一种基于真空热分解的小粒径褐煤气化装置的制造方法

文档序号:9988992阅读:663来源:国知局
一种基于真空热分解的小粒径褐煤气化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种褐煤气化装置,具体涉及一种基于真空热分解的小粒径褐煤气化装置,属于化工、煤炭和冶金领域。
【背景技术】
[0002]乌克兰专利#66849,M Π K C10J3/02,煤炭气化方法。包括立式反应器,煤炭从反应器顶部进入反应器,灰渣从反应器底部排出。气化反应区在反应器底部,其包括灰渣高温熔体作为导热介质,含蒸汽、氧气的气体状作为气化催化剂从外加入熔体里面。合成气从反应器上部排出。其特点在于反应器上部具有多层沸腾气化煤层,合成气从熔体层往上扬时穿越几层煤床,煤炭逐渐从一个气化层移动到另一层。最低的煤层设有蒸汽外加入、熔体导热媒介层设有合成气加入。多层煤层其特点在于从上往下每一煤层的厚度25-30%小于前一个。该技术缺点是氧气使用导致合成气的二氧化碳含量过高、燃烧热值低。对熔体介质和热解温度很高。能耗高。发生的合成气需要过滤分离。费用高。
[0003]乌克兰专利RU#2240341, M Π K C10J3/68, C10J3/00, 20.11.2004 目标气体生产方法。其特点是有机混合原料发生高热值的合成气、有循环式导热介质,其特点在与其循环时导热介质经过加热区、反应区、热分解区、物质分离区、再返回到加热区。原料加入到热分解区,产生的半焦炭和气体在物质分离区进行分离,随后气体加入蒸汽后再返回到反应区二次合成高热值的气体。半焦炭在锅炉燃烧后产生的热量用于导热介质加热。该技术缺点是需要很高的工作温度、气体燃烧热值过低、耗料量高(成品率低)、肥料多。
[0004]乌克兰专利RU#226646, M Π K C10J3/38, C10J3/00, 27.12.2005 基于气化、氢和一氧化碳加入的高热值气体生产方法。其特点在与设有分上下两区的反应器,上区有预热到400-700°C原料加入、然后与蒸汽和氧气混合。需要时半氧化的原料可以与催化剂接触。其特点在与原料、蒸汽、氧气混合比例要保证其中的氧气和碳比例为0.5-0.7,蒸汽-碳比例为0.5-1.5,。该技术缺点在于发生的气体热值低、毒性一氧化碳在合成气的含量过高、需要采用很复杂的自动控制配比系统。
[0005]乌克兰专利RU#2414503, ΜΠ K,C10J3/00, (2006.01),C10J3/6820.03.2011 固体含碳原料气化装置。该装置包括原料仓、螺旋给料机、热分解区、燃烧区、合成气出气管、半焦炭出料机。其特点在与螺旋给料机的处于热分解区段具有原料搅拌叶片、燃烧区位于热分解区后面(按原料移动方向)、燃烧器内有半焦炭输送螺旋给料机以及往炉箅下方供气的风机。热分解区给料机那段有燃烧器燃烧分解气体输送管、燃烧分解气输送方向为送料的反方向。热分解区上方具有合成气除尘装置。该技术缺点是导热介质(气体)和原料热交换面积小、合成气成分控制能力差、含碳原料的烧结固化、合成气热值低。
[0006]综上所述,现有的褐煤气化装置存在褐煤气化效率低、成本高和所生产出的气体热值低的问题。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的是为了解决现有的褐煤气化装置存在褐煤气化效率低、成本高和所生产出的气体热值低的问题。进而提供一种基于真空热分解的小粒径褐煤气化装置。
[0008]本实用新型的技术方案是:一种基于真空热分解的小粒径褐煤气化装置包括反应器和炉筒,反应器的上部外侧壁上沿圆周方向开设多个吸气口,炉筒安装在反应器内,且炉筒的外侧壁与反应器的内侧壁之间留有间隙,它还包括装料计量装置、全密封盖、智能阀、第一传感器、第二传感器、旋转式除灰盘、螺旋给料机、燃烧器、烟道、排气管和蒸汽管,全密封盖密封安装在反应器的顶盖上端,全密封盖的上端与装料计量装置连接,智能阀安装在全密封盖上,第一传感器和第二传感器安装在全密封盖上,排气管插装在反应器的顶盖上,反应器的中部圆周侧壁上设有第一入口,反应器的下部外圆周侧壁上设有第二入口,旋转式除灰盘安装在反应器的内部,且旋转式除灰盘位于反应器的下部,螺旋给料机安装在反应器的下端并与反应器的内部连通,燃烧器穿过反应器的侧壁插入到旋转式除灰盘内,烟道插装在反应器的下部外侧壁上,蒸汽管穿过反应器的侧壁插入到旋转式除灰盘内。
[0009]反应器内由上至下依次为氧化区、初次还原区、二次还原区、挥发区和真空区。
[0010]本实用新型与现有技术相比具有以下效果:
[0011]1、本实用新型的合成气使用能解决能源、化工、煤炭、冶金等行业的能源、环保难题。使用本实用新型所发生的合成气特点在于其一氧化碳含量低因此毒性较低、能够用于居民区生活用。气化过程中不会产生煤焦油、苯酚、其他芳香烃合物。有效提高了褐煤的气化率、提高了气化速度,实现了褐煤气化技术的环保性和安全性。与传统褐煤燃烧技术相比气化技术节省20%褐煤。本气化装置能避免废气排放、无空气污染。
