專利名稱:固體燃料氣反應(yīng)爐的操作方法
本發(fā)明是關(guān)于在1-50巴壓力下，顆粒狀固體燃料氣化反應(yīng)爐的操作方法，其中的固體燃料是裝的在氣化反應(yīng)爐中，形成慢慢向下沉淀的固體床層，同時，向其輸送作為氣化劑的氧氣和二氧化碳?xì)怏w。燃料中不能燃燒的礦渣組分，以液態(tài)溶渣形式，通過固定床層下面的熔渣排出口，向氣化爐外排出。溶渣的排泄?fàn)顩r是受到煤氣頭噴燒器的控制，而煤頭或噴燒器是用氣態(tài)的燃料進(jìn)行燃燒操作的。液體燃料在噴燒器燃燒后，生成了燃燒氣，這種燃燒氣被噴射到溶渣排出口處內(nèi)。而氣化反應(yīng)爐內(nèi)生成的產(chǎn)品煤氣，從爐內(nèi)的固定床層上方離開氣化爐后，對其進(jìn)行除塵和冷卻處理。
上述類型的操作方法和適用于該操作方法的氣化爐，已是眾所周知的。并且早就已經(jīng)在下列有關(guān)文獻(xiàn)中有所報道。例如，英國書，GB1，098，552及GB.1，512，677;德國公告的書，DE.4，180，387，和相應(yīng)有關(guān)的美國專利，U.S.4，180，387。用上述有關(guān)文獻(xiàn)所敘述的已知的操作方法所生產(chǎn)的氣態(tài)產(chǎn)品煤氣是富有氫氣和一氧化碳的，而且能夠?qū)ζ溥M(jìn)行一步的加工去制備例如合成氣等。
本發(fā)明的主要目的是，生產(chǎn)一種產(chǎn)品煤氣，要求該煤氣富有一氧化碳，要求該煤氣富有一氧化碳，但要使煤氣中的氫氣組分設(shè)法降低到最低限度。現(xiàn)在，能夠根據(jù)本發(fā)明的方法去實現(xiàn)上述目的，即用焦炭作為氣化反應(yīng)的固體燃料，向煤氣頭噴燒器送入氫氣和由已經(jīng)除塵并冷卻過的產(chǎn)品所組成的氣態(tài)燃料。而在氣化反應(yīng)爐內(nèi)，通過氣化反應(yīng)生成的產(chǎn)品煤氣，經(jīng)過冷卻處理的溫度降低到120～200℃，并至少含有以干基計體積百分比為85%的一氧化碳。
椐本發(fā)明的方法，因為采用焦炭作為氣化燃料，而焦炭中的氫含量是很低的，所以在氣化反應(yīng)中氫的生成量是極少的，而且由于氣化反應(yīng)中送入的氧氣的作用，使焦炭大部分的氫在氣化過程中與氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化成水。在大多數(shù)情況下，要求焦炭原料中的氫的含量不超過5%重量百分比，最好是不要超過1%重量百分比。用于氣化反應(yīng)中的焦炭可以由不同的原料所制備，它可以是從煤的焦化而生成高溫焦炭，也可以是石油焦(petroleumcoke)。但是用于氣化反應(yīng)的固體焦炭的最適宜的焦粒大小是3～60毫米。因為生產(chǎn)過程中的部分產(chǎn)品煤氣，是作為氣態(tài)燃料，送入到用于控制溶渣排泄?fàn)顩r的煤氣噴燒器中，所以這種氣態(tài)燃料在噴燒器上燃燒所生成的燃燒氣中，只含有極少量的氫氣和水汽。所說的燃料氣通過爐渣排出口，進(jìn)入到氣化反應(yīng)爐中而且對爐中的氣化反應(yīng)產(chǎn)生影響。由煤氣頭噴燒器生成的燃燒氣的溫度范圍是1400℃～2000℃。該燃燒氣主要有兩個作用，而它不單能通過其壓力的大小，去控制氣化爐內(nèi)溶渣通過溶渣排出口的排泄?fàn)顩r，而且也能夠防止溶渣排出口附近的液態(tài)狀溶渣的固化。為了便于調(diào)節(jié)燃燒氣的溫度，推薦在送入煤頭氣噴燒器氣態(tài)燃料中，注入控制比例的二氧化碳?xì)怏w，并互相摻混。
采取3前面所述的技術(shù)措施以后，我們就可以生產(chǎn)出一種產(chǎn)品煤氣，該煤氣在通過旋風(fēng)除塵器的時候，或是在接繼而來的廢熱鍋爐中的冷卻以后，以干基計，其中的一氧化碳體積含量至少是85%。
參照有關(guān)的附圖，在此敘述本發(fā)明方法中的一個實施方案。
