专利名称：煤气生产方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种煤气生产方法及设备，尤其涉及一种粉煤气化生产煤气 的方法，以及采用该方法生产煤气的设备。
背景技术：
相比于煤的燃烧，煤气的燃烧更为清洁、高效，因此煤气作为一种清洁 能源正受到越来越广泛的关注。将煤转换为煤气的煤气化技术视炉内气-固状态和运动形式，主要可分为三大类以块煤(颗粒直径10 50隱)为原料的 固定床；以粉煤(颗粒直径小于10mm)为原料的流化床；以粉煤(颗粒直径 小于0. lmm)为原料的气流床。在实际的生产过程中，粉煤的气化相比于块 煤气化效率更高，是目前研究和应用的主要煤气化手段。利用粉煤生产煤气的气化原理是煤和气化剂的反应，本质上是碳、氧和 水的反应。在通常的煤气发生炉中，将煤，以及水蒸汽、空气等气化剂通入 煤气发生炉中，而后煤和气化剂发生反应，主要的反应式包括碳与氧气的燃 烧反应，放出大量的热能，如下式(1)所示<formula>formula see original document page 4</formula> (1)其中，"+Q"代表放出热量。还包括二氧化碳和水蒸汽被碳还原为一氧化碳和氢气的反应，主要反应 式如下式(2) 、 (3)和(4)所示<formula>formula see original document page 4</formula> (2)<formula>formula see original document page 4</formula> (3) <formula>formula see original document page 4</formula> ( 4 )其中，"-Q"代表吸收热量。产物一氧化碳是煤气的主要成份，且从上述反应式可以看出，煤、氧气 和水蒸汽是生产煤气的原料，而二氧化碳既是一种中间产物，又是生成煤气 的直接原料。 ,則床，其一般结构如图l所示，包括通过管道连接的煤气发生炉100和旋风 式分离器200。其中，在煤气发生炉IOO侧壁的中下部设置有粉煤入口 110， 又可称进煤口；在其下部设置有第一进气口 120，所通入的第一次进气主要 是空气，又可称空气进气口；在其侧壁的中部设置有第二进气口 130，通入 的第二次进气主要是水蒸汽，又称水蒸汽进口。煤气发生炉100和旋风式分 离器200的上端连接，用于传输夹杂着固体颗粒的混合气；旋风式分离器200 的上部设置导出管道，将分离出来的混合气导出，其下端通过设置在煤气发 生炉100中部的回引口 150与煤气发生炉IOO相连，用于导引未反应的固体 颗粒，主要是粉煤，循环回到煤气发生炉100中再次燃烧。该煤气发生炉进行煤气化的工艺通常包括下述过程把粉煤、水蒸汽和 空气通入煤气发生炉，使上述混合物在高温状态下发生反应，产生混合气， 该混合气中包含着一氧化碳，也包含一定量的二氧化碳、水蒸汽、氮气和其 他少量气种的气体，以及夹杂着未反应的粉煤；该混合气进入旋风式分离器 后，粉煤沉积而后被引回煤气发生炉，同时混合气从上端导出管道被导出，上述技术是传统常用的煤气化方法，但其中存在的主要问题是 一方面， 碳与水蒸汽、二氧化碳的还原反应效率低，导致未反应的粉煤和二氧化碳掺 杂在混合气中排出，既降低了煤气转化效率，也给后处理工序增加了负担； 另一方面，导出的混合气中含有大量二氧化碳，降低了混合气的质量。发明内容本发明的目的是提供一种煤气生产方法及设备，以实现提高经煤气化生 产制得的混合气的质量并有效降低二氧化碳的排放。为实现上述目的，本发明提供了一种煤气生产方法，包括如下步骤 向煤气发生炉内加入煤、气化剂和二氧化碳； 煤、气化剂和二氧化碳在高温环境下反应生成混合气； 将混合气导出，并对混合气执行后处理操作后获得可燃气。 为实现上述目的，本发明还提供了一种煤气生产设备，包括依次相连的 煤气发生炉、分离器和混合气导出装置，该煤气发生炉上设置有空气进气口、 进煤口和水蒸汽进口 ，该分离器的下端通过设置在煤气发生炉中部的回引口 与煤气发生炉相连，其中煤气发生炉上设有二氧化碳进气口，用于在煤气 化过程中通入二氧化碳。本发明中所通入的二氧化碳较佳的是直接采用包含二氧化碳的烟气，所 谓烟气就是从碳或碳氧化物的燃烧设备采集的燃烧后产物。由以上技术方案可知，本发明采用以二氧化碳作为煤气生产原料之一通 入煤气发生炉的技术手段，为煤气生成反应提供了充足的二氧化碳，能够提 高 一氧化碳这一煤气主要成份的生成反应速率，可提高 一氧化碳的生成量， 即能提高制得的混合气中一氧化碳所占比例，同时降低二氧化碳所占比例， 从而提高混合气的质量。另一方面，本发明所通入的二氧化碳可以来源于煤 燃烧反应排出的烟气，可以循环利用二氧化碳，既避免了二氧化碳直接排入 空气造成的环境污染，也达到了利用二氧化碳提高生产质量的目的。 下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
