一种气化炉及煤加氢气化方法

文档序号:9722412阅读:592来源:国知局
一种气化炉及煤加氢气化方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及煤气化技术领域,尤其涉及一种气化炉及煤加氢气化方法。
【背景技术】
[0002]我国煤炭资源丰富,其中将近80%的煤炭为低阶煤,这些低阶煤的直接使用会对环境造成严重污染,为了提高煤炭的利用价值,同时减少环境污染,可运用煤气化技术将煤转化为煤气和焦油,进而对煤气和焦油进行利用。
[0003]煤气化技术中较为常用的一种技术是煤加氢气化,请参阅图1,通常用于煤加氢气化的气化炉10包括炉体11、煤粉喷嘴12、数个含氢气体喷嘴13、粗煤气出口 14和半焦出口15,煤粉喷嘴12安装在炉体11顶部的中心,含氢气体喷嘴13均匀分布在煤粉喷嘴12周围,粗煤气出口 14安装在炉体11的侧壁上,半焦出口 15安装在炉体11底部的中心。煤加氢气化时,煤粉喷嘴12和含氢气体喷嘴13分别向炉体11内喷入煤粉和氢气,煤粉和氢气进入炉体11内后,在高温、高压条件发生煤加氢气化反应,反应生成粗煤气和半焦(一种含碳的固态产物,单位质量半焦中的含碳量高达80%以上),所生成的粗煤气经粗煤气出口 14排出气化炉10,所生成的半焦经半焦出口 15排出气化炉10,排出的粗煤气经后续处理得到煤气和焦油。
[0004]采用上述气化炉进行煤加氢气化时,碳利用率通常只有50%左右,也就是说,煤加氢气化的半焦产量占进料量(加入煤的质量)的50%左右。为了提高煤加氢气化的碳利用率,可将由煤加氢气化产生的半焦作为气化原料进行再次气化,生成粗煤气,以实现对半焦中所含碳的利用。现有技术中,对半焦进行再次气化的过程一般为:首先将半焦从气化炉10中排出,然后对半焦进行冷却,接着将冷却后的半焦通入另一气化炉内,使半焦和气化剂在高温、高压条件下进行再次气化反应,生成粗煤气,从而实现对半焦的高效利用。
[0005]上述对半焦进行再次气化的过程中,对半焦进行冷却会散失一部分热量,而将冷却后的半焦进行再次气化时,又需要高温的条件,这又会消耗大量热量,造成能量不必要的浪费。

【发明内容】

[0006]为克服上述现有技术中的缺陷,本发明提供一种气化炉及煤加氢气化方法,以解决煤加氢气化过程中,对半焦进行再次气化时能量浪费的问题。
[0007]为了达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
[0008]—种气化炉,包括:炉体、煤粉喷嘴和含氢气体喷嘴,所述煤粉喷嘴和所述含氢气体喷嘴均安装在所述炉体的底部,所述气化炉还包括:安装在所述炉体内下部的反应内筒,所述煤粉喷嘴和所述含氢气体喷嘴分别与所述反应内筒相通,所述反应内筒的顶部开口,所述反应内筒用于进行煤加氢气化反应,生成粗煤气和半焦;与所述反应内筒和所述炉体之间的环形空间底部相通的气化剂入口,所述气化剂入口所通入的气化剂的气速能够使所述半焦落入所述环形空间内,并与所述气化剂发生再次气化反应,生成粗煤气。
[0009]本发明所提供的气化炉中,将煤粉喷嘴和含氢气体喷嘴设置在炉体底部,且在炉体内的下部安装了反应内筒,煤粉喷嘴和含氢气体喷嘴分别与该反应内筒相通,并设置了与反应内筒和炉体之间的环形空间的底部相通的气化剂入口,由煤粉喷嘴喷出的煤粉和由含氢气体喷嘴喷出的氢气能够在反应内筒内发生煤加氢气化反应,生成粗煤气和半焦,所生成的半焦在粗煤气的携带作用下离开该反应内筒,之后粗煤气的气速降低,此时通过控制气化剂入口所通入的气化剂的气速能够使半焦落入环形空间内,半焦落入环形空间后与所通入的气化剂发生再次气化反应,生成粗煤气。本发明将煤加氢气化反应和半焦的再次气化反应设置在同一气化炉内进行,使煤加氢气化反应生成的高温的半焦直接进行再次气化反应,从而避免了上述两个反应在两个气化炉进行所产生不必要的能量浪费,节约了能源。
[0010]另一方面,本发明还提供了一种煤加氢气化方法,所述煤加氢气化方法应用于上述的气化炉,所述煤加氢气化方法包括:将煤粉和氢气通入所述气化炉的反应内筒中,所述煤粉和所述氢气在所述反应内筒中发生煤加氢气化反应,生成粗煤气和半焦;将气化剂通入所述反应内筒和所述气化炉的炉体之间的环形空间内,同时控制所述气化剂的气速,使所述半焦落入所述环形空间内,与所述气化剂发生再次气化反应,生成粗煤气。
[0011]本发明所提供的煤加氢气化方法的有益效果与上述气化炉的有益效果相同,在此不再赘述。
【附图说明】
[0012]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0013]图1为现有技术中的气化炉的结构图;
[0014]图2为本发明实施例中的气化炉的一种结构图;
[0015]图3为本发明实施例中的气化炉的另一种结构图。
[0016]附图标记:
[0017]10-气化炉;11-炉体;12-煤粉喷嘴;
[0018]13-含氢气体喷嘴; 14-粗煤气出口;15-半焦出口;
[0019]21-反应内筒;22-环形空间;221-气化剂分布气室;
[0020]222-反应室;23-气化剂入口;24-折流板;
[0021]25-气体分布板;26-排渣口。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明所提出的技术方案的目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面将结合附图,对本发明所提出的技术方案的实施例进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是所提出的技术方案的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,均属于本发明保护的范围。
[0023]请参阅图2,本发明实施例中所提供的气化炉10,包括炉体11、煤粉喷嘴12和含氢气体喷嘴13,煤粉喷嘴12和含氢气体喷嘴13均安装在炉体11底部,气化炉10还包括反应内筒21,反应内筒21安装在炉体11内的下部,进一步的可位于炉体11内下部的中间区域,并且煤粉喷嘴12和含氢气体喷嘴13分别与反应内筒21相通,在煤粉喷嘴12和含氢气体喷嘴13向反应内筒21内部通入煤粉和氢气后,煤粉和氢气在反应内筒21内发生煤加氢气化反应,生成粗煤气和半焦;另外,反应内筒21的顶部为开口设置,向上喷射的煤粉和氢气形成向上的气流,从而使在反应内筒21内生成的粗煤气携带半焦一起从该开口流出反应内筒21,因粗煤气从反应内筒21流入反应内筒21上方的炉体11内之后,空间扩大,从而粗煤气的气速降低,进而半焦会在重力的作用下开始下落。反应内筒21的外侧壁和炉体11的内侧壁之间形成一环形空间22,本实施例中的气化炉10还设置有气化剂入口 23,该气化剂入口 23与该环形空间22底部相通,用于向环形空间22通入气化剂,在通入气化剂的过程中,通过控制气化剂的气速,使环形空间22内部及上方的气速小于反应内筒21内部及上方的气速,从而能够使半焦落入气速较小的环形空间22内,并且使气化剂的气速小于能够将半焦带出环形空间22的气速,同时大于半焦的最小流化速度,从而
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