一种煤与氧制造无氮煤燃气的反应装置及其制造工艺的制作方法

专利名称：一种煤与氧制造无氮煤燃气的反应装置及其制造工艺的制作方法
技术领域：
对煤、石油、天然气等消耗、燃烧使用方式从根本上进行改革，改革后仅国内即可 节省近十亿吨煤炭、二亿吨以上石油资源，减少排放二氧化碳65%以上，降低污染重大的技 术开发领域。
背景技术：
世界能源科学技术的发展至今，引用二项重大技术引证本发明“一种煤炭与氧气 制造无氮煤燃气和煤液化气的反应装置”技术项目重大而可行性；第一，为了减碳、提能、降 污，国外火力发电厂曾经进行用煤粉喷入涡轮运转发电，经涡轮的燃气热能量、足够满足送 入原有火力热能发电系统进行正常运转发电。该技术将煤炭热能效率提高到75%以上，公 认该技术实施等于用一个火力发电厂的煤炭用量能带动两个等量火力发电厂作用和功能， 节省近一半的煤炭。因为没有攻克煤粉喷射涡轮过程中对涡叶致命的磨损，造成无法正常 持续使用。但是从技术上证明一个火力发电厂的煤炭用量经涡轮效能提高一倍是可以确 定的。第二，为了解决内燃机降排、提能，国外在内燃机气路系统增加3%的氢气，使内燃机 功率提高30%、排污降低30%，技术很成功。但制氢装置未解决，而正在普遍将液化气用在小 型机动车辆的内燃机，效果与汽油、柴油相比功能、减排、降耗效果倍增。煤气发生炉；大量的煤气发生炉用空气做气化剂与煤炭反应，生成含50%以上无 效能的氮气，20%—氧化碳、10%的氢气，少量的二氧化碳等混杂气体，由于氮气占气体的 50%以上。用于推动内燃机动力机器效果不好，只有减少或无氮气的煤气才能有效推动内燃 机动力机器，发挥、提高煤炭气化利用价值。氧气与焦炭反应一氧化碳；用氧气与块度、厚层排放的焦炭发生一氧化碳专利技 术，虽然解决了燃气消除氮气问题。但是，焦炭不能在反应装置内变成悬浮焦粉，相对氧气 流动，难以增加碳氢物投入；产生碳氢、更多的氢气成分。而直接使用各种煤炭与氧气反应 一是容易在密闭反应装置内实现对各种煤炭高温，重压研碾变成悬浮可流动的煤粉。二是 借以增加碳氢物，额外再电加热投入更多的蒸汽，使之产生含氢量达到25%、碳氢10%、一氧 化碳50%以上、达到涡轮、内燃机能够使用，合成重量单位计算发热量的效果接近或超过石 油。上述各项技术和使用，减碳、降污、提能关键是将燃料转成气化的无氮燃气，里面 还需少量碳氢、氢气，能够推动涡轮、内燃机。

发明内容
本发明一种煤炭与氧气制造无氮煤燃气和煤液化气的反应装置提出各种煤炭、 碳氢物、微量水雾与氧气共同输入密闭旋转罐体装置，测试锁定符合煤炭自燃的控温、十几 层重衬铁强压力磨盘式逐级摩擦研磨，使之各种煤炭、碳氢物、微量水与氧气发生临界自燃 氧化反应出一氧化碳等气体，即产出“无氮煤燃气”。产出的气体50%以上为一氧化碳、不低 于10%碳氢气体、20%氢气的含量，发热量接近石油，这些原料配比在罐中混合，反应成无氮煤燃气气体。而这种无氮煤燃气在火力发电厂锅炉前；增加设置燃气涡轮发电机组取代原 有喷供煤粉燃烧位置，由高温煤燃气经保温管路直接输入涡轮燃烧驱动发电，运转涡轮中 燃气热能、流向输入火力发电锅炉进行正常发电系统，形成热能利用率双倍提高。关键是 煤炭转化成无氮煤燃气体，解决和替代了煤粉喷射燃烧涡轮遇到致命磨损叶轮难题。而燃 气涡轮运转系统已经是成熟的动力设备和技术，实际所产生的热能效率、经济效益、净化环 境、附带产出无氮煤燃气体效益成倍提高。本发明煤炭与氧气制造无氮煤燃气、煤液化气反应系统及用途目的采用纯氧气 配有水雾直接与煤炭添加碳氢物为一体混合加入密闭的转动罐体内；温控300-600°C、十 几层转动重衬铁磨盘逐级相对摩擦研磨，产生较纯一氧化碳、碳氢、氢、及水汽和少量的贫 氧、二氧化碳。