專利名稱：熱加工固體燃料的發(fā)生爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于對(duì)固體燃料的熱加工，更具體地說，屬于熱加工固體燃料的煤氣發(fā)生爐。
所推薦的發(fā)明可以成功地用來加工油頁巖，以獲取煤氣和焦油。
已知一種熱加工固體燃料(如油頁巖)的煤氣發(fā)生爐(SU，A，558523)，它含有爐體，在爐體內(nèi)一個(gè)接一個(gè)地順次裝有半焦化油頁巖的爐膛，半焦炭氣化的爐膛，以及送入與排出煤氣和固體物質(zhì)的裝置。在半焦化爐膛內(nèi)，有四個(gè)垂直安裝的爐柵，它們將爐膛空腔分成兩個(gè)油頁巖的半焦化室和兩個(gè)收集與排出蒸汽煤氣混合物的氣室，在兩個(gè)半焦化室之間，沿爐膛軸線形成一獲取和分流帶熱體的氣室，而兩個(gè)混合氣室緊鄰爐體的立壁。
對(duì)于具有上述結(jié)構(gòu)的煤氣發(fā)生爐來說，其特點(diǎn)是，在半焦化室內(nèi)，不能均勻燃透油頁巖。在油頁巖加熱的情況下，由于進(jìn)入半焦化室的煤氣帶熱體的橫向流動(dòng)，帶熱體在半焦化室出口處的速度比其在入口處的速度要降低。這是由于帶熱體的溫度大約從800～900℃下降至150～200℃的緣故。容積的散熱系數(shù)也要降低，該系數(shù)與帶熱體的速度和溫度有關(guān)。這樣一來，油頁巖層內(nèi)向收集和排出蒸汽和煤氣混合物氣室的散熱條件將嚴(yán)重惡化，這將導(dǎo)致不能均勻地和完全地對(duì)油頁巖進(jìn)行熱加工。
同時(shí)，還會(huì)發(fā)生帶熱體在油頁巖層中分配不均勻。眾所周知，在半焦化室的室壁附近，材料碎塊彼此靠緊的情況，不像油頁巖層中間那樣緊密。因此，帶熱體在半焦化室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)主要是沿著室壁，因此在這樣的區(qū)域內(nèi)，被加工的材料將會(huì)過熱，而在燃料層的中央部位則加熱的不充分。
此外，對(duì)于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的煤氣發(fā)生爐來說，其特點(diǎn)是，半焦化爐膛的容積被油頁巖填滿的程度不高，其爐膛的有效使用容積為20-40%，而其余的部分則用來作為獲取與分流帶熱體的氣室，以及收集和排出蒸汽煤氣混合物的氣室。爐柵還占用了大部分容積，爐柵用耐火材料制造，其厚度為0.4-0.5米。半焦化爐膛的容積利用程度不高，不可能達(dá)到油頁巖熱加工的高生產(chǎn)率。
已知一種熱加工固體材料的煤氣發(fā)生爐(SU，A，850645)，煤氣的帶熱體沿半徑橫向流動(dòng)，該發(fā)生爐含有垂直安裝的帶蓋爐體，安置在爐體蓋上的裝載固體燃料的裝置，以及沿爐體高度按棋盤形式安裝的供給煤氣帶熱體的裝置。在爐體內(nèi)沿其縱軸線安置有收集和排出蒸汽煤氣混合物的裝置，該裝置制作成圓柱狀氣室，并且與排出蒸汽煤氣混合物的連接管相通。在爐體的下部一個(gè)接一個(gè)地安裝有供給氣化煤介物和循環(huán)煤氣的裝置，以及清除固體殘?jiān)难b置。
要送入爐體工作容積內(nèi)的固體燃料，順次通過半焦化區(qū)，煤氣化區(qū)和冷卻區(qū)。在熱加工過程中，分離出的飛散物，從煤氣發(fā)生爐穿過收集和排出蒸汽煤氣混合物的圓柱狀氣室而排出。
收集和排出蒸汽煤氣混合物氣室的直徑，要選擇得使混合物在氣室內(nèi)的速度比較小，而從煤氣發(fā)生爐中排出的油頁巖灰塵最少。因此，為了避免增加排出的油頁巖灰塵，收集和排出蒸汽煤氣混合物氣室的直徑應(yīng)當(dāng)選得足夠大。而這樣將導(dǎo)致降低煤氣發(fā)生爐容積利用的程度，因而加工油頁巖的生產(chǎn)率也不會(huì)太高。
