CN216337461U - 一种内热式直立炉气化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种内热式直立炉气化系统，包括内热式直立炉、气化反应炉、热解气净化器；内热式直立炉自上而下依次连通地设置炉顶料仓、干燥段、干馏段、冷却段及熄焦段；气化反应炉与内热式直立炉的干馏段连通，接收来自干馏段的半焦并进行气化反应，而后将半焦气化反应后得到的热气体送回干馏段进行利用；热解气净化器与内热式直立炉的干燥段连通，接收来自内热式直立炉干燥段的热解气并进行净化处理。本实用新型将来自内热式直立炉的一部分高温半焦在气化反应炉内发生新的反应得到不含有氮气的热气体，从而能降低或消除煤气中的氮气，提高了荒煤气的用途和价值，避免了下游热解气利用过程中复杂的脱氮气流程，减少了企业的投资及能量消耗。

Description

一种内热式直立炉气化系统

技术领域

本实用新型涉及内热式直立炉气化技术领域，尤其是涉及一种内热式直立炉气化系统。

背景技术

我国的能源储藏结构为富煤、少气、贫油，煤炭是我国的基础能源和重要原料，在一次能源中占有绝对的优势地位。中低阶煤通过干馏热解直接提取煤中的挥发分，可以获取煤焦油、热解气、兰炭及其他副产品，实现了煤炭的分级分质利用。常规成熟的煤热解工艺通常采用内热式直立炉热解方式，具有工艺简单、投资低、易操作等特点。该工艺通常以大于20mm的块煤为原料，炉型结构自上而下通常由炉顶料仓、干燥段、干馏段、冷却段、熄焦段等五部分组成，由内热式直立炉自身煤热解产生的热解气经净化后与空气燃烧后的高温废气混合（900~1000℃）为内热式直立炉热解过程提供热量，干馏段温度可达到600~800℃。在干馏段与块煤换热的高温废气与煤热解过程产生的热解气混合经干燥段送至煤气净化工段。净化冷却后的煤气一部分由离心风机鼓入内热式直立炉内与空气混合燃烧，为煤热解提供热量，另一部分送至下游。该工艺使用冷却净化后的热解气与空气混合燃烧后的高温废气为内热式直立炉热解过程提供热量，高温废气中会有大量的氮气，与煤热解气混合后造成热解气品质下降，为下游的热解气的深加工利用造成困难，造成热解气中甲烷、氢气等可高附加值利用的组分的浪费。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种内热式直立炉气化系统，包括：

内热式直立炉，其自上而下依次连通地设置炉顶料仓、干燥段、干

馏段、冷却段及熄焦段；

气化反应炉，其与所述内热式直立炉的干馏段连通，用于接收来自

所述干馏段的半焦并进行气化反应，而后将所述半焦气化反应后得到的热气体送回所述干馏段进行利用；

热解气净化器，其与所述内热式直立炉的干燥段连通，用于接收来自所述内热式直立炉干燥段的热解气并进行净化处理。

优选地，所述内热式直立炉的干馏段设置第一接口及第二接口；所述第一接口连接所述气化反应炉，用于将所述半焦输送到气化反应炉内；所述第二接口连通所述气化反应炉用于将所述热气体送回到所述干馏段进行利用。

优选地，所述气化反应炉包括投料口、进气口、排气口及排渣口；所述投料口设置在所述气化反应炉的顶部，并连通所述内热式直立炉干馏段，用于接收来自所述干馏段的半焦；所述进气口设置在所述气化反应炉的侧壁底部，用于将所述气化反应炉内气化反应所需气化剂通入；所述排气口设置在所述气化反应炉的侧壁顶部，用于将所述半焦气化反应后产生的热气体通入到所述干馏段；所述排渣口设置在所述气化反应炉的底部，用于将所述气化反应炉内产生的废渣排出。