这种混合气体由于一氧化碳达到50%以上、氢气20%、碳氢10%，称为无氮煤 燃气。无氮煤燃气可直接输入涡轮发电系统使用，其中的意义就是实现有效成份一氧化 碳含量高、浓度饱和的工业合成气体“无氮煤燃气”能够推动燃气涡轮、内燃机，用于改革煤 炭、石油燃烧方式，节省资源50%以上，成倍降低排污、能耗效果。所有发电厂至今没办法解决输电每日内的高、低谷峰储能问题，低谷期间变成无 效电能白白浪费掉，无效电能转储能技术至今未进展。本发明一种煤炭与氧气制造无氮煤 燃气和煤液化气的反应装置需要利用发电厂每天21时-8时输电低谷期间和无效电能大 量来转化制造氧气、液化氧、煤燃气液化、生产加工内燃机用煤液化气，可有效利用发电厂 低谷电能力30%足够完成整个本发明技术、设施系统24小时不停运转。氧气制造使用过程；各种煤炭与上千万立方米的氧气反应，规模大、集中，具备在 制氧中排出75%高压氮气充分利用再做功；由制氧机、压缩、液化、几万立方米保温罐体储 存液氧、然后液氧释放一整套系统，利用低谷电量15% (8-12万KW)即可完成加工1. 8-2. 2 万吨氧气，在制造氧气中；有效的利用排出75%高压氮气中能量，逐级用气动马达做功辅助 制氧，实现制氧中60%来自高压氮气再次做功制氧，将氧气制造成本再成倍的降低，达到每 吨氧气、液氧成本240-500元，为实现氧气与煤炭制造无氮煤燃气、煤液化气建立切实可行 的基础。无氮煤燃气制造及用途；煤炭再添加碳氢物、水和氧气在反应发生装置内利用煤 炭与氧临界自然温度控制在300-60(TC，经连续运转摩擦过程氧化(自燃)反应和发热生成 一氧化碳气体，伴随着部分碳氢气体和游离状态氢气，同时含有余氧、二氧化碳、水雾合成 的“混合气体”。所合成“混合气体”再进入另一反应装置，第二次控温500-800°C，加大碳 氢物投入研磨深入氧化进一步减少贫氧、二氧化碳，提高气体中一氧化碳含量达到50%、氢 气15%，即“无氮煤燃气”最低标准。产生“无氮煤燃气”主要输送两个方面使用一是；高 温“煤燃气”直接供输入涡轮发电机组系统。二是；“煤燃气”进行降温液化蒸馏清除贫氧、 二氧化碳生成纯度较高的煤液化气。煤液化气；符合内燃机和能进入燃气管路网络使用条件，煤液化气生成用“无氮煤 燃气”蒸溜，而生产制造中利用发电厂低谷期间进行“无氮煤燃气”压缩、冷冻、液化、蒸馏提 纯，这一过程目的将“煤燃气”中多余贫氧、二氧化碳蒸馏分出去。生成液体是“煤液化气”: 一部分进入各种燃气管路网络使用，主要一部分通过保温高压罐内呈液体恒温存放，而后 用车辆输往各个供应、使用点，供机动车辆加注使用，类似于液氧通用技术。机动车辆使用煤液化气；将车辆油箱改为保温罐体，例如机动车辆油箱重80kg、油容量200kg，可改成保温罐体重160-200kg，煤液化气容量100-120kg，100_120kg煤液化 气相当于汽油200-240kg使用功能和效果。煤液化气碳量制造成本1800-3600元/吨(含 保温费用)，市场销售价6000-9000元/吨，效益、功能高于汽油双倍，是替汽油、柴油有效途 径，减少对石油和产品消耗及依赖，对国家财政是一个极大收入和能源使用战略的安全、即
稳定又可靠。无氮煤燃气制造反应发生装置；无氮煤燃气制造(氧化)反应发生装置确切讲 是；使用各种煤炭、碳氢物氧化反应罐体(称反应装置)，有二套以上的反应发生装置串联 成一组，反应成分子链式生成无氮煤燃气，特殊铸造而耐磨、高强盘形衬铁多个围绕罐体 内布置成磨盘式结构，固定在转动罐体磨盘为转动研磨体，固定在中心轴磨盘为不转动研 磨体。本发明一种煤炭与氧气制造无氮煤燃气和煤液化气的反应装置其特征反应装内 所有转动研磨体、不转动研磨体、金属结构都用上千KW电极加温，第一反应装置控温设定 300-6000C，第二反应装置控温设定500-80(TC。