烟炭粒料,实现对无烟炭的连续脱水干燥。
[0062] 本例通过高温水煤气对料仓111中的无烟碳进行预热,既利用高温水煤气的热 能,又同时对高温水煤气排出温度得以降低,不需要消耗额外的能源,节省生产成本,循环 经济。
[0063] 为了保持环境的干净整洁,燃烧后的尾气通过尾气水沐净化器16净化降温处理 后达标排放。
[0064] 如图14、图20所示,尾气水沐净化器16包括净化筒体161、雾化喷洒162、不锈钢 过滤丝网层163、水槽165、蓄水池166、喷洒水泵167、尾气导流罩164、尾气进入管169 ;净 化筒体161顶部设置尾气排放口 168,雾化喷洒162、不锈钢过滤丝网163、尾气导流罩164、 水槽165均设置净化筒体161内;蓄水池166、喷洒水泵167均设置净化筒体161外;水槽 165设置净化筒体161的底部,水槽165底部设有排泥管道1650,尾气导流罩164设置在水 槽165的上方,尾气导流罩164接尾气进入管169,尾气进入管169 -端设置在水槽165的 上方,尾气进入管169另一端穿出净化筒体161与外界相通;在尾气导流罩164上方设置有 不锈钢过滤丝网层163,在不锈钢过滤丝网层163上方设置雾化喷洒162,雾化喷洒162接 在进水支管1601上,进水支管1601伸出净化筒体161外与进水围管1602接通,进水围管 1602为绕置净化筒体161外周呈环状,进水围管1602通过进水主管160与喷洒水泵167相 接,喷洒水泵167接有吸水管1603,吸水管1603伸入蓄水池166内;蓄水池166还通过连 通管1604穿过净化筒体161与水槽165相通。
[0065] 如图14所示,在靠近不锈钢过滤丝网层163上方的净化筒体161壁面开设有检修 孔1611,一是方便工人进入净化筒体161内对损坏的雾化喷洒162、不锈钢过滤丝网层163 进行维修,二是可以定期通过人工清除淤积在不锈钢过滤丝网层163上的灰泥,在水槽165 上方的净化筒体161壁面开设有进水口 1612,通过进水口 1612对水槽165中注入干净的 水,保证对水槽165中吸尘的污水进行更换,在靠近水槽165边缘处的净化筒体161壁面开 设有进水溢流口 1613,水槽165多余的水可从此处排出,避免水槽165中的水太多而淹没尾 气导流罩164的开口,造成尾气进入受阻。
[0066] 如图20、图14所示,为对更好地过滤尾气中灰尘,多个雾化喷洒162在净化筒体内 161呈环状布置,通过多条进水支管1601伸出净化筒体161外与进水围管1602接通,另外 还可以在净化筒体161内自下而上间隔设置多组雾化喷洒162、不锈钢过滤丝网层163,而 且从下向上,不锈钢过滤丝网层163的目数逐渐增加,本尾气水沐净化器16设置了 3组的 雾化喷洒162、不锈钢过滤丝网层163,这不仅可以得到更干净的尾气,而且还能对热的尾 气进行降温。
[0067] 如图13所示,喷洒水泵167与工控中心90相联,由工控中心90自动喷洒水泵167 的工作。
[0068] 本例尾气水沐净化的原理方法是:
[0069] (1)、燃烧后的尾气通过尾气进入管169进入净化筒体161内的尾气导流罩164,吹 向下方水槽165中的水面,尾气中颗粒较大的粉尘经过水面的吸附,浸入水槽的水中沉入 水槽165底通过排泥管道1650排出;
[0070] (2)、经过水面吸附后的尾气向上经不锈钢过滤丝网层163进行过滤,滤去尾气大 部分粉尘;
[0071] (3)、经过不锈钢过滤丝网层163过滤之后尾气再进入雾化喷洒162喷水形成的水 雾层,尾气中经过水雾层清洗通过净化筒体161顶部的尾气排放口 168达标排放。
[0072] 为了让排放的尾气中含尘量减小到最少,其上第(3)进一步补充为:经过不锈钢 过滤丝网层163过滤之后尾气再进入雾化喷洒162形成的水雾层,尾气中经过水雾层清洗 后再向上进入目数更大的不锈钢过滤丝网层163再次过滤,再次经过该目数更大的不锈钢 过滤丝网层163上方雾化喷洒162形成的水雾层清洗,最后通过净化筒体161顶部的尾气 排放口 168达标排放。
[0073] 第三部分无烟炭高温气化和水煤气气化发应
[0074] 第一节无烟炭高温气化加热
[0075] 如图1所示,气化装置6设置在炉体91中部,主要包括气化室61、外燃气加热装置 64、内燃气加热装置67、气体换向装置66、中心支撑弓65 ;如图1、图7、图8、图9所示:气 化室61由耐火导热材料内环墙612、外环墙611构成一个环状空间,气化室61顶部与入炉 布料通道921相通,围绕在气化室外环墙611环外为外燃气加热装置64,气化室内环墙612 环内为内燃气加热装置67,其中外燃气加热装置64主要为若干组(本例9组)结构相同关 联的第一燃气加热器62、第二燃气加热器60构成,如图1、图8、图9所示:因为无烟炭需要 达到一定的温度才能气化,气化室61从上到下分为上段预热,中段继续加热,下段主要为 气化反应三个阶段,所以气化室61高度需要设计较高,相应外燃气加热装置64也主要分成 上、中、下三段式加热,每段由9组结构相同关联的第一燃气加热器62、第二燃气加热器60 构成,内燃气加热装置67主要分成上、下二段式加热,每段由6组结构相同并关联的第三燃 气加热器68、第四燃气加热器69构成。
[0076] 如图1、图9示,所述的第一燃气加热器62主要包括第一燃烧室621、第一煤气进 入支管622和第一蓄热换热器624,第一煤气进入支管622穿过炉体91外墙通到第一燃烧 室621中。
[0077] 如图1、图9所示,第一燃烧室621由耐火材料砌成的炉体91外墙、和耐火导热材 料砌成气化室外环墙611和外火道隔墙625围成一个相对封闭的煤气燃烧火道。
