本實(shí)用新型涉及氣化技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種蓄熱式高熱值合成氣的氣化裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)工業(yè)煤氣化的工藝主要有固定床氣化、流化床氣化和氣流床氣化三類。氣化劑多為空氣、氧氣、二氧化碳或水蒸汽。傳統(tǒng)的氣化技術(shù)都是助燃劑和氣化劑一起進(jìn)入氣化室，一邊燃燒，一邊氣化。燃燒產(chǎn)生的二氧化碳和空氣攜帶的氮?dú)膺M(jìn)入合成氣，從而導(dǎo)致合成氣熱值不高，影響到合成氣的應(yīng)用領(lǐng)域。為提高合成的熱值，有采用純氧用于生產(chǎn)合成氣，雖然達(dá)到了熱值方面的要求，生產(chǎn)成本大大提高，還抑制了應(yīng)用推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種蓄熱式高熱值合成氣的氣化裝置，本實(shí)用新型提出的蓄熱式氣化技術(shù)，通過蓄熱燃燒為氣化提供熱量同時(shí)與氧氣隔絕，燃燒產(chǎn)生的煙氣余熱先通過蓄熱方式回收，然后再通過給水加以冷卻，排煙溫度不高于100℃，本系統(tǒng)生產(chǎn)的合成氣熱值較傳統(tǒng)的空氣-蒸汽氣化技術(shù)提高100％左右，且系統(tǒng)節(jié)能效果顯著。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種蓄熱式高熱值合成氣的氣化裝置，包括氣化室、鼓風(fēng)機(jī)和四通閥，所述氣化室頂端設(shè)置有連通合成氣管道的合成氣出口，所述氣化室內(nèi)部設(shè)置有用于加熱氣化室內(nèi)原料的輻射管，所述輻射管的兩端分別設(shè)置有第一蓄熱室和第二蓄熱室，所述第一蓄熱室和所述第二蓄熱室設(shè)置于所述氣化室外部，所述氣化室內(nèi)還設(shè)置有向氣化室內(nèi)提供氣化劑的過熱蒸汽管道，所述鼓風(fēng)機(jī)和所述四通閥設(shè)置于所述氣化室外部，將空氣通過所述鼓風(fēng)機(jī)送入四通閥，經(jīng)四通閥后進(jìn)入所述第一蓄熱室，從所述第二蓄熱室出來的煙氣經(jīng)過四通閥由引風(fēng)機(jī)進(jìn)入給水換熱器，所述給水換熱器上設(shè)置有過熱蒸汽出口，所述過熱蒸汽出口與所述過熱蒸汽管道的一端連通，所述過熱蒸汽管道的另一端設(shè)置于所述氣化室內(nèi)部。在此過程中，燃燒過程產(chǎn)生的煙氣及沒有反應(yīng)完全的空氣中的氧氣、氮?dú)獾扰c合成氣徹底分開，可以大大提高合成的熱值。與熱解氣化相比，有過熱蒸汽的引入，大大加快了氣化進(jìn)程，物料在過熱蒸汽脈沖翻動下，氣化過程效率高，徹底，完全。蒸汽由系統(tǒng)本身通過管道內(nèi)生成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠。排煙溫度實(shí)現(xiàn)冷凝式回收余熱，熱能利用率高，產(chǎn)氣量高。

本實(shí)用新型在蓄熱式輻射管為系統(tǒng)提供熱量，在氣化室內(nèi)實(shí)現(xiàn)熱解和氣化，有效的將氮?dú)夂秃铣蓺夥珠_，合成氣中沒有由于空氣燃燒帶入的氮?dú)夂?，以提高合成氣的熱值和降低運(yùn)行成本。

