[发明专利]煤气发生炉及煤气制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤气发生炉及煤气制备方法，尤其涉及一种流化床煤气发生炉及采用该设备制备煤气的方法。

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发生炉主要可分为三大类：固定床、流化床和气流床。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、氧和水蒸汽的反应。在通常的煤气发生炉中，将粉煤通入煤气发生炉中，并将水蒸汽、空气通入煤气发生炉中，而后粉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，放出热能，如下式(1)所示：

C+O₂→CO₂+Q    (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：

CO₂+C→2CO-Q         (2)

H₂O+C→H₂+CO-Q       (3)

2H₂O+C→CO₂+2H₂-Q    (4)

其中，“-Q”代表吸收热量。

现有技术基于上述原理来生产煤气所使用的煤气发生炉可以为循环流化床，其一般结构如图1所示，在炉体100壁内从下至上的区域依次为炉膛10、还原区20和导气区30。其中，在炉体100侧壁的中下部设置有粉煤入口110，又可称进煤口；在炉体100底部设置有第一进气口120，所通入的第一次进气主要是空气和水蒸汽，又可称气化剂进气口。炉体100壁内偏下部的空间直接连通粉煤入口110和第一进气口120的区域就是炉膛10，提供粉煤燃烧所需的空间，主要完成的是上述反应式(1)。在炉体100侧壁的中部设置有第二进气口130，通入的第二次进气是水蒸汽或气化剂，又称二次风进口。在炉膛10的上方，与第二进气口130直接连通的区域为还原区20，提供二氧化碳、水蒸汽和碳完成上述还原反应式(2)～(4)的反应空间。在还原区20的上方为导气区30，炉体100的上部一般通过管道连接旋风分离器200，将夹杂着固体颗粒的混合气，俗称煤气，传输到旋风分离器200中。旋风分离器200的上部设置导出管道，将分离出来的混合气导出，其下端通过设置在炉体100中部的回引口与炉体100相连，用于导引未反应的固体颗粒，主要是粉煤，循环回到炉体100中再次燃烧。

现有技术采用上述结构的煤气发生炉，其存在的缺陷是：还原区内压强较低，所以二氧化碳、水蒸汽和碳的分子难以充分接触以进行反应，导致煤气发生炉的反应效率普遍不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤气发生炉及煤气制备方法，以促进煤气发生炉内反应的有效进行，提高煤气生产效率。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种煤气发生炉，在炉体壁内从下至上依次包括炉膛、还原区和导气区，所述炉膛壁面上设置有粉煤入口，所述还原区壁面上设置有第二进气口，其特征在于：在所述还原区壁面上或所述还原区与所述炉膛交界的壁面上还设置有细粉煤入口。

如上所述的煤气发生炉，优选的是所述细粉煤入口的数量为多个，周向均匀布设在炉体壁面上。

如上所述的煤气发生炉，优选的是所述细粉煤入口具体为喷枪结构。

如上所述的煤气发生炉，优选的是所述粉煤入口通入的粉煤颗粒的粒径小于或等于10毫米，所述细粉煤入口通入的细粉煤颗粒的粒径小于或等于0.3毫米。

为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种煤气制备方法，包括：

向煤气发生炉内通入粉煤颗粒和气化剂进行燃烧；

向煤气发生炉内通入细粉煤颗粒，所述煤气发生炉内的物质反应以获得一氧化碳和氢气。

如上所述的煤气制备方法，优选的是通入的所述粉煤颗粒的粒径小于或等于10毫米，通入的所述细粉煤颗粒的粒径小于或等于0.3毫米。

如上所述的煤气制备方法，优选的是还包括：在细粉煤颗粒通入位置的上方向煤气发生炉内通入水蒸气或气化剂。

如上所述的煤气制备方法，优选的是向煤气发生炉内通入细粉煤颗粒的步骤具体为：以脉冲方式间隔向煤气发生炉内喷入细粉煤颗粒。

如上所述的煤气制备方法，优选的是向煤气发生炉内通入细粉煤颗粒的步骤具体为：向煤气发生炉内连续喷入细粉煤颗粒。