专利名称：粉煤气化设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤炭气化技术领域，特别涉及一种粉煤气化设备。
背景技术：
煤气化是将一次能源转化成洁净的二次能源的主要途径，其产品为燃料气(煤气)、合成气、还原气、氢气、一氧化碳。煤的气化技术在联合循环发电装置、合成氨和合成甲醇工业、拨基化法生产醋酸与醋配工业、海绵铁的生产、纯一氧化碳的制备、纯氢气的制备等领域得到了广泛的应用，而气化装置则是煤气化的关键设备。现有的气化装置分为气流床、流化床和移动床。气流床和流化床气化装置适合于气化粒度为5mm以下的粉煤，但投资和运行成本很高，操作条件较为苛刻。移动床气化装置虽然操作条件较为温和，投资和运行成本较低，但它只适合于气化粒度为20mm以上的块煤。使用移动床气化装置气化20mm以下粉煤时，由于间隙小、透气性差、火焰穿透力不足、或热能传导不畅等原因，粉煤用于气化会导致同一煤层不同部位的温度不均衡，气化不均匀，造成部分反应后的灰渣含碳量高，气化效率低，煤气化后产生的合成气无法外排等问题。
发明内容本实用新型需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种粉煤气化设备，在大幅度降低投资和运行成本的情况下，能用移动床对粒径在20mm以下的粉煤进行气化，气化产生的合成气能顺利排出，并且可以实现粉煤气化均衡，较大幅度降低灰渣中的
含碳量，提高气化效率。根据本实用新型第一方面，提供了一种粉煤气化设备，包括一个或多个气化室，每个气化室包括:逐层向下倾斜安装的多个粉煤承载板；由所述多个粉煤承载板围成的并相互连通的多层热交换单元，其每层热交换单元均具有基于粉煤承载板的粉煤堆积区域和气体流动区域；设置于气化室顶端的布料口 ；设置于气化室下方的出料通道。优选地，所述的每个气化室均由耐火墙围成。优选地，粉煤气化设备还包括从所述耐火墙伸入到所述气化室内的热载体气体产
生装置。优选地，所述耐火墙是空心墙，所述相邻两个气化室的出料通道之间设有通向所述空心墙的进气通道。优选地，所述粉煤承载板上开有多个用于从下方对粉煤承载板上的粉煤层进行粉煤加热热解的通气气隙。[0015]优选地，每个粉煤承载板下端部均开有用于粉煤向下流动的开口 ；其中，任意两个相邻粉煤承载板的上层粉煤承载板的下端部靠近下层粉煤承载板的上端部。优选地，粉煤承载板与气化室内侧的夹角为20度至70度之间。优选地，所述的热交换单元是:由任意两个相邻粉煤承载板的上层粉煤承载板下表面和下层粉煤承载板上表面及其周围的气化室内壁围成的空间。优选地，部分或全部热交换单元的粉煤承载板上设有与其气体流动区域连通的气道；其中，位于气化室上部的一个或多个热交换单元的气道设置气道阀门。优选地，位于气化室中下部的每个热交换单元的气道设置气道阀门。相对于现有技术，本实用新型的有益技术效果是:对于粒径在20mm以下的粉煤，本实用新型可以从根本上保证了粉煤气化过程中粉煤均衡气化、大大降低了反应后的灰渣的含碳率；同时又可以对煤气粉尘过滤，并使合成气溢出通道通畅，从而能使粉煤气化顺利进行。
图1是本实用新型的一种内热式粉煤气化设备的示意图；图2是图1所示的气化室的示意图；图3是图2的左视图；图4是图2的C向视图；图5是气化室布入粉煤后的示意图；图6a是气化室的粉煤承载板上的气隙的一种结构和分布示意图；图6b是气化室的粉煤承载板上的气隙的另一种结构和分布示意图；图6c是气化室的粉煤承载板上的气隙的另一种结构和分布示意图；图7是包含本实用新型气化室的煤气发生炉示意图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种粉煤气化设备，包括粉煤气化炉I，所述粉煤气化炉I自上而下分别为炉料入口 2、排气口 10、多个气化室8和出渣口 9。图1显示了本实用新型粉煤气化设备。其中气化炉I顶部为炉料入口 2，炉料入口2上有用于布料的加料车。粉煤气化炉I下方为出渣口 9和排渣机19，用于收集并推出灰渣。粉煤气化炉I具有外隔墙和多个内隔墙21，每个气化室8均由隔墙围成，例如外侧气化室8由外隔墙和内隔墙围成，位于内部的气化室8由两个内隔墙围成。每个气化室左右交错设立多个粉煤承载板18 (分别设置在左右两个隔墙上)，从而在气化室内形成了多层热交换单元81 (参见图2)。每个气化室8下方设置有曲线式出料通道5、出料通道5之间的气体流动通道6、气化剂进气口 7和加热装置(喷嘴16以及连通喷嘴16的气体通道15)。本实用新型主要是开发了一种适于粉煤气化的气化室8，以及利用该气化室8将粉煤加工成煤气的方法。下面主要结合图2至图6对本实用新型的包括多个气化室8的粉煤气化设备以及在气化室内进行气化的方法进行详细说明。图2显示了图1所示的气化室8的具体结构；如图2所示，该气化室8包括:逐层向下倾斜安装的多个粉煤承载板18 ；利用所述多个粉煤承载板18构成的相互连通的多层热交换单元81，其每层热交换单元81均具有基于粉煤承载板的粉煤堆积区域(对应于图5所示的粉煤层811)和气体流动区域812,其中每层热交换单元的气体流动区域均与相邻热交换单元的气体流动区域相连通，从而在气化室内形成便于气体流动的从底层至顶层的多层热交换单元；设置于气化室顶端的布料口 82，用于将粉煤从上至下布入各层热交换单元81中，使得每层热交换单元的粉煤堆积区域上分别堆积有斜向分布的粉煤层811，每层热交换单元内的粉煤层811利用其重力在粉煤承载板18上形成下滑趋势，以便随着下层热交换单元内的粉煤层811的向下滑动而向下滑动；设置于气化室8下方的曲线式出料通道5，任意两个出料通道5之间设置气体流动通道6，气化剂从气体流动通道穿过进入气化室中下部的热交换单元前获得了预热，同时对灰渣进行冷却。如图2至5所示，粉煤承载板18上开有多个用于从下方对粉煤承载板上的粉煤层进行粉煤加热热解的通气气隙181。如图6a所示，通气气隙181优选为贯通粉煤承载板18的长条形通孔；也可以是如图6b所示的短条形通孔；也可以是如图6c所示的圆通孔，并且最好按照三角形分布在粉煤承载板18上。其中，粉煤在下行过程中不能通过气隙181下行，而从下向上流动的热载体气体可以穿过气隙181上行。如图2至5所示，每个粉煤承载板下端部均开有用于粉煤向下流动的开口 182。并且任意两个相邻粉煤承载板的上层粉煤承载板18的下端部靠近下层粉煤承载板18的上端部，且粉煤承载板18与气化室内侧的夹角为20度至70度之间。如图2或5所示，本实用新型的热交换单元81是由任意两个相邻粉煤承载板18的上层粉煤承载板下表面和下层粉煤承载板上表面及其周围的气化室内壁围成的空间；在布入粉煤时，每层热交换单元81利用其倾斜的粉煤承载板在其上堆积倾斜粉煤层，并形成位于倾斜粉煤层之上的气体流动区域812。如图3所示，本实用新型每层热交换单元81的粉煤承载板18上设有与其气体流动区域812连通的气道80，每层热交换单元81的气体流动区域812通过位于其上的上气道与位于其上层热交换单元的气体流动区域相连通，通过位于其下的下气道与位于其下层热交换单元的气体流动区域相连通。下面结合图5详细说明本实用新型的粉煤气化方法，一般来说，本实用新型的粉煤气化方法包括以下步骤:在用于粉煤气化的气化室8内逐层安装向下倾斜的粉煤承载板18 ；利用多个粉煤承载板18形成相互连通的多层热交换单元81，其每层热交换单元81均具有基于粉煤承载板的粉煤堆积区域(对应于图5所示的粉煤层811)和气体流动区域812，其中每层热交换单元的气体流动区域均与相邻热交换单元的气体流动区域相连通，从而在气化室内形成便于气体流动的从底层至顶层的多层热交换单元；将粉煤从上至下布入各层热交换单元81中，使得每层热交换单元81的粉煤堆积区域上分别堆积斜向分布的粉煤层811 ；通过气化剂与粉煤进行氧化还原气化反应产生热载体煤气，利用各层的气体流动区域将热载体煤气从下向上流动到各层热交换单元，分别与各热交换单元的粉煤层进行热交换，干馏出挥发份，以便生产出合成气。粉煤的滑动是通过将反应后的灰渣从气化室底部推出后发生的，由于每层热交换单元81内的粉煤层是通过层与层之间粉煤的挤压支撑形成的，因而具有下滑趋势，一旦底层气化室反应后的灰渣被排渣机19推出，底层就失去了挤压支撑上层粉煤层的条件，从而使其他层的粉煤分别滑入下一层热交换单元。