優(yōu)選地，所述的輻射管為U型輻射管或W型輻射管。U型輻射管或W型輻射管使氣化室內(nèi)的原料得到充分加熱，原料氣化更徹底。

優(yōu)選地，所述的氣化室外壁上設(shè)置有保溫層。保溫層使氣化室內(nèi)的熱量不會輕易散發(fā)出去，保證氣化室內(nèi)的氣化溫度。

優(yōu)選地，所述的給水換熱器為給水管道和煙氣管道套接，所述煙氣管道設(shè)置于所述給水管道的內(nèi)部，可以實(shí)現(xiàn)煙氣冷凝式余熱回收。給水管道將煙氣管道中的余熱再回收，使煙氣排煙溫度降低到50℃～100℃，煙氣中水蒸汽凝結(jié)，潛熱釋放，回收更多的余熱，做到系統(tǒng)的氣化過程的節(jié)能。

優(yōu)選地，所述的過熱蒸汽管道上設(shè)置有過熱蒸汽流量調(diào)節(jié)閥。

優(yōu)選地，所述的氣化室外壁上設(shè)置有進(jìn)料口，原料通過進(jìn)料口進(jìn)料。原料的給料由螺旋給料裝置或其他密封良好的給料裝置通過進(jìn)料口進(jìn)料完成，采用的方式可以有效防止空氣進(jìn)入。

優(yōu)選地，所述的合成氣管道上設(shè)置有燃?xì)夤艿?，所述燃?xì)夤艿琅c所述輻射管連通，所述燃?xì)夤艿郎显O(shè)置有燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)閥。

本實(shí)用新型的有益效果是：

(1)氣化室內(nèi)只有過熱蒸汽，其間產(chǎn)生的只有合成氣和揮發(fā)份，合成氣熱值高，可達(dá)2600千卡/立方以上，可以滿足大多數(shù)加熱工藝對熱的需求，與傳統(tǒng)的流化床氣化系統(tǒng)相比，可以有效降低系統(tǒng)高度和制作成本，并提高燃?xì)鉄嶂担?/p>

(2)合成氣生產(chǎn)過程中氣化劑只有水通過系統(tǒng)自身通過換熱器和管道生成過熱蒸汽，合成氣中沒有氮?dú)?，熱值可達(dá)2600千卡/立方以上。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的一種蓄熱式高熱值合成氣的氣化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、合成氣排放口；2、合成氣管道；3、燃?xì)夤艿溃?、燃?xì)鈬娍冢?、給水換熱器；6、過熱蒸汽管道；7、過熱蒸汽噴口；8、四通閥；9、引風(fēng)機(jī)；10、鼓風(fēng)機(jī)；11、第二蓄熱室；12、原料；13、輻射管；14、螺旋給料機(jī)；15、煙囪；16、氣化室；17、燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)閥；18、過熱蒸汽流量調(diào)節(jié)閥；19、第一蓄熱室。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)現(xiàn)蓄熱式高熱值合成氣的生產(chǎn)方法的裝置中的氣化室其可以選擇設(shè)備、塔、儲罐或者任何可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的方法的儲存容器均可，在下述實(shí)施例中，選擇筒體并且加筒體外壁設(shè)置有保溫層。

實(shí)施例

參閱圖1，圖1為蓄熱式高熱值合成氣的氣化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。燃?xì)夤艿郎蠘?biāo)示的箭頭方向?yàn)槿細(xì)獾牧鲃臃较?，燃?xì)飧鶕?jù)系統(tǒng)控制要求，按不同時(shí)序通過分別通入輻射管的兩端進(jìn)入輻射管，給水換熱器上引出的箭頭方向?yàn)檫^熱蒸汽的流動方向。

本實(shí)用新型所提出的蓄熱式高熱值合成氣的氣化裝置，包括氣化室16、鼓風(fēng)機(jī)10和四通閥8，氣化室16頂端設(shè)置有連通合成氣管道2的合成氣出口，氣化室16內(nèi)部設(shè)置有輻射管13，輻射管13的兩端分別設(shè)置有第一蓄熱室19和第二蓄熱室11，第一蓄熱室19和第二蓄熱室11設(shè)置于氣化室16外部，氣化室16內(nèi)還設(shè)置有過熱蒸汽管道6，鼓風(fēng)機(jī)10和四通閥8設(shè)置于氣化室16外部，將空氣通過鼓風(fēng)機(jī)10送入四通閥8，經(jīng)四通閥8后進(jìn)入第一蓄熱室19，經(jīng)過輻射管13從第二蓄熱室11出來的煙氣經(jīng)過四通閥8由引風(fēng)機(jī)9進(jìn)入給水換熱器5，給水換熱器5上設(shè)置有過熱蒸汽出口，過熱蒸汽出口與過熱蒸汽管道6的一端連通，過熱蒸汽管道6的另一端設(shè)置于氣化室16內(nèi)部。