氧气与水雾混合从反应装置底部喷入并始 终充满状态的气体流动，煤炭、碳氢物从上部添入反应装置第一层转动磨盘内，转动磨盘与 不转动磨盘处在气体流动中进行逐层往下一层传递煤、碳氢物相对摩擦研磨。所研磨的煤 炭粉、碳氢物在第一反应装置300-600°C测定好临界自燃温度数据锁定，并稳定控制因水汽 与碳反应损耗碳能量平衡，氧气、水汽混合充分与悬浮流动碳摩擦碰撞，在控制温度内进行 氧化临界自燃反应；生成一氧化碳、碳氢、氢气气体，富有余量的贫氧气、二氧化碳的混合气 体。混合气再输送入第二反应装置二次需增加温度500-800°C内测定好临界自燃温度数据 锁定加以控制，再次进行氧化反应增加生成一氧化碳、碳氢气、氢气含量高的无氮煤燃气。 控温锁定是通过试验测定出各种煤质、碳氢物与匹配氧气、水汽在反应装置内临界自燃温 度，也就是不利于或抑制产生二氧化碳的温度，严格控制定量比的氧气、水汽、水汽吸热，需 要在反应装置内用电极对磨盘、金属结构同时连续不断加热到维持临界自燃温度，通过自 动仪器控制温度一直持续处在煤(碳)自燃范围。用二套以上反应装置、二次氧化提高一氧化碳、碳氢、氢气才能符合无氮煤燃气生 成含量、组成的一套设施。每套设施的无氮煤燃气生产量10吨/时、30吨/时、60吨/时， 特殊铸造磨盘每个反应装置需配上千吨，控制温度内的使用功率1000-5000KW。在上百万 KW发电厂布置10-20套设施，同时能制造出煤液化气(碳量)150-300万吨，价值90-180亿 元。本发明重大突出创造是在原有发电厂节省45%煤炭转液化气，一是，用各种煤炭直接与 氧气制造无氮的煤燃气提高煤炭热效能、降低污染，二是，利用发电厂低谷电生产制造出几 百亿价值的煤液化气。煤燃气原料配比作用；各种煤炭与碳氢物、氧气与水雾化混合生成无氮煤燃气，关 键是含有一氧化碳50%、碳氢气10%、氢气15-20%以上浓度，才能与石油天然气有同样剧烈 燃烧功能，用于驱动燃气涡轮机组、内燃机组。碳氢气体、氢气起着爆燃而提高功率、降低燃 料消耗、减少排出二氧化碳作用。碳氢物是指；木、植、秸秆物，主要成份是碳氢结构体，自燃点远远低于二氧化碳燃 烧温度。经特殊加工与煤炭在第一反应装置1:9-10比例，第二反应装置1:7-10比例混合 投入与氧14:16使用。氧化反应中利用碳氢物自燃点低引发煤朝一氧化碳顺利快速发生， 并不具备点燃一氧化碳的同时也抑制二氧化碳发生，因此木、植、秸秆物特殊加工成碳氢物 在反应装置内有很大化合作用。
第一反应装置在临界自燃点温度中，煤炭与氧气、水雾混合流动摩擦碰撞反应，由 于控制的温度不具备燃烧点产生二氧化碳，只能氧化生成一氧化碳，极少水雾的作用在氧 化过程中与热碳碰撞再次起着抑制二氧化碳发生，同时释放少量氢气、碳氢混合气体。进入 第二反应装置；由于混合气含大量的未发生反应氧气、水雾水分子，而且含一氧化碳浓度达 不到，由第二反应装置进行提高温度，强化促使一氧化碳再次发生、增加含量、达到无氮煤 燃气浓度要求。木、植物燃气；是利用反应装置功能将木、植、秸秆等碳氢物特殊加工后，作为主要 投料取代煤炭制造碳氢、碳酸物质，而这种碳氢、氢气、碳酸作为转化特殊乙醇分子结构液 体或气体的基本原料，生产的这种原料用途广泛。国内将木、植物、秸秆集中特殊加工2亿 吨，产生节省双倍量的煤炭、石油，而这种方式在大自然中取之不尽，用之不竭，在加上太阳 能、风能发电的使用，形成通向回归人类与大自然和谐良好途径。
