本發明專利技術一種循環流化床粉煤高溫氣化裝置，屬于粉煤氣化領域。其特征是氣化爐爐襯為高導熱、高耐磨、高強度、低線膨脹率特性的高性能材料；并且爐膛內部間隔一定距離設置支撐結構，一方面起到支撐爐內襯，防止爐內襯在高溫環境中脫落、變形，另一方面可以增強爐內湍流、強化氣化反應，達到煤粉氧化-還原反應作用。從氣化爐底部向上部流動的氣體具有很大的動能，同支撐結構撞擊后，產生湍流，加大了粉煤顆粒的氧化-還原反應，提高了粉煤的利用效率，并且強化了粉煤同支撐結構的傳熱效率，進一步提高了爐膛內的整體溫度水平，為粉煤氣化提供了有利的高溫條件。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種粉煤氣化裝置，特別是涉及一種循環流化床粉煤高溫氣化裝置。
技術介紹
目前，能源短缺和環境污染是制約國內經濟發展的主要因素，我國具有豐富的煤炭資源，是一個以煤為主要能源的發展中國家，煤炭資源消費約占總能源消費的75%左右。 煤的應用主要有直接燃燒、氣化與液化技術。實踐證明，在將煤炭轉變為更便利的能源和產品形式的各種技術中，煤氣化是最應優先考慮的一種加工方法。生產城市煤氣、化工合成用原料氣、聯合循環發電用燃氣和綜合利用是煤氣化發展和應用的主要方向。目前國際上先進的加壓氣流床煤氣化工藝技術主要是美國德士古公司Texaco水煤漿加壓氣化工藝、 Shell公司的粉煤加壓氣化工藝和德國未來能源公司的GSP粉煤加壓氣化工藝。Texaco工藝采用水煤漿進料、頂部單噴嘴、液態排渣、在氣流床中加壓氣化，氣化溫度為1350 1400°C，氣化壓力為4 8MPa，碳轉化率95 98%，有效氣體(CCHH2)約 80%,甲烷量< O. 1%，冷煤氣效率70 76%;氣化過程不產生焦油、萘、酚等污染物。但該工藝對煤種的要求較高灰熔點溫度低于1350°C ;灰分含量不超過15%的煤種氣化；煤的熱值高于26000kJ/kg，并有較好的成漿性能，使用能制成60 65%濃度的水煤漿之煤種， 才能使運行穩定；且由于水煤漿中含有35 40%水分，氧氣用量較大。Shell煤氣化過程采用干煤粉進料、下部多噴嘴對噴和氣流床氣化，設計氣化溫度為1450 1600°C，實際氣化溫度為1450°C以下，壓力為3. O 4. OMPa，碳轉化率可以達到 99%以上，有效氣體(CCHH2)可以達到90%以上，CH4含量很少，產品氣體相對潔凈，不污染環境。但Shell僅適用灰熔點低、活性好、灰分和水分含量較低的煤種。為確保Shell氣化爐長周期安全穩定運行，煤種灰熔點溫度小于1450°C，灰分含量需控制在8% 20%，高灰熔點的煤粉需要·加合適的助熔劑。GSP煤氣化過程采用干煤粉進料、頂部單噴嘴對噴和氣流床氣化，設計氣化溫度為1450 1600°C，實際氣化溫度為1450°C以下，壓力為3. O 4. OMPa，碳轉化率可達 99%以上，甲烷含量低，煤氣中有效組分(CCHH2)達90%以上；熱效率高，冷煤氣效率為 78% -83%，其余15% -20%熱能可通過副產蒸汽進行回收，總氣化熱效率約為98% ;與水煤漿相比氧耗降低15% _20%，可以減少空分能力，節約投資。GSP氣化原料的適應范圍廣， 可以氣化褐煤、煙煤、無煙煤和石油焦，要求煤種灰熔點溫度小于1450°C，灰分含量需控制在1% 20%。以上煤氣化技術在合成氨化工、發電、制氫和燃料合成領域得到了一定的應用，但對我國高灰熔點(流動溫度> 1500°C)、高灰分(平均23%以上)的“雙高”煤種的適應性不佳。
技術實現思路
由此，本專利技術提出一種循環流化床粉煤高溫氣化裝置，其特征是氣化爐內爐襯為具備高導熱、高耐磨、高強度、低線膨脹率特性的高性能材料，材料成分主要有氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、氧化鎳、碳化硅和氮化硅；由上述成分組成的爐壁可耐2000°C的高溫，2000°C 時，其導熱系數大于12W/m · K。并且爐膛內部間隔一定距離設置支撐結構，間隔距離為 100 2000m。該結構一方面起到支撐爐內襯，防止爐內襯在高溫環境中脫落、變形，另一方面可以增強爐內湍流、強化氣化反應，達到煤粉氧化-還原反應作用。從氣化爐底部向上部流動的氣體具有很大的動能，同支撐結構撞擊后，產生湍流，加大了粉煤顆粒的氧化——還原反應，提高了粉煤的利用效率，并且強化了粉煤同支撐結構的傳熱效率，進一步提高了爐膛內的整體溫度水平，為粉煤氣化提供了有利的高溫條件。本專利技術的有益效果是采用上述材料組成的爐壁具有較強的蓄熱作用，能夠顯著提高爐內溫度，給粉煤氧化與還原反應提供充分的能量，均衡爐內溫度場，使粉煤受熱均勻、氧化充分。