[0078] 如图1、图9所不,第一蓄热换热器624包括第一蓄热腔626、第一蓄热体623、第一 空气进入支管627和第一燃烧废气排出支管628 ;第一蓄热腔626设置在炉体91外墙中, 第一蓄热体623设置第一蓄热腔626中,第一蓄热腔626 -端通向第一燃烧室621底部,另 一端分别接有第一空气进入支管627和第一燃烧废气排出支管628。
[0079] 如图9所示,在第一空气进入支管627与第一蓄热腔626之间设置有第一单向空 气阀门629,第一单向空气阀门629允许空气从第一空气进入管627和第一蓄热腔626流入 第一燃烧室621 ;在第一燃烧废气排出支管628与第一蓄热腔626之间设置有第一单向废 气阀门620,第一单向废气阀门620允许煤气燃烧废气从第一燃烧室621流经第一蓄热腔 626,最后从第一燃烧废气排出支管628排出(当然,采用如下所述的气体换向装置66,当空 气主管667与第一空气分管6671接通,空气主管667与第二空气分管6673处于切断;与此 同时,燃烧废气主管669与第一燃烧废气分管6691亦相切断,而相应燃烧废气主管669与 第二燃烧废气分管6693处于相接通,可以起到代替第一单向空气阀门629及第一单向废气 阀门620的作用)。
[0080] 同理,如图9所示:结构相同第二燃气加热器60主要包括第二燃烧室601、第二煤 气进入支管602和第二蓄热换热器604。
[0081] 如图9所示:第二燃烧室601由耐火材料砌成的炉体91外墙、和耐火导热材料砌 成气化室外环墙611和外火道隔墙625围成一个相对封闭的煤气燃烧火道。
[0082] 如图1、图9所示:第二煤气进入支管602穿过炉体91外墙通到第二燃烧室601 中。
[0083] 如图9所示:第二蓄热换热器604包括第二蓄热腔606、第二蓄热体603、第二空气 进入支管607和第二燃烧废气排出支管608,第二蓄热腔606设置在炉体91外墙中,第二蓄 热体603设置第二蓄热腔606中,第二蓄热腔606 -端通向第二燃烧室601底部,另一端分 别接有第二空气进入支管607和第二燃烧废气排出支管608,在第二空气进入支管607与第 二蓄热腔606之间设置有第二单向空气阀门609,第二单向空气阀门609允许空气从第二空 气进入管607和第二蓄热腔606流入第二燃烧室601;在第二燃烧废气排出支管608与第 二蓄热腔606之间设置有第二单向废气阀门600,第二单向废气阀门600允许煤气燃烧废气 从第二燃烧室601流经第二蓄热腔606,最后从第二燃烧废气排出支管608排出(当然,采用 如下所述的气体换向装置66,当空气主管667与第一空气分管6671切断,空气主管667与 第二空气分管6673处于接通,与此同时,燃烧废气主管669和第一燃烧废气分管6691亦相 接通,而相应燃烧废气主管669和第二燃烧废气分管6693亦相切断;可以起到代替第二单 向空气阀门609及第二单向废气阀门600的作用)。
[0084] 如图1、图8所示,第一燃烧室621和紧邻的第二燃烧室601之间外火道隔墙625 的顶部设有燃烧室通孔6251,燃烧室通孔6251将第一燃烧室621和紧邻的第二燃烧室601 接通构成一组关联,本例中外燃气加热装置64共设有18道外火道隔墙625,形成9组关联 燃烧组;另外,如图1所示;因为气化室61高度较高,其中外燃气加热装置64主要分成上、 中、下三段式加热,每段由9组结构相同并关联第一燃气加热器62、第二燃气加热器60构 成。
[0085] 如图1所示:在炉体91外墙上每个燃烧室还设置有燃烧室温度监测孔6201和燃 烧室观测孔6202,燃烧室观测孔6202便于技术人员直接观察每个燃烧室的煤气燃烧情况, 燃烧室温度监测孔6201中设置有燃烧室温度表6203用于对燃烧室的温度监测,以便于对 气化进程的评估。
[0086] 如图13示:燃烧室温度表6203与工控中心90相联,由工控中心90自动采集燃烧 室温度表6203的温度数据。
[0087] 如图2、图3、图4、图5、图6,气体换向装置66包括上盘661、下盘662、旋转换向 电机663、空气风机664、煤气风机665、废气风机666,下盘662分别接有一个空气主管667 和第一空气分管6671、第二空气分管6673, 一个煤气主管668和第一煤气分管6681、第二煤 气分管6683, 一个燃烧废气主管669和第二燃烧废气分管6693、第一燃烧废气分管6691,其 中,第二燃烧废气分管6693和第一燃烧废气分管6691、第一空气分管6671和第二空气分管 6673、第一煤气分管6681和第二煤气分管6683的设置刚好对调(图2、图4、图6所示)。
[0088] 如图3、图4、图5、图6所示:上盘661贴合在下盘662上方,上盘661分别对应设 置有空气连接管6672、煤气连接管6682、燃烧废气连接管6692,旋转换向电机663带动上 盘661在下盘662上往复转动从而实现空气主管667不断与第一空气分管6671和第二空 气分管6673进行接通和切断转换,煤气主管668不断与第一煤气分管6681和第二煤气分 管6683进行接通和切断转换,燃烧废气主管669不断与第二燃烧废气分管6693和第一燃 烧废气分管6691进行接通和切断转换(与第一空气分管6671和第二空气分管6673、第一煤 气分管6681和第二煤气分管6683的切换刚好相反)。
[0089] 如图1、图6所示,在炉体91的外周还设有两组围管,包括第一空气围管6674,第 一煤气围管6684,第一燃烧废气围管6694 ;第二空气围管6675、第二煤气围管6685,第二燃 烧废气围管6695。
[0090] 如图1、图6所示,第一空气围管6674将第一空气分管6671和第一空气进入支管 627连接起来,将第一空气分管6671、第一空气围管6674、第一空气进入支管627、第一蓄热 腔626与第一燃烧室621构成同一通路;