实施与运行的经济、社会效益煤、碳氢物与氧气制造无氮煤燃气、煤液化气反应装置 及用途；将生产制造中心设在距大型火力发电厂数公里之处，电厂供、喷煤粉、燃烧系统改 为无氮煤燃气涡轮发电机组，并与原火力发电厂燃烧锅炉对接。既不用大的基础和场地改 造，又直接从管路系统引进无氮煤燃气取代煤粉、供喷煤粉系统，改变火力发电厂煤炭燃烧 方式，简化发电厂大的作业环节，使整个火力发电厂生产、作业环境发生重大变化。对于新 建电厂发电改用煤气内燃发动机驱动发电机，简化发电系统和环节，煤气内燃机热能利用 率可达到60%与火力发电具备节能40%以上。用216万KW火力发电厂实施内容分析216万KW火力发电厂每年需燃烧煤炭600 万吨，改用600万吨煤炭供给煤燃气生产制造中心，将55%即330万吨煤炭用于转化无氮煤 燃气满足替代原600万吨煤炭燃烧、热能。另外45%即270万吨煤炭用于生产制造无氮煤 燃气后转化煤液化气。火力发电厂通过数百公里引进煤燃气管路目的是数百公里管路沿线开设分支管 路供气顶替设施、用户消耗使用的煤炭、燃气，减少煤炭直接燃烧。大量增加使用无氮煤燃 气量，发挥生产、制造中心更大作用。生产制造，煤燃气中心设置
反应装置50吨/时反应装置12-16套，需用电力4. 8万KW每天生产无氮煤燃气2万 吨，其中0. 8万吨用于煤液化气。氧气制造每天制氧2-3万吨，液化60%。最大使用动力21-8时15万KW，其中利 用氮气制氧占60%。煤液化气无氮煤燃气压缩、蒸馏、液化，最大使用动力21-8时5万KW。发电厂使用煤燃气费用与煤炭持平，煤液化气碳量价格6000-9000元/吨，年产 270万吨(碳量)，价值160-220亿元。国内火力发电厂装机容量近4亿KW，需消耗煤炭12亿吨，使用本重大发明技术 用12亿吨煤炭的6. 6亿吨制造无氮煤燃气替代煤炭燃烧火力发电，5. 4亿吨煤炭制造煤燃 气后转化煤液化气替代汽油、柴油3亿吨使用量，创造价值1. 7-2. 3万亿元。总体节省火力 发电6亿吨煤炭燃烧和减少二氧化碳的排放，无氮煤燃气本身燃烧又可减少二氧化碳30%， 实际减少二氧化碳排放量65%，这是煤炭燃烧方式重大改革后结果。


图1是本发明所述的一种制造无氮煤燃气和煤液化气的工艺的系统原理图；图2 是反应装置的结构示意图；图3是图2的俯视结构示意图；图4、图5、图6、图7、图8是本发 明试验样机结构。图中3-16是自燃腔。
具体实施例方式结合附图叙述如下附图1设定火力发电厂装机容量216万KW，结合本发明专利 技术布置，原火力发电机组喷煤粉锅炉燃烧、改为涡轮机燃气输进替代煤粉燃烧。燃气热力 发电机1-1，在原供、喷煤粉位置换上燃气涡轮发电机1-2，所需的无氮煤燃气通过保温管 路1-15引进，整个发电厂形成无氮煤燃气涡轮发电机组喷出燃后高温气流、再进热力发电 机组发出同等功率双倍的电能效果。煤燃气由第一反应组1-3、第二反应组1-4串联合成，每年制造转化碳量600万吨 的无氮煤燃气生产能力。输入使用电力1-24 (4. 8万KW)即可带动二组反应装置1-3、1-4 所需动力，燃料1-6供反应装置1-3使用，燃料1-7供反应装置1-4使用。两种燃料1-6、 1-7不同是煤与碳氢物配比不同，进入第二反应装置1-7的燃料含碳氢物高，目的是进一步 引燃催化煤的氧化更好发生一氧化碳。燃料1-6、1_7往反应装置1-3、1-4供料量与氧气有 严格的比例，即氧气燃料(煤)16:14，实际操作中氧气要高于20%，目的是燃料充分氧化，而 余氧可再通过脱氧管1-17返回第一反应装置1-3。水变成蒸汽按与氧气的比为100:6-15 喷入强化保温反应装置1-3内与热碳反应，用蒸汽产生的氢气、一氧化碳平衡或减少氧与 碳反应的损耗能量。所有发电用无氮煤燃气和需要的氧气，使用通用的大型制氧机制氧1-8，通常制氧 时间利用发电厂低谷电21-8时期间的电力进行，利用低谷电力15万KW(l-25)。同时再进 行压缩1-9、液化1-10后约2万m3罐存1-11形成库存，低谷电过后罐存1-11的液氧1_10 经过释放沿氧气管路1-13正常生产使用。