图1为现有技术中一种煤气发生炉的结构示意图； 图2为本发明煤气生产方法具体实施例的流程图； 图3为本发明煤气生产设备具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示为本发明煤气生产方法具体实施例一的流程图，该方法包括 如下步骤步骤l、向煤气发生炉内加入煤、气化剂和二氧化碳； 步骤2、煤、气化剂和二氧化碳在煤气发生炉内的高温环境下反应，该 高温环境可以是煤气发生炉内进行煤气化反应所需的常规条件，而后生成混 合气，该混合气的成份既包括生成的一氧化碳和氢气，也包括未反应完全的 水蒸汽、二氧化碳和氮气等气体；步骤3、将该混合气导出，同时导出的可能包括夹杂着的固体颗粒，而 后对该混合气执行后处理操作后获得可燃气，例如首先通过旋风式分离器分 离固体颗粒和混合气，此后还需要进行除尘、脱硫、脱硝等后处理操作生产 工业用可燃气体。本实施例的技术方案，在通入煤气发生炉的原料中，增加了二氧化碳， 则生成一氧化碳和氢气的还原反应式(2 ) 、 ( 3 )和(4 )可以在二氧化碳充 足的条件下充分反应，能够加快还原反应的正向反应速率，降低逆向反应速 率，即可增加一氧化碳的生成量，而减少二氧化碳的生成量，从而提高混合 气中一氧化碳所占的百分比，降低二氧化碳所占百分比，即能够提高最终煤 气所具有的热值，从而改善煤气的质量。该技术方案中所需的二氧化碳可以通过多种途径获取，例如采用用户燃 烧后的烟气或废气中收集的二氧化碳。具体可以在步骤1之前执行下述步骤 从碳或碳氧化物的燃烧设备采集燃烧后产物作为烟气。并在步骤1中将包含 二氧化碳的烟气直接通入煤气发生炉中。直接采用烟气既满足了提供二氧化 碳的需要，也能够作为用户燃烧后烟气的一种处理方式，将烟气回收再利用， 有助于避免环境污染。本发明煤气生产方法具体实施例二是在实施例 一的基础上进行了改进， 步骤1中，该气化剂包括空气和水蒸汽，向煤气发生炉内加入煤、气化剂和二氧化碳的顺序和位置可以有多种方式，其中一种具体方式为向煤气发生炉内加入粉煤，从粉煤下方通入空气和二氧化碳的高速混合 气流，该混合气流用于带动粉煤漂浮上升，达到充分扩散开的状态，以便与 助燃剂能充分接触提高燃烧效率，该混合气流还作为助燃剂和还原剂与粉煤 发生反应；与此同时，或者稍间隔一定时间后，向煤气发生炉内的粉煤燃烧位置处 通入水蒸汽，以进一步完成还原制一氧化碳的反应。在该方式中，二氧化碳可以和空气一起通入煤气发生炉，以提供充足的 二氧化碳。向煤气发生炉内加入煤、气化剂和二氧化碳的另 一种具体方式为 向煤气发生炉内加入粉煤，从粉煤下方通入空气气流，该空气气流用于 带动粉煤漂浮上升以充分扩散开，该空气还作为粉煤燃烧的助燃剂； 向煤气发生炉内的粉煤燃烧位置的下方通入二氧化碳； 向煤气发生炉内、粉煤燃烧位置通入水蒸汽。在该方式中，将二氧化碳单独通入煤气发生炉内，并可以在粉煤燃烧位 置的下方通入。粉煤、空气、二氧化碳和水蒸汽的通入时间可以同时进行， 也可以按照设定的规律分先后次序通入煤气发生炉。向煤气发生炉内加入煤、气化剂和二氧化碳的再一种具体方式为向煤气发生炉内加入粉煤，从粉煤下方通入空气气流，空气气流用于带 动粉煤漂浮上升，并作为粉煤燃烧的助燃剂；向煤气发生炉内的粉煤燃烧位置通入水蒸汽；向煤气发生炉内的粉煤燃烧位置上方通入二氧化碳。在该方式中，将二氧化碳单独通入煤气发生炉内，并可以在粉煤燃烧位 置的上方通入。粉煤、空气、二氧化碳和水蒸汽的通入时间可以同时进行， 也可以按照设定的规律分先后次序通入煤气发生炉。如图3所示为本发明煤气生产设备具体实施例的结构示意图，本实施例 具体为一循环流化床煤气生产设备，包括上端通过管道连接的煤气发生炉100和旋风式分离器200。在煤气发生炉100侧壁的中下部设置有粉煤入口 110;在其下部设置有通入空气的第一进气口 120;在其侧壁的中部设置有通 入水蒸汽的第二进气口 130。旋风式分离器200的上部连接设置混合气导出 装置210,将分离出来的混合气导出；旋风式分离器200的下端也通过设置 煤气发生炉100中部的回引口 150连通到煤气发生炉100内，用于导引未反 应的固体颗粒，主要是粉煤，循环回到煤气发生炉100中再次燃烧。