[0091] 与此同时,第一煤气围管6684将第一煤气分管6681和第一煤气进入支管622连 接起来,将第一煤气分管6681、第一煤气围管6684、第一煤气进入支管622与第一燃烧室 621构成同一通路;
[0092] 此时同时,第一燃烧废气围管6694是将第一燃烧废气分管6691与第一燃烧废气 排出支管628连接起来,将第一燃烧废气分管6691、第一燃烧废气围管6694、第一燃烧废气 排出支管628、第一蓄热腔626与燃烧室621构成同一通路。
[0093] 同理,第二空气围管6675将第二空气分管6673和第二空气进入支管607连接起 来,将第二空气分管6673、第二空气围管6675、第二空气进入支管607、第二蓄热腔606与第 二燃烧室601构成同一通路;
[0094] 与此同时,第二煤气围管6685将第二煤气分管6683和第二煤气进入支管602连 接起来,将第二煤气分管6683、第二煤气围管6685、第二煤气进入支管602和第二燃烧室 601构成同一通路;
[0095] 与此同时,第二燃烧废气围管6695将第二燃烧气分管6693与第二燃烧废气排出 支管608连接起来,将第二燃烧废气分管6693、第二燃烧废气围管6695、第二燃烧废气排出 支管608、第二蓄热腔606与第二燃烧室601构成同一通路。
[0096] 另外,如图14所示,废气风机666通过管道6661与尾气水沐净化器16的尾气导 流罩164相通;图13所示,本例还包括气体换向装置控制器906用于对旋转换向电机663、 空气风机664、煤气风机665、废气风机666控制,气体换向装置电气控制器906又与上位工 控中心90相联,当然从电气控制原理来讲,本例中旋转换向电机663、空气风机664、煤气风 机665、废气风机666亦可直接受工控中心90控制,所以此处设置气体换向装置控制器906 并不构成对本例保护范围的限制。
[0097] 如图1、图2〜图5、图6、图13所示:本外燃气加热装置64的加热方法是:
[0098] (1)工控中心90启动旋转换向电机663带动上盘661在下盘662上转动,空气主 管667与第一空气分管6671接通,空气主管667与第二空气分管6673处于切断状态;同 时,煤气主管668与第一煤气分管6681亦相接通,煤气主管668与第二煤气分管6683处于 切断状态;与此同时,燃烧废气主管669与第一燃烧废气分管6691亦相切断,而相应燃烧废 气主管669与第二燃烧废气分管6693处于相接通状态;
[0099] (2)工控中心90启动空气风机664、煤气风机665、废气风机666 ;空气风机664将 空气鼓入空气主管667、空气依次进入经过空气连接管6672、第一空气分管6671、第一空气 围管6674、第一空气进入支管627进入到第一蓄热腔626,利用第一蓄热体623释放的热 量对空气进行加热后进入第一燃烧室621中;同时,煤气风机665将净煤气鼓入煤气主管 668,煤气依次进入煤气连接管6682、第一煤气分管6681、第一煤气围管6684、第一煤气进 入支管622进入第一燃烧室621中进行燃烧,与此同时,因为燃烧废气主管669与第一燃烧 废气分管6691处于相切断状态,而相应燃烧废气主管669和第二燃烧废气分管6693处于 相接通状态,所以第一燃烧室621中煤气燃烧后的废气只能通过外火道隔墙625上部的燃 烧室通孔6251进入到第二燃烧室601中,再经过第二蓄热腔606中,经第二蓄热腔606中 的第二蓄热体603进行吸热降温后从第二燃烧废气排出支管608、第二燃烧废气围管6695、 第二燃烧废气分管6693、燃烧废气连接管6692、燃烧废气主管669通过废气风机666排出;
[0100] (3)达到设定燃烧时间,工控中心90启动旋转换向电机663带动上盘661在下盘 662上反向转动,空气主管667与第一空气分管6671切断,空气主管667与第二空气分管 6673处于接通状态,同时,煤气主管668和第一煤气分管6681亦相切断,煤气主管668与第 二煤气分管6683接通状态,与此同时,燃烧废气主管669和第一燃烧废气分管6691亦相接 通,而相应燃烧废气主管669和第二燃烧废气分管6693亦相切断状态;
[0101] (4)空气风机664将空气鼓入空气主管667、空气依次进入经过空气连接管6672、 第二空气分管6673、第二空气围管6675、第二空气进入支管607进入到第二蓄热腔606,利 用第二蓄热腔606中的第二蓄热体603释放的热量对空气进行加热后进入第二燃烧室601 中;同时,煤气风机665将净煤气鼓入煤气主管668,煤气依次进入煤气连接管6682、第二煤 气分管6683、第二煤气围管6685、第二煤气进入支管602进入第二燃烧室601中进行燃烧, 与此同时,因为燃烧废气主管669和第一燃烧废气分管6691相接通,而相应燃烧废气主管 669和第二燃烧废气分管6693处于相切断状态,所以第二燃烧室601中煤气燃烧后的废气 只能通过外火道隔墙625上部的燃烧室通孔6251进入第一燃烧室621中,再经过第一蓄热 腔626,经第一蓄热腔626中的第一蓄热体603进行吸热降温后,最后从第一燃烧废气排出 支管628、第一燃烧废气围管6694、第一燃烧废气分管6691、燃烧废气主管669通过废气风 机666排出,所以外燃气加热装置64燃烧原理在于当第一燃烧室621中煤气燃烧后生成的 废气从燃烧室通孔6251进入第二燃烧室601,经第二燃烧室601及第二蓄热腔606中第二 蓄热体603对其余热吸收降温后排出,反之,当第二燃烧室601中煤气燃烧后生成的废气从 燃烧室通孔6251进入第一燃烧室621,经第一燃烧室621及第一蓄热腔606中第一蓄热体 603对其余热吸收降温后排出。
[0102] 进一步:净煤气燃烧后的废气通过废气风机666排入尾气水沐净化器16中进行水 沐净化后干净排出。
[0103] 综上所述,这种通过气体换向装置的气体两进一出的工作方式和蓄热换热器的蓄 热换热的工作方式,实现两组关联的燃气加热器交替燃烧,即气体换向装置向第一燃气加 热器的燃烧室送入空气、净煤气燃烧,同时从第二燃气加热器的燃烧室中吸出燃烧后的热 废气,热废气经第二燃气加热器的第二蓄热换热器中的第二蓄热体吸热降温变为温度相对 较低的低温废气排出;同理,气体换向装置向第二燃气加热器的燃烧室送入空气、净煤气燃 烧,同时从第一燃气加热器的燃烧室中吸出燃烧后的热废气,热废气经第一燃气加热器的 第一蓄热换热器中的第一蓄热体吸热降温变为温度相对较低的低温废气排出;这种相互利 用煤气燃烧后的废气余热进行加热空气的方法,既起到了对煤气燃烧后的废气余热充分利 用,提高燃烧室中的煤气的燃烧效率,又能对煤气燃烧后的废气进行一定程度的降温,不用 消耗外来能源,起到节能降耗的目的,节省无烟炭气化成本,煤气燃烧后的废气又能干净排 放,锲和当今的环保要求。
[0104] 通过对外燃气加热装置64的加热自动控制,降低人力成本,提高了对气化过程的 控制精度,实现自动化。
[0105] 如图1、图10、图11所示,内燃气加热装置67主要由若干组(本例6组)结构相同的 第三燃气加热器68和第四燃气加热器69,因为气化室61高度较高内燃气加热装置67主要 分成上、下二段式加热,每段有6组结构相同的并相关联的第三燃气加热器68、第四燃气加 热器69,其组成结构和燃烧原理与以上介绍的关联第一燃烧加热器62、第二燃烧加热器60 的原理几乎完全相同,第三燃气加热器68也包括第三燃烧室681、第三煤气进入支管682、 第三蓄热腔686、第三蓄热体683、第三空气进入支管687和第三燃烧废气排出支管688。
[0106] 如图1、图9、图11所示,第三燃烧室681是由耐火导热材料砌成的气化室内环墙 612和内火道隔墙635围成一个相对封闭的煤气燃烧火道。
[0107] 如图1、图10所示,下段的第三煤气进入支管682从中心支撑弓65的条弓651的 下面穿过向上通向第三燃烧室681,第三蓄热腔686设置在条弓651下方的炉体91上,第三 蓄热体683置于第三蓄热腔686中,第三蓄热腔686 -端通过延伸通道6861从中心支撑弓 65的条弓651的下面穿过向上延伸通向第三燃烧室681底部,第三蓄热腔686另一端分别 接有第三空气进入支管687和第三燃烧废气排出支管688。
[0108] 如图1、图9、图10所示,上段的第三煤气进入支管682从中心支撑弓65的条弓 651的下面穿过向上经火道隔墙635通向第三燃烧室681,第三蓄热腔686设置在条弓651 下方的炉体91上,第三蓄热体683置于第三蓄热腔686中,第三蓄热腔686 -端通过延伸 通道6861从中心支撑弓65的条弓651的下面穿过向上经火道隔墙635延伸通向第三燃烧 室681底部,第三蓄热腔686另一端分别接有第三空气进入支管687和第三燃烧废气排出 支管688。
[0109] 同理,如图9、图10、图11所示,第四燃气加热器69结构与第三燃气加热器68完 相同,这里不再赘述,其中第四燃烧室691与第三燃烧室681通过燃烧室通道6305接通构 成一组关联(图1、图8所示)。
[0110] 其中,如图1、图6、图10所示,第三燃烧加热器68的第三燃烧室681的第三煤气 进入支管682、第三空气进入支管687和第三燃烧废气排出支管688分别通过第一煤气围 管6684、第一空气围管6674,第一燃烧废气围管6694与第一煤气分管6681、第一空气分管 6671、第一燃烧废气分管6691相通。
[0111] 如图6、图10所示,第四燃烧加热器69的第四燃烧室691的第四煤气进入支管 692、第四空气进入支管697和第四燃烧废气排出支管698分别通过第二煤气围管6685、第 二空气围管6675、第二燃烧废气围管6695与第二煤气分管6683、第二空气分管6673、第二 燃烧废气分管6693相通。
[0112] 这里,第三燃烧加热器68、第四燃气加热器69燃烧原理与以上第一燃烧加热器 62、第二燃烧加热器60几乎完全相同,不再赘述。
[0113] 如图1、图10所示,中心支撑弓65,因为气化室内环墙612以及内燃烧加热装置67 的火道隔墙635都设置在炉腔中,需要中心支撑弓65为其提供支撑,同时又给内燃烧加热 装置67提供各种管道的铺设。
[0114] 如图1、图10所示,中心支撑弓65设置在气化室61、内燃烧加热装置67下方的炉 腔中,主要包括若干条的条弓651、火弓中心环墙652,条弓651 -端固定在火弓中心环墙 652上,另一端固定在炉体91上,条弓651围绕火弓中心环墙652中心以一定角度间隔辐射 状散开布置,本例中的火弓651为12条弓,数量与内燃烧加热装置67的相互关联的第三燃 烧加热器68第四燃烧加热器69总数一致。
[0115] 如图1、图10、图9、图11所示,一条火弓651的墙体中设置第三煤气进入支管682 和第三蓄热腔686的延伸通道6861,紧相邻的另一条火弓651的墙体中设置的第四煤气进 入支管692和第四蓄热腔696的延伸通道6961,给内燃烧加热装置67的管道铺设提供了便 利,使内燃烧加热装置67的各种管道排列有序,不至于干涉。
[0116] 综上所述,气化装置6的加热方式是通过外燃气加热装置64、内燃气加热装置67 采用双联燃烧室和换向加热,外燃气加热装置64分上、中、下三段加热,内燃气加热装置67 分上、下两段加热,向气化室61中提供热源,另外,本气化装置6的水煤气气化反应单独在 气化室61室内进行,而加热单独在气化室61室外进行,故称之为外热式,有别于现有的间 歇燃料层及蓄热室在同一室内进行,使得水煤气化反应和水煤气气化反应加热分别可以连 续、受控进行,相互协调而又不相互干扰。
[0117] 第二节水煤气反应
[0118] 由于无烟炭在气化室中温度较高,一般都在1000°以上,再给无烟炭通入水蒸汽, 高温无烟炭中的炭与过热水蒸汽相遇进行水煤气反应生成高温炙热的水煤气(一氧化碳和 氢气)。
[0119] 如图1、图12所示,外热式水煤气气化装置7包括气化装置6、物料降温室70、蒸汽 进入通管707、热气加热式蒸汽发生装置(图未视出)。
[0120] 如图1所示,气化装置6的气化室61位于中心支撑弓65上方,外燃气加热装置 64、内燃气加热装置67是气化室61的所需的热源,当然,如果对气化室61使用其他的外加 热装置、内加热装置也是可行,只要能够保证给气化室61的所需的热量和温度即可,并不 局限于上述外燃气加热装置64、内燃气加热装置67的加热方式。
[0121] 如图1所示,物料降温室70设置在炉体91下部位于中心支撑弓65下方,物料降 温室70的顶部与气化室61底部相通;蒸汽进入通管707 -端物料降温室70的顶部,蒸汽 进入通管707的开口 708向下朝向物料降温室70,蒸汽进入通管707另一端伸出炉体91外 与热气加热式蒸汽发生装置的蒸汽室(图未视出)的相通。
[0122] 由于外热式水煤气气化装置7的任务是产生大量的水煤气,所以无烟炭在气化室 61中进行水煤气反应时需要消耗大量的水蒸汽,需要能产生大量的水蒸汽的蒸汽产生装 置,而本例中无烟炭与水蒸汽反应生成的水煤气温度很高,通常在500°以上,热气加热式 蒸汽发生装置也可以称之为热气加热式蒸汽锅炉,主要结构是热气换热器单独形成一个独 立的气体通路,装水的容器或水箱构成蒸汽室,将热气换热器置于装水的容器或水箱中,将 热气换热器的气体通路与水煤气围管85相连通,蒸汽室与水蒸汽导入蒸汽进入通管707 相连通,利用热气换热器将高温炙热的水煤气的热量传递给容器或水箱中的水,从而对容 器或水箱中的水加热形成水蒸汽,再将水蒸汽导入蒸汽进入通管707,既起到对水煤气的降 温,同时又补充水煤气应时所所需大量的水蒸汽,不需要消耗额外的能源,水煤气成本得到 进一步节省。
[0123] 本实用新型的水煤气反应原理方法是:
[0124] (1)、蒸汽进入通管707向物料降温室70通入水蒸汽,水蒸汽吹向物料降温室70, 给物料降温室70中大量的水煤气气化后的高温固体产物降温,水蒸汽在给气化后的固体 进行降温的同时,提高水蒸汽温度形成过热水蒸汽;
[0125] (2)、过热水蒸汽穿过中心支撑弓65进入气化室61,并与气化室61的高温无烟炭 物料接触,无烟炭中的炭与过热水蒸汽相遇进行水煤气反应生成高温炙热的水煤气(一氧 化碳和氢气);
[0126] (3)、将高温炙热的水煤气通入热气加热式蒸汽发生装置加热水形成水蒸汽,再将 热气加热式蒸汽发生装置产生的水蒸汽通入蒸汽进入通管707,补充因水煤气反应而所需 的大量水蒸汽,使得水煤气反应能够连续不间断进行;
[0127] (4)、上述第2步,气化室61的加热通过外燃气加热装置64、内燃气加热装置67采 用双联燃烧室和换向蓄热加热方法,外燃气加热装置64分上、中、下三段加热,内燃气加热 装置67分上、下两段加热,给水煤气反应所需热量。
[0128] 本实用新型利用自高温无烟炭中的炭与过热水蒸汽相遇进行水煤气反应生成高 温炎热的水煤气产品,水煤气产量大,水煤气中氢气含量高,一氧化碳和氢气配比合理,其 它成份含量低,是理想的合成气产品,可以做为还原气用于其它行业,如作为直接还原铁的 还原冶炼所用的还原气,也可以通过变压吸附或膜分离工艺可获得价廉品优的纯净的氢气 产品作为直接还原铁的还原冶炼所用的还原气,其次,利用无烟炭气化后的温度较高的固 体产物与水蒸汽直接接触产生过热水蒸汽,达到水煤气反应的所需温度,促进水煤气反应 更加充份,既在降低固体产物温度的同时,又产生过热水蒸汽,最后,将水煤气反应后高温 炙热的水煤气导出,用于对水进行加热产生水蒸汽,给水煤气反应提供大量源源不断的水 蒸汽,这种不需要消耗额外能源的技术方法符合我们今天倡导的节能降耗,可持续发展的 理念。
[0129] 第三节水煤气导出装置
[0130] 高温无烟炭中的炭与过热水蒸汽进行水煤气反应生成水煤气(一氧化碳和氢气), 以上统称水煤气,需要对水煤气导出以便利用。
[0131] 如图1、图7、图8、图9、图11所示,水煤气导出装置8,包括水煤气集中室81、外导 出通道83、导出主通道84,水煤气围管85 ;水煤气集中室81设置在气化室61的顶部与气 化室61-体成形;如图1、图8、图15所示,18条外导出通道83设置炉体91的外墙中,下 外导出通道入口 831、上外导出通道入口 834穿过外环墙611中部通向气化室61,外导出通 道出口 832穿过外环墙611通向气化室顶部的水煤气集中室81。
[0132] 如图1、图7所示,导出主通道84设置在气化炉的炉体91的外墙中,导出主通道 84与水煤气集中室81相通再向上延伸到设置炉体91外与上部水煤气围管85相通。
[0133] 如图1、图7、图8、图9所示,本例中因为气化室61呈环形腔室,所以水煤气集中室 81亦相应呈环形腔室,18条外导出通道83分别设置在炉体91外墙中间穿过和外火道隔墙 625和外环墙611通向气化室61,其中,因为气化室61的圆周较长,所以在气化室61的内 环墙612、外环墙611上分别设置有18个下外导出通道入口 831、上外导出通道入口 834,如 图1所示,本例采用此结构可以对气化室61中不同段产生的水煤气可以更好导出,另外围 绕水煤气集中室81亦设置有8条截面积较大水煤气主通道84通向水煤气围管85,这样设 置的目的可以方便导出水煤气集中室81中大量水煤气。
[0134] 本例特点将在气化室61中不同段产生的水煤气分别从下外导出通道入口 831、上 外导出通道入口 834进入外导出通道83中再汇集水煤气集中室81中,当然气化室61中的 大量水煤气是直接升入水煤气集中室81中,通过导出主通道84进入水煤气围管85排出,。