本實(shí)用新型提出的蓄熱式輻射管為系統(tǒng)提供熱量，在氣化室內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣化，有效的將氮?dú)夂秃铣蓺夥珠_，合成氣中沒有氮?dú)夂?，以提高合成氣的熱值和降低運(yùn)行成本。運(yùn)用本裝置實(shí)現(xiàn)的氣化生產(chǎn)合成氣可以將合成氣中氮?dú)獾暮拷档偷?％，而現(xiàn)有技術(shù)中的用空氣作為氣化劑的氣化方法中氮?dú)夂恳话阍?0％以上。因此本實(shí)用新型產(chǎn)生的合成氣熱值可達(dá)2600千卡/立方。

輻射管13可以為U型輻射管、W型輻射管或本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他形狀，只要能達(dá)到使氣化室內(nèi)原料12得到充分氣化的效果均可，本實(shí)施例中優(yōu)選輻射管為U型輻射管，U型輻射管使氣化室內(nèi)的原料12得到充分加熱，原料12氣化更徹底。

氣化室16外壁上設(shè)置有保溫層，保溫層使氣化室16內(nèi)的熱量不會輕易散發(fā)出去，保證氣化室16內(nèi)的氣化溫度。保溫層的材料可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的保溫材料即可。

給水換熱器5為給水管道和煙氣管道套接，煙氣管道設(shè)置于給水管道的內(nèi)部。給水管道將煙氣管道中的余熱再回收，使煙氣排煙溫度降低到50℃～100℃，煙氣中水蒸汽凝結(jié)，潛熱釋放，回收更多的余熱，做到系統(tǒng)的氣化過程的節(jié)能。

過熱蒸汽管道6上設(shè)置有過熱蒸汽流量調(diào)節(jié)閥18。在過熱蒸汽管道6上可以設(shè)置有若干個(gè)用于向氣化室16內(nèi)提供過熱蒸汽的過熱蒸汽支管，每個(gè)過熱蒸汽支管上設(shè)置有過熱蒸汽流量調(diào)節(jié)閥18和過熱蒸汽噴口7，以便于過熱蒸汽更充分與原料12接觸。在本實(shí)施例中，過熱蒸汽管道6上設(shè)置有兩個(gè)用于向氣化室16內(nèi)提供過熱蒸汽的過熱蒸汽支管，每個(gè)過熱蒸汽支管上設(shè)置有過熱蒸汽流量調(diào)節(jié)閥18和過熱蒸汽噴口7。過熱蒸汽的壓力為3公斤以上，過熱度為100℃以上，主要參與氣化和流化。過熱蒸汽的量只要能達(dá)到翻動物料和氣化就可以了，在合成氣出口，蒸汽的含量不超過10％，根據(jù)顆粒大小不同，確保顆粒處于可流化狀態(tài)，防止物料板結(jié)。

氣化室16外壁上設(shè)置有進(jìn)料口，原料12通過進(jìn)料口進(jìn)料，在本實(shí)施例中的原料12即為待氣化物料。在本實(shí)用新型中原料12的給料由螺旋給料裝置或其他密封良好的給料裝置通過進(jìn)料口進(jìn)料完成，在本實(shí)施例中原料12通過使用螺旋給料機(jī)14進(jìn)料。