优选地，所述气化反应炉内还设置筛板；所述筛板设置在所述气化反应炉内部侧壁底部并覆盖所述进气口，所述筛板与所述侧壁形成夹角。

优选地，所述气化反应炉底部还设置废渣处理装置，所述废渣处理装置连通所述排渣口，用于将来自所述排渣口的废渣处理后并排出。

优选地，所述废渣处理装置设置水冷夹套结构，用于间接换热冷却所述废渣。

优选地，所述投料口上设置斜管，所述斜管连通所述内热式直立炉的干馏段及所述投料口。

优选地，所述斜管上设置锥形阀，用于控制所述半焦的投放量。

优选地，所述投料口上还设置锁斗，用于防止所述内热式直立炉与气化反应炉之间串气。

优选地，所述锁斗还设置第一阀门及第二阀门；所述第一阀门设置在所述锁斗的上部，所述第二阀门设置在所述锁斗的下部。

优选地，所述废渣处理装置还设置上阀门及下阀门，上阀门42设置在所述废渣处理装置的顶部，所述下阀门设置在所述废渣处理装置的底部。

本实用新型涉及一种内热式直立炉气化系统，包括内热式直立炉、气化反应炉、热解气净化器；内热式直立炉自上而下依次连通地设置炉顶料仓、干燥段、干馏段、冷却段及熄焦段；气化反应炉与内热式直立炉的干馏段连通，用于接收来自干馏段的半焦并进行气化反应，而后将半焦气化反应后得到的热气体送回干馏段进行利用；热解气净化器与内热式直立炉的干燥段连通，用于接收来自内热式直立炉干燥段的热解气并进行净化处理。本实用新型将来自内热式直立炉的一部分高温半焦在气化反应炉内与一定量氧气和水蒸气反应，产生的高温气体中主要成分为CO、H2、CO2，不含有氮气成分，从而能降低或消除煤气中的氮气，提高了荒煤气的用途和价值，避免了下游热解气利用过程中复杂的脱氮气流程，减少了企业的投资及能量消耗；另外，半焦冷却、熄焦过程中会产生大量有害气体并且半焦高附加值利用暂时存在困难，所以将部分高温半焦气化不仅利用了高温半焦的废热，同时在单一装置半焦气化实现了半焦的高附加的利用。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的特征和优点将更为清楚。附图仅用于表示优选实施例方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型中气化反应炉及废渣处理装置机构示意图；

图3是本实用新型中斜管连接锁斗结构示意图；

图中，1、内热式直立炉，2、热解气净化器，3、气化反应炉，4、废渣处理装置；

11、炉顶料仓，12、干燥段，13、干馏段，14、冷却段，15、熄焦

段，16、第一接口，17、第二接口，31、投料口，32、进气口，33、排气口，34、锁斗，341、第一阀门，342、第二阀门，35、排渣口，36、筛板，37、斜管，38、锥形阀，41、水冷夹套结构，42、上阀门，43、下阀门。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1，为本实用新型公开的一种内热式直立炉气化系统，包括内热式直立炉1、气化反应炉3及热解气净化器2；内热式直立炉1自上而下依次连通地设置炉顶料仓11、干燥段12、干馏段13、冷却段14及熄焦段15；气化反应炉3与内热式直立炉1的干馏段13连通，用于接收来自干馏段13的半焦并进行气化反应，而后将半焦气化反应后得到的热气体送回干馏段13进行利用；热解气净化器2与内热式直立炉1的干燥段12连通，用于接收来自内热式直立炉1干燥段12的热解气并进行净化处理。

应当理解的是本实施例中，不再将来自干燥段12的热解气回传到内热式直立炉内1的干馏段13进行利用，而是将内热式直立炉1和部分半焦的气化反应炉3耦合运行，降低或消除热解气中的氮气，提高荒煤气的用途和价值，避免了下游热解气利用过程中复杂的脱氮气流程，减少了企业的投资及能量消耗；另外，半焦冷却、熄焦过程中会产生大量有害气体并且半焦高附加值利用暂时存在困难，所以将部分高温半焦气化不仅利用了高温半焦的废热，同时在单一装置部分半焦气化实现了半焦的高附加的利用。

上述实施例中，内热式直立炉1的干馏段13设置第一接口16及第二接口17（图中未示出）；第一接口16连接气化反应炉3，用于将部分半焦输送到气化反应炉3内；第二接口17连通气化反应炉3，用于将热气体送回到干馏段13进行利用。

其中，原料煤被放置在内热式直立炉1的炉顶料仓11中，而后进入干燥段12，产生的热解气进入到热解气净化器2内进行处理；干燥后的煤炭进入干馏段13内经干馏的高温半焦；部分高温半焦，20~50%，通过第一接口16进入气化反应炉3，气化反应炉3内接受气化剂发生气化反应生成主要由CO、H2为主的热气体，气体温度600~1000℃，通过调节氧煤比控制气化反应强度及热气体的气量及温度，反应过程中产生的废渣直接排掉；热气体从干馏段13的第二接口17进入干馏段13，之后与干燥后的煤炭换热，煤炭热解后生成的热解气与换热后高温气体经干燥段12送至净化工段；另一部分半焦按常规路径经冷却段14、熄焦段15后送至下游。