本实用新型的气化室从上至下依次分为预热干燥区31、热解干馏区32、氧化还原区33和灰渣冷却区34 ;其中:预热干燥区包含位于气化室上部的若干个热交换单元，用于粉煤预热和干燥；热解干馏区包含位于气化室中上部的若干个热交换单元，用于对预热和干燥后的粉煤进行热解，干馏出粉煤中挥发份；氧化还原区包含位于气化室中下部的若干个热交换单元，用于对干馏出挥发份的粉煤与喷入的气化剂进行氧化还原气化反应，生产出煤气；灰渣冷却区包含位于气化室下部的若干个热交换单元和曲线形出料通道，用于利用高温灰渣对外部喷入的气化剂进行预热，并对灰渣进行冷却，排出低温灰渣。在本实用新型气化方法中，逐层安装向下倾斜的粉煤承载板的步骤包括:在气化室8内侧逐层相对交错地向下倾斜安装多个带有通气气隙181的粉煤承载板18，使任意两个相邻粉煤承载板18的上层粉煤承载板的下端部靠近下层粉煤承载板的上端部；其中，每个粉煤承载板18的下端部均开有用于粉煤向下流动的开口 ；其中，粉煤承载板与气化室内侧的夹角为20度至70度之间；其中，粉煤在下行过程中不能通过所述气隙下行，而从下向上流动的热载体气体可以穿过所述气隙上行。此外，在本实用新型气化方法中，在气化室内逐层安装的多个带有通气气隙的粉煤承载板也可以为三角形或弧形。其中，布入粉煤时，在所述粉煤承载板的作用下粉煤下行，在每层热交换单元的粉煤承载板上堆积倾斜粉煤层，并由此形成位于倾斜粉煤层之上的气体流动区域，也就是说，每个粉煤承载板之上堆积有倾斜粉煤层，之下分布有气体流动区域；其中，粉煤承载板上开有多个用于从下方对粉煤承载板上的粉煤层进行粉煤加热热解的通气气隙，粉煤在下行过程中不能通过所述气隙下行，而从下向上流动的热载体气体可以穿过所述气隙上行。在本实用新型气化方法中，利用所述粉煤承载板形成热交换单元的步骤包括:由任意两个相邻粉煤承载板18的上层粉煤承载板下表面和下层粉煤承载板上表面及其周围的气化室内壁围成热交换单元81 ;在布入粉煤时，每层热交换单元81利用其倾斜的粉煤承载板在其上堆积倾斜粉煤层811，并形成位于倾斜粉煤层之上的气体流动区域812。在本实用新型气化方法中，每层粉煤承载板上均设有与其气体流动区域连通的气道80，每层热交换单元的气体流动区域通过位于其上的上气道与位于其上层热交换单元的气体流动区域相连通，通过位于其下的下气道与位于其下层热交换单元的气体流动区域相连通，所述气道使在氧化还原区产生的热载体煤气逐层上行与各层热交换单元的粉煤层热交换，产生合成气，最后从上方排气口外排。此外，预热干燥区中的一个或多个热交换单元的气道设置气道阀门，当待排放气体夹带许多粉尘时，关闭一个或几个气道阀门，强迫热载体气体从粉煤承载板的通气气隙和粉煤中穿过，利用粉煤承载板上堆积的未干燥的粉煤层对待排放的气体中的粉尘进行过滤。此外，氧化还原区中的每个热交换单元的气道设置气道阀门，用于根据进入氧化还原区的热交换单元内的气化剂的压力大小，关闭一个或几个气道，迫使气化剂从上方粉煤承载板的通气气隙和粉煤中穿过，使气化剂和粉煤更充分地接触，更有效地进行氧化还原气化反应。此外，热载体气体通过上方粉煤或粉煤承载板一侧的气道上行进入各个热交换单元，在每层热交换单元中，其气体流动区域的热载体气体通过其上方的粉煤承载板及其气隙的传导与位于其上层的粉煤进行热交换，并直接与位于其下的粉煤进行热交换。另外，加热气化室内的最高温度为800°C至1300°C。实施例如图7所示，一种圆式小型煤气发生炉的炉腔由内隔墙水箱和外隔墙围成的环形腔，利用该煤气发生炉对粉煤气化的方法为:在内隔墙逐层安装向下倾斜的弧形粉煤承载板18，安装在内隔墙同一层的粉煤承载板呈正圆台形；在外隔墙安装向下倾斜的弧形粉煤承载板18，安装在外隔墙同一层的粉煤承载板呈倒圆台形；所述正圆台与倒圆台粉煤承载板相对交错的分别安装在内隔墙和外隔墙上;利用多个圆台形粉煤承载板形成相互连通的多层热交换单元，布入粉煤时，其每层热交换单元均具有基于圆台形粉煤承载板的粉煤堆积区域和气体流动区域，其中每层热交换单元的气体流动区域均与相邻热交换单元的气体流动区域相连通，从而在气化室内形成便于气体流动的从底层至顶层的多层热交换单元；粉煤承载板18上开有多个用于从下方对粉煤承载板上的粉煤层进行粉煤加热热解的通气气隙181，粉煤在下行过程中不能通过所述气隙下行，而从下向上流动的热载体气体可以穿过所述气隙上行；并且每个粉煤承载板下端部均开有用于粉煤向下流动的开口。