該附圖描述了氣化反應(yīng)爐及其輔助設(shè)備裝置。顆粒狀焦炭的在氣化反應(yīng)爐1內(nèi)的固定床層2中進(jìn)行氣化反應(yīng)的。鎖氣室3(lock chamber)中的焦炭，能夠循環(huán)間歇地通過敞開的進(jìn)料閥門4，送入氣化反應(yīng)爐1內(nèi)。當(dāng)送料閥門5敞開時，外供焦炭能夠通過閥門5，進(jìn)入到并填滿鎖氣室3，可用二氧化碳?xì)怏w吹除鎖氣室3。該二氧化碳?xì)馐峭ㄟ^圖中6送入鎖氣室3內(nèi)的。
將二氧化碳?xì)夂脱鯕馑M成的混合氣化劑，通過一些氣化劑噴嘴7，8送入到反應(yīng)氣化爐內(nèi)的固定床層2中，混合氣化劑中的CO2∶O2的體積比例一般是在0.6～2的范圍內(nèi)，最好是0.7～1.3。送入反應(yīng)氣化爐1內(nèi)的氧氣和焦炭進(jìn)行部分燃燒，燃燒生成的熱量變成了吸熱的氣化反應(yīng)所需要的熱量。經(jīng)過焦炭在氣化爐內(nèi)的燃燒和氣化反應(yīng)后，生成了富有一氧化碳的產(chǎn)品煤氣。該產(chǎn)品煤氣通過煤氣出口10，流經(jīng)旋風(fēng)集塵器11，其中煤氣在這里除塵;然后把煤氣直接送入廢熱鍋爐14，并在其中使煤氣溫度冷卻降到120～200℃的范圍內(nèi)。旋風(fēng)集塵器11中的，從煤氣流中分離出來的固體塵粒，能夠通過管線12，通入一個或更多的氣化劑噴嘴8中，然后重新循環(huán)回用到氣化反應(yīng)爐1中。在廢熱鍋爐14內(nèi)生成的冷凝液，通過管線15，向外排出。
產(chǎn)品煤氣由管線16，離開廢熱鍋爐14。其中的一部分產(chǎn)品煤氣管線16導(dǎo)向管線17，然后通過管線17上的煤氣鼓風(fēng)機17a，從噴燒器18輸送這一部分產(chǎn)品煤氣。從噴燒器18生成的燃燒氣，被噴射安置在氣化反應(yīng)爐1底端的溶渣排出口19上。而貯集在溶渣貯池20中的液態(tài)狀溶渣，或是連續(xù)地，或是間歇地，通過溶渣排出口19排出氣化爐外，溶渣的排泄?fàn)顩r是受到由噴燒器18生成的燃燒氣的壓力的控制。我們可以改進(jìn)附圖中圖示的布局，可以把噴燒器18設(shè)置在溶渣室23內(nèi)，使燃燒氣從噴燒器中環(huán)狀排列的噴嘴中射出以后，導(dǎo)向溶渣排出口19的周圍。英國書，GB.1，512，677敘述了有關(guān)溶渣排出口19和適用的噴燒器18的細(xì)節(jié)。
把氧氣通過管線21送入煤氣頭噴燒器18，以使生成的燃燒氣溫度能維持在所需要的約1400～2000℃的范圍內(nèi)。同時，以適當(dāng)?shù)目刂票壤?，通過管線22，向管線17上的產(chǎn)品煤氣中，加入二氧化碳?xì)怏w，該二氧化碳?xì)怏w是起緩和調(diào)節(jié)劑的作用，以使能夠有控制地降低從噴燒器18生成的燃燒氣的溫度。
從溶渣出口19流出的，向下流動的液態(tài)狀溶渣，流進(jìn)溶渣室23。溶渣室內(nèi)有一個水池24，在溶渣室23底部裝有一個閥門25，該閥門25是間歇地打開的，以使溶渣和水的混合物能夠流入圖中的缸30，該混合物能通過缸30底部的，間歇打開的閥門31向外排出。
實際上，通過氣化劑噴嘴7和8，向氣化反應(yīng)爐1送入的物質(zhì)中不含有氫氣和水汽，而且由噴燒器18生成的，流經(jīng)溶渣出口19和溶渣貯池20的送入到氣化爐內(nèi)固定床層2中的燃燒氣中，也沒有多少的氫氣和水汽含量。其結(jié)果是，管線10中的產(chǎn)品煤氣中的氮氣和氫氣的含量，主要是取決于所用的焦炭的組分，所以如果能夠適當(dāng)?shù)剡x用焦炭，就可以很容易地生產(chǎn)出至少含有90%體積百分比的一氧化碳的產(chǎn)品煤氣了。
實例在如附圖的所示布局中，焦炭以2400公斤/小時的速率進(jìn)行氣化(不計水分和灰分)，焦炭的顆粒大小是在3-60毫升的范圍內(nèi)，為了調(diào)節(jié)溶渣的溶點溫度，把石灰石以150公斤/小時的速率和焦炭一起摻混。在已知的氣化反應(yīng)爐1中進(jìn)行焦炭的氣化反應(yīng)。這種氣化爐已由英國的煤氣公司(British Gas Corporation)和盧奇公司(Lurgi)所發(fā)展，該煤氣爐的操作壓力是5巴。