进一步 的，在煤气发生炉100上还设有二氧化碳进气口 140，用于在煤气化过程中 通入二氧化碳。本实施例中的二氧化碳进气口可以与二氧化碳气源相连，获取二氧化碳 后通入煤气发生炉中参与反应。在通入煤气发生炉的原料中，增加了二氧化 碳，可以使还原反应在二氧化碳充足的条件下充分反应，能够增加一氧化碳 的生成量，而减少二氧化碳的生成量，则能够增加一氧化碳在制得的混合气 中所占的百分比，提高混合气热值，从而提高煤气的质量。在本实施例中，二氧化碳进气口可以如图3所示，设置在回引口的下方， 或者也可以设置在回引口的下方，还可以在回引口的上方和下方分别设置二 氧化碳进气口，另外，二氧化碳进气口还可以和第一进气口一体设置，则二 氧化碳和空气同时通入。上述技术方案可以实现从多个位置向煤气发生炉内 通入二氧化碳，达到改善炉内反应环境，提高煤气质量的目的。当然，本发明的煤气生产方法及设备并不限于采用循环流程床形式的煤氧化碳的方法来提高煤气化效率。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或 者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1、一种煤气生产方法，其特征在于，包括向煤气发生炉内加入煤、气化剂和二氧化碳；所述煤、气化剂和二氧化碳在高温环境下反应生成混合气；将所述混合气导出，并对所述混合气执行后处理操作后获得可燃气。
2、 根据权利要求1所述的煤气生产方法，其特征在于，向煤气发生炉内 加入二氧化碳具体为向煤气发生炉内加入包含二氧化碳的烟气。
3、 根据权利要求2所述的煤气生产方法，其特征在于，在向煤气发生炉 内加入包含二氧化碳的烟气之前，还包括从碳或碳氧化物的燃烧设备采集 燃烧后产物作为所述烟气。
4、 根据权利要求1 3所述的任一煤气生产方法，其特征在于，所述气 化剂包括空气和水蒸汽，向煤气发生炉内加入煤、气化剂和二氧化碳具体为向煤气发生炉内加入粉煤，从所述粉煤下方通入空气和二氧化碳的混合 气流，所述混合气流用于带动所述粉煤漂浮上升，并用于与所述粉煤发生反 应；向煤气发生炉内、粉煤燃烧位置通入水蒸汽。
5、 根据权利要求1 3所述的任一煤气生产方法，其特征在于，所述气 化剂包括空气和水蒸汽，向煤气发生炉内加入煤、气化剂和二氧化碳具体为向煤气发生炉内加入粉煤，从所述粉煤下方通入空气气流，所述空气气 流用于带动所述粉煤漂浮上升，并作为所述粉煤的助燃剂； 向煤气发生炉内、粉煤燃烧位置下方通入二氧化碳；向煤气发生炉内、粉煤燃烧位置通入水蒸汽。
6、 根据权利要求1 3所述的任一煤气生产方法，其特征在于，所述气 化剂包括空气和水蒸汽，向煤气发生炉内加入煤、气化剂和二氧化碳具体为向煤气发生炉内加入粉煤，从所述粉煤下方通入空气气流，所述空气气 流用于带动所述粉煤漂浮上升，并作为所述粉煤的助燃剂；向煤气发生炉内、粉煤燃烧位置通入水蒸汽； 向煤气发生炉内、粉煤燃烧位置上方通入二氧化碳。
7、 一种煤气产生设备，包括依次相连的煤气发生炉、分离器和混合气导 出装置，所述煤气发生炉上设置有空气进气口、进煤口和水蒸汽进口，所述 分离器的下端通过设置在所述煤气发生炉中部的回引口与所述煤气发生炉相 连，其特征在于所述煤气发生炉上还设有二氧化碳进气口，用于在煤气化 过程中通入二氧化碳。
8、 根据权利要求7所述的煤气产生设备，其特征在于所述二氧化碳进 气口与煤气发生炉上的空气进气口 一体设置。
9、 根据权利要求7所述的煤气产生设备，其特征在于所述二氧化碳进 气口设置在所述回引口的上方和/或下方。
全文摘要
本发明涉及一种煤气生产方法及设备。该方法包括向煤气发生炉内加入煤、气化剂和二氧化碳；高温环境下反应生成混合气；将混合气导出并执行后处理操作后获得可燃气。该煤气生产设备包括依次相连的煤气发生炉、分离器和混合气导出装置，其中煤气发生炉上设有二氧化碳进气口，用于在煤气化过程中通入二氧化碳。本发明采用以二氧化碳作为煤气生产的原料之一通入煤气发生炉的技术手段，为煤气生成反应提供了充足的二氧化碳，提高了一氧化碳的生成量，从而能提高混合气中一氧化碳的百分比含量，最终改善混合气的质量。
文档编号C10J3/54GK101220297SQ20081005716
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月30日 优先权日2008年1月30日
发明者桢 武 申请人:广东科达机电股份有限公司