合成氣管道2上設(shè)置有燃?xì)夤艿?，燃?xì)夤艿?與輻射管13連通，燃?xì)夤艿?上設(shè)置有燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)閥17。燃?xì)夤艿?上設(shè)置有一個(gè)或兩個(gè)用于向輻射管13內(nèi)提供燃?xì)獾娜細(xì)庵Ч?，每個(gè)燃?xì)庵Ч苌显O(shè)置有燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)閥17和燃?xì)鈬娍?，在本實(shí)施例中，燃?xì)夤艿?上設(shè)置有兩個(gè)燃?xì)庵Ч?，第一燃?xì)庵Ч茉O(shè)置在第一蓄熱室的上部，第二燃?xì)庵Ч茉O(shè)置在第二蓄熱室的上部。

本實(shí)用新型的工藝流程是：

(1)將原料12加入氣化室16，空氣通過鼓風(fēng)機(jī)10進(jìn)入空氣管道，再通過四通閥8將空氣通過輻射管13一端的第一蓄熱室19加熱，加熱后的空氣進(jìn)入輻射管13與燃?xì)饣旌先紵?，燃燒的熱量使氣化?6中的原料12發(fā)生熱解反應(yīng)，揮發(fā)份析出，揮發(fā)份通過合成氣管道2排出，氣化室16溫度為800℃以上，燃?xì)馊紵蟮臒煔馔ㄟ^輻射管13另一端的第二蓄熱室11，第二蓄熱室11吸收煙氣中的一部分熱量，經(jīng)過第二蓄熱室11后的煙氣通過四通閥8由引風(fēng)機(jī)9進(jìn)入給水換熱器5，將煙氣中的另一部分熱量加熱給水換熱器5中的水，經(jīng)過給水換熱器5后的煙氣排出；給水換熱器5中的水經(jīng)加熱變成過熱水蒸汽，過熱水蒸汽通過過熱蒸汽管道6經(jīng)過熱蒸汽噴口6將過熱水蒸汽噴入氣化室，析出揮發(fā)份后的原料12與過熱水蒸汽發(fā)生氣化反應(yīng)，生成的合成氣經(jīng)合成氣管道排出；

(2)合成氣管道中的氣體分為兩部分，一部分通過合成氣排放口1排出，另一部分通過燃?xì)夤艿?進(jìn)入輻射管13作為燃?xì)猓諝馔ㄟ^鼓風(fēng)機(jī)10進(jìn)入空氣管道，再通過四通閥8將空氣通過輻射管13另一端的第二蓄熱室11加熱，加熱后的空氣進(jìn)入輻射管13與燃?xì)饣旌先紵?，燃燒的熱量使氣化?6中的原料12發(fā)生熱解反應(yīng)，揮發(fā)份析出，揮發(fā)份通過合成氣管道2排出，燃?xì)馊紵蟮臒煔馔ㄟ^輻射管13一端的第一蓄熱室19，第一蓄熱室19吸收煙氣中的一部分熱量，經(jīng)過第一蓄熱室19后的煙氣通過四通閥8由引風(fēng)機(jī)9進(jìn)入給水換熱器5，將煙氣中的另一部分熱量加熱給水換熱器5中的水，經(jīng)過給水換熱器5后的煙氣排出；給水換熱器5中的水經(jīng)加熱變成過熱水蒸汽，過熱水蒸汽通過過熱蒸汽管道經(jīng)過熱蒸汽噴口7將過熱水蒸汽噴入氣化室16，析出揮發(fā)份后的原料12與過熱水蒸汽發(fā)生氣化反應(yīng)，生成的合成氣經(jīng)合成氣管道2排出；

(3)重復(fù)上述步驟(1)和(2)，循環(huán)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生成合成氣。

正常工作時(shí)，氣化室的溫度為800℃以上，原料12在通過氣化室時(shí)被預(yù)熱，烘干，揮發(fā)份逸出，揮發(fā)份會作為合成氣的一部分，可以提高合成氣的熱值，氣化室內(nèi)只有過熱蒸汽進(jìn)入，因此，在合成氣中，主要成份為一氧化碳、氫氣和水蒸汽；通過控制水蒸汽的量，可有效提高合成氣的熱值，本實(shí)用新型的合成的熱值可以達(dá)到2600千卡/立方以上。

