[发明专利]一种高捕渣率的生产合成气的反应器及方法

说明书

技术领域

本发明属于以煤为原料制备合成气技术领域，具体涉及一种高 捕渣率的生产合成气的反应器及方法。

背景技术

煤制取合成气反应器和制取方法是人们所熟知的，当煤或者其他 含碳燃料，在氧气或含氧气体的存在下，能够发生气化反应，生产含 有大量一氧化碳和氢气，及少量二氧化碳、氮气和其他气体的合成气， 该合成气能够作为化工行业的原料、也可作为清洁燃料，或者制取清 洁燃料，具有广泛的用途。目前成熟的煤气化技术按照化学工程特征 可分为固定床、流化床和气流床三种，其中气流床气化炉是一种快速 气化反应，煤粉颗粒在气化反应器中，处在高温和充足气化剂条件下， 能够快速反应生成合成气。

在气化反应过程中，煤所含有的所有各种类型的无机物质都会以 灰分形式剩存下来。由于采用液态排渣工艺，气化炉反应区温度高于 灰熔点温度，剩存的灰分颗粒在反应过程中被加热至液态，被煤气带 向反应区出口，在下行过程中，液态的灰颗粒碰到反应区边缘水冷壁， 会被冷壁捕集，在水冷壁上形成液态的渣膜，沿水冷壁流下至下渣口， 排出气化炉反应区。部分液态灰颗粒未与水冷壁接触，则被煤气带入 下游系统，逐渐冷却分离成灰，因此，煤所含有的无机物质最终会变 成灰和渣，由于灰量的大小决定了下游除尘单元设备的尺寸和投资， 同时灰量过大会影响煤气冷却、除尘等单元的安全运行，因此，对于 气流床气化炉，希望煤的无机物尽量多的转化为渣，即捕渣率越高越 好，但是目前正常的气流床气化炉捕渣率一般在50％以下，其中最好 的气化炉捕渣率也仅能达到60％左右。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种高 捕渣率的生产合成气的反应器及方法，进一步提高气流床气化炉的捕 渣率，本发明反应器的特点是在气流床气化炉内部布置捕渣设备，气 化过程产生的液态的渣更多的被捕渣设备捕集，并排出气化炉反应 区。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高捕渣率的生产合成气的反应器，包括壳体2，壳体2内设置 有水冷壁8，水冷壁8内围成的空间形成气化反应区4，所述壳体2承受 气化压力，水冷壁8承受气化反应高温；水冷壁8向火侧敷设有耐火材 料7；所述壳体2上设置有从集箱引入和引出冷却水通过水冷壁8的管 嘴9，还设置有开车初期点火的组合式烧嘴10；所述气化反应区4中下 部的水冷壁8上均布有煤粉和气化剂进入气化反应区反应的多个烧嘴 3，气化反应区4下部即水冷壁8下部连接有下渣口12，下渣口12下部 为渣池1；所述气化反应区4上部布置有捕渣装置5，捕渣装置5的捕渣 管由水冷壁管制作而成。

所述捕渣装置5的捕渣管5-1为盘状，多层布置，各层之间捕渣管 5-1均匀错开，捕渣管5-1入口通过入水管5-2连通入水集箱5-3，出口 通过出水管5-4连通出水集箱5-5，所述捕渣管5-1表面敷设耐火材料 7。

所述耐火材料7靠渣钉在水冷壁8上固定。

上述所述的反应器的捕渣方法，当煤粉和氧气、水蒸气通过烧嘴 3进入气化反应区4时，煤粉和氧气、水蒸气会发生燃烧和气化反应， 燃烧反应放出的热量会加热气化反应区4，使气化反应区4平均温度达 到1400℃-1600℃，高于煤灰流动温度100℃-200℃，这时煤粉含有的 灰会被加热至液态，被合成气携带，当携灰的合成气和气化反应区4 水冷壁8接触时，合成气携带的一部分液态的灰颗粒会被水冷壁8捕 集，在水冷壁8上形成液态的渣膜，渣膜靠导流和重力向下流动至下 渣口12，排出反应器；携带灰颗粒的合成气上行，沿气化反应区4上 部出口行走，当液态的灰颗粒与捕渣管接触后，液态的灰颗粒会被捕 渣管捕集，形成液态的渣膜，渣膜靠导流和重力向下流动至下渣口12， 排出反应器。

煤粉和含碳含灰燃料在气化反应区4内气化，产生CO、H₂和CH₄还 原性气体以及N₂和CO₂惰性气体。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：