上述实施例中，气化反应炉3内发生的化学反应的包含（用化学方程式表达）：

（1）C+O2＝CO2，△H=-393 MJ/kmol；

（2）C+O2＝CO，△H=-221 MJ/kmol；

（3）C+CO2＝2CO，△H=162 MJ/kmol；

（4）C+H2O＝CO+H2，△H=131 MJ/kmol；

（5）C+2H2＝CH4，△H= -75 MJ/kmol；

（6）CO+H2O＝CO2+H2，△H=-41 MJ/kmol；

其中，（1）（2）这两个化学反应均为放热反应。

其中，所述气化剂为氧气和水蒸气，氧气/水蒸汽比例约为0.05~0.1，氧/炭比为0.4~1.0；其中，CO、H2体积占比为50~70%、15~40%；其中，热解气主要成分及体积分数占比：H2占15~40%、CH4占15~40%、CO占5~30%、CO2占5~20%、CmHn 1~20％。

参照图2所示，气化反应炉3包括投料口31、进气口32、排气口33及排渣口35；投料口31设置在气化反应炉3的顶部，并连通内热式直立炉1干馏段13，用于接收来自干馏段13的部分半焦；进气口32设置在气化反应炉3的侧壁底部，用于将气化反应炉3内气化反应所需气化剂通入；排气口33设置在气化反应炉3的侧壁顶部，用于将部分半焦气化反应后产生的热气体通入到干馏段13；排渣口35设置在气化反应炉3的底部，用于将气化反应炉3内产生的废渣排出。具体地，气化反应炉3的排气口33连通第二接口17的路径优选为内衬耐火材料管道，将气化反应炉内热气体送至内热式直立炉1，为内热式直立炉1内原料煤提供热能，其中第二接口17至少有两个，优选为四个，多个接口17均匀的设置在干馏段13上，保证内热式直立炉1内原料煤能够充分均匀受热。

继续参照图2所示，气化反应炉3内还设置筛板36；筛板36设置在气化反应炉3内部侧壁底部并覆盖进气口32，筛板36与所述侧壁形成夹角。

具体地，气化反应炉3能够适宜10~80mm大颗粒半焦气化，并采用固定床气化形式，固定床形式气化反应过程稳定；气化剂从进气口32通入，并经过带有一定角度的筛板36，进入气化反应炉3中与来自投料口31的部分半焦接触反应，斜置筛板36气化残渣更易排出，仅通过气化剂的O2/H2O比及量的改变，调节气化炉反应炉内的合成气组成、气量及温度，能够按内热式直立炉需要匹配运行。其中，进气口32优选为两个。

参照图2所示，气化反应炉3底部还设置废渣处理装置4，废渣处理装置4连通排渣口35，用于接受来自排渣口35的废渣并处理后排出。

继续参照图2所示，废渣处理装置4的设置s结构41，用于间接换热冷却所述废渣。其中，废渣处理装置4还设置上阀门42及下阀门43（参照图2所示），上阀门42设置在废渣处理装置4的顶部，下阀门43设置在废渣处理装置4的底部。

应当理解的是，气化反应炉3内产生的废渣温度很高，不能直接进行排放。具体地，当产生一定量废渣时，打开上阀门42接受来自排渣口35的废渣，使废渣完全落入废渣处理装置4后，将上阀门42关闭形成封闭空间，此时水冷夹套结构41内冷水不断通入将废渣冷却至合适的温度，打开下阀门43将冷却后的废渣排出。

参照图3所示，投料口31上设置斜管37，斜管37连通内热式直立炉1的干馏段13及投料口31。

上述实施例中，斜管37上设置锥形阀38，用于控制所述部分半焦的投放量。

具体地，内热式直立炉1干馏段13中产生的热半焦通过斜管37输送至气化反应炉顶部的投料口31，斜管37上设置锥形阀38，以阀开度大小控制热半焦物料量。

继续参照图3所示，投料口31上还设置锁斗34，用于防止内热式直立炉1与气化反应炉3之间串气。参照图3所示，锁斗34还设置第一阀门341及第二阀门342；所述第一阀门341设置在锁斗34的上部，第二阀门设置在锁斗34的下部。