[0135] 第四节连续外热式气化
[0136] 综合上述,本例特点是将无烟炭预热、无烟气化(水煤气反应)、蒸汽产生、水煤气 导出工艺整合在一起中,使得无烟炭气化(水煤气反应)、蒸汽产生、水煤气得以连续实现。
[0137] 如图14所示,一种连续外热式水煤气气化炉9包括炉体91、预热仓1、入炉布料通 道921、外热式水煤气气化装置7、水煤气导出装置8、螺旋封闭排料器96、产品料仓94 ;预 热仓1、外热式水煤气气化装置7、水煤气导出装置8的具体结构见以上所述;预热仓1设置 在炉体91顶部,预热仓1的高温热气进入通道131与水煤气围管85相通,炉体91顶部设 有入炉布料通道921,入炉布料通道921上端与预热仓1底部的加料阀15连接,入炉布料通 道921下端与气化装置6的气化室61顶部相通,上述的加料阀15主要采取气密闭功能的加 料阀,主要防止水煤气通过入炉布料通道921漏出,保证大量的水煤气从水煤气导出装置8 的导出主通道84中导出,当然在加料阀15时开启加料时,因为无烟炭本身颗粒细小而密实 堆积在一起,水煤气也很难透过入炉布料通道921中的无烟炭而漏出或只能微量漏出。
[0138] 如图14所示,螺旋封闭排料器96设置在外热式水煤气气化装置7的物料降温室 70底部,产品料仓94置于炉体91底部,产品料仓94上接螺旋封闭排料器96,螺旋封闭排 料器96属现有技术,只要能够起到避免无烟炭气化后的固体产物的尘粒飞扬就行,如市场 上的密封排料器、密封回料器、密封下料器等。
[0139] 本例连续外热式气化的方法是:
[0140] (1)、通过斗提机18将低阶煤(褐煤)热解加工得到无烟、无水、低灰、高活性的无烟 炭送到封闭进料皮带输送机17,封闭进料皮带输送机17将无烟炭从预热仓1中预热,再通 过入炉布料通道921进入气化装置6的气化室61中;
[0141] (2)、通过外热式水煤气气化装置7的气化装置6的外燃气加热装置64、内燃气加 热装置67对净化后煤气燃烧给气化室61提供热源,无烟炭在气化室61中高温环境下进行 气化;
[0142] (3)、通过外热式水煤气气化装置7从气化室61下部通入高温水蒸汽,并与气化室 61的高温炙热的无烟炭气化物料接触,无烟炭气化后的固体产物中的炭与过热水蒸汽相遇 进行水煤气反应生成水煤气;
[0143] (4)、无烟炭气化后的固体产物从气化室61中落入物料降温室70中,对经过物料 降温室70向上进入气化室61的水蒸汽再次加热成为过热的高温水蒸汽,同时又对无烟炭 气化后的固体产物进行降温,根据无烟炭气化程度,适时控制螺旋封闭排料器96开启或关 闭,将物料降温室70中无烟炭高温气化降温后的固体产物排入产品料仓中,再适时控制加 料阀15时开启开启或关闭,预热后的无烟炭通过入炉布料通道921进入气化装置6的补充 到气化室61中;
[0144] (5)、水煤气反应生成水煤气(一氧化碳和氢气),统称为水煤气,水煤气通过炉体 上设置的水煤气导出装置8的导出主通道84导出,通过水煤气围管85和高温热气进入通 道131进入预热仓1对无烟炭预热,即上述第1步的预热,预热后的低温水煤气通过预热仓 1的低温气体排出通道138排出。
[0145] 进一步、水煤气通过炉体上设置的水煤气导出装置8的导出主通道84导出,通过 水煤气围管85导入热气加热式蒸汽发生装置加热水形成水蒸汽,再将热气加热式蒸汽发 生装置产生的水蒸汽通过蒸汽进入通管707通入外热式水煤气气化装置7,补充因水煤气 反应而所需的大量水蒸汽,使得水煤气反应能够连续不间断进行。
[0146] 本例将无烟炭预热、气化工艺整合在同一个炉体,实现连续无烟炭气化,生产效率 高,设备所需厂房面小,人力成本低,具有低耗、环保的特点。
[0147] 第四部分、连续水煤气气化综合
[0148] 第一节连续外热式水煤气气化综合装置
[0149] 如图14所示,综合上述,得出连续外热式水煤气气化综合装置,包括一种连续外 热式水煤气气化炉9、尾气水沐净化器16, 一种连续外热式水煤气气化炉9的气化装置6的 气体换向装置66的废气风机666通过管道6661与尾气水沐净化器16的尾气导流罩164 相通。
[0150] 故而得出,连续外热式水煤气气化综合方法是:在上述的连续外热式气化的方法 的第2步进一步补充为,上述的外燃气加热装置64、内燃气加热装置67采用双联燃烧室和 换向加热,向气化室61中提供热源,外燃气加热装置64、内燃气加热装置67中净煤气燃烧 后的废气通过废气风机666排入尾气水沐净化器16中进行水沐净化后干净排出。
[0151] 进一步细化为:外燃气加热装置64分上、中、下三段加热,内燃气加热装置67分 上、下两段加热,向气化室61中提供热源。
[0152] 第二节连续外热式水煤气气化综合工艺的控制
[0153] 如图13所示:连续外热式水煤气气化综合装置的控制装置,包括工控中心90与无 烟炭预热加料用的通过斗提机18、进料皮带输送机17相联;与无烟炭气化用的加料阀15、 螺旋封闭排料器96、燃烧室温度表6203、旋转换向电机663、空气风机664、煤气风机665、废 气风机666、喷洒水泵167相联,由工控中心90自动控制它们的工作。
[0154] 连续外热式水煤气气化综合装置的控制方法是:
[0155] (1)、工控中心90通过斗提机18、进料皮带输送机17控制向预热仓1的料仓111 中加入的无烟炭粒料,控制加料阀15启闭将下料仓14中预热后的无烟炭通过入炉布料通 道921进入气化装置6的气化室61中;
[0156] (2)、工控中心90根据燃烧室温度表6203测得的温度进行综合评估无烟炭气化情 况控制旋转换向电机663的转动频率和空气风机664、煤气风机665、废气风机666的风量 大小对外燃气加热装置64、内燃气加热装置67的煤气燃烧进行控制,从而对无烟炭水煤气 化反应进行调整;