焦炭的元素分析C 96.3%(重量計)H 0.7%(重量計)O 0.7%(重量計)N 1.1%(重量計)S 1.2%(重量計)100.0%(重量計)把以1313標(biāo)準(zhǔn)米3/小時的速率的工業(yè)用的氧氣和以1110標(biāo)準(zhǔn)米3/小時的速率的二氧化碳?xì)怏w一起，通過氣化劑噴嘴送入氣化爐1中，通過與焦炭氣化反應(yīng)，生產(chǎn)出5000標(biāo)準(zhǔn)米3/小時的產(chǎn)品煤氣。生成的產(chǎn)品煤氣，通過管線10，送出氣化爐1外;流經(jīng)旋風(fēng)信集塵器11，進(jìn)行煤氣的除塵;又在廢熱鍋爐中冷卻降溫，然后離開廢熱鍋爐，進(jìn)入管線16，這時的產(chǎn)品煤氣的溫度，已降到140℃，而且具有如下所示的組成(干基)CO23.0%(體積計)CO292.5%(體積計)CH40.0%(體積計)H20.0%(體積計)H23.0%(體積計)N21.5%(體積計)其中有一部分煤氣，以76標(biāo)準(zhǔn)米3/小時的速率流經(jīng)管線17上，送入噴燒器18。通過管線22，以86標(biāo)準(zhǔn)米3/小時的速率，向管線17的氣態(tài)燃料中加入二氧化碳?xì)怏w。通過管線21，以38標(biāo)準(zhǔn)米3/小時的速率，向噴燒器18輸送氧氣。
權(quán)利要求
1.在1～50巴操作壓力下，顆粒狀固體燃燒氣化反應(yīng)爐的操作方法，其中，燃料是裝在氣化反應(yīng)爐中，形成了慢慢地向下沉淀的固體床層同時，向其輸送作為氣化劑的氧氣和二氧化碳?xì)怏w，燃料中不能燃燒的礦渣組分以液態(tài)狀的溶渣形式，通過固體床層下面的溶渣排出口向氣化爐外排出，溶渣的排泄?fàn)顩r受到煤氣頭噴燒器的控制，而該噴燒器是用氣態(tài)燃料進(jìn)行燃燒操作的，液態(tài)燃料在噴燒器燃燒后，生成了燃燒氣，這種燃燒氣被噴射到溶渣排出口處內(nèi)，而氣化反應(yīng)爐生成的產(chǎn)品煤氣，從爐內(nèi)的固定床層上方離開氣化爐后，進(jìn)行除塵和冷卻處理，其特征是，所用的固體燃料是顆粒狀的焦炭，送入煤氣頭噴燒器的氣體是氧氣和由已經(jīng)除塵并冷卻過的產(chǎn)品煤氣所組成的燃料，而經(jīng)過冷卻降溫到120-200℃以后的，其中一氧化碳體積含量以干基計算至少是85%的產(chǎn)品煤氣，從氣化爐向外輸送。
2.椐權(quán)利要求
1的方法，其特征是，以控制的適當(dāng)比例，向送入噴燒器的氣體燃料中，加入二氧化碳?xì)?，并相互摻合?br>3.椐權(quán)利要求
1或2的方法，其特征是，經(jīng)過除塵并冷卻降溫到120-200℃的，和經(jīng)受過粗略的凈化過程的產(chǎn)品煤氣中，以干基計算，至少含有90%體積百分比的一氧化碳。
專利摘要
顆粒狀焦炭和氧氣及二氧化碳?xì)庠诜磻?yīng)爐固定床層中于1-50巴之操作壓力下進(jìn)行氣化反應(yīng)。燃料中不能燃燒的礦渣組分以液態(tài)溶渣形式經(jīng)固定床層下溶渣排出口排出，爐渣排泄?fàn)顩r受噴燒器噴出氣的控制，該氣被導(dǎo)入熔渣排放口內(nèi)。將氧氣和含無塵冷卻產(chǎn)品氣的燃料氣送入煤氣頭噴燒器，氣化反應(yīng)生成的產(chǎn)品煤氣被冷卻至120℃～200℃，其中至少含85體積％一氧化碳(干基)。送入噴燒器的氣態(tài)燃料也可以是由產(chǎn)品煤氣和二氧化碳?xì)怏w組成的混合氣體。
文檔編號F27B9/12GK85104714SQ85104714
公開日1986年12月17日 申請日期1985年6月19日
發(fā)明者卡爾·哈弗克, 赫爾穆特·維爾拉斯, 克勞斯·格雷爾 申請人:金屬股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan