煤制气的发生装置的制作方法

本发明涉及煤气化设备领域。更具体地说，本发明涉及一种煤制气的发生装置。

背景技术：

煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液态燃料、联合循环发电、制氢等过程工业的基础，是这些行业的关键技术和龙头技术。现有的可将煤、焦等含碳燃料气化，在采用气流床进行气化的技术中，有代表性的干煤粉气化技术主要有：我国华东理工大学等单位开发的多烧嘴对置式干煤粉气化炉、Shell气化炉，E-Gas气化炉以及GSP气化炉和国家电力公司热工研究院的两段式干煤粉气化炉。

从气流床气化炉本体设计角度看，两段式气化由于采用燃料分级燃烧或氧气分级燃烧技术，相比单段式气化炉，炉内温度分布更加合理，碳转化率高，气化炉出口温度相对略低；从气流床气化产物流向角度看，合成气上行式较适合于IGCC发电、煤制天然气等产业，而合成气下行较适合于化工生产，如合成氨、合成甲醇等产业。现有的合成气上行式气化炉主要缺陷是炉内流场不合理，易夹带灰渣从而影响燃料利用效率等问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决上述问题，并提供后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种煤制气的发生装置，通过在上炉体内设置不同直径的直筒段，使产生的烟气流通更顺畅，设置挡灰板解决了烟气中易夹带灰渣的问题，提高了气化装置运行的稳定性，提高了燃料利用效率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种煤制气的发生装置，包括：

气化装置，其包括：

上炉体，其竖直设置，所述上炉体的内部设有上燃烧室，所述上炉体的一侧设有进料口，所述进料口连通到所述上燃烧室；

下炉体，其设于所述上炉体的下方且垂直于所述上炉体，所述下炉体的内部设有下燃烧室，所述下燃烧室与所述上燃烧室连通；

所述上炉体从下到上依次包括第一直筒段、中空圆台状的过渡段和第二直筒段，其中所述第二直筒段的直径大于所述第一直筒段的直径，所述第一直筒段与所述下炉体连通；

所述过渡段内靠近所述第一直筒段处的一端围设有一圈挡灰板，多圈挡灰板在所述过渡段内逐层向上设置，每一圈的所述挡灰板均为朝向中心的板状结构，每一个所述挡灰板与由所述挡灰板参与围设的圆圈呈斜向下的30～60°角且每两个所述挡灰板之间均不接触。

优选的是，所述气化装置还包括：

集灰装置，其设于所述下炉体的底部的下方且与所述下炉体的内部连通。

优选的是，还包括停留罐，其一端和所述上炉体的上端通过倒U型的连接管相连，所述停留罐的下部设有出气口，其内部涂覆有吸热材料，所述停留罐的离地高度高于所述下炉体的离地高度；

所述停留罐包括变径段和竖直罐，其中所述变径段与所述连接管相连，且所述变径段的靠近所述连接管的一端的直径小于所述变径段的远离所述连接管的一端。

优选的是，所述吸热材料包括以下重量份的原料：

碳纤维20～30份、聚乙烯醇10～20份、对苯二甲酸乙二醇酯10～20份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5～10份、单硬脂酸甘油酯5～10份、聚醚醚酮5～8份、高吸水树脂5～8份、氯化石蜡1～3份、硼砂3～5份、结晶硫酸钠3～5份、纳米碳球3～5份、纳米氧化铝3～5份、纳米碳化硅1～3份、硫酸铵1～3份、尿素1～3份、氯化镁1～2份以及明胶1～2份。

优选的是，所述集灰装置包括：

灰渣管，其与所述下炉体的内部连通，所述灰渣管上设有阀门；

冷却槽，其为上下两层结构，所述灰渣管从上层的中间穿过到达下层且与下层连通，所述冷却槽的上层与下层之间固定连接，所述冷却槽的上层为中空密封结构，上层的上底面设有可开闭的窗口且上层的内部设有冷却液体，所述冷却槽的下层设有抽屉式可向一侧开闭的箱体。

优选的是，所述上炉体上设有至少一对第一烧嘴，一对第一烧嘴对称设置在所述上炉体的两侧，所述下炉体的两侧对称设有一对第二烧嘴，每个所述第一烧嘴与所述上炉体径向的夹角为30～60°；每个所述第二烧嘴与所述下炉体轴向的夹角为45～60°。

优选的是，所述上炉体的高度为所述上炉体的第二直筒段的内直径的4～8倍，所述下炉体的内直径为所述第二直筒段的内直径的1.2～1.8倍，所述下炉体的长度为所述下炉体的内直径的2～5倍。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明的煤制气的发生装置中，气化装置为两段式气化炉。通过将上炉体设置为包括第一直筒段、过渡段和第二直筒段的结构，且第二直筒段的直径大于第一直筒段的直径，上炉体的上部直径大于下部，使得进入上炉体的烟气中在向上流动过程中流动更顺畅，同时第二直筒段更大的表面积也使产生的烟气能更好的吸收气化和燃烧产生的显热，使炉内流场和温度场更加合理，提高碳转化率。同时，在过渡段设置挡灰板既不影响烟气的正常流动，更重要的是解决了进入上炉体的高温烟气中夹带着细灰渣颗粒的问题，使灰渣颗粒在挡灰板的阻挡作用下能下沉到集灰装置中，即使不能到达集灰装置也是吸附在挡灰板的表面，而不会堆积在气化炉的内壁面影响气化炉的的使用寿命，从而提高了整个发生装置运行的稳定性，进一步提高了燃料利用效率和生产效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的煤制气的发生装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种煤制气的发生装置，包括：