[0157] (3)、工控中心90通过废气风机666将外燃气加热装置64、内燃气加热装置67中 燃烧后的废气泵入尾气的水沐净化器16中进行净化;
[0158] (4)、工控中心90调整喷洒水泵167的泵水量实现对燃烧后的废气泵入尾气的净 化。
[0159] 以上内容介绍只是例举连续水煤气气化综合装置及工艺的一个具实施例,并不构 成对本案连续水煤气气化综合装置及工艺保护范围的限制。

Claims (10)

1. 一种连续外热式水煤气气化综合装置,其特征在于:包括连续外热式水煤气气化 炉、尾气水沐净化器; 所述连续外热式水煤气气化炉包括炉体、预热仓、入炉布料通道、外热式水煤气气化 装置、螺旋封闭排料器、产品料仓;所述的预热仓设置在炉体顶部,包括壳体、热气换热器、 下料仓、加料阀;壳体内形成用于无烟炭预热的料仓,料仓相对封闭顶部只设有进料口,下 料仓设置在壳体底部与料仓相通,下料仓用于暂时存放预热后的无烟炭,下料仓底部接具 有气密闭功能的加料阀,所述的热气换热器包括高温热气进入通道、高温热气进入室、散热 管、散热管串接通道、低温气体排出室; 高温热气进入通道一端与高温热气进入室相通,高温热气进入室设置在壳体的一侧壁 上,低温气体排出室设置在高温热气进入室相对一面侧壁上,低温气体排出室设有低温气 体排出通道;数条散热管串接通道两两并行横穿在壳体的料仓内部,接在高温热气进入室 与低温气体排出室之间,上一条散热管串接通道的一端与高温热气进入室相通而另一端封 闭,下一条散热管串接通道的一端封闭而另一端与低温气体排出室相通,依此类推,数条散 热管在散热管串接通道上间隔排列,散热管呈"U"型,一端接在并行上一条散热管串接通道 上,另一端接在并行下一条的散热管串接通道上,将两两并行的散热管串接通道相互贯通, 即将高温热气进入室与低温气体排出室接通; 所述的外热式水煤气气化装置包括气化装置、物料降温室、蒸汽进入通管、热气加热式 蒸汽发生装置、水煤气导出装置,所述的气化装置设置在炉体中部,包括气化室、外燃气加 热装置、内燃气加热装置、气体换向装置、中心支撑弓;气化室是由耐火导热材料制成的内 环墙和外环墙构成的一个环状空间,气化室顶部与入炉布料通道相通,围绕在气化室外环 墙环外为外燃气加热装置,气化室内环墙环内为内燃气加热装置,其中外燃气加热装置由 至少一组结构相同并关联的第一燃气加热器、第二燃气加热器构成,内燃气加热装置由至 少一组相同并相关联的第三燃气加热器、第四燃气加热器构成; 所述的第一燃气加热器包括第一燃烧室、第一煤气进入支管和第一蓄热换热器,第一 煤气进入支管穿过炉体外墙通到第一燃烧室中,第一燃烧室是由耐火材料砌成的炉体外 墙、耐火导热材料砌成的气化室外环墙和外火道隔墙围成一个相对封闭的煤气燃烧火道, 第一蓄热换热器包括第一蓄热腔、第一蓄热体、第一空气进入支管和第一燃烧废气排出支 管;第一蓄热腔设置在炉体外墙中,第一蓄热体设置第一蓄热腔中,第一蓄热腔一端通向第 一燃烧室底部,另一端分别接有第一空气进入支管和第一燃烧废气排出支管; 所述的第二燃气加热器结构与第一燃气加热器相同,也主要包括第二燃烧室、第二煤 气进入支管和第二蓄热换热器,第二燃烧室由耐火材料砌成的炉体外墙、耐火导热材料砌 成的气化室外环墙和外火道隔墙围成一个相对封闭的煤气燃烧火道,第二煤气进入支管穿 过炉体外墙通到第二燃烧室中,第二蓄热换热器包括第二蓄热腔、第二蓄热体、第二空气进 入支管和第二燃烧废气排出支管,第二蓄热腔设置在炉体外墙中,第二蓄热体设置第二蓄 热腔中,第二蓄热腔一端通向第二燃烧室底部,另一端分别接有第二空气进入支管和第二 燃烧废气排出支管;第一燃烧室和紧邻的第二燃烧室之间外火道隔墙的顶部设有燃烧室通 孔,燃烧室通孔将第一燃烧室和紧邻的第二燃烧室接通构成一组关联;内燃气加热装置由 至少一组结构相同的并相关联的第三燃气加热器、第四燃气加热器构成,其组成结构和燃 烧原理与关联第一燃烧加热器、第二燃烧加热器相同; 第三燃气加热器也包括第三燃烧室、第三煤气进入支管、第三蓄热腔、第三蓄热体、第 三空气进入支管和第三燃烧废气排出支管,所述的第三燃烧室是由耐火导热材料砌成的还 原室内环墙和内火道隔墙围成的一个相对封闭的煤气燃烧火道,第三煤气进入支管从中心 支撑弓的条弓的下面穿过向上通向第三燃烧室,第三蓄热腔设置在条弓下方的炉体上,第 三蓄热体置于第三蓄热腔中,第三蓄热腔一端通过延伸通道从中心支撑弓的条弓的下面穿 过向上延伸通向第三燃烧室底部,第三蓄热腔另一端分别接有第三空气进入支管和第三燃 烧废气排出支管,第四燃气加热器结构与第三燃气加热器完相同,也包括第四燃烧室、第 四煤气进入支管、第四蓄热腔、第四蓄热体、第四空气进入支管和第四燃烧废气排出支管, 其中第四燃烧室与第三燃烧室通过燃烧室通道接通构成一组关联; 所述的气体换向装置包括上盘、下盘、旋转换向电机、空气风机、煤气风机、废气风机, 下盘分别接有一个空气主管和第一空气分管、第二空气分管,一个煤气主管和第一煤气分 管、第二煤气分管,一个燃烧废气主管和第二燃烧废气分管、第一燃烧废气分管,其中,第二 燃烧废气分管和第一燃烧废气分管、第一空气分管和第二空气分管、第一煤气分管和第二 煤气分管的设置刚好对调,上盘贴合在下盘上方,上盘分别对应设置有空气连接管、煤气连 接管、燃烧废气连接管,旋转换向电机带动上盘在下盘上往复转动从而实现空气主管不断 与第一空气分管和第二空气分管进行接通和切断转换,煤气主管不断与第一煤气分管和第 二煤气分管进行接通和切断转换,燃烧废气主管不断与第二燃烧废气分管和第一燃烧废气 分管进行接通和切断转换,所述的第一空气分管与第一空气进入支管、第三空气进入支管 连接起来,所述的第一煤气分管与第一煤气进入支管、第三煤气进入支管连接起来,所述的 