此外，在熱交換區(qū)內(nèi)，加熱的循環(huán)煤氣的主氣流向收集和排出蒸汽煤氣混合物的氣室流動(dòng)，并且在不與燃料接觸的情況下，從煤氣發(fā)生爐流出。這樣，循環(huán)煤氣返回氣流的熱量，在這樣安排工藝過程的情況下，不能完全用來蒸餾固體燃料，這就降低了該過程的熱效率。
本發(fā)明的基本任務(wù)是建造一種熱加工固體燃料的煤氣發(fā)生爐，該爐的收集和排出蒸汽煤氣混合物氣室所選用的結(jié)構(gòu)型式，借助于建立混合氣體的過濾區(qū)，可以提高熱加工過程的熱效率和降低從煤氣發(fā)生爐流出的蒸汽煤氣混合物所夾帶的要排出的固體燃料的灰塵，從而可以保證提高煤氣發(fā)生爐的生產(chǎn)率。
所提出的任務(wù)是這樣解決的，在熱加工固體燃料的煤氣發(fā)生爐內(nèi)，含有垂直安裝的具有爐蓋的爐體，在爐蓋上安有裝載固體燃料的裝置，在爐體立壁內(nèi)沿其高度裝有供給煤氣帶熱體和氣化媒介物的裝置，在爐體內(nèi)沿其縱軸線裝有收集和排出蒸汽煤氣混合物的氣室，在爐體立壁的上部設(shè)置有排出蒸汽煤氣混合物的連接管，在爐體立壁的下部安有供給循環(huán)煤氣的裝置，以及安置在爐體下部的清除固體殘?jiān)难b置，根據(jù)本發(fā)明，收集和排除混合物的氣室裝有一個(gè)錐形頂蓋，該頂蓋直接安在離氣室上端面很近的地方，蓋頂朝向固體燃料的裝載裝置。
使收集和排出蒸汽煤氣混合物氣室的下端面低于循環(huán)煤氣供給裝置的安裝面是適當(dāng)?shù)摹?br> 利用增加固體燃料半焦化區(qū)的有效容積和改善熱交換的條件，所推出的發(fā)明在不改變其外廓尺寸的情況下，可以顯著增加(到50%)煤氣發(fā)生爐的工作能力。此外，可以降低空氣和煤氣帶熱體的單位消耗量，減少電能的耗費(fèi)量，以及縮小建造煤氣發(fā)生爐的單位投資。
下面將用實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)例和附圖，對(duì)本發(fā)明加以解釋。


圖1表示所推薦的熱加工固體燃料的煤氣發(fā)生爐的構(gòu)造，根據(jù)本發(fā)明，該圖為垂直剖面;
圖2表示所推薦的煤氣發(fā)生爐的構(gòu)造，根據(jù)本發(fā)明，該圖為橫剖面;
圖3表示所推薦的煤氣發(fā)生爐的構(gòu)造，收集和排出蒸汽煤氣混合物氣室的下端面低于循環(huán)煤氣供給裝置的安裝面，根據(jù)本發(fā)明，該圖為垂直剖面。
根據(jù)本發(fā)明，熱加工固體燃料的煤氣發(fā)生爐含有垂直安裝的圓柱形爐體1(圖1)，該爐體由耐火材料制作，并且置于密封外殼2內(nèi)。在爐體頂蓋3的中央安有固體燃料的裝載裝置4。在爐體1的內(nèi)部，沿其縱軸線，將收集和排出蒸汽煤氣混合物的氣室6固定在金屬架5上，氣室6是一個(gè)用垂直放置的圓筒所形成的兩端有開口的金屬圓柱。氣室6裝有一錐形頂蓋，該頂蓋直接裝在離氣室上端面很近的地方，蓋的頂端朝著固體燃料的裝載裝置4。在爐體1的立壁上，沿其高度安有煤氣帶熱體的供給裝置，其中每一裝置含有燃燒室9，如渦流式燃燒室，和具有格柵的分流管。燃燒室9一層層地裝在煤氣發(fā)生爐爐體的外邊。層數(shù)和每層內(nèi)燃燒室9的個(gè)數(shù)要按照煤氣發(fā)生爐的整個(gè)容積對(duì)煤氣帶熱體的消耗量和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的可能性，以及煤氣帶熱體在燃燒層橫截面內(nèi)的均布情況加以選取。