爐內設置的支撐結構，通過其良好的導熱特性和耐磨性能及高溫物料循環、撞擊流強化換熱為煤的氣化提供熱源，控制氣化操作溫度在1400 180(TC之間可調，可不需要增加助溶劑，直接對高灰熔點高灰分煤種氣化。該氣化爐具有煤種適應性廣、氣化效率高、產品氣體潔凈，不含重烴，甲烷與CO2含量很低等優點，煤氣品質好，煤氣中有效氣體CCHH2高達95%以上。附圖說明圖1是本專利技術一種循環流化床粉煤高溫氣化裝置結構示意圖圖2是本專利技術一種循環流化床粉煤高溫氣化裝置結構A-A剖面示意圖 圖中標號為1.氣體進口①，2.氣體進口②，3.燃燒室，4.水蒸氣進口，5.粉煤進口，6.氣化爐，7.爐襯，8.隔熱層，9.保溫層，10.進料管，11、12.加煤裝置，13.合成氣出口管①，14，15.旋風分離器，16.合成氣出口管②，17.合成氣出口，18，19.卸灰閥，20，21.返料管，22，23.返料控制閥，24.返料進口，25.支撐結構。具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本專利技術一種循環流化床粉煤高溫氣化裝置的具體實施方式。本專利技術一種循環流化床粉煤高溫氣化裝置如圖1所示，主要包括加煤裝置11、12、 燃燒室3、氣化爐6、旋風分離器14、15、合成氣出口管①13、合成氣出口管②16、返料管20、 21，加煤裝置11、12、進料管10、粉煤進口 5構成供料裝置，安裝在氣化爐6的一側；合成氣出口管①13、合成氣出口管②16、旋風分離器14、15、返料管20、21、返料控制閥22、23組成合成氣煤焦分離裝置安裝在氣化爐6的另一側；爐襯7、隔熱層8、保溫層9構成氣化爐6的爐壁；在氣化爐6內間隔距離為100 2000mm設置一個支撐結構25 ;爐襯7與支撐結構25 采用高導熱、高耐磨、高強度、低線膨脹率特性的蓄熱材料制備，材料成分主要有氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、氧化鎳、碳化硅和氮化硅，外有隔熱層8、保溫層9對氣化爐6進行保溫。天然氣通過氣體進口①I進入燃燒室3，空氣或純氧通過氣體進口②進入燃燒室 3，天然氣與空氣或純氧在燃燒室3內混合燃燒，生成高溫煙氣預熱氣化爐6。待氣化爐6 內預熱至800 1000°C后，將粉煤由加煤裝置11通過進料管10由粉煤進口 5進入氣化爐 6內，待粉煤燃燒達到需要的氣化溫度后關閉天然氣，調整氧氣流量至合適的粉煤氣化當量比。從水蒸氣進口 4通入過熱水蒸氣，與熾熱的粉煤在氣化爐6內進行氣化反應，反應生成的合成氣夾帶的部分未反應完全的煤焦在氣化爐6內與支撐結構25發生碰撞后，增加湍流，強化換熱，夾帶少部分煤焦的合成氣通過合成氣出口管①13進入旋風分離器14中進行氣固分離，分離后的合成氣經合成氣出口管②16進入旋風分離器15中進一步分離。由旋風分離器14進行氣固分離的未氣化反應的煤焦經返料管20返回至返料進口 24，由旋風分離器15進行氣固分離的未氣化反應的煤焦再經返料管21由返料進口 24，與高壓水蒸氣和氧氣一并重新進入氣 化爐6內進行氣化反應。合成氣在旋風分離器15分離后由合成氣出口 17輸出，反應完畢的飛灰最后經由卸灰閥18，19排出爐外。加煤裝置12備用，與加煤裝置11交替使用。權利要求1.一種循環流化床粉煤高溫氣化裝置，主要包括加煤裝置(11)、(12)、燃燒室(3)、氣化爐(6)、旋風分離器(14)、(1本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種循環流化床粉煤高溫氣化裝置，主要包括加煤裝置(11)、(12)、燃燒室(3)、氣化爐(6)、旋風分離器(14)、(15)、合成氣出口管①(13)、合成氣出口管②(16)、返料管(20)、(21)，加煤裝置(11)、(12)、進料管(10)、粉煤進口(5)構成供料裝置，安裝在氣化爐(6)的一側；合成氣出口管①(13)、合成氣出口管②(16)、旋風分離器(14)、(15)、返料管(20)、(21)、返料控制閥(22)、(23)組成合成氣煤焦分離裝置安裝在氣化爐(6)的另一側；爐襯(7)、隔熱層(8)、保溫層(9)構成氣化爐(6)的爐壁；其特征是：氣化爐(6)內設置有支撐結構(25)，氣化爐(6)爐壁設置有爐襯(7)、隔熱層(8)、保溫層(9)。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：邢獻軍，馬培勇，
申請(專利權)人：邢獻軍，
類型：發明
國別省市：
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