CN216712010U - 一种煤气化炉及系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种煤气化炉及系统，煤气化炉包括炉体，所述炉体的顶部设有物料入口和出气口，所述炉体的底侧设有出渣口；所述炉体的底侧设有若干风嘴，所述风嘴位于出渣口的上方，所述炉体的内腔为圆柱形，风嘴的入射方向与内腔的切线方向的夹角大于0°且小于90°。本实用新型的煤气化炉的传质传热效率高，有助于实现有机危废的高效高质煤气化处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种煤气化炉及系统，尤其涉及一种熔盐床富氧侧吹煤气化炉及系统。
背景技术
随着社会的发展，每年排放出的废活性炭、废矿物油、废树脂等逐年增加，这些含碳物质已被列入《国家危险废物名录(2021版)》，这些危废含碳量很高、无法直接利用，如果要直接利用则会造成环境的污染。国内褐煤、粉煤的销量很差，再加上大量的烟煤无法直接燃烧，直接堆积造成了环境污染和资源浪费。将褐煤、烟煤、有机危废气化再燃烧可以使得燃烧更充分，并且降低对环境的污染。在国家环保政策大力促进下，煤气化技术应运而生。国内第一代煤气化技术是固定床气化技术，固定床技术处理粒度约为20mm，炉内温度300～1200℃，煤气成分80％，缺点在于炉内温度不均匀，渣含碳高达20～30％，已被国家淘汰；第二代技术是流化床气化技术，流化床技术处理粒度约为10mm，炉内温度900～1050℃，缺点在于炉内温度低，煤气成分低，只能达到60％，渣含碳高达30％；第三代技术是气流床技术，气流床技术处理粒度约为200目，煤气成分为75～80％，渣含碳＜5％，缺点在于炉内温度高达1500℃，属国家政策鼓励技术。第四代技术为熔盐床气化技术，该技术在日本已进行过小型试验，目前是最先进煤气化技术。
实用新型内容
本实用新型的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种传质、传热能力强的煤气化炉；本实用新型的目的之二在于提供一种煤气化系统。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种煤气化炉，包括炉体，所述炉体的顶部设有物料入口和出气口，所述炉体的底侧设有出渣口；所述炉体的底侧设有若干风嘴，所述风嘴位于出渣口的上方，所述炉体的内腔为圆柱形，风嘴的入射方向与内腔的切线方向的夹角大于0°且小于90°。
如此，可通过物料入口将待处理的有机危废、无烟煤等物料投入炉体内，通过风嘴将富氧空气、水蒸气送入炉体内，使得有机物、水蒸气、富氧空气在炉体内发生盐化熔融反应(熔融盐催化气化反应)，产出氢气、一氧化碳等可燃性气体，实现煤气化；同时，风嘴入射方向与内腔的切线方向存在夹角，风嘴在喷入富氧空气、水蒸气的时，还会对炉体内的物料进行充分搅动，提升炉体内熔融物料翻滚形态的复杂度，有效提升传质传热效率，加速煤气化过程，提升产气质量。
进一步地，所述风嘴的入射方向与内腔的切线方向的夹角为15-75°。
进一步地，所述风嘴的入射方向与内腔的切线方向的夹角为35-55°。
优选地，所述风嘴的入射方向与内腔的切线方向的夹角为40-50°。
进一步地，所述风嘴由外至内逐渐向下倾斜。如此，可使得炉体内熔融物料翻滚，进一步提高传质传热效率。
进一步地，所述风嘴的入射方向(即风嘴射入炉体内的方向)与炉体的中心轴线之间的夹角为1-10°。
进一步地，所述风嘴的入射方向与炉体的中心轴线之间的夹角为2-8°。
进一步地，所述风嘴的数量为多个，且沿炉体的周向均匀设置。
进一步地，还包括出渣槽，所述出渣槽与出渣口连通，所述出渣槽所在位置高于出渣口所在位置。
进一步地，所述炉体的侧壁包括由外至内依次分布的水套和耐火材料层。基于同一发明构思，本实用新型还提供一种煤气化系统，包括如上所述的煤气化炉和依次连通的余热锅炉、水洗塔和脱硫脱硝装置，所述煤气化炉的顶部设有与物料入口连通的料仓，所述出气口与余热锅炉的进气口连通。
可选地，进行煤气化处理时，按以下步骤进行：
S1：将有机物料粉碎加入料仓，可选地，有机物料包括烟煤、无烟煤、焦粉、有机危废等。
S2：将有机物料通过自动加料机，均匀给料入炉体。
S3：将富氧空气与水蒸气通过风嘴送入炉体内。
S4：在炉体中，有机物与水蒸汽、富氧空气进行盐化熔融反应。
S5：熔炼过程中根据有机物中含有的金属氧化物量的不同，调整熔池中的酸碱度
((CaO+MgO+TiO2):(Al2O3+SiO2+Fe2O3))控制在0.8～1.2之间，优选地，酸碱度控制在0.95～1.05之间。
S6：熔炼过程中产生的煤气经余热利用、水洗塔、脱硫脱硝装置后达标，输出或储存。
可选地，S1中，有机物料的粒度在1～10mm。
可选地，S3中水蒸气与富氧空气通过风嘴进入炉体中，为了保证炉内温度保持在煤气化反应可以充分进行的范围内，可对水蒸气与富氧空气的体积比(水氧比)进行控制，水氧比一般控制在0.2～0.4，优选地0.3～0.38之间。
可选地，S5中为了保证有机危废、烟煤、无烟煤、焦粉等可以与水蒸气、富氧空气充分反应，可将熔炼反应体系的酸碱度((CaO+MgO+TiO2):(Al2O3+SiO2+Fe2O3))维持在0.95～1.05之间，根据有机危废、烟煤、无烟煤、焦粉等的混合物的酸碱度加入一定量的辅料。可选地，辅料采用硅、铁、钙、铝、镁含量较高的矿渣、固废、危废等。该类辅料包括但不限于白云石、玄武岩、矿渣、石英石等。
有机危废、无烟煤等碳源中包含有硅铁钙镁铝等金属氧化物，在炉体中会产生反应，形成熔体。