每一燃燒室9裝有分別用來送入煤氣、空氣和循環(huán)煤氣的三個(gè)連接管12、13和14(圖2)，并且通過煙道15與本身的分流管10相通，分流管10是爐體立壁1上的凹槽，從煤氣發(fā)生爐空腔一側(cè)用格柵加以限制。格柵11用耐火材料制作，并且用一排圓柱組成，在水平方向與一排“百葉窗”式的傾斜元件17(圖1，2)相交。此外，每一分流管10借助于斜通道18(圖1)與煤氣發(fā)生爐的內(nèi)腔連通，這些斜通道制作在格柵11下面煤氣發(fā)生爐的爐壁上。
在爐體1的下部設(shè)有呈氣口20和橫管21狀的循環(huán)煤氣供給裝置，以及固體殘?jiān)那宄b置22。在爐體1的上部，裝有排出蒸汽煤氣混合物的連接管。
在收集和排出蒸汽煤氣混合物氣室6的下端面(圖3)低于循環(huán)煤氣供給裝置19的安裝面的情況下，氣室6的下部用耐火材料制作，并且裝有“百葉窗”式的元件24。氣室6的下部逐漸地變窄，且與灰塵的清除管25相通。氣室6座落在環(huán)形基礎(chǔ)上(圖上未示出)。
按類似方式制作的煤氣帶熱體的輸入裝置8，氣化媒介物的供給裝置26和循環(huán)煤氣的供給裝置19，順次地從上至下裝在爐體1的立壁上;并且它們都含有分流管27，分流管是爐體1立壁內(nèi)的凹槽，在煤氣發(fā)生爐空腔一側(cè)用格柵28加以限制，利用制作在格柵28下方的爐體1立壁內(nèi)的斜通道29，將分流管27與煤氣發(fā)生爐的空腔連通。分流管27利用連接管30與位于煤氣發(fā)生爐爐體1外部的燃燒室相通，因而在圖上未示出。
所推薦的熱加工固體燃料煤氣發(fā)生爐工作原理如下固體燃料，如油頁巖，通過裝載裝置4(圖1)自動(dòng)裝入煤氣發(fā)生爐，填滿爐體1立壁和氣室6之間的空間，并且在頂蓋7上成層地排好。為了保證油頁巖的連接運(yùn)動(dòng)，并且避免油頁巖落到分流管10的可能性，裝有用“百葉窗”式的傾斜元件17制作的格柵11。為了去掉無論如何也能落入分流管內(nèi)的油頁巖的碎塊，安裝有傾斜通道18，它們可將分流管10與煤氣發(fā)生爐的內(nèi)腔連通。為了得到帶熱體，分別將煤氣和空氣通過連接管12和13送入燃燒室。在燃燒室9出口處，通過連接管4向帶熱體加入循環(huán)煤氣，以調(diào)節(jié)帶熱體的溫度，使其保持在500-900℃的范圍內(nèi)。必要時(shí)可以通過下層的燃燒室9送入對(duì)半焦炭進(jìn)行氣化的氧化媒介物，如蒸汽空氣，煤氣空氣、帶煙空氣的混合物，或者帶煙的煤氣。
從燃燒室9來的煤氣流，穿過煙道15(圖2)和分流管10，再通過格柵11進(jìn)入煤氣發(fā)生爐的內(nèi)腔，并且沿半徑橫向均勻地穿透油頁巖，與此同時(shí)，則發(fā)生油頁巖的半焦化作用。帶有油頁巖分解物的煤氣帶熱體-蒸汽煤氣混合物-進(jìn)入氣室6，向上升起，并穿過位于頂蓋7上部的油頁巖層。蒸汽煤氣混合物通過這層油頁巖后，將刷掉油頁巖灰，聚集在煤氣發(fā)生爐的上部，通過連接管23被排入凝聚室(圖上未示出)。加工后的固體殘?jiān)淙朊簹獍l(fā)生爐的下部，在這里用溫度為60-100℃的循環(huán)煤氣的回流對(duì)其加以冷卻，循環(huán)煤氣的回流是通過氣口20和橫管21被引入的。此后，固體殘?jiān)ㄟ^清除裝置22加以排出，并且被運(yùn)往廢渣堆。