第一燃烧废气分管与第一燃烧废气排出支管、第三燃烧废气排出支管连接起来,同理,所述 的第二空气分管和第二空气进入支管、第四空气进入支管连接起来,所述的第二煤气分管 和第二煤气进入支管、第四煤气进入支管连接起来,所述的第二燃烧气分管与第二燃烧废 气排出支管、第四燃烧废气排出支管连接起来;物料降温室设置在炉体下部位于中心支撑 弓下方,物料降温室的顶部与气化室底部相通;蒸汽进入通管一端物料降温室的顶部,蒸汽 进入通管的开口向下朝向物料降温室,蒸汽进入通管另一端伸出炉体外与热气加热式蒸汽 发生装置相通,热气加热式蒸汽发生装置与水煤气导出装置相连通;所述的水煤气导出装 置与预热仓的高温热气进入通道的另一端相通;所述的入炉布料通道设置在炉体顶部,入 炉布料通道上端与预热仓底部的加料阀连接,入炉布料通道下端与气化装置的气化室顶部 相通,螺旋封闭排料器设置在外热式水煤气气化装置的物料降温室底部,产品料仓置于炉 体底部,产品料仓上接螺旋封闭排料器; 所述的尾气水沐净化器包括净化筒体、雾化喷洒、不锈钢过滤丝网层、水槽、蓄水池、喷 洒水泵、尾气导流罩、尾气进入管;净化筒体顶部设置尾气排放口,雾化喷洒、不锈钢过滤丝 网、尾气导流罩、水槽均设置净化筒体内;蓄水池、喷洒水泵均设置净化筒体外;水槽设置 净化筒体的底部,水槽底部设有排泥管道,尾气导流罩设置在水槽的上方,尾气导流罩接尾 气进入管,尾气进入管穿出净化筒体与外界相通;在尾气导流罩上方设置有不锈钢过滤丝 网层,在不锈钢过滤丝网层上方设置雾化喷洒,雾化喷洒接在进水支管上,进水支管伸出净 化筒体外与进水主管与喷洒水泵相接,喷洒水泵接有吸水管,吸水管伸入蓄水池内;蓄水池 还通过连通管穿过净化筒体与水槽相通,水槽上方的净化筒体壁面开设有进水口;所述的 连续外热式水煤气气化炉的气化装置的气体换向装置的废气风机通过管道与尾气水沐净 化器的尾气进入管相通,从而与尾气导流罩相通。
2. 如权利要求1所述的一种连续外热式水煤气气化综合装置,其特征在于:所述的热 气加热式蒸汽发生装置包括热气换热器、装水的容器或水箱,装水的容器或水箱构成蒸汽 室,热气换热器置于装水的容器或水箱中,将热气换热器的气体通路与水煤气导出装置相 连通,蒸汽室与水蒸汽导入蒸汽进入通管相连通。
3. 如权利要求1所述的一种连续外热式水煤气气化综合装置,其特征在于:所述的水 煤气导出装置,包括水煤气集中室、外导出通道、导出主通道,水煤气围管;水煤气集中室设 置在气化室的顶部与气化室一体成形,外导出通道设置炉体的外墙中,下外导出通道入口、 上外导出通道入口穿过外环墙中部通向气化室,外导出通道出口穿过外环墙通向气化室顶 部的水煤气集中室,导出主通道与水煤气集中室相通再向上延伸到设置炉体外与上部水煤 气围管相通。
4. 如权利要求3所述的一种连续外热式水煤气气化综合装置,其特征在于:所述的热 气加热式蒸汽发生装置包括热气换热器、装水的容器或水箱,装水的容器或水箱构成蒸汽 室,热气换热器置于装水的容器或水箱中,将热气换热器的气体通路与水煤气围管相连通, 蒸汽室与水蒸汽导入蒸汽进入通管相连通;所述的预热仓的高温热气进入通道的另一端与 水煤气围管相通。
5. 如权利要求1所述的一种连续外热式水煤气气化综合装置,其特征在于:所述的气 体换向装置还包括设置在炉体的外周的两组围管,包括第一空气围管,第一煤气围管,第一 燃烧废气围管;第二空气围管、第二煤气围管,第二燃烧废气围管,所述的第一空气围管将 第一空气分管和第一空气进入支管、第三空气进入支管连接起来;所述的第一煤气围管将 第一煤气分管和第一煤气进入支管、第三煤气进入支管连接起来;所述的第一燃烧废气围 管是将第一燃烧废气分管与第一燃烧废气排出支管、第三燃烧废气排出支管连接起来;同 理,所述的第二空气围管将第二空气分管和第二空气进入支管、第四空气进入支管连接起 来;所述的第二煤气围管将第二煤气分管和第二煤气进入支管、第四煤气进入支管连接起 来;所述的第二燃烧废气围管将第二燃烧气分管与第二燃烧废气排出支管、第二燃烧废气 排出支管连接起来。
6. 如权利要求1所述的一种连续外热式水煤气气化综合装置,其特征在于:所述的第 一空气进入支管与第一蓄热腔之间设置有第一单向空气阀门,第一单向空气阀门允许空气 从第一空气进入管和第一蓄热腔流入第一燃烧室;所述的第一燃烧废气排出支管与第一蓄 热腔之间设置有第一单向废气阀门,第一单向废气阀门允许煤气燃烧废气从第一燃烧室流 经第一蓄热腔,最后从第一燃烧废气排出支管排出;所述的第二空气进入支管与第二蓄热 腔之间设置有第二单向空气阀门,第二单向空气阀门允许空气从第二空气进入和第二蓄热 腔流入第二燃烧室;在第二燃烧废气排出支管与第二蓄热腔之间设置有第二单向废气阀 门,第二单向废气阀门允许煤气燃烧废气从第二燃烧室流经第二蓄热腔,最后从第二燃烧 废气排出支管排出。
7. 如权利要求1所述的一种连续外热式水煤气气化综合装置,其特征在于:所述的外 燃气加热装置主要分成上、中、下三段式加热,每段由至少一组结构相同并关联第一燃气加 热器、第二燃气加热器构成。
8. 如权利要求1所述的一种连续外热式水煤气气化综合装置,其特征在于:所述的内 燃气加热装置主要分成上、下二段式加热,每段由至少一组结构相同并相关联的第三燃气 加热器、第四燃气加热器构成。
9. 如权利要求1所述的一种连续外热式水煤气气化综合装置,其特征在于:所述的尾 气水沐净化器还包括进水围管接通,进水围管为绕置净化筒体外周呈环状,多个雾化喷洒 在净化筒体内呈环状布置,通过多条进水支管伸出净化筒体外与进水围管接通。
10. 如权利要求1所述的一种连续外热式水煤气气化综合装置,其特征在于:所述的水 槽边缘处的净化筒体壁面开设有进水溢流口。
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