[0012]2、本气化装置能生产由甲烧、氢气、一氧化碳、氮气、二氧化碳的合成气。与上述提到的其他技术相比,本装置没有烟气、碳排放,其能效率提高30-50%。原料初步加工包括粉碎到0.5-2.5cm粒径、筛除0-0.5cm粒径,初步加工设备投资小、加工成本低50-60%。本实用新型装置能直接用水分(30-50% )和灰分(30%以上)较高的褐煤,并生产出高热值合成气(6000-6500大卡/立方)、煤层单位面积气化量能达到2500立方/小时。本实用新型装置能充分利用褐煤自带的水分,减少20-40%的水的用量。向反应器I注入氢氧气可以提高气化过程中所产生的气体甲烷含量以及减少含氮元素的气体含量因此提高合成气体的燃烧热值。
[0013]3、本实用新型基于真空热分解的小粒径褐煤气化装置适合批量生产和多个行业使用。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的整体结构示意图;图2是本实用新型的外部结构示意图;图3是本实用新型的剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:结合图1至图3说明本实施方式,本实施方式包括反应器I和炉筒1-1,反应器I的上部外侧壁上沿圆周方向开设多个吸气口 11,炉筒1-1安装在反应器I内,且炉筒1-1的外侧壁与反应器I的内侧壁之间留有间隙,它还包括装料计量装置2、全密封盖2-1、智能阀2-2、第一传感器3、第二传感器4、旋转式除灰盘5、螺旋给料机6、燃烧器7、烟道8、排气管9和蒸汽管12,全密封盖2-1密封安装在反应器I的顶盖上端,全密封盖2-1的上端与装料计量装置2连接,智能阀2-2安装在全密封盖2-1上,第一传感器3和第二传感器4安装在全密封盖2-1上,排气管9插装在反应器I的顶盖上,反应器I的中部圆周侧壁上设有第一入口 10,反应器I的下部外圆周侧壁上设有第二入口 10-1,旋转式除灰盘5安装在反应器I的内部,且旋转式除灰盘5位于反应器I的下部,螺旋给料机6安装在反应器I的下端并与反应器I的内部连通,燃烧器7穿过反应器I的侧壁插入到旋转式除灰盘5内,烟道8插装在反应器I的下部外侧壁上,蒸汽管12穿过反应器I的侧壁插入到旋转式除灰盘5内。
[0016]本实用新型在使用时,需要点燃氧化区底层煤,然后随着真空栗所产生的负压,温度会自动达到并保持最佳水平(如450-50(TC)进行褐煤热分解,在真空条件下气态分解物分子在自由运动中不会相互碰撞,其自由行程长度增大,气体往反应器出气口走时会产生漩涡效应,促进气态分解物往外输送。真空状态有利于煤炭的快速又充分气化、从煤块微裂中吸走易发物质。因此促进褐煤的充分分解。在此产生的热分解混合物经过出气管道送到外置催化式产甲烷装置,在此气体中大部分成分会转化为甲烷因此提高气体燃烧热值。本实用新型的反应器分为5个功能区。在I区叫氧化区,空气蒸汽混合物经炉箅子上方的燃烧中煤层氧化后转化为大量的二氧化碳;在2区叫初次还原反应区二氧化碳经上层热媒与其热分解出来的元素碳产生反应及产生一氧化碳,接下来空气蒸汽混合物中的水分和褐煤在加热过程中烘干出来的水蒸汽与元素碳产生反应及产生大量的一氧化碳和氢气(水煤气)。水煤气和空气蒸汽混合物接下来经过上面煤层又和元素碳产生反应即转化为一氧化碳和二氧化碳(此区为3区二次还原区)。
[0017]为了提高反应器气化出气量及其热值反应器采用外加入的水电解的氢氧混合气。经过几个反应阶段气状分解物会往上扬并依次经过4区挥发区和5区真空区后集中到反应器顶部。反应进行中所产生的元素氢和碳在特定温度下会结成甲烷。煤炭热分解剩下的灰由螺旋给料机往外输送。褐煤在气化前需要粉碎到0.5-3mm的粒径、水分10-30%。原煤水分决定所需外加氢气的量。
[0018]真空式热分解气化装置有装料计量装置2,其固定在密闭的全密封盖2-1上。装料计量装置设有智能阀2-2,防止外部空气进入到固定在顶盖上的两个料位传感器位置。其中第一传感器3其作用是反应器料位传感器、第二传感器4起作用是控制进料装置。顶盖上有出气口与出气管9连接连通。出气管与外置的真空栗连接。真空栗出气口与催化式产甲烷装置连接以及分选过滤装置和往用户输送成品气体管道。
[0019]真空热分解式褐煤反应器上部密封顶盖下方设有炉筒,其套在气化反应器I外。炉筒上方具有一排吸气口 11用于装料时吸收环境空气以及注入空气蒸汽混合物从反应器底部经过一吸气口进入反应器和炉筒间隙空间进行循环。
[0020]反应器初次氧化区位于反应器底部并与反应器上方通过多孔板隔开。多孔板下方设有旋转炉箅子,旋转除灰装置下方两边设有气体液体两用燃料燃烧器及氢氧混合物供给管。旋转除灰装置下方有螺旋给料机,起作用是将煤灰排出。反应器下方单侧设有排烟道出口,其作用是反应器启动时产生初次负压。
[0021]空气蒸汽混合物供给管道具有两个口,第一入口 10与水电解装置出气口连接,其作用是供给氢氧混合物,第二入口 10-1用来实现气体液体两用燃料燃烧器燃烧物出气管和反应器桶和反应器之间间隙空间连通。反应器运行模式有脉冲式连续特征,其气体发生量有负压调整装置而控制。
[0022]本实施方式的炉筒1-1为立式气化炉筒1-1,在炉筒1-1内放入反应器I。反应器I上端和炉筒1-1上端与全密封盖2-1连接。炉筒和反应器之间空间用于蒸汽空气混合物循环流通。全密封盖2-1上安装传感
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