一种气化炉及煤加氢气化方法_2

文档序号:9722412阅读:来源:国知局
半焦落入环形空间22内之后呈流化状态,与通入的气化剂发生再次气化反应,生成粗煤气。
[0024]需要说明的是,半焦在炉体11内的运动轨迹如图2中的虚线所示。本实施例中,可通过控制通入气化剂入口 23的气化剂的流量来控制环形空间22内部及上方的气速,实现使流出反应内筒21后的半焦落入环形空间22内的目的。此外,可通过控制煤粉喷嘴喷出煤粉的气速和含氢气体喷嘴13喷出氢气的气速,使反应生成的半焦流出反应内筒21,但不至于被粗煤气携带出粗煤气出口 1,保证反应生成的半焦绝大部分能够落入环形空间22内。
[0025]由上面的气化炉10及其工作过程不难看出,本实施例实现了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能够直接进行再次气化反应,无需将煤加氢气化反应生成的高温的半焦从一个气化炉中排出,进行降温,然后再通入另一气化炉中,进行升温,以便对半焦进行再次气化反应,从而避免了煤加氢气化反应和半焦的再次气化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。
[0026]值得一提的是,本实施例中通过反应内筒21的筒壁将煤加氢气化反应和半焦的再次气化反应相隔,使煤加氢气化产生的半焦直接进行再次气化反应,一方面半焦温度较高,有利于再次气化反应的发生,另一方面煤加氢气化反应产生的热量可通过筒壁传递到半焦的再次气化反应中,提高了半焦的再次气化反应的反应温度,有利于半焦的气化;同时,半焦的再次气化反应产生的热量也可以通过筒壁传递到煤加氢气反应中,有利于煤加氢气化,从而实现了煤加氢气化反应和半焦的再次气化反应的相互促进,有效的利用了热量。
[0027]反应内筒21的尺寸在本实施例中并不做限定,以下所提供的方案仅供参考。具体的,反应内筒21与炉体11的直径比可为1:2?1:10;反应内筒21的长度可根据气煤比和进煤量的大小来确定,反应内筒21的长度最好能使煤粉颗粒在反应内筒21内的停留时间在5s?30s内,以保证煤加氢气化反应充分。
[0028]为了实现气化剂入口 23环向形空间22内通入气化剂的功能,需将气化剂入口 23的一端与环形空间22相通,另一端与气化炉10外部的气化剂源相通,因而可将气化剂入口 23设置在炉体11的炉壁上。
[0029]请参阅图2,本实施例中的气化炉10还包括粗煤气出口14,该粗煤气出口 14设置于炉体11的顶部,在气化炉10内进行煤加氢气化反应和半焦的再次气化反应所生成的粗煤气均通过该粗煤气出口 14排出气化炉10。
[0030]请参阅图3,为了更好的使煤加氢气化反应生成的半焦落入环形空间22内,以降低粗煤气中半焦的夹带量,可在炉体11内反应内筒21的上方安装折流板24,折流板24可在反应内筒21上方改变煤加氢气化反应生成的粗煤气和半焦的运动方向:粗煤气在折流板24的阻挡下,会绕过折流板24后继续向上流动,而大部分半焦在折流板24的阻挡下无法绕过折流板24继续向上运动,由于环形空间22内部及上方的气速较小,因此半焦会落入环形空间22内。
