一種高捕渣率的生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)器及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于以煤為原料制備合成氣技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高捕渣率的生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)器及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤制取合成氣反應(yīng)器和制取方法是人們所熟知的，當(dāng)煤或者其他含碳燃料，在氧氣或含氧氣體的存在下，能夠發(fā)生氣化反應(yīng)，生產(chǎn)含有大量一氧化碳和氫氣，及少量二氧化碳、氮氣和其他氣體的合成氣，該合成氣能夠作為化工行業(yè)的原料、也可作為清潔燃料，或者制取清潔燃料，具有廣泛的用途。目前成熟的煤氣化技術(shù)按照化學(xué)工程特征可分為固定床、流化床和氣流床三種，其中氣流床氣化爐是一種快速氣化反應(yīng)，煤粉顆粒在氣化反應(yīng)器中，處在高溫和充足氣化劑條件下，能夠快速反應(yīng)生成合成氣。
[0003]在氣化反應(yīng)過程中，煤所含有的所有各種類型的無機物質(zhì)都會以灰分形式剩存下來。由于采用液態(tài)排渣工藝，氣化爐反應(yīng)區(qū)溫度高于灰熔點溫度，剩存的灰分顆粒在反應(yīng)過程中被加熱至液態(tài)，被煤氣帶向反應(yīng)區(qū)出口，在下行過程中，液態(tài)的灰顆粒碰到反應(yīng)區(qū)邊緣水冷壁，會被冷壁捕集，在水冷壁上形成液態(tài)的渣膜，沿水冷壁流下至下渣口，排出氣化爐反應(yīng)區(qū)。部分液態(tài)灰顆粒未與水冷壁接觸，則被煤氣帶入下游系統(tǒng)，逐漸冷卻分離成灰，因此，煤所含有的無機物質(zhì)最終會變成灰和渣，由于灰量的大小決定了下游除塵單元設(shè)備的尺寸和投資，同時灰量過大會影響煤氣冷卻、除塵等單元的安全運行，因此，對于氣流床氣化爐，希望煤的無機物盡量多的轉(zhuǎn)化為渣，即捕渣率越高越好，但是目前正常的氣流床氣化爐捕渣率一般在50 %以下，其中最好的氣化爐捕渣率也僅能達到60 %左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種高捕渣率的生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)器及方法，進一步提高氣流床氣化爐的捕渣率，本發(fā)明反應(yīng)器的特點是在氣流床氣化爐內(nèi)部布置捕渣設(shè)備，氣化過程產(chǎn)生的液態(tài)的渣更多的被捕渣設(shè)備捕集，并排出氣化爐反應(yīng)區(qū)。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種高捕渣率的生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)器，包括殼體2，殼體2內(nèi)設(shè)置有水冷壁8，水冷壁8內(nèi)圍成的空間形成氣化反應(yīng)區(qū)4，所述殼體2承受氣化壓力，水冷壁8承受氣化反應(yīng)高溫；水冷壁8向火側(cè)敷設(shè)有耐火材料7;所述殼體2上設(shè)置有從集箱引入和引出冷卻水通過水冷壁8的管嘴9，還設(shè)置有開車初期點火的組合式燒嘴10;所述氣化反應(yīng)區(qū)4中下部的水冷壁8上均布有煤粉和氣化劑進入氣化反應(yīng)區(qū)反應(yīng)的多個燒嘴3，氣化反應(yīng)區(qū)4下部即水冷壁8下部連接有下渣口 12，下渣口 12下部為渣池I ；所述氣化反應(yīng)區(qū)4上部布置有捕渣裝置5，捕渣裝置5的捕渣管由水冷壁管制作而成。
[0007]所述捕渣裝置5的捕渣管5-1為盤狀，多層布置，各層之間捕渣管5-1均勻錯開，捕渣管5-1入口通過入水管5-2連通入水集箱5-3，出口通過出水管5-4連通出水集箱5_5，所述捕渣管5-1表面敷設(shè)耐火材料7。
[0008]所述耐火材料7靠渣釘在水冷壁8上固定。
[0009]上述所述的反應(yīng)器的捕渣方法，當(dāng)煤粉和氧氣、水蒸氣通過燒嘴3進入氣化反應(yīng)區(qū)4時，煤粉和氧氣、水蒸氣會發(fā)生燃燒和氣化反應(yīng)，燃燒反應(yīng)放出的熱量會加熱氣化反應(yīng)區(qū)4，使氣化反應(yīng)區(qū)4平均溫度達到1400°C-1600°C，高于煤灰流動溫度100°C-200°C，這時煤粉含有的灰會被加熱至液態(tài)，被合成氣攜帶，當(dāng)攜灰的合成氣和氣化反應(yīng)區(qū)4水冷壁8接觸時，合成氣攜帶的一部分液態(tài)的灰顆粒會被水冷壁8捕集，在水冷壁8上形成液態(tài)的渣膜，渣膜靠導(dǎo)流和重力向下流動至下渣口 12，排出反應(yīng)器;攜帶灰顆粒的合成氣上行，沿氣化反應(yīng)區(qū)4上部出口行走，當(dāng)液態(tài)的灰顆粒與捕渣管接觸后，液態(tài)的灰顆粒會被捕渣管捕集，形成液態(tài)的渣膜，渣膜靠導(dǎo)流和重力向下流動至下渣口 12，排出反應(yīng)器。