所生产无氮煤燃气330万吨碳量由煤燃气管路 1-15引进燃气涡轮发电机1-2、燃气热力发电机1-1替代煤炭燃料供应，比原火力发电节省 近45%折270万吨煤炭。燃煤气保证供应发电厂330万吨(碳量)，剩余270万吨碳量的无氮煤燃气进行脱 氧1-16除氧，除氧后的无氮煤燃气进行压缩1-18、蒸馏1-19、冷冻液化1-20进入约2万 m3冷罐存1-21。这一系统工作也是在每天的低谷电21-8时进行，使用低谷电力5万KW (1-26)、同时加工合成270万吨碳量煤液化气。脱氧1-16将煤燃气多余氧分离排除，脱氧的氧气1-8沿管路1-17回反应装置1_3 继续使用，而脱氧后无氮煤燃气便于长距离管路输送和符合进入燃气管路网1-28要求。罐存1-21煤液化气分装保温车1-22通过车辆运输1_23形式发送各个加油站、消 耗集中的大户。附图2、图3是本发明专利技术使用各种煤炭、木枝、植物杆茎、秸杆混合作为原 料，进行无氮煤燃气反应发生装置结构，转动罐体2-1可在轴体2-3上下移动，转动罐体2-1 安置上百吨重转动磨盘2-4，接着在轴体2-3安置上百吨重不转动磨盘2-5，也就是转动磨 盘2-4上、下移动、转动重力作用在不动磨盘2-5面上，造成两热磨盘紧紧合着相互摩擦研 磨功能，不转动磨盘2-5底部与转动磨盘2-4间隔空间层高100 mm左右，供充分氧化反应区。每个磨盘装有16-24件加热电极2-6，对整个磨盘持续不断加热锁定的控制温度。磨 盘组2-4、2-5在每个反应发生装置安设十几套。当煤粉通过压力密封供料机2-11送入动 磨盘2-14燃料腔，与不动磨盘2-5紧合的间隙高强重力压研磨成悬浮可流动高温煤粉，高 温煤粉呈流动并逐层次的与氧气对流自燃，通过不动盘2-5燃料氧化腔2-15传递到下层一 组的转动磨盘2-4面上和燃烧腔2-14重复自燃或燃烧，形成一层一级组的悬浮流动煤炭粉 燃烧反应，至到最底层燃烧尽成煤灰，剩余煤灰由压力密封煤灰机2-12排出。氧气2-9与 水2-8通过雾化器2-7定量喷入，喷入的定量与压力密封供料机(煤炭)2-11严格控制比例 16:14，实际运行中喷入氧气2-9量高于20%，利于煤炭充分氧化反应。罐体的温度是通过 各种煤炭煤质，类别实验测试数据锁定，温控仪操纵各个电极2-6持续不断保持恒温。转动 罐体有齿圈2-13在多个无极变速动力齿轮驱动围绕轴体2-3旋转并有石棉盘根2-2严格 密封。如果反应发生装置设计生产能力50吨/时煤燃气(碳量)，也就是供燃料机2-11每 小时向反应发生装置连续均勻送入50吨煤炭，同时把氧气2-9按每小时57-68吨匹配量与 水2-8经雾化器2-7同步均勻喷入。抽气机2-10保持反应装置内低压或用压力罐体密闭 呈高压状态，利于延长密封件寿命。反应装置使用电极额外补充加热并提高控制温度，目的利用氧与碳反应一氧化碳 过程消耗碳能同时释放出热能，借以增加高温蒸汽喷入与碳结合反应产生更多的氢和所需 热能，提高无氮煤燃气的氢含量达到20-25%。附图4是实施本发明试验样机；反应装置不动磨盘3-10、动摩盘3-11、上端封盘 3-8与下端封盘3-14组合一体，在上端盘3-8中设6个燃料入口 3_7，氧气、高温蒸汽进口 3-13设在不动磨盘3-10，整体组装完毕后反应装置、煤燃气管路全部用20 cm以上厚石棉 或耐火材料浇涛强化保温。这样的反应装置产生煤燃气有两种
