CN204251568U - 喷动床常压粉煤气化炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种喷动床常压粉煤气化炉，包括气化炉本体和高温环流分离器，所述气化炉本体自下而上分为炉体下段、炉体中段和炉体上段三段，所述炉体下段的外壁上设有加煤口和多个气化剂喷动烧嘴，所述炉体中段的外侧壁上设有多个燃气补燃器，所述高温环流分离器包括外筒体和内筒体，所述炉体上段的出气口通过连通管连接到所述内筒体，所述外筒体的下端连接粉尘漏斗，所述粉尘漏斗的下端通过返料管连接到所述炉体下段，所述返料管上设有蒸汽引射器。本实用新型，在炉体中段设置了燃气补燃器，并增加了蒸汽引射器强制返料，能有效地提高CO2的还原度，减轻CH4副反应，气化效率提高1-3％，有效气成分(CO+H2)提高3-5％，原料煤消耗下降3-5％。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤化工设备领域，具体涉及喷动床常压粉煤气化炉。
背景技术
目前，我国煤化工领域煤制气方法主要有固定床、移动床、沸腾床、流化床以及加压气流床等，其中：固定床和移动床要求使用优质块煤或型煤，且生产的煤气中含有焦油、挥发酚、氰化物等有害物质，已属于落后淘汰技术；加压气流床虽然气化效率高、煤炭利用率高，但因其工艺复杂、投资大，亦非一般企业能够承受；因此，常压粉煤流化床制气技术，由于能够使用褐煤、弱粘性烟煤，生产成本相对较低，而广受关注。但是，现的有常压粉煤流化床制气技术存在以下几个问题：
(1)采用常规高温旋风分离器，只能分离粒径大于40um以上的粉尘，大部分小于40um的含碳粉尘被带到之后的系统废热锅炉，至使粉尘附着在受热管束上，降低传热效果，并且最后经水洗降温带入循环冷却水系统，污染循环水水质，增加水质处理难度和费用。
(2)由于分离下来的粉尘比重轻、粒径小，且气化炉与高温旋风分离器之间存在约500-600Pa的压差，从而造成从高温旋风分离器分离下来的粉尘中，只有较细的粉尘随返料腿内的气流上升，带入高温旋风分离器，难以返回到气化炉内，回流返料少，降低了气化炉的碳利用率，增加了带出粉尘的碳含量。
(3)现有气化炉的结构和反应机理决定，氧化提温反应在1030-1050℃左右，经水蒸气二氧化碳还原反应后，炉温会下降80-120℃，造成气化炉炉温下低上高不均匀，同时由于温度的降低，生成较多的甲烷，降低了(CO+H2)的产率。
(4)现有的气化炉炉顶采用球形拱顶，砌筑复杂，表面积大，散热多。
由此可见，优化改进常压粉煤气化技术，对企业增加效益，改善环境质量均有重大意义。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是解决粉煤常压气化炉存在的气化效率低、原料消耗高，煤气中粉尘含碳量高问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种喷动床常压粉煤气化炉，包括气化炉本体和高温环流分离器，
所述气化炉本体自下而上分为炉体下段、炉体中段和炉体上段三段，所述炉体下段的底面上设有排灰口，所述炉体下段的外壁上设有加煤口和多个气化剂喷动烧嘴，多个气化剂喷动烧嘴沿所述炉体下段的周向均布设置且所述气化剂喷动烧嘴位于所述加煤口的下方，所述气化剂喷动烧嘴的上端向上倾斜设置；所述炉体中段的外侧壁上设有多个燃气补燃器，多个所述燃气补燃器沿所述炉体中段的周向均布设置；
所述高温环流分离器包括外筒体和设置在所述外筒体内的内筒体，所述炉体上段的出气口通过连通管连接到所述内筒体，所述外筒体的下端连接粉尘漏斗，所述粉尘漏斗的下端通过返料管连接到所述炉体下段，所述返料管上设有蒸汽引射器。
