循环煤流化床煤气发生炉的制作方法

专利名称：循环煤流化床煤气发生炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤气发生炉，特别是一种循环煤流化床煤气发生炉。
技术背景现有技术粉煤气化煤气发生炉的热量一般用于生产蒸汽，再将蒸汽和空 气作为气化剂通入炉内生产半水煤气或水煤气。由于煤气热量很大，使生产 的蒸汽量大大超过生产煤气反应的需要量。虽然剩余的蒸汽可以用于其他生产供汽，但使生产煤气的煤耗增高，煤耗在0. 3Kg/Nm3~0. 4Kg/NW以上。另外，现有技术煤气发生炉所用气化剂的温度一般在65。C--12(TC，在 炉内反应时，气化剂温度需要升到IOO(TC ~1100°C,期间消耗了大量的反应 热量，进一步增加了生产煤气的煤耗。实用新型内容本实用新型的目的是提供一种循环煤流化床煤气发生炉，有效解决现有 技术煤气发生炉煤耗高等技术缺陷。为了实现上述目的，本实用新型提供了 一种循环煤流化床煤气发生炉， 包括炉体和炉体下部设置的一次风口和下原煤入口，所述炉体上部设置有至 少 一个使高温气化剂进入炉内的二次风口和至少 一个上原煤入口 。所述二次风口为1~4个。进一步地，在所述一次风口和二次风口处进入 炉内的高温气化剂温度为750。C ~ 850匸。更进一步地，在所述一次风口处进 入炉内的一次气化剂量为总气化剂量的50%~60%，在所述二次风口处进入炉 内的二次气化剂量为总气化剂量的35%~45、所述上原煤入口和下原煤入口之间的距离为4000咖~ 5000咖。
所述炉体上还设置有使循环煤进入炉内的斜管。进一步地，所述斜管与炉体轴线的夹角为20° ~30° 。所述炉体上部设置有煤气出口和防爆膜口 ，炉体下部设置有下渣管。在上述技术方案基础上，所述炉体的底部连接进气室，炉体和进气室之 间设置风帽，所述炉体自下而上依次设置成浓相段、稀相段和沉降段。所述一次风口设置在进气室，所述斜管和下原煤入口设置在浓相段，所 述二次风口和上原煤入口设置在稀相段。所述风帽上设置有6 - 8个喷孔，所述喷孔直径为4mm - 6咖。进一步地， 所述喷孔的轴线与风帽的轴线间夹角为50° -70。。所述稀相段由上大下小的锥段和直段构成，所述直段的内径为D2,所述 浓相段和稀相段的高度H2为5. 0D2 ~ 6. 0D2。所述沉降段由上大下小的锥段和直段构成，所述浓相段、稀相段和沉降 段的高度&为2. 0H2~3. 0H2，其中H2为浓相段和稀相段高度。在上述技术方案基础上，所述沉降段的横截面积是浓相段橫截面积的3 ~ 7倍。本实用新型提出了一种循环煤流化床煤气发生炉，通过在炉体上设置通 入高温气化剂的二次风口 、送入粉煤或粘煤的上原煤入口以及引入循环煤的 斜管，使入炉的气化剂温度可达到750°C S5(TC，且由于二次通入高温气化 剂、循环'煤再入炉和上原煤入口送入粉煤，使粉煤在炉中始终是循环流动的， 因此燃烧充分、热效率高。本实用新型粉煤与气化剂的反应热量消耗比常温 气化剂低20% ~ 30%，煤气的可燃成份较常温气化剂的混合煤气高20% ~ 30%。由于本实用新型稀相段及沉降段均为上大下小的锥形结构，上部横截面积是 下部^黄截面积的3~7倍，不仅可以分离下来大于0. 5mm的粉煤，同时使煤气在上部的速度低至O. 2m/s~0. 25m/s,仅为下部速度的20%,因此煤气在炉中 停留时间长，气化时间长，煤气的成份好。本实用新型由空气加蒸汽的气化 剂生产的混合煤气热值在5600 KJ/Nm3 - 6000KJ/Nm3 ( 1350 kcal/ Nm'~1450kcal/Nm3)，煤耗4又为0. 22Kg/Nm3 ~ 0. 25 Kg/Nm3,具有煤耗J氐、热《直高、生产效率高和成本低等优点。本实用新型循环煤流化床煤气发生炉本煤气炉可大型化，受热部件采用 耐火材料制作，造价低，使用寿命长，飞灰损失小，煤利用率高达95%,热 利用率也高达90%。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。附困说明