一、强化保温反应装置内的>300°C煤燃气经保温管路泵加压后，输入涡轮发电机组发 电。而涡轮机喷出的高温热气流进入原火力发电机组锅炉内，替代喷煤粉燃烧加热运转发 电。等于一发电厂的用煤能量带动两个发电厂发电功能，其碳能利用率可达到75%。二、反应装置磨盘电极强化加热，是为了增加蒸汽与碳反应吸收所需稳定热能，实 现产生含氢量达到20-25%。将>300°C左右高温无氮煤燃气先输入热能利用交换系统降温。 降温后无氮煤燃气进行压缩、液化，(一)是进入保温或压力罐储存，(二)是进入燃气管路网 络，煤炭热能利用率可达到55%以上。(三)是在无氮煤燃气压缩过程中可提取10%以上的 纯氢。附图5、图6是反应装置不动磨盘，里有多个各种形状燃烧腔，电加热孔的结构图。 图7、图8是反应装置动磨盘，里有多个各种形状燃烧腔的结构图。在反应装置内图5、图6 不动磨盘与图7、图8动磨盘合成为一组，这是反应装置关键部件，然后有多组组合构成。整 体结构合成后，适应密闭高压、耐温。理想的反应条件是温度控制在400-600°C，压力≥60 kg/cm2，这样产生更多碳氢和氢气，减少一氧化碳的含有量。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。
权利要求
1.一种煤与氧制造无氮煤燃气的反应装置，其特征在于它使用各种煤炭、木枝、植物 杆茎、秸杆混合作为原料，其反应装置结构如下转动罐体(2-1)能沿轴体(2-3)上下移动， 转动罐体(2-1)安设上百吨重转动磨盘(2-4)，接着轴体(2-3)上安装上百吨重不转动磨盘 (2-5)，转动磨盘(2-4)与不转动磨盘(2-5)配合，即转动磨盘(2-4)上、下移动、转动重力作 用压合在不转动磨盘(2-5)面上，造成320°C温度的磨盘紧紧压合着相互摩擦碾研功能，不 动磨盘(2-5)底部与动磨盘(2-4)上部间隔空间高度100 mm左右利于充分氧化反应；每个磨 盘内各装有16-24件加热电极(2-6 )，热电极(2-6 )能对整个磨盘持续不断加热锁定320 °C 的控制温度利于更多蒸汽与已呈悬浮热碳的反应；磨盘组(2-4)、(2-5)在每个反应装置安 设十几组；当煤炭、碳氢物通过压力密封供料机(2-11)送入动磨盘(2-14)燃料腔，与不动 磨盘(2-5)压合的间隙高强重力碾研摩擦煤粉，并逐层次的流动自燃，通过不动磨盘(2-5) 燃料氧化腔(2-15)传送到下层一组的转动磨盘(2-4)面上和燃烧腔(2-14)燃烧，形成一层 一级组的悬浮、高温流动煤粉自燃反应，至到最底层燃料烧尽只剩煤灰，煤灰由压力密封煤 灰机(2-12)排出。
2.根据权利要求1所述的一种煤与氧制造无氮煤燃气的反应装置，其特征在于氧气 (2-9)与水(2-8)通过雾化器(2-7)定量喷入，喷入的定量与燃料机(2-11)严格控制比例 16:14，实际运行中喷入氧气(2-9)量高于20%，利于煤炭自燃到灰；罐体的温度是通过煤质 实验数据后锁定，温控仪操纵各个电极(2-6)持续不断保持320°C恒温，操作工艺、技术成 熟后利用低谷电加热将温度成倍提高，增加蒸汽喷入量极少或不使用氧气，产生更高的碳 氢、氢的含量。
3.根据权利要求1所述的一种煤与氧制造无氮煤燃气的反应装置，其特征在于转 动罐体有齿圈(2-13)在多个无极变速动力齿轮驱动围绕轴体(2-3)旋转，并有石棉盘根 (2-2)严格密封；反应发生装置设计生产能力50吨/时(碳量)煤燃气，也就是供燃料机 (2-11)每小时向反应装置连续均勻送入50吨煤炭，同时把氧气(2-9)按每小时57-68吨匹 配量水(2-8)经雾化器(2-7)同步均勻喷入；抽气机(2-10)始终将反应装置气压保持低压 或用压力罐体密闭呈高压状态，利于氧化反应防止压力增大破坏密封(2-2)装置。