气化装置1，其包括：

上炉体110，其竖直设置，所述上炉体110的内部设有上燃烧室，所述上炉体110的一侧设有进料口，所述进料口连通到所述上燃烧室；

下炉体120，其设于所述上炉体110的下方且垂直于所述上炉体110，所述下炉体120的内部设有下燃烧室，所述下燃烧室与所述上燃烧室连通；

所述上炉体110从下到上依次包括第一直筒段111、中空圆台状的过渡段112和第二直筒段113，其中所述第二直筒段113的直径大于所述第一直筒段111的直径，所述第一直筒段111所述下炉体120连通；

所述过渡段112内靠近所述第一直筒段111处的一端围设有一圈挡灰板114，多圈挡灰板114在所述过渡段112内逐层向上设置，每一圈的所述挡灰板114均为朝向中心的板状结构，每一个所述挡灰板114与由所述挡灰板114参与围设的圆圈呈斜向下的30～60°角且每两个所述挡灰板114之间均不接触。

本发明的煤制气的发生装置中，在下炉体120中发生气化和燃烧反应，产生的高温熔融态灰渣向下进入下炉体120底部的集灰装置或其他排渣装置中，气化和燃烧产生的高温烟气向上流动进入上炉体110，与从上炉体110侧面喷入的燃料相遇，上炉体110喷入的燃料通过吸收来自下炉体120的高温烟气，显热迅速发生热解和脱挥发份，并与烟气中的二氧化碳、残留氧气以及水蒸汽发生二次气化反应，当烟气到达过渡段112时，挡灰板114阻挡了进入上炉体110的高温烟气中夹带着的细灰渣颗粒，高温烟气继续上行，而细灰渣颗粒经阻挡下沉到集灰装置中或吸附在挡灰板140的表面，从而提高了整个发生装置的使用寿命和运行的稳定性，同时提高了燃料利用效率。当烟气到达第二直筒段113时，第二直筒段113的直径大于第一直筒段111的直径，使得进入上炉体110的烟气中在向上流动过程中流动更顺畅，更好的吸收气化和燃烧产生的显热，使炉内流场更加合理，提高碳转化率。

在另一种技术方案中，所述气化装置还包括：

集灰装置130，其设于所述下炉体120的底部的下方且与所述下炉体120的内部连通。

在另一种技术方案中，还包括停留罐2，其一端和所述上炉体110的上端通过倒U型的连接管3相连，所述停留罐2的下部设有出气口，其内部涂覆有吸热材料，所述停留罐2的离地高度高于所述下炉体120的离地高度；

所述停留罐2包括变径段和竖直罐，其中所述变径段与所述连接管相连，且所述变径段的靠近所述连接管的一端的直径小于所述变径段的远离所述连接管的一端。

此种技术方案中设置有停留罐2和倒U型的连接管3，实现对烟气的进一步冷却与缓冲，停留罐的内部涂覆有吸热材料，达到更好的冷却降温效果，同时通过倒U型的连接管3和停留罐2组成的烟气通道能更好的优化气化炉内流场，使气化炉内烟气的温度均匀，也是对烟气的进一步净化，可在出气口设置吸气阀等装置便于下一步工艺中对出来的烟气的利用。

在另一种技术方案中，所述吸热材料包括以下重量份的原料：

碳纤维20～30份、聚乙烯醇10～20份、对苯二甲酸乙二醇酯10～20份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5～10份、单硬脂酸甘油酯5～10份、聚醚醚酮5～8份、高吸水树脂5～8份、氯化石蜡1～3份、硼砂3～5份、结晶硫酸钠3～5份、纳米碳球3～5份、纳米氧化铝3～5份、纳米碳化硅1～3份、硫酸铵1～3份、尿素1～3份、氯化镁1～2份以及明胶1～2份。

此种技术方案中吸热材料中结合了相变材料吸热和不同微晶体结构纳米颗粒的毛细现象散热的特性，增强了散热效果，同时添加的碳纤维、聚醚醚酮和多种纳米材料也增加了停留罐内壁的耐磨性，延长了其使用寿命，尽可能的减少可能夹带的极少量细灰渣带来的不良影响。

在另一种技术方案中，所述集灰装置130包括：

灰渣管，其与所述下炉体的内部连通，所述灰渣管上设有阀门；

冷却槽，其为上下两层结构，所述灰渣管从上层的中间穿过到达下层且与下层连通，所述冷却槽的上层与下层之间固定连接，所述冷却槽的上层为中空密封结构，上层的上底面设有可开闭的窗口且上层的内部设有冷却液体，所述冷却槽的下层设有抽屉式可向一侧开闭的箱体。

此种技术方案中灰渣管上的阀门可调节灰渣下落的流量，冷却槽为双层结构，采用水冷方式对灰渣降温，避免灰渣过热引起的意外，方便人员操作，冷却槽上层可开闭，方便更换冷却液体，下层为可抽拉式的抽屉结构，便于随时清理与更换封闭的抽屉结构中的灰渣。

在另一种技术方案中，所述上炉体110上设有至少一对第一烧嘴，一对第一烧嘴对称设置在所述上炉体110的两侧，所述下炉体120的两侧对称设有一对第二烧嘴，每个所述第一烧嘴与所述上炉体110径向的夹角为30～60°；每个所述第二烧嘴与所述下炉体120轴向的夹角为45～60°。

在另一种技术方案中，所述上炉体110的高度为所述上炉体110的第二直筒段112的内直径的4～8倍，所述下炉体120的内直径为所述第二直筒段112的内直径的1.2～1.8倍，所述下炉体120的长度为所述下炉体120的内直径的2～5倍。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。