图1为本实用新型结构示意图； 图2为本实用新型风帽的结构示意图； 图3为本实用新型炉体下部的结构示意图； 图4为本实用新型水封槽的结构示意图。 附图标记i兌明1 —炉体；4—二次风口；7 —斜管；IO—下原煤入口；13—稀相l殳；16 —混凝土层；23—圓锥；82 —埋刮板出淹机。2 —风帽； 5 —防爆膜口; 8 —下渣管； ll一进气室； 14 —沉降段； 21 —喷孔； 24 —风帽箱；3--次风口；二6 —煤气出口； 9 —上原煤入口 12 —浓相段； 15 —耐火砖层； 22—圓柱； 81 —水封槽；具体实施方式
图1为本实用新型结构示意图。如
图1所示，本实用新型循环煤流化床 煤气发生炉包括炉体l,炉体1下部设置有一次风口 3和下原煤入口 10，炉 体1自下而上依次设置成斜目段12、稀相段13和沉降段14,炉体1的底部
连接进气室11，炉体1和进气室11之间设置风帽2,炉体1上部设置有至少 一个二次风口 4和至少一个上原煤入口 9, 二次风口 4用于使高温气化剂进 入炉内，上原煤入口 9用于使粉煤或粘煤进入炉内。具体地，进气室ll的側 壁上设置一次风口 3，可使75(TC 85(TC的高温气化剂进入进气室11;浓相 段12的側壁上设置下原煤入口 10，用于开始时从下部将粉煤送入浓相段12; 稀相段13为上大下小的锥形结构，侧壁上设置有至少1个二次风口 4,供750 °C ~ 85(TC的高温气化剂进入稀相段13，稀相段13側壁上设置有上原煤入口 9,用于从上部向炉体1内送入粉煤或粘煤；沉降段14为上大下小的锥形结 构，侧壁上设置有防爆膜口 5,防爆膜口 5的端面上设置防爆膜；浓相段12 的側壁上还设置有斜管7,用于使经分离的粒度大于lOjum的粉煤经斜管7 进入浓相段12;炉体1的下部设置有下渣管8，用于将炉中的石渣及煤中的 粗粒煤排出；炉体1的顶部设置有煤气出口 6。本实用新型循环煤流化床煤气发生炉通过在炉体上设置通入高温气化剂 的一次风口和二次风口、送入粉煤或粘煤的下原煤入口和上原煤入口、以及 引入循环煤的斜管，使入炉的气化剂温度可达到750°C ~ 850°C,且由于二次 通入高温气化剂和循环煤再入炉，使煤在炉中始终是循环流动的，高温气化 剂使蒸汽含量增大，因此粉煤与气化剂的反应热量消耗比常温气化剂低20% ~ 30%,煤气的可燃成〗分较常温气化剂的混合煤气高20%~30%。高温气化剂从一次风口 3进入进气室11，后进入风帽2内部，由风帽的 喷孔喷出。炉体l的下原煤入口 IO可以与螺旋输送给煤机连接，在本实用新 型开车工作时，螺旋输送给煤机将原煤经下原煤入口 IO送入炉体1。在浓相 段12,高温气化剂与粉煤接触，由于气化剂的流速可达到使粉煤流化的状态， 所以浓相,爻12是流化状态。具体地，在风帽箱间气速达2m/s~3m/s,喷孔 喷出的气化剂风速达30 m/s ~ 50m/s,因此粒度达10mm的粉煤就沸腾起来， 不会出现吹不起或结焦等现象。图2为本实用新型风帽的结构示意图。如图2所示，风帽2由圓柱22和
圓锥23构成，圆柱22的内腔开设成风帽箱24，风帽2开设有6 ~ 8个直径 为4画 6咖的喷孔21,用于喷出气化剂，喷孔21的轴线与风帽2的轴线间 的夹角Y为50° ~70° ,形成理想的气流方向。本实施例中，风帽采用 1Crl8Ni9Ti不锈钢，外径50咖，上部凹台外径45mm,内径30mm;圓柱22长 132mm,上部凹台长20mm,整体长170 imn,上部凹台下缘与喷孔21间距离 100 mm;圓锥23的锥面与风帽轴线间的夹角5为30° ，前端有直径3mm的 平台；喷孔21为8个，其轴线与风帽轴线间的夹角Y为60° 。斜管7连接在浓相段12,用于将循环煤送入炉内，循环煤是经过分离的 粒度大于10jum的粉煤。具体地，炉体1内的煤气经煤气出口 6排出后，煤 气经高温分离器、低温分离器可以将粒度大于lOiam的粉煤分离下来，通过 斜管7送回炉中。