[发明专利]高效煤炭气化炉

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种煤炭气化炉，是将固体燃料的煤炭气化成气体燃料的装置。

现有技术背景

煤炭的直接燃烧产生大量污染，高效及清洁利用煤炭是一个重大课题。将 煤炭转化为煤气，即煤气化可明显改善燃烧状况，减少对大气的污染，提高燃 烧效率及自动化水平。目前国内、外公知的煤炭气化技术有多种方式，其共同 特点均采用燃烧部分煤炭的方法提供气化反应所需的热量。采用空气、蒸汽气 化方法成本较低，设备简单。由于鼓入空气燃烧部分煤炭后造成大量N₂及CO₂进入煤气中，现有的煤气化炉普遍存在煤气热值较低，煤气中含有焦油，污染 环境等难题。采用高压、氧气气化，上述问题得到缓解，但又遇到设备投资大， 运行成本高等问题。采用纯蒸汽作为气化剂气化煤炭可产生煤气热值较高的水 煤气，且煤气中几乎不含有N₂、CO₂，现有的煤气化炉由于技术所限，无法将水 蒸气加热到1000℃，水蒸气所带入物理热远远不能满足气化反应所需的热量， 也必须采用部分煤炭燃烧的方法提供反应热。因此现有的水煤气生产必须采用 间歇式操作方法周期性地进行，部分煤气被放散，生产成本较高，煤气中N₂、 CO₂含量超过10％，气化效率及热效率均低于60％。

发明内容

从能量转换和能源利用的角度，现有的水煤气气化技术效率很低，所以主 要为化工行业所使用，无法做为大规模煤气化工艺。其原因主要是煤炭气化反 应必须在高达1000℃左右的温度下进行，且为吸热反应。若使反应连续进行， 即使使用外供热方式，采用水蒸气做为单一气化剂时，水蒸气温度必须达到1000 ℃以上。

本发明采用蓄热式技术产生1000℃以上的高温过热水蒸汽，为煤炭高效连 续气化生产水煤气提供技术了可靠途径。采用蓄热式技术可使用单一高温过热 蒸汽做为气化剂，煤气中仅含有微量CO₂、N₂，CO和H₂含量各占接近50％，气 化反应区煤层温度保持稳定促使反应完全，气化效率及热效率大幅度提高。采 用蓄热式热交换方式煤气出口可设在高温区，煤焦油被裂解，高效回收煤气中 的显热，生产高热值、无焦油的优质煤气。

发明的突出特点与显著进步

本发明的煤炭气化炉采用单一的高温过热水蒸气进行气化，产生高热值的 水煤气，煤气中几乎不含CO₂、N₂。采用蓄热式技术，高效回收煤气中的显热用 于产生高温过热蒸汽，此蒸汽用做气化剂，并为气化反应提供30％的热量，煤气 出口温度小于130℃，热效率大幅度提高。由于煤气出口设在煤气炉的高温区， 煤焦油被裂解，煤气洁净，品质优良。采用蓄热式燃烧方式为气化反应提供70％ 的热量，使煤炭气化反应连续进行，燃烧废气排放温度小于130℃，煤炭气化效 率及热效率均可达到90％以上。

发明的实施

附图是高效煤炭气化炉炉体剖面示意图；

图中标号表示：1.炉体，2.加煤密封装置，3.煤气显热回收蓄热室，4.煤 炭气化室，5.水供入管道，6.煤气排出管道，7.煤气显热回收蓄热体，8.燃烧 室，9.烟气余热回收蓄热体，10.排灰渣系统，11.煤气除尘系统，12.空气/煤 气/烟气管道，13.煤气/蒸汽出口。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。