在上述方案中，所述气化剂喷动烧嘴与所述气化炉本体的纵向中心轴线形成18-25度的夹角，与所述气化炉本体的水平截面的轴线形成10-20度的夹角。
在上述方案中，所述炉体上段的顶端设有上小下大的锥形封头，所述锥形封头的顶部通过所述连通管连接到所述高温环流分离器的内筒体上。
在上述方案中，所述返料管的下部为倾斜设置斜管，所述斜管与所述气化炉本体的纵向轴线的夹角为30-40度，所述蒸汽引射器设置在所述斜管上。
在上述方案中，所述炉体下段呈上大下小的锥体状，底面上设有圆筒状的储渣池，所述排灰口为两个下端分别向外倾斜设置。
在上述方案中，所述连通管沿所述内筒体的切线方向设置。
本实用新型，在炉体中段设置了燃气补燃器，并增加了蒸汽引射器强制返料，能够实现气化炉温度稳定在1000±30℃，有效地提高CO2的还原度，减轻CH4副反应，使现有常压粉煤煤气炉气化效率提高1-3％，有效气成分(CO+H2)提高3-5％，原料煤消耗下降3-5％。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型作出详细的说明。
本实用新型提供的喷动床常压粉煤气化炉包括气化炉本体10和高温环流分离器20。
气化炉本体10自下而上分为炉体下段110、炉体中段120和炉体上段130三段。
炉体下段110呈上大下小的锥体状，底面上设有圆筒状的储渣池111，储渣池111的下端设有两个排灰口112，两个排灰口112的下端分别向外倾斜设置。炉体下段110的外壁上设有加煤口113和多个气化剂喷动烧嘴114，多个气化剂喷动烧嘴114沿周向均布设置且气化剂喷动烧嘴114位于加煤口113的下方，气化剂喷动烧嘴114的上端向上倾斜设置，且与气化炉本体10的纵向中心轴线形成18-25度的上仰夹角，与气化炉本体10水平截面的轴线形成10-20度的切向夹角。
炉体中段120呈圆形套筒状，其外侧壁上设有多个燃气补燃器121，多个燃气补燃器121沿炉体中段120的周向均布设置。
炉体上段130呈圆形套筒状，其外侧壁上设有人孔11，炉体上段130的顶端设有上小下大的锥形封头132，锥形封头132的顶部通过连通管133连接到高温环流分离器20。
高温环流分离器20包括外筒体201和设置在外筒体201内的内筒体202，内筒体202与外筒体201的内壁之间设有间隙，连通管133连接到内筒体202上。外筒体201的顶面上连接有出口管203，外筒体201的下部呈上大下小的锥形，外筒体201下端连接粉尘漏斗204，粉尘漏斗204的下端通过返料管205连接到炉体下段110上，返料管205的输出口位于气化剂喷动烧嘴114与加煤口113之间。返料管205的下部为倾斜设置斜管，斜管与气化炉本体10的纵向轴线的夹角为30-40度，斜管上设有蒸汽引射器206。
本实用新型中，储渣池111和炉体中段120上均设有用于检修的人孔。
本实用新型的工作过程如下：
原料煤由加煤口113进入炉体下段110内，气化剂(氧气或空气+水蒸气)同时通过气化剂喷动烧嘴114进入炉体下段110内，通过优化调整气化剂喷动烧嘴114的入口角度，可以实现气化剂与原料煤的充分接触，使气化剂旋流上升，与原料煤在炉体下段110内的下部进行氧化气还原反应。在炉体下段110的下部主要进行氧化提温，当温度升到950℃左右时，进入炉体中段120进行初步还原反应，此时炉温会有所下降，为了提高气化炉的还原反应程度，维持炉内温度均衡，在炉体中段120通过燃气补燃器121燃烧部分工艺废气(CH4、CO、H2)，为还原反应提供所需热量，进一步提高气化效率，由于炉体上段130内保持较高的气化温度(1000℃左右)，减弱了生成CH4的副反应，降低了粗煤气中CH4的含量。