[实用新型]等离子体煤气化设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤化工设备，特别涉及到煤气化的气化炉设备。

背景技术

我国煤炭资源丰富，大规模制氢以及生产甲醇、二甲醚的原料气都通过煤气化获得，常规的煤气化技术采用氧气/水蒸汽气化方法，气化反应所需的热量由炭的氧化反应提供，这种煤气化方法的气化率低，气化率在90％以下，生成的合成气中氢分数低，只有30％左右，使得目标产物的产量低，如常规的煤制甲醇技术，生产1吨甲醇需消耗1.5吨优质煤，不仅消耗的煤炭资源多，而且增加了温室气体二氧化碳的排放量。

实用新型内容

本实用新型的目的是要克服现有煤气化技术的缺点，应用等离子体气化技术，设计合理的煤气化炉设备，实现减少煤炭资源的消耗和减排温室气体。

本实用新型的一种流化床等离子体煤气化设备，其特征是流化床气化炉(1)由悬浮预热段(1-IV)、湍流热解段(1-III)、鼓泡气化段(1-II)和风室(1-I)组成，悬浮预热段(1-IV)、湍流热解段(1-III)、鼓泡气化段(1-II)和风室(1-I)在同一个回转体炉墙内，悬浮预热段(1-IV)、湍流热解段(1-III)和鼓泡气化段(1-II)之间呈上、中、下布局且直接相通，悬浮预热段(1-IV)在上段，湍流热解段(1-III)在中段，鼓泡气化段(1-II)在下段，鼓泡气化段(1-II)的下面是风室(1-I)，鼓泡气化段(1-II)和风室(1-I)之间有布风板(109)，布风板(109)上有风帽(110)，鼓泡气化段(1-II)的出渣口设置在布风板(109)的外侧周边，出渣口呈环状布局；在鼓泡气化段(1-II)的炉墙上安装有等离子体喷枪和水蒸汽喷枪；在悬浮预热段(1-IV)的上部的炉墙上有流化风出口(103)接出，在悬浮预热段(1-IV)的1/2以下部位的炉墙上有煤粉喷枪或水煤浆喷枪(123)接入；在鼓泡气化段(1-II)上部的炉墙上有合成气出口(118)接出；在风室(1-I)的炉墙上有流化风进口(108)接入。流化床气化炉(1)的鼓泡气化段(1-II)采用心形设计，在鼓泡气化段(1-II)炉墙上的等离子体喷枪呈多层布局，每层环状设置多只等离子体喷枪，等离子体喷枪的喷口指向炉内轴心，在等离子体喷枪的间隔之间设置水蒸汽喷枪，水蒸汽喷枪为一只以上至少一只。本设备中，流化床气化炉(1)的回转体炉墙由耐火炉墙(120)、保温层(121)和钢壳体(122)构成，其中鼓泡气化段(1-II)的耐火炉墙(120)和保温层(121)之间有冷却层(115)。流化床气化炉(1)内采用变径设计，悬浮预热段(1-IV)的内径是湍流热解段(1-III)的1.5倍，鼓泡气化段(1-II)的平均内径是湍流热解段(1-III)直径的1.3倍，悬浮预热段(1-IV)、湍流热解段(1-III)、鼓泡气化段(1-II)的高度比为1.5∶1.3∶1；鼓泡气化段(1-II)的出渣口通过排渣通道(111)连通到风室(1-I)，风室(1-I)的下面是水封(107)，设备运行时，熔渣通过风室(1-I)落入水封，利用熔渣的余热加热流化风，熔渣落入水封后生成水蒸汽，水蒸汽随流化风进入到鼓泡气化段(1-II)作气化剂利用，可以减少炉外水蒸汽的输入量，节省能源。在流化床气化炉(1)的外围设备还有流化风机(4)、热交换器(8)、气固分离器(6)和余热锅炉(10)，悬浮预热段(1-IV)上部炉墙上的流化风出口(103)通过流化风管(3)、流化风机(4)和流化风管(5)连接到热交换器(8)的分气室进口(801)，热交换器(8)的集气室出口(814)通过连接管(28)连接到流化床气化炉风室(1-I)的流化风进口(108)；鼓泡气化段(1-II)上部炉墙上的合成气出口(118)通过连接管(29)连接到气固分离器(6)的合成气进口(603)，气固分离器(6)的炭灰出口(602)通过连接管(27)和炭灰输送管(22)连接到流化床气化炉鼓泡气化段(1-II)的炭灰回炉接口(104)；气固分离器(6)的合成气出口(601)通过连接管(7)连接到热交换器(8)的合成气进口(802)，热交换器(8)的合成气出口(805)通过连接管(9)连接到余热锅炉(10)的合成气进口(1001)，余热锅炉(10)的合成气出口(1301)通过合成气输送管(14)连接到后续设备。

上述的流化床等离子体煤气化设备是基于如下工艺设计的：