[0031 ]请继续参阅图3,值得一提的是,半焦在被折流板24阻挡后,仍会有部分小颗粒半焦随粗煤气上升,这部分小颗粒半焦会在折流板24上方发生一定程度的沉降,从而落在折流板24上表面。为了避免半焦在折流板24上表面堆积,折流板24可为向上鼓起的球面状,从而使落在折流板24上表面的半焦颗粒顺着球面滑落至环形空间22内。另一方面,折流板24优选的满足其在反应内筒21的顶部所在的平面上的正投影覆盖反应内筒21的顶部,以更全面的阻挡从反应内筒21流出的半焦;具体的,可优选为折流板24在反应内筒21的顶部所在的平面上的正投影为圆形,反应内筒21为圆柱状,进一步的折流板21大小可为:折流板24在反应内筒21的顶部所在的平面上的正投影的直径为反应内筒21直径的1.2倍?1.5倍。此夕卜,折流板24的顶部与反应内筒21顶部之间要保持足够的间距,以为半焦从反应内筒21上方流向环形空间22上方提供足够的运动空间;具体的,折流板24的顶部与反应内筒21顶部之间的距离可为反应内筒21直径的0.8倍?1.2倍,优选1倍。
[0032]折流板24可通过支架安装在炉体11的内壁上或者反应内筒21上。当然,折流板24的固定方式也可为其它形式,本实施例中并不做限定。
[0033]请参阅图2和图3,为了使气化剂入口23能够均匀向环形空间22内通入气化剂,从而实现半焦的稳定气化,本实施例中可在环形空间22内设置气体分布板25,在气体分布板25上分布有若干气孔,气体分布板25的一侧抵在炉体11的内壁上,另一侧抵在反应内筒21上,从而将环形空间22分割成位于气体分布板25下部的气化剂分布气室221和位于气体分布板25上部的反应室222,气化剂分布气室221与气化剂入口 23相通。气化剂入口 23通入气化剂分布气室221的气化剂可通过气体分布板25上的气孔均匀进入反应室222内,煤加氢气化反应中生成的半焦会直接落入反应室222内,在反应室222内与气化剂发生再次气化反应。
[0034]请继续参阅图2和图3,在上述环形空间22内安装气体分布板25的方案中,为了实现气化剂通过气体分布板25上的气孔均匀进入反应室222,可将气体分布板25倾斜设置,且气体分布板25抵在反应内筒21上的一侧低于抵在炉体11内壁上的一侧,在气化剂入口 23设置于炉体11侧面的炉壁上时,气化剂从气化剂分布气室221—侧通入,气体分布板25的倾斜设置能够使位于气体分布板25各区域的气孔与气化剂入口 23的距离趋于一致,从而使通过气体分布板25各区域的气孔的气化剂的流量基本相同,提高了通入反应室222内的气化剂的均匀性。具体的,气体分布板25的相对于炉体11的侧壁倾斜角度为30°?60°,且气体分布板25上的气孔均匀分布,以提高通入反应室222内的气化剂的均匀性。
[0035]值得一提的是,气体分布板25还可以水平设置,即气体分布板25抵在反应内筒21上的一侧与抵在炉体11内壁上的一侧处于同一水平高度。此时,为了提高通入反应室222内的气化剂的均匀性,可使气体分布板25上气孔的分布密度随气孔与气化剂入口 23的距离的增大而增大,以保证通过气体分布板25各区域的气孔的气化剂的流量基本相同。
[0036]为了环形空间22内气化剂与半焦接触均匀充分,本实施例中可设置气化剂入口23的数量为多个,且将多个气化剂入口 23均匀分布于环形空间22的周围。
[0037]请继续参阅图2和图3,为了处理半焦的再次气化反应中产生的残渣,可在气化炉10上设置至少一个排渣口 26,排渣口 26与环形空间22相通。
[0038]请参阅图2和图3,为了使煤粉和氢气在反应内筒21内充分反应,可对煤粉喷嘴12和含氢气体喷嘴13进行设置,具体可如下:煤粉喷嘴12垂直向上安装在反应内筒21底部中心,多个含氢气体喷嘴13均相对于煤粉喷嘴12倾斜30°?45°,并均匀分布在煤粉喷嘴12四周,以保证喷入的所有煤粉都进入反应内筒21内,同时不同含氢气体喷嘴13喷入的氢气和煤粉喷嘴12喷入的煤粉在反应内筒21的底部相互碰撞,将煤粉均匀分散,使煤粉快速加热至反应所需温度。当然,煤粉喷嘴12和含氢气体喷嘴1
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