其中，每层热交换单元的粉煤承载板18上设有与其气体流动区域连通的气道，每层热交换单元的气体流动区域通过位于其上的上气道与位于其上层热交换单元的气体流动区域相连通，通过位于其下的下气道与位于其下层热交换单元的气体流动区域相连通；通过气化剂与粉煤进行氧化还原气化反应产生热载体煤气，利用各层的气体流动区域将热载体煤气从下向上流动到各层热交换单元，分别与各热交换单元的粉煤层进行热交换，干馏出挥发份，以便生产出合成气。本实施例位于炉腔上部的一个或多个热交换单元的气道设置气道阀门，当待排放气体夹带许多粉尘时，关闭一个或几个气道阀门，强迫热载体气体从粉煤承载板的通气气隙和粉煤中穿过，利用粉煤承载板上堆积的未干燥的粉煤层对待排放的气体中的粉尘进行过滤。本实施例位于炉腔中下部的一个或多个热交换单元的气道设置气道阀门，用于根据进入气化室内的煤气和空气的压力大小，关闭一个或几个气道，迫使热载体气体从上方粉煤承载板的通气气隙和粉煤中穿过，使热载体气体和粉煤热交换更充分此外，本实用新型利用上层粉煤承载板上的粉煤层对带粉尘的煤气进行过滤，能够过滤掉煤气中的粉尘，使通过的煤气洁净，提高了质量；[0071]本实用新型使用粒径在20mm以下的粉煤气化，从根本上保证了粉煤气化过程中粉煤均衡气化，及煤气溢出通道通畅，从而能使粉煤气化顺利进行。[0072]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，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。
权利要求1.一种粉煤气化设备，包括一个或多个气化室，其特征在于:每个气化室包括: 逐层向下倾斜安装的多个粉煤承载板； 由所述多个粉煤承载板围成的并相互连通的多层热交换单元，其每层热交换单元均具有基于粉煤承载板的粉煤堆积区域和气体流动区域； 设置于气化室顶端的布料口； 设置于气化室下方的出料通道。
2.根据权利要求1所述的粉煤气化设备，其特征在于，所述的每个气化室均由耐火墙围成。
3.根据权利要求2所述的粉煤气化设备，其特征在于，还包括从所述耐火墙伸入到所述气化室内的热载体气体产生装置。
4.根据权利要求3所述的粉煤气化设备，其特征在于，所述耐火墙是空心墙，所述相邻两个气化室的出料通道之间设有通向所述空心墙的进气通道。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的粉煤气化设备，其特征在于，所述粉煤承载板上开有多个用于从下方对粉煤承载板上的粉煤层进行粉煤加热热解的通气气隙。
6.根据权利要求5所述的粉煤气化设备，其特征在于，每个粉煤承载板下端部均开有用于粉煤向下流动的开口 ；其中，任意两个相邻粉煤承载板的上层粉煤承载板的下端部靠近下层粉煤承载板的上端部。
7.根据权利要求6所述的粉煤气化设备，其特征在于，粉煤承载板与气化室内侧的夹角为20度至70度之间。
8.根据权利要求7所述的粉煤气化设备，其特征在于，所述的热交换单元是:由任意两个相邻粉煤承载板的上层粉煤承载板下表面和下层粉煤承载板上表面及其周围的气化室内壁围成的空间。
9.根据权利要求8所述的粉煤气化设备，其特征在于，部分或全部热交换单元的粉煤承载板上设有与其气体流动区域连通的气道； 其中，位于气化室上部的一个或多个热交换单元的气道设置气道阀门。
10.根据权利要求9所述的粉煤气化设备，其特征在于，位于气化室中下部的每个热交换单元的气道设置气道阀门。
专利摘要本实用新型公开了一种粉煤气化设备，包括一个或多个气化室，每个气化室包括逐层向下倾斜安装的多个粉煤承载板；由所述多个粉煤承载板围成的并相互连通的多层热交换单元，其每层热交换单元均具有基于粉煤承载板的粉煤堆积区域和气体流动区域；设置于气化室顶端的布料口；设置于气化室下方的出料通道。本实用新型通过气化剂与粉煤进行氧化还原气化反应产生热载体煤气，利用各层的气体流动区域将热载体煤气从下向上流动到各层热交换单元，分别与各热交换单元的粉煤层进行热交换，以便生产出合成气。
文档编号C10J3/48GK202954009SQ20122067309
公开日2013年5月29日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者陈华金 申请人:新疆美特镁业有限公司