這樣，增加一個(gè)直接裝在氣室6上端面附近處的頂蓋7，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽煤氣混合物的過濾，而且可以顯著減少?gòu)恼羝簹饣旌衔镏谐粲晚搸r灰的工作。這樣就可減小用來收集和排出蒸汽煤氣混合物的圓柱氣室4的直徑，從而可以增加半焦化爐膛的有效容積。此外，增加頂蓋7，還可以利用煤氣帶熱體的物理熱，來加熱和干燥進(jìn)入煤氣發(fā)生爐內(nèi)的油頁巖，以及用來部分地半焦化(在這個(gè)過程的最初階段)位于頂蓋7上面的油頁巖層。這樣可減少半焦化過程中的熱損失，從而有利于提高熱效率。
油頁巖在進(jìn)行半焦化時(shí)，會(huì)給出含有大量碳的半焦碳，對(duì)這樣的油頁巖進(jìn)行加工時(shí)，將進(jìn)行強(qiáng)烈的氣化作用。送入煤氣爐內(nèi)的氧化媒介物，通過裝置26(圖3)，沿橫向穿透下落的半焦化層。為了冷卻固體殘?jiān)h(huán)煤氣通過裝置19流入下落的灰燼(氣化后的殘?jiān)?。在氣室6中沉積的灰塵，周期地(或不間斷地)通過連接管25排出。在氣化過程中，所形成的熱煤氣和通過灰層被加熱的循環(huán)煤氣流入加長(zhǎng)的氣室6的下部，在這里這種煤氣與蒸汽煤氣混合物加以混合，然后流向位于頂蓋7上面的固體燃料層。這樣，氣化媒介物和來自冷卻區(qū)的煤氣也可用來加熱和干燥油頁巖，并可用來部分地對(duì)頂蓋7上面的油頁巖層進(jìn)行半焦化。
總之，所推出的發(fā)明可以增加煤氣發(fā)生爐半焦化區(qū)的有效容積，提高固體燃料熱加工過程的熱效率，以及提高煤氣發(fā)生爐的生產(chǎn)率。
權(quán)利要求
1.熱加工固體燃料的煤氣發(fā)生爐包含垂直安裝的帶有頂蓋3的爐體1，設(shè)置在頂蓋3上的固體燃料的裝載裝置4，沿爐體的高度，裝在爐體1立壁上的煤氣帶熱體和氣化煤介物的輸入裝置8，26，在爐體1內(nèi)部，沿其縱軸線設(shè)有收集和排出蒸汽煤氣混合物的氣室6，裝在爐體1上部爐壁上的蒸汽煤氣混合物的排出管23，安在爐體1下部爐壁上的循環(huán)煤氣的供給裝置19，以及裝在爐體1下部的固體殘?jiān)宄b置22，本煤氣發(fā)生裝置的特點(diǎn)為，收集和排出蒸汽煤氣混合物的氣室6配有錐形頂蓋7，并且直接裝在離氣室的上端面很近的地方，其蓋頂朝向固體燃料的裝載裝置4。
2.根據(jù)權(quán)利1，熱加工固體燃料的本煤氣發(fā)生爐的特點(diǎn)為，收集和排出蒸汽煤氣混合物氣室6的下端面低于循環(huán)煤氣供給裝置19的安裝面。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，煤氣發(fā)生爐含有爐體1，并裝有燃料的裝料裝置4和殘?jiān)那宄b置22。在爐體1的立壁上，沿其高度裝有向煤氣發(fā)生爐供給煤氣帶熱體、氣化媒介物和循環(huán)煤氣的裝置8，26，19。在爐體1內(nèi)部，沿其縱軸線安置有收集和排出蒸汽煤氣混合物的氣室6，其上配有頂蓋7，該頂蓋直接裝在離氣室上端面很近的地方。在爐體1的上部，安有排出蒸汽煤氣混合物的連接管23。
文檔編號(hào)C10J3/20GK1040615SQ8810617
公開日1990年3月21日 申請(qǐng)日期1988年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月22日
發(fā)明者利奧尼·塞米羅維奇·安尼維, 斯維托斯萊維·克里羅維奇·杜羅維, 維科托·米哈依羅維奇·易費(fèi)摩夫, 雷尼·安托羅維奇·萊皮爾, 尼科萊·安德里維里維奇·納扎尼, 依萬·克哈羅杜維奇·羅克斯 申請(qǐng)人:蘇聯(lián)斯蘭采夫科學(xué)研究院, 弗·伊·列寧斯蘭采化學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合企業(yè)