固體可燃顆粒從氣化室16的進(jìn)料口進(jìn)入氣化室16，正常生產(chǎn)過程中，氣化室16溫度在800℃以上，固體顆粒先在此處進(jìn)行逸出揮發(fā)份反應(yīng)；在輻射管13內(nèi)設(shè)置有點(diǎn)火系統(tǒng)，其燃?xì)庖徊糠钟脝尤細(xì)猓到y(tǒng)正常運(yùn)行后，燃?xì)馊∽韵到y(tǒng)生產(chǎn)的燃?xì)猓顭嵯到y(tǒng)回收煙氣余熱，給水換熱器5對余熱進(jìn)行深度回收，排放前進(jìn)行煙氣余熱回收充分，一部分加熱助燃空氣，一部分用于加熱給水，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能。

熾熱的原料12進(jìn)入氣化室16后，從氣化室16底部進(jìn)入的流化氣體，流化氣體為過熱蒸汽，過熱蒸汽和熾熱的碳粒發(fā)生氣化反應(yīng)，主要生成一氧化碳和氫氣，及其他可燃?xì)怏w，氣化過程中熱量的提供通過蓄熱式輻射管加熱系統(tǒng)。

該過程中合成氣中沒有氮?dú)猓訜嵯到y(tǒng)排煙溫度可達(dá)50℃，一方面提高了合成氣的熱值，另一方面，降低了合成的生產(chǎn)成本。因?yàn)樗捎玫臍饣瘎檫^熱蒸汽，且在系統(tǒng)本身生產(chǎn)，不需要專門配置蒸汽鍋爐，因此，成本低，合成氣的熱值高，運(yùn)行成本低。固體可燃顆粒選自煤、生物質(zhì)或可燃固體廢棄物中的一種，在本實(shí)施例中原料12為煤粒，流化氣體為過熱蒸汽，流化采取脈沖式流化方式，以控制蒸汽進(jìn)入量。

流化氣體為過熱蒸汽，過熱蒸汽的壓力為3公斤以上，過熱度為100℃以上，主要參與氣化和流化。過熱蒸汽的量只要能達(dá)到翻動物料和氣化就可以了，在合成氣出口，蒸汽的含量不超過10％，根據(jù)顆粒大小不同，確保顆粒處于可流化狀態(tài)，防止物料板結(jié)。

蓄熱式輻射管加熱從氣化室16內(nèi)部加熱，對熱能的利用率達(dá)到98％以上，煙氣余熱通過蓄熱燃燒方式回收，引風(fēng)機(jī)出口處煙氣高于160℃，最后經(jīng)過給水裝置的余熱再回收，煙氣通過煙囪15排入大氣中，最終的煙氣溫度為50℃～100℃，煙氣中水蒸汽凝結(jié)，潛熱釋放，回收更多的余熱，做到系統(tǒng)的氣化過程的節(jié)能。

本實(shí)用新型通過給水換熱器5對過熱蒸汽的加熱、輻射管對氣化室內(nèi)原料12的加熱和氣化分離，實(shí)現(xiàn)了在過熱水蒸汽低成本條件下生產(chǎn)高熱值合成氣，減少了合成氣中氮?dú)獾暮康?％，現(xiàn)有的以空氣和水蒸汽為氣化劑的氣化過程一般在50％以上。系統(tǒng)對固體顆粒的大小沒有嚴(yán)格要求，過熱蒸汽的翻動及流化作用保證氣化進(jìn)行的徹底完全。

在本實(shí)用新型中，高熱值合成氣的生產(chǎn)方法對煤及其他固體顆粒的大小沒有嚴(yán)格要求，不需要消耗太多能量用于固體可燃顆粒的粉碎或制粉。原料顆粒從氣化室進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)，底部通入過熱蒸汽進(jìn)行氣化。因此，合成氣中氮?dú)鈽O少，煤氣熱值得到顯著提高。

上列詳細(xì)說明是針對本實(shí)用新型可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡未脫離本實(shí)用新型所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。