[0010]煤粉和含碳含灰燃料在氣化反應(yīng)區(qū)4內(nèi)氣化，產(chǎn)生OKH2和CH4還原性氣體以及N2和CO2惰性氣體。
[0011]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點:
[0012]氣化爐內(nèi)布置捕渣裝置，提高了氣化爐捕渣率，減少了合成氣帶入下游系統(tǒng)的飛灰量，提高了下游各單元運行的穩(wěn)定性;減小了干法除塵單元設(shè)備的負荷和尺寸，降低了裝置的造價;渣在氣化爐內(nèi)水冷壁上流動過程中，渣中殘?zhí)磕軌蜻M一步發(fā)生氣化反應(yīng)，氣化爐碳轉(zhuǎn)化率高;煤灰形成的渣比較更易資源化利用，產(chǎn)品價格更高，裝置經(jīng)濟效益更好。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明反應(yīng)器簡圖。
[0014]圖2為捕渣裝置簡圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明:
[0016]如圖1所示，本發(fā)明一種高捕渣率的生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)器，包括殼體2，殼體2內(nèi)設(shè)置有水冷壁8，水冷壁8內(nèi)圍成的空間形成氣化反應(yīng)區(qū)4，所述殼體2承受氣化壓力，水冷壁8承受氣化反應(yīng)高溫;水冷壁8向火側(cè)敷設(shè)有耐火材料7，耐火材料7靠渣釘在水冷壁上固定；所述殼體2上設(shè)置有從集箱引入和引出冷卻水通過水冷壁8的管嘴9，還設(shè)置有開車初期點火的組合式燒嘴1，水冷壁8管內(nèi)流過冷卻水;所述氣化反應(yīng)區(qū)4中下部的水冷壁8上均布有煤粉和氣化劑進入氣化反應(yīng)區(qū)反應(yīng)的多個燒嘴3，氣化反應(yīng)區(qū)4下部即水冷壁8下部連接有下渣口 12，下渣口 12下部為渣池I，渣池I內(nèi)有冷卻水，將渣冷卻;所述氣化反應(yīng)區(qū)4上部布置有捕渣裝置5，捕渣裝置5的捕渣管由水冷壁管制作而成。
[0017]如圖2所示，所述捕渣裝置5的捕渣管5-1為盤狀，多層布置，各層之間捕渣管5-1均勻錯開，捕渣管5-1入口通過入水管5-2連通入水集箱5-3，出口通過出水管5-4連通出水集箱5-5，所述捕渣管5-1表面敷設(shè)耐火材料7。捕渣管5-1是水管，內(nèi)有冷卻水冷卻，冷卻水通過入水集箱5-3和入水管5-2進入捕渣管5-1，從出水管5-4和出水集箱5-5流出。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明反應(yīng)器的捕渣方法，當(dāng)煤粉和氧氣、水蒸氣通過燒嘴3進入氣化反應(yīng)區(qū)4時，煤粉和氧氣、水蒸氣會發(fā)生燃燒和氣化反應(yīng)，燃燒反應(yīng)放出的熱量會加熱氣化反應(yīng)區(qū)4，使氣化反應(yīng)區(qū)4平均溫度達到1400°C-1600°C，高于煤灰流動溫度100°C-200°C，這時煤粉含有的灰會被加熱至液態(tài)，被合成氣攜帶，當(dāng)攜灰的合成氣和氣化反應(yīng)區(qū)4水冷壁8接觸時，合成氣攜帶的一部分液態(tài)的灰顆粒會被水冷壁8捕集，在水冷壁8上形成液態(tài)的渣膜，渣膜靠導(dǎo)流和重力向下流動至下渣口 12，排出反應(yīng)器;攜帶灰顆粒的合成氣上行，沿氣化反應(yīng)區(qū)4上部出口行走，當(dāng)液態(tài)的灰顆粒與捕渣管接觸后，液態(tài)的灰顆粒會被捕渣管捕集，形成液態(tài)的渣膜，渣膜靠導(dǎo)流和重力向下流動至下渣口 12，排出反應(yīng)器。通過捕渣管的設(shè)置，增加了液態(tài)灰顆粒被捕集的機會，提高了氣化爐的捕渣率，產(chǎn)生的合成氣攜帶的灰更少。
[0019]本實施例描述的反應(yīng)器是圓筒形，多個煤粉燒嘴布置在氣化反應(yīng)區(qū)下部，煤氣上行離開氣化反應(yīng)區(qū)，顯然也可采用別的型式的反應(yīng)器。
【主權(quán)項】
1.一種高捕渣率的生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)器，包括殼體(2)，其特征在于:殼體(2)內(nèi)設(shè)置有水冷壁(8)，水冷壁(8)內(nèi)圍成的空間形成氣化反應(yīng)區(qū)(4)，所述殼體(2)承受氣化壓力，水冷壁(8)承受氣化反應(yīng)高溫;水冷壁(8)向火側(cè)敷設(shè)有耐火材料(7);所述殼體(2)上設(shè)置有從集箱引入和引出冷卻水通過水冷壁(8)的管嘴(9)，還設(shè)置有開車初期點火的組合式燒嘴(10);所述氣化反應(yīng)區(qū)(4)中下部的水冷壁(8)上均布有煤粉和氣化劑進入氣化反應(yīng)區(qū)反應(yīng)的多個燒嘴(3)，氣化反應(yīng)區(qū)(4)下部即水冷壁(8)下部連接有下渣口(12)，下渣口(12)下部為渣池(I);所述氣化反應(yīng)區(qū)(4)上部布置有捕渣裝置(5)，捕渣裝置(5)的捕渣管由水冷壁管制作而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高捕渣率的生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)器，其特征在于:所述捕渣裝置(5)的捕渣管(5-1)為盤狀，多層布置，各層之間捕渣管(5-1)均勻錯開，捕渣管(5-1)入口通過入水管(5-2)連通入水集箱(5-3 )，出口通過出水管(5-4)連通出水集箱(5-5)，所述捕渣管(5-1)表面敷設(shè)耐火材料(7)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高捕渣率的生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)器，其特征在于:所述耐火材料(7)靠渣釘在水冷壁(8)上固定。4.權(quán)利要求1至3任一項所述的反應(yīng)器的捕渣方法，其特征在于:當(dāng)煤粉和氧氣、水蒸氣通過燒嘴(3)進入氣化反應(yīng)區(qū)(4)時，煤粉和氧氣、水蒸氣會發(fā)生燃燒和氣化反應(yīng)，燃燒反應(yīng)放出的熱量會加熱氣化反應(yīng)區(qū)(4)，使氣化反應(yīng)區(qū)(4)平均溫度達到1400 °C_1500°C，高于煤灰流動溫度1000C-200 0C，這時煤粉含有的灰會被加熱至液態(tài)，被合成氣攜帶，當(dāng)攜灰的合成氣和氣化反應(yīng)區(qū)(4)水冷壁(8)接觸時，合成氣攜帶的一部分液態(tài)的灰顆粒會被水冷壁(8)捕集，在水冷壁(8)上形成液態(tài)的渣膜，渣膜靠導(dǎo)流和重力向下流動至下渣口(12)，排出反應(yīng)器;攜帶灰顆粒的合成氣上行，沿氣化反應(yīng)區(qū)(4)上部出口行走，當(dāng)液態(tài)的灰顆粒與捕渣管接觸后，液態(tài)的灰顆粒會被捕渣管捕集，形成液態(tài)的渣膜，渣膜靠導(dǎo)流和重力向下流動至下渣口(12)，排出反應(yīng)器。5.根據(jù)權(quán)利要求4的捕渣方法，其特征在于:煤粉和含碳含灰燃料在氣化反應(yīng)區(qū)(4)內(nèi)氣化，產(chǎn)生CO、H2和CH4還原性氣體以及N2和CO2惰性氣體。
【專利摘要】一種高捕渣率的生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)器及方法，該反應(yīng)器包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有水冷壁，水冷壁內(nèi)圍成的空間形成氣化反應(yīng)區(qū)，所述殼體承受氣化壓力，水冷壁承受氣化反應(yīng)高溫；水冷壁向火側(cè)敷設(shè)有耐火材料；所述殼體上設(shè)置有從集箱引入和引出冷卻水通過水冷壁的管嘴，還設(shè)置有開車初期點火的組合式燒嘴；氣化反應(yīng)區(qū)中下部的水冷壁上均布有煤粉和氣化劑進入氣化反應(yīng)區(qū)反應(yīng)的多個燒嘴，氣化反應(yīng)區(qū)下部即水冷壁下部連接有下渣口，下渣口下部為渣池；氣化反應(yīng)區(qū)上部布置有捕渣裝置，捕渣裝置的捕渣管由水冷壁管制作而成；氣化過程產(chǎn)生的液態(tài)的渣在捕渣設(shè)備表面形成液膜，靠重力導(dǎo)流至排渣口，排出氣化反應(yīng)器，因此，此反應(yīng)器具有高捕渣率和碳轉(zhuǎn)化率的特點。
【IPC分類】C10J3/84, C10J3/76, C10J3/48
【公開號】CN105670702
【申請?zhí)枴緾N201610165417
【發(fā)明人】胡志陽
【申請人】胡志陽
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月22日