具体地，首先打开锥型阀38和锁斗34的第一阀门341，将部分半焦投放至锁锁斗34内；进一步地，关闭锥型阀38及第一阀门341，打开第二阀门342，把部分半焦投放至气化反应炉3内。

本实用新型涉及一种内热式直立炉气化系统，包括内热式直立炉1、气化反应炉3及热解气净化器2；内热式直立炉1自上而下依次设置炉顶料仓11、干燥段12、干馏段13、冷却段14及熄焦段15；气化反应炉3与内热式直立炉1的干馏段13连通，用于接受来自干馏段13的部分半焦并通入气化剂进行气化反应，而后将半焦气化反应后得到的热气体送回所述干馏段13进行利用；热解气净化器2与内热式直立炉1的干燥段12连通，用于对来自内热式直立炉1干燥段12的热解气进行处理。本实用新型将来自内热式直立炉的一部分高温半焦在气化反应炉内与一定量氧气和水蒸气反应，产生的高温气体中主要成分为CO、H2、CO2，不含有氮气成分，从而能降低或消除煤气中的氮气，提高了荒煤气的用途和价值，避免了下游热解气利用过程中复杂的脱氮气流程，减少了企业的投资及能量消耗；另外，半焦冷却、熄焦过程中会产生大量有害气体并且半焦高附加值利用暂时存在困难，所以将部分高温半焦气化不仅利用了高温半焦的废热，同时在单一装置半焦气化实现了半焦的高附加的利用。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种内热式直立炉气化系统，其特征在于，包括：

内热式直立炉，其自上而下依次连通地设置炉顶料仓、干燥段、干馏段、冷却段及熄焦段；

气化反应炉，其与所述内热式直立炉的干馏段连通，用于接收来自所述干馏段的半焦并进行气化反应，而后将所述半焦气化反应后得到的热气体送回所述干馏段进行利用；

热解气净化器，其与所述内热式直立炉的干燥段连通，用于接收来自所述内热式直立炉干燥段的热解气并进行净化处理。

2.根据权利要求1所述的内热式直立炉气化系统，其特征在于，所述内热式直立炉的干馏段设置第一接口及第二接口；所述第一接口连接所述气化反应炉，用于将所述半焦输送到气化反应炉内；所述第二接口连通所述气化反应炉用于将所述热气体送回到所述干馏段进行利用。

3.根据权利要求1-2任一项所述的内热式直立炉气化系统，其特征在于，所述气化反应炉包括投料口、进气口、排气口及排渣口；所述投料口设置在所述气化反应炉的顶部，并连通所述内热式直立炉干馏段，用于接收来自所述干馏段的半焦；所述进气口设置在所述气化反应炉的侧壁底部，用于将所述气化反应炉内气化反应所需气化剂通入；所述排气口设置在所述气化反应炉的侧壁顶部，用于将所述半焦气化反应后产生的热气体通入到所述干馏段；所述排渣口设置在所述气化反应炉的底部，用于将所述气化反应炉内产生的废渣排出。

4.根据权利要求3所述的内热式直立炉气化系统，其特征在于，所述气化反应炉内还设置筛板；所述筛板设置在所述气化反应炉内部侧壁底部并覆盖所述进气口，所述筛板与所述侧壁形成夹角。

5.根据权利要求3所述的内热式直立炉气化系统，其特征在于，所述气化反应炉底部还设置废渣处理装置，所述废渣处理装置连通所述排渣口，用于将来自所述排渣口的废渣处理后并排出。

6.根据权利要求5所述的内热式直立炉气化系统，其特征在于，所述废渣处理装置设置水冷夹套结构，用于间接换热冷却所述废渣。

7.根据权利要求3所述的内热式直立炉气化系统，其特征在于，所述投料口上设置斜管，所述斜管连通所述内热式直立炉的干馏段的第一接口及所述投料口。

8.根据权利要求7所述的内热式直立炉气化系统，其特征在于所述斜管上设置锥形阀，用于控制所述半焦的投放量。

9.根据权利要求7-8任一项所述的内热式直立炉气化系统，其特征在于，所述投料口上还设置锁斗，用于防止所述内热式直立炉与气化反应炉之间串气。

10.根据权利要求9所述的内热式直立炉气化系统，其特征在于，所述锁斗还设置第一阀门及第二阀门；所述第一阀门设置在所述锁斗的上部，所述第二阀门设置在所述锁斗的下部。

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