斜管7与炉体1轴线的夹角a为20° -30° ,使斜管7中 粉煤的高度超过炉内浓相段12的高度，粉煤由斜管7中的气化剂送入炉中， 并产生燃烧。本实施例中，斜管7直径为200mm,里面是不锈钢管，外面是 炭钢管，中间衬隔热层，入炉下部接气化剂气体，气化剤进风口直径约57mm, 使粉煤靠自重及气体喷射入炉。由于本实用新型将粒度大于10nm的粉煤作 为循环煤再入炉，因此大幅度降低了煤耗。上述^支术方案中，浓相段12是内径为D,、高度为H,的直段，在浓相段 12内距离风帽2约50咖~80咖处，可以保证气化剂中的氧气全部与粉煤完 全燃烧尽，并使斜目段12煤气的流速在0. 8m/s ~ 1. 2m/s范围内。本实施例 中，浓相段12内径Di为760mm，直段高度H,为1000mm。在稀相段13,蒸汽、二氧化碳与粉煤产生化学反应，因为是高温区，所 以二氧化碳绝大部分变为一氧化碳，蒸汽则变为氢气及一氧化碳气体，粉煤 中的挥发物变成气体，在高温下裂解为甲烷等气体。稀相段13的側壁上设置 有至少1个二次风口 4,优选为1 ~ 4个二次风口 4,向稀相段13送入温度达 750°C 850。C的气化剂，高温气化剂使煤气的温度升高，供水蒸汽与煤气化 时提供热量并将部分细粉煤燃烧掉，提高了反应效率，并可进一步减少煤气
携带的煤量。上述^t术方案中，稀相段13由上大下小的锥段和直段构成，锥段的锥角 |3为15° ，锥段下端的内径为D,，上端的内径为D2，直段的内径为D"稀相 段13的高度为H2-H,，其中H产5. 0D广6. 0D2，仏为浓相段高度。该结构使稀相 段13内煤气的流速下降至0.4 m/s~0. 5m/s,使煤气在炉中停留时间加长， 一方面使煤气的成份及粉煤的化学反应均有保证，另一方面可使煤气中的粗 粒粉煤分离出来。本实施例中，锥段下端内径D,为760画，锥段上端内径" 为1050mm，取H产5. 7D2，则浓相段和稀相段的总高度约为6000 mm,使稀相 段13的高度为5000鹏，有效降低了煤气的流速。稀相萃殳13的侧壁上还设置有上原煤入口 9，上原煤入口 9和下原煤入口 IO之间的距离为4000咖-5000mm，优选的距离是4700m。在本实用新型开车 工作时，粉煤由下原煤入口 10送入，当一段时间炉温正常后，下原煤入口 10停止供煤，由上原煤入口 9从上部送入煤，浓相段12的煤主要来源于斜 管7送入的循环煤，由于下部温度由循环煤控制，因此上原煤入口9附近区 域的温度高，有效提高了反应效率。上原煤入口 9送入的煤可以是粉煤，也 可以是粘、煤，本实施例优选采用粘煤。本实用新型采用上原煤入口 9送煤的 作用体现在(1)当用不粘煤作原料时，炉下部的循环煤来控制下部炉温， 循环煤量可以大到原煤量的20~40倍，这样将循环煤用掉可以节省系统用 煤；(2)如果用粘煤从下原煤入口 IO入炉，由于粘煤在调温时析出粘结的 液体(煤焦油)在炉下会将煤结成块造成结焦，而本实用新型由上原煤入口 9在稀相)殳送入粘煤，粘煤在稀相^:迅速地将粘结液分解成气体而不会产生 粘结现象；(3)粘煤挥发份可达50%，因此煤气的成份和热值大幅度提高。 本实施例中，炉体1下部一次风口 3进入的气化剂量约为总气化剂量的50%~ 60%，其余35%~45%的气化剂在二次风口 4处入炉，另外5%的气化剂从斜管 7入炉，4吏循环煤在浓相段12中燃烧。由于本实用新型设置了二次风口 4、 上原煤入口 9和斜管7，在斜管7中通入5%的气化剂使循环煤燃烧升温并入 炉中，同时在炉中部通入二次气化剂，使颗粒细于原料的循环煤可与气化剂 反应生成'煤气。沉降,殳14也为上大下小的锥形结构。沉降段14由上大下小的锥段和直 段构成，锥段的锥角p为15。，锥段下端的内径为D2，上端的内径为D3，直 段的内径为D3、高度为H4,沉降段14的高度为H3-H2，且H产2. 0H广3. 