夹带部分粉煤灰的粗煤气自下而上，流速由高到低，经锥形封头132和连通管133沿切向进入高温环流分离器20的内筒体202，粉煤灰在离心力的作用下，被甩向内筒体202的内壁，并沿内壁落入粉尘漏斗204；分离后的大部分(约80％)粗煤气(仍含有一部分细粉尘)经出口管203排出，去往后工序进行余热回收，另一小部分粗煤气通过内筒体202与外筒体201之间的环形间隙返入内筒体202的下部进口，阻止扬尘，避免了传统旋风分离器的返混夹带现象，提高了分离效果。
落入粉尘漏斗204的粉煤灰中的大颗粒直接由返料管205返回炉体下段110进行二次燃烧气化；小颗粒的粉煤灰由于比重较小、粒径小，难以克服气化炉与分离器的压差而返回气化炉，通过蒸汽引射器206强制送入炉体下段110进行二次燃烧气化，避免了现有装置的串气现象，提高煤炭的转化效率。
本实用新型具有如下优点：
(1)能够实现气化炉温度稳定在1000±30℃，有效地提高CO2的还原度，减轻CH4副反应，使现有常压粉煤煤气炉气化效率提高1-3％，有效气成分(CO+H2)提高3-5％，原料煤消耗下降3-5％；
(2)采用的高温环流分离器，能够分离大于3um以上的粉煤灰，比传统旋风分离器提高分离效率5-8％(因煤质不同而异)；
(3)采用的蒸汽引射返料装置，避免了串气现象，能够使粉煤灰微尘，全部返回气化炉内二次燃烧气化，提高煤炭利用率3-5％，减少粗煤气带出粉尘20％，使现有装置灰渣比7:3提高到6:4，大幅度的减轻粉尘处理量。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.喷动床常压粉煤气化炉，包括气化炉本体和高温环流分离器，其特征在于，
所述气化炉本体自下而上分为炉体下段、炉体中段和炉体上段三段，所述炉体下段的底面上设有排灰口，所述炉体下段的外壁上设有加煤口和多个气化剂喷动烧嘴，多个气化剂喷动烧嘴沿所述炉体下段的周向均布设置且所述气化剂喷动烧嘴位于所述加煤口的下方，所述气化剂喷动烧嘴的上端向上倾斜设置；所述炉体中段的外侧壁上设有多个燃气补燃器，多个所述燃气补燃器沿所述炉体中段的周向均布设置；
所述高温环流分离器包括外筒体和设置在所述外筒体内的内筒体，所述炉体上段的出气口通过连通管连接到所述内筒体，所述外筒体的下端连接粉尘漏斗，所述粉尘漏斗的下端通过返料管连接到所述炉体下段，所述返料管上设有蒸汽引射器。
2.如权利要求1所述的喷动床常压粉煤气化炉，其特征在于，所述气化剂喷动烧嘴与所述气化炉本体的纵向中心轴线形成18-25度的夹角，与所述气化炉本体的水平截面的轴线形成10-20度的夹角。
3.如权利要求1所述的喷动床常压粉煤气化炉，其特征在于，所述炉体上段的顶端设有上小下大的锥形封头，所述锥形封头的顶部通过所述连通管连接到所述高温环流分离器的内筒体上。
4.如权利要求1所述的喷动床常压粉煤气化炉，其特征在于，所述返料管的下部为倾斜设置斜管，所述斜管与所述气化炉本体的纵向轴线的夹角为30-40度，所述蒸汽引射器设置在所述斜管上。
5.如权利要求1所述的喷动床常压粉煤气化炉，其特征在于，所述炉体下段呈上大下小的锥体状，底面上设有圆筒状的储渣池，所述排灰口为两个下端分别向外倾斜设置。
6.如权利要求1所述的喷动床常压粉煤气化炉，其特征在于，所述连通管沿所述内筒体的切线方向设置。
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