[发明专利]劣质煤气化的方法和设备

说明书

本发明属于由固态含碳物料生产发生炉煤气技术领域。

当前，由于环境保护和能源利用率等原因，煤炭直接作为燃料使用的范围已大大缩小。取而代之的是将其转化为洁净的、高利用率的煤气。对于质量较好的煤炭的造气技术早已成熟。例如国内较普遍采用的各类固定床煤气发生炉。但是对劣质煤的气化技术尚处在研究之中。原因是劣质煤存在着水份高、灰份高、挥发份高、化学活性高，含碳量低、机械强度低、热稳定性能低。灰熔点低等弱点，在气化过程中易破碎、易结渣、排灰量大，使炉内气化条件恶化。给造气带来很多困难。为完成劣质煤气化，必须寻找新的途径。目前已提出的能稳定进行劣质煤气化的工艺有柯帕斯-托切克法、鲁奇法、德士古法等。这些方法均属加压发生炉煤气生产技术。如柯帕斯-托切克法是原料煤和氧并流在高温下进行流化床制气，灰渣以液态方式排出气化炉。但此类方法又带来一些新的问题，如煤的予处理复杂，氧气消耗量大，设备用量大，需用承受高压的设备，造气工艺难度高，最终导致煤气的成本增加。

为了克服现有的劣质煤气化技术上的设备复杂，造气工艺难度大，产出煤气成本高的缺点，本发明提出一种劣质煤气化的方法，其目的是在早已成熟的优质煤气化方法及设备的基础上，分别根据劣质煤各个不适应的方面进行调整，从而取得一种设备投资少、易操作、造气成本低的劣质煤气化方法及设备。

本发明的思路是保留优质煤固定床煤气发生炉生产煤气的流程和基本设备，通过改善汽化剂中空气与水蒸汽的混合均匀性、降低蒸气压力，选择相应的劣质煤的粒度及入炉方式，减薄煤层厚度，改善排灰条件，来完成劣质煤的气化。实现以上措施的工艺方法是用文式管混合气化剂中空气和水蒸汽，以此改善空气和水蒸汽的混合和降低蒸气压力，其中风压280-320mm水柱，蒸气压2.5-3.2kg/cm²。饱合温度55-60℃。煤的粒度选择在30mm至90mm，通过两层料钟手动加料，以避免破碎。每次加煤150kg-250kg，30-35分钟加一次料。在汽化过程中总煤层控制在700-1000mm左右，火层控制在250-300mm左右，火层温度控制在1000℃-1050℃。每加一斗煤，除灰一次。煤气炉出温度120℃-180℃，炉出压力10mm-15mm水柱，煤气出炉后经加大了的水封试除尘器除尘，然后送往燃气设备。

本发明所涉及的设备基本上同于优质煤固定床煤气发生炉造气系统。其辅助设备有蒸汽锅炉、空压机、除尘器、管路、阀门等。气化炉部分中炉壳体与原来的完全相同，所不同的是用文式管代替旋风式混合器。将原来的料钟由一个增加到两个，并重叠的安装在炉体上方。炉栅仍采用伞塔的形式，但所作的修改为炉栅由5-6层伞形风帽和一个底座组成。伞帽上面装有顺旋排灰筋。各层伞帽内有支撑圆筒，圆筒上缘开布气孔，孔的面积上层小下层大。炉栅底座伞面上有三角形破碴刀，圆柱形外表面上装有破碴锥和下推式拨灰刀。炉栅的回转中心偏离炉体轴线。

以上即完成了本发明的全部技术构成，使用本发明的积极效果是在原有的优质煤固定床煤气发生炉上经设备的稍加改进和造气工艺调整，就可以顺利的完成劣质煤气化，而且这种气化方法与现有技术中单纯为劣质煤造气而拟定的方法，如柯帕斯-托切克法等加压发生炉煤气法相比，具有设备少、流程短、操作简单、技术成熟、工作稳定等突出优点。

附图1为本发明的气化炉系统示意图。

附图2为混合水蒸汽与压缩空气的文式管。

附图3为本发明中炉栅正面图。

附图4为本发明中炉栅俯视图。

本发明的实施例是以吉林省舒兰褐煤为原料，其主要工业数据为：水份24.8%，灰份39.8%，挥发份61.7%，含氧量10.1%，固定碳31%，低位热值（kj/kg）12.1，灰熔点1240℃。从以上数据看，这种煤属于典型劣质煤。将这种煤气化，在设备方面基本上采用优质煤气化所应用固定床气化炉系统。如辅助的蒸气锅炉，空压机等完全相同。气化炉主体部分中的炉壳2与优质煤气化所定型的φ2m型炉完全相同。料钟1的结构也与原有的相同，只是选用二个这样的料钟重叠安装，便于原料煤的手动加料及炉内的密封。气化剂的混合用文式管3代替原有旋风式混合器安装在压缩空气和水蒸汽混合的位置上，文式管的直通入口直径150mm，横通直径50mm，长500mm。内管最细处直径70mm内管上均布φ4孔，孔距10mm，炉栅4的改动较大，它是由4-6层伞形风帽4a和一个底座4C组成：炉栅总高1500mm左右，底径1500mm左右，风帽4a的锥度在98°-105°之间，伞面上装有6道顺旋的排灰筋4b，筋高35mm。在炉栅底座的伞面上装有8个三角形顺旋破碴刀4d。破碴刀长与伞面宽相同，刀本身最宽点为250mm。在底座的侧圆柱面上有3个棱锥型破碴锥4e，破碴锥长400mm，高为200mm，最宽点为300mm。各层伞帽由被其扣在内部的支撑圆筒4f固定。在支撑圆筒上开有垛口形的布气孔4g。布气孔由上到下逐渐加大，上层的为60×80mm，下层为150×80mm。炉栅的回转轴偏离炉体轴线75mm。炉栅通过减速机构由电机驱动。转数控制在1转/1.5小时，以上即完成本发明所需的设备的实施。本发明的工艺方法是：以空气和水蒸汽混合为气化剂，其饱合温度为55℃-60℃，其中风压1300mm水柱，蒸汽压3kg/cm²，并经文式管混合（空气入文式管的直通入口，蒸气入横通入口）通入炉内。筛选原煤，将粒度30mm-90mm选出用于入炉造气。在气化炉引燃后，通过料钟向炉内加煤。每10分钟加一次料，每次200Kg。在料层达500mm-600mm时，火层在150mm-200mm时送入气化剂。将总层控制在800mm左右，然后每40分钟加料200kg，使火层保持在280mm左右。每加一次煤，除灰15分钟（可分3次除），以少除勤除为原则，以保持火层平稳。火层温度保持在1000℃-1050℃之间，煤气出炉温度120℃-180℃之间，炉出压力10mm-15mm（水柱）。将炉出煤气通入大型水封式除尘器及粉尘袋沉降粉尘，除尘后的热煤气，即可通入工业窑炉等设备燃烧。以上即完成了本发明的工艺方法的实施。