4.根据权利要求1所述的一种煤与氧制造无氮煤燃气的反应装置，其特征在于氧气 与煤炭在温度>320°C自燃状态氧化反应一氧化碳，并能抑制二氧化碳发生；主要是依靠反 应装置上、下十几套转动磨盘(2-4)与不转动磨盘(2-5)的燃烧腔(2-14)、(2-15)，燃料从 上部第一层转动磨盘(2-14)煤粉在上、下磨盘(2-4)、(2-5)重压碾研摩擦产生高温，由转 动磨盘(2-4)旋转中带入不动磨盘(2-5)燃烧腔(2-15)燃烧、接触由下往上来的> 320°C 已混合气体进行燃烧反应，完成一个层次自燃反应的循环，而后进行第二层、三层至十几层 同样自燃反应过程；氧气与水雾从最底一层往上进不动磨盘(2-5 )燃烧腔(2-15 )第一次自 燃氧化反应产生气体，通过转动磨盘(2-4)燃烧腔(2-14)进入上一层、二层到最高层；最底 一层开如喷入氧气、水雾遇到的是燃尽煤灰，自燃状况下很难出现燃烧发生二氧化碳；逐步 一层往上一层与煤、氧气含量的一氧化碳也逐渐增多，到最顶层煤虽是精煤，但上来气体含 氧量很少了，只有与煤处于自燃，没有足够氧气去燃烧煤炭情况，而煤从顶层往下一层一层 自燃，到了底部煤炭燃尽正好起着抑制二氧化碳发生。
5.根据权利要求1或4所述的一种煤与氧制造无氮煤燃气的反应装置，其特征在于 氧气与水雾的作用是，水雾进入反应装置在高温中变成蒸汽接触包裹温度极高的流动碳碰撞产生氢气、一氧化碳即可平衡或减少氧与碳生成一氧化碳过程热能量的损耗；蒸汽的包 裹既抑制燃烧出现二氧化碳，又更好控温，每一对与另一对磨盘组中设间歇高温蒸汽喷咀， 起着调控高温又多用蒸汽与高温碳反应；通过二项方式控制着煤炭朝一氧化碳、增加碳氢 和氢顺利反应生成更好的无氮煤燃气能够推动燃气涡轮、内燃机。
6.根据权利要求1或4所述的一种煤与氧制造无氮煤燃气的反应装置，其特征在于 反应装置、煤燃气管路全部用20 cm以上厚度的石棉或耐火材料浇涛强化保温；并使用电极 额外补充加热和提高控制温度，目的利用氧与碳反应一氧化碳释放出热能，借以多使用高 温蒸汽与碳结合吸收这一热能反应产生更多的氢，提高无氮煤燃气的含氢量达到15-25%， 实现抵消碳反应过程碳的能量损耗。
7.根据权利要求1所述的一种煤与氧制造无氮煤燃气的反应装置，其特征在于小型、 中型反应装置使用燃料可以部分、全部是木、植茎、秸秆物，其产生的是高含量的碳氢、氢植 物燃气，这种燃气作用大、用途广泛。
8.根据权利要求1或4所述的一种煤与氧制造无氮煤燃气的反应装置，其特征在于 高温无氮煤燃气经泵加压后可直供煤气内燃机驱动发电机发电，取代火力发电系统和方 式，使电厂设施简化、发电稳定，节省煤炭达到35%、排放二氧化碳降低65%的效果可靠。
9.一种利用权利要求4所述的反应装置制造无氮煤燃气和煤液化气的工艺，其特征在 于利用发电厂低谷电期间制造氧气中；约60%是利用排出75%高压氮气能量做功、产出大 量氧气，与各种煤炭、碳氢物在强化保温反应装置(1-3)、(1-4)内电控加热到各种流动的 煤炭自燃>320°C范围温度平稳状态时，上百吨重、温度>320°C的磨盘相对碾研摩擦，产生 一氧化碳、碳氢、氢合成无氮煤燃气；而这种无氮煤燃气55%用在原火力发电厂锅炉前改换 成燃气涡轮，取代喷、供煤粉及燃烧位置，即高温无氮煤燃气经保温管路直接输入涡轮发电 机燃烧发电，而涡轮机喷出高温燃气，流向原火力发电机组锅炉替代煤粉燃烧维持正常发 电，节省煤炭> 45%、或碳热能利用率可达75%，多余无氮煤燃气用低谷电力压缩、蒸馏加工 成煤液化气供内燃发动机使用，或以无氮煤燃气状态进入燃气管路网络大量消耗使用顶替 汽油、柴油等石油产品，其碳能利用率可达55%。
10.根据权利要求9所述的一种制造无氮煤燃气和煤液化气的工艺，其特征在于碳氢 物是指木、植茎、秸秆物，其主要成份是碳氢结构体，燃烧点240°C、低于煤炭自燃温度80°C 以上，经特殊加工与煤炭1:7-10比例混合成燃料，在反应装置>320°C温度状态利用碳氢物 先前燃烧，引发催化煤炭在自燃>320°C中朝一氧化碳快速发生，同时生成含碳氢、氢气气 体，始终保持不具备煤炭燃烧抑制二氧化碳生出，因此木、植茎、秸秆经特殊加工碳氢物与 煤炭自燃在反应装置内有很大的催化作用，和产生碳氢、氢成份作用。