0H2, H4=D3，锥段上端的内径"使上部沉降段14的横截面积是下部斜目段12橫截 面积的3-7倍，优选为5倍，本实施例中，锥段下端内径02为1050mm,锥 段上端内径仏为1500咖，取H产2.0H"浓相段和稀相段的总高度H尸6000 mm， 所以浓相段、稀相段和沉降段的总高度H;为12000咖，使沉降段14的高度 为7000 mm。该结构使上部沉降段14的横截面积是下部浓相段12横截面积 的3. 9左右，使沉降段14内煤气流速进一步下降至0. 2 m/s ~ 0. 25m/s,仅 为下部浓相段12煤气流速的20%,因此可以进一步分离下来大于0. 5mra的粉 煤，且使煤气在炉中停留的时间达到IO秒左右，因此气化时间长，煤气的成 份好。由于本实用新型稀相段及沉降段均为上大下小的锥形结构，上部橫截面 积是下部橫截面积的5倍左右，不仅可以分离下来大于0. 5咖的粉煤，同时 使煤气的流速由浓相段12的0. 8m/s ~ 1. 2m/s下降至稀相段13的0. 4 m/s ~ 0. 5m/s,并进一步下降至沉降段14的0. 2 tn/s ~ 0. 25m/s,上部速度低仅为下 部速度的20%，使煤在炉中停留时间加长了 5~6分钟,粉煤在炉中的停留时 间达到30分钟以上，煤气在炉中停留的时间也加长，气化时间长，因此使煤 气的成份及粉煤的化学反应均有保证。图3为本实用新型炉体下部的结构示意图。如图3所示，炉体l的底部 连接进气室11,炉体1和进气室11之间设置风帽2,风帽2与炉体底盘的联 接是打入配合，风帽之间联接用混凝土层16固定。由于炉体l内下部到上部 温度都在900" ~1100°C,因此炉体l内设立耐火砖层15以防止炉体受热而 被烧伤，在耐火砖与炉体之间设立了隔热层进行隔热，隔热层可以是硅酸铝 纤维板，因此炉外不用保温层，炉体外表温度在60。C以下。炉体l的下部还 设置有下渣管8，将炉中的石渣及煤中粗粒煤由下渣管8排出，下渣管8设 置在风帽2中部，为了防止风帽中的气化剂由此窜出，还可以在出瀣管8下 部装有水封槽。图4为本实用新型水封槽的结构示意图。如图4所示，水封 槽81套在出漆管8的管口外，水封高度大于2000咖，埋刮板出渣机82从一 側伸入水封槽81内，渣由水封槽81经埋刮板出渣机82卸出而不会有气体窜 出，因此这部分不流化的煤渣不会结焦和结渣，不会出现将下渣管堵死现象。炉体1的上部设置有防爆膜口 5,防爆膜口 5的端面上设置有防爆膜， 防止操作中失误使炉中煤气与空气产生爆炸。即使出现意外，爆炸的气体可 从防爆膜口 5喷出而不会从炉中下部喷出，可以避免烧伤操作人员。炉顶是 圓拱形，用圆拱形耐火砖砌上，并有隔热层，此耐火层支撑在炉体上，因此 尽管受热膨胀，膨胀只在隔热层中进行。本实用新型循环煤流化床煤气发生炉以粉煤为原料、以水蒸汽和空气、 富氣空气或纯氣为气化剂实现低煤耗的煤气生产，当用富氧空气加水蒸汽作 为气化剂时可以生产半水煤气，当用纯氧加水蒸汽作为气化剂时则可以生产 水煤气。由空气加蒸汽的气化剂生产的混合煤气热值在5600 lCJ/Nm' 6000KJ/Nm3, ( 1350 kcal/ Nm3 ~ 1450kcal/ Nm3),煤耗仅为0. 22Kg/Nm;~ 0.25 Kg/Nm3,具有煤耗低、热值高、生产效率高和成本低等优点。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限 制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术 人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不 脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种循环煤流化床煤气发生炉，包括炉体和炉体下部设置的一次风口和下原煤入口，其特征在于，所述炉体上部设置有至少一个使高温气化剂进入炉内的二次风口和至少一个上原煤入口。
2. 如权利要求1所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述二 次风口为1~4个。