本实用新型的煤气化炉可利用熔盐床气化法对有机危废等物料进行煤气化处理，熔盐具有高效的传热传质能力，在有机危废及煤在气化过程中，既作为氧化反应中吸收热量的介质，又作为还原反应中提供热量的介质。在煤气化的过程中熔盐充当一个热量储存与释放的媒介，并且在有机危废及煤等加入熔盐池时，能够得到充分的分散，使得反应速度加快，此外熔池内的酸碱度适当加大，对有机危废及煤的气化有一定的催化作用，熔盐还可以对有机危废及煤中的硫起到脱除作用。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)本实用新型的煤气化炉的传质传热效率高，有助于实现有机危废的高效高质煤气化处理。
(2)本实用新型的煤气化系统中余热锅炉可利用煤气化炉产生的气体的热量，并进一步产生水蒸气，供煤气化炉使用，可节约能耗。
附图说明
图1是本实用新型的煤气化炉的结构简图。
图2是本实用新型的煤气化炉的喷嘴所在位置的断面图。
图3是本实用新型的煤气化系统的结构简图。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。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。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
实施例1
参见图1和图2，一种煤气化炉1，包括炉体，所述炉体的顶部设有物料入口2和出气口3，所述炉体的底侧设有出渣口5；所述炉体的底侧设有若干风嘴4，所述风嘴4位于出渣口5的上方。
所述风嘴4由外至内逐渐向下倾斜。所述风嘴4的入射方向与炉体的中心轴线之间的夹角为5°。所述炉体的内腔为圆柱形，风嘴4的入射方向与内腔的切线方向的夹角为45°。可选地，炉体的内径为800mm，高为3700mm，其中距底部1200mm部分为熔盐区A，距顶部2700mm段为气化区B。处理产能1t/h，煤气产能3000m3/h。
所述风嘴4的数量为4个，且沿炉体的周向均匀设置，各风嘴4的入射方向朝向顺时针方向。风嘴4与炉体底部的距离为900mm。
还包括出渣槽501，所述出渣槽501与出渣口5连通，所述出渣槽501所在位置高于出渣口5所在位置。
所述炉体的侧壁包括由外至内依次分布的水套6和耐火材料层7。
实施例2
参见图3，一种煤气化系统，包括如实施例1所述的煤气化炉1和依次连通的余热锅炉9、水洗塔10和脱硫脱硝装置11，所述煤气化炉的顶部设有与物料入口2连通的料仓8，所述出气口3与余热锅炉9的进气口连通。所述余热锅炉9的蒸汽出口与风嘴连通，以提供水蒸气。
以有机危废、煤等混合物料为原料，采用上述煤气化系统进行处理，控制温度为1300℃，水氧比控制在0.3～0.4，酸碱度控制在0.9～1.1。最终得到气化产品中有效成分(CO，H2)占比81.3％，渣含碳为2.5％。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (9)
1.一种煤气化炉，包括炉体，所述炉体的顶部设有物料入口（2）和出气口（3），所述炉体的底侧设有出渣口（5）；其特征在于，所述炉体的底侧设有若干风嘴（4），所述风嘴（4）位于出渣口（5）的上方，所述炉体（1）的内腔为圆柱形，风嘴（4）的入射方向与内腔的切线方向的夹角大于0°且小于90°；还包括出渣槽（501），所述出渣槽（501）与出渣口（5）连通，所述出渣槽（501）所在位置高于出渣口（5）所在位置。
2.根据权利要求1所述的煤气化炉，其特征在于，所述风嘴（4）的入射方向与内腔的切线方向的夹角为15-75°。
3.根据权利要求2所述的煤气化炉，其特征在于，所述风嘴（4）的入射方向与内腔的切线方向的夹角为35-55°。
4.根据权利要求1-3任一项所述的煤气化炉，其特征在于，所述风嘴（4）由外至内逐渐向下倾斜。
5.根据权利要求4所述的煤气化炉，其特征在于，所述风嘴（4）的入射方向与炉体的中心轴线之间的夹角为1-10°。
6.根据权利要求5所述的煤气化炉，其特征在于，所述风嘴（4）的入射方向与炉体的中心轴线之间的夹角为2-8°。
7.根据权利要求1-3任一项所述的煤气化炉，其特征在于，所述风嘴（4）的数量为多个，且沿炉体的周向均匀设置。
8.根据权利要求1-3任一项所述的煤气化炉，其特征在于，所述炉体的侧壁包括由外至内依次分布的水套（6）和耐火材料层（7）。
9.一种煤气化系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的煤气化炉和依次连通的余热锅炉（9）、水洗塔（10）和脱硫脱硝装置（11），所述煤气化炉的顶部设有与物料入口（2）连通的料仓（8），所述出气口（3）与余热锅炉（9）的进气口连通。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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| CN216712010U true CN216712010U (zh) | 2022-06-10 |
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Family Applications (1)
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| CN202123426632.9U Active CN216712010U (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种煤气化炉及系统 |
Country Status (1)
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2021
- 2021-12-31 CN CN202123426632.9U patent/CN216712010U/zh active Active
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