[发明专利]循环式固定床煤气发生窑

说明书

本发明为循环式固定床煤气发生窑。主要利用劣质煤或煤矸石制取低热值混合煤气，属于煤碳气化技术领域。

目前，由于在煤矸石及高灰分劣质煤的气化技术方面还存在着一些问题，因而至今还没有能将煤矸石及高分分劣质煤进行有效气化的装置，上述问题主要在于：（1）煤矸石因含碳量少、灰分高，不易达到迅速氧化还原过程，而且蓄热性差，容易形成大渣，无法使煤气发生炉正常运行;（2）发生炉对颗粒有严格要求，一般为6～80mm之间，煤矸石经破碎以后提高了成本，且在发生炉中比重加大，造成发生炉透气性差，致使煤气质量大大降低。结果大量的煤矸石在煤矿积压，堆积如山，很难得到经济利用。

本发明的目的就是针对常规煤气发生炉不能气化煤矸石及高灰分劣质煤的问题，设计一种蓄热能力强，吞吐量大，可连续加料排渣，并能有效地对煤矸石或劣质煤进行循环气化的装置-循环式固定床煤气发生窑。

本发明的循环式固定床煤气发生窑为耐火砖砌成的圆环式结构，整个窑体是封闭圆环式窑道，窑道可以根据需要分成多段，在封闭圆环式窑道中，原料煤的气化是以氧化、还原、干馏、干燥的交替形式向前发展，前部的煤不断氧化、还原、干馏排出煤气，后部氧化后的灰渣经自然冷却后由窑道下部的出渣口排出，清渣后的窑道又可填入气化原料，开始新的气化。气化过程的进行是由温度计显示来控制进行。气化所需的空气由风机鼓入总风管，总风管在各段窑道上有支管，通过调节各支管上的阀门来控制风量的大小，从而控制反应方向。本发明的发生窑可以大量消耗煤矸石及高灰分劣质煤，产生低热值混合煤气。

下面结合附图对本发明的循环式固定床煤气发生窑进行详细说明：

图1是循环式固定床煤气发生窑的俯视图。

图2是图1的A-A半剖视图。

图3是窑道圆周剖面展开图。

表1是循环式固定床煤气发生窑的气化原理图。图中表示反应从窑道A点处开始，沿A、B、C…H…向前推进。沿着反应方向，随着时间的变化，各点由于温度的变化而形成不同的反应区。

本发明的循环式固定床煤气发生窑是由普通砖和耐火砖砌成的圆环式结构，主要由位于发生窑圆周的封闭圆环式窑道3，发生窑中部空地上的风机9、热交换器12、总风管7，蒸汽管8和煤气总出口11组成。

封闭圆环式窑道3顶部由插板框架16和窑盖2组成一圈严密的顶板，插板框架16上设有插板15，插板15用来封闭冷却后的灰渣层空间，防止气化剂回流。在整个封闭圆环窑道3中，插板15可将整个窑道分为许多段，一般10段以上，两个相邻插板15之间为一段，每段中有一个窑盖2，一个出渣口6，二个煤气出口1，四个温度计10，二个气化剂室5。其布置为：在封闭圆环式窑道3的里外侧，每段上各有一个气化室5，这两个气化剂室5中各有三个气化剂输入孔4，输入孔4排列呈向后倾斜一定角度，以20～30℃左右为佳。还原和干馏混合煤气由该段位于窑道3内侧的煤气出口1进入煤气管道13，每个煤气管道13入口处有一放散管14，放散管的作用是在原料反应还没有达到干馏或还原温度产生煤气之前，要产生一部分烟气，烟气由放散管14排放。煤气管道13通过发生窑的热交换器12利用煤气所带热量在热交换器12中与通入热交换器的水交换热量，使水产生蒸汽，冷却后的煤气汇入煤气总出口11，然后分配给各用户。蒸汽由蒸汽管8直接进入各气化剂室5，在气化剂室5中与空气相混，然后由气化剂输入孔4进入窑道3中。气化所需空气由风机9鼓入总风管7，再由总风管7向各段分出支管17，支管17上均有阀门来控制风量大小、开关，从而达到控制反应方向的目的。每段上的窑道2可用衍式吊车或机械人工绞车打开，便于向窑道3中各段加料，出渣口6位于每段窑道的下方，用来排渣，当灰渣需要排出时，可打开出渣口6，将灰渣排入灰槽或直接排到灰渣车运走。在窑道3外侧圆周方向上每段都装有四个温度计10。根据温度指示控制气化进程，相应地开关输入风量及煤气出口。

下面结合表1说明本发明循环式固定床煤气发生窑的气化推进原理及工作过程：

表1中说明反应从发生窑的某一段A处开始进行，反应方向由A、B、C、D……依次向前推进，在循环窑道中，由温度控制气化过程，相应控制空气输入量;在每个气化段中，根据温度不同分为氧化、还原、干馏、干燥四个区段。当A处反应温度达到1100～1250℃左右时，则处于氧化区，与其相邻的温度为750～1100℃的区域为还原区B，500～750℃左右的区域为干馏区C，500℃以下的区域为干燥区D。