3. 如权利要求1所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，在所述 一次风口和二次风口处进入炉内的高温气化剂温度为750C -85(TC。
4. 如权利要求1所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，在所述 一次风口处进入炉内的一次气化剂量为总气化剂量的50%~60°/。，在所述二次 风口处进入炉内的二次气化剂量为总气化剂量的35% ~ 45%。
5. 如权利要求1所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述上 原煤入口和下原煤入口之间的距离为4000mm ~ 500Omm。
6. 如权利要求1所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述炉 体上还i殳置有使循环煤进入炉内的斜管。
7. 如权利要求6所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述斜 管与炉体轴线的夹角为20° ~30。。
8. 如权利要求l所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述炉 体上部设置有煤气出口和防爆膜口，炉体下部设置有下渣管。
9. 如权利要求1 ~8中任一权利要求所述的循环煤流化床煤气发生炉，其 特征在于，所述炉体的底部连接进气室，炉体和进气室之间设置风帽，所述 炉体自下而上依次设置成浓相段、稀相段和沉降段。
10. 如权利要求9所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所迷 一次风口设置在进气室，所述斜管和下原煤入口设置在浓相段，所述二次风 口和上原煤入口设置在稀相段。
11. 如权利要求9所迷的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述 风帽上i殳置有6 ~ 8个喷孔，所述喷孔直径为4mm ~ 6mm。
12. 如权利要求11所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所 述喷孔的轴线与风帽的轴线间夹角为50° -70° 。
13. 如权利要求9所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述 稀相段由上大下小的锥段和直段构成，所述直段的内径为D2，所述浓相段和 稀相段的高度H2为5. 0D2~6. 0D2。
14. 如权利要求9所述的循环煤流化床煤气发生炉，其特征在于，所述 沉降段由上大下小的锥段和直段构成，所述浓相段、稀相段和沉降段的高度 H,为2. OH广3. 0H2，其中H2为浓相段和稀相段高度。
15. 如权利要求10 ~ 14中任一权利要求所述的循环煤流化床煤气发生 炉，其特征在于，所述沉降段的橫截面积是浓相段橫截面积的3~7倍。
专利摘要本实用新型涉及一种循环煤流化床煤气发生炉，包括炉体和炉体下部设置的一次风口和下原煤入口，所述炉体上部设置有至少一个使高温气化剂进入炉内的二次风口和至少一个上原煤入口。所述炉体上还设置有使循环煤进入炉内的斜管。本实用新型通过在炉体上设置通入750℃～850℃气化剂的一次风口和二次风口、送入粉煤的上原煤入口和下原煤入口以及引入循环煤的斜管，使粉煤与气化剂的反应热量消耗比常温气化剂低20％～30％，煤气的可燃成份较常温气化剂的混合煤气高20％～30％，煤耗仅为0.22Kg/Nm³～0.25Kg/Nm³，具有煤耗低、热值高、生产效率高和成本低等优点。
文档编号C10J3/56GK201046953SQ20072014911
公开日2008年4月16日 申请日期2007年5月14日 优先权日2007年5月14日
发明者谢志平 申请人:佛山市科达能源机械有限公司