11.根据权利要求9所述的一种制造无氮煤燃气和煤液化气的工艺，其特征在于每日 上万吨煤炭与上千万立方米的氧气反应，规模大、集中，具备在制氧气中对排出75%高压氮 气充分利用，由大型制氧机、液化、几万立方米保温高压罐体，释放氧气一整套系统，利用发 电厂低谷电量8-12万KW即可在每天21时至8时时期间内生产1. 8 — 2. 2万吨氧气；有于 大规模集中使用氧气，提供有效的；去利用制氧中排出75%高压氮气中的能量、带动气动马 达逐级辅助再制氧，实现制氧中60%来自氮气带动马达逐次做功，将氧气制造代价成倍降 低，实现氧气与碳制造无氮煤燃气、煤液化气建立切实可行基础。
12.根据权利要求9或11所述的一种制造无氮煤燃气和煤液化气的工艺，其特征在于采用纯氧气或工业氧气和水汽直接与煤炭在控温>320°C条件，由十几组百吨重磨盘压合碾 研摩擦，形成高温煤粉与氧气、水汽充分对流碰撞自燃产生一氧化碳，氧气与煤炭、水汽的 用于自燃比例16:14:3，只能和一氧化碳反应的氧气量匹配。
13.根据权利要求9所述的一种制造无氮煤燃气和煤液化气的工艺，其特征在于原火 力发电厂锅炉前的供、喷煤粉燃烧设施取消，改换煤燃气涡轮机和等量发电机，反应装置出 来的高温经保温管路无氮煤燃气直接输入涡轮燃烧驱动发电，而转动涡轮喷出的高温燃气 后、流向原火力发电锅炉进行加热正常运转和同等量发电，等于原有一个火力发电厂煤量 带动两个发电厂能力效果，达到节省煤炭45%以上；对于新建电厂改用烧无氮煤燃气内燃 发动机驱动发电机，简化发电系统环节使热能利用率可达到60%。
14.根据权利要求9所述的一种制造无氮煤燃气和煤液化气的工艺，其特征在于利用 低谷电力将无氮煤燃气压缩、蒸馏、冷冻产生煤液化气，其中通过蒸馏中将贫余氧、出现的 二氧化碳清除，达到各种含量高于一氧化碳50%、碳氢7%、氢20%，形成很好的内燃发动机燃 料，与汽油相比；提高功率近一倍、节省燃油50%。
15.根据权利要求9所述的一种制造无氮煤燃气和煤液化气的工艺，其特片在于无 氮煤燃气含一氧化碳达到50%，碳氢10-15%，氢气20%以上，其有效成份饱和浓度利于冷冻 液化供机动车辆使用；将车辆油箱改用保温罐体，例如机动车辆油箱重80 kg、油容量200 kg，可改成高压保温罐体重160-200 kg，煤液化气容量100-120 kg, 100-120 kg煤液化气再变 成燃气进发动机，相关于汽油200-240 kg燃烧产生功能和效果，是替代汽油的有效途径。
全文摘要
本发明所述的一种煤与氧制造无氮煤燃气的反应装置及其制造工艺，它利用发电厂低谷电期间大量制造的氧气，与煤、碳氢物在反应装置内电控加热到煤自燃温度状态时，与百吨重的磨盘相对碾磨，产生一氧化碳、碳氢、氢合成的无氮煤燃气，而这种无氮煤燃气55%用在原火力发电厂锅炉改设燃气涡轮机组取代原有喷、供煤粉燃烧位置，无氮煤燃气直接输入涡轮机组燃烧发电，运转涡轮机中燃气流向热力发电锅炉维持正常发电，节省煤炭近45%。同时多余无氮煤燃气利用低谷电力压缩、蒸馏加工成煤液化气供内燃机使用，或以无氮煤燃气状态进入燃气管路网络大量使用顶替石油产品。本发明实施容易，仅国内节省煤炭十亿吨、石油二亿吨以上。
文档编号C10J3/50GK102002398SQ20101057291
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月5日 优先权日2010年7月7日
发明者孔令增 申请人:孔令增