本实用新型专利技术公开了一种常压空气气化的气流床干煤粉气化设备，该设备包含合成煤气出口、气化设备本体、气化设备渣口及渣池，在气化设备本体底部设置有底部气化剂喷入口，外壁设置有周向气化剂喷入口和煤粉喷入口，而气化剂分成三部分通过以上三个喷入口输入。本实用新型专利技术还配置有换热装置及合成气燃烧器，并在气化设备本体外增加了一层气化风夹套。本实用新型专利技术能长时间的连续工作而不会受到高温的破坏，煤粉的碳转换率高，同时得到部分多孔易燃的半焦，为热处理、特种钢厂、工程施工等需要热源的行业提供了多样性的选择，可解决小型化、常压下、日处理量在100吨左右的粉煤气化设备中的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及气流床干煤粉气化设备，尤其涉及以煤为代表的粉末固态含碳燃料与气化剂在高温下反应生成CO、H2、半焦的气流床常压空气气化反应设备。
技术介绍
煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术，是发展煤基大宗化学品和液体燃料合成、先进的整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统、多联产系统、制氢、燃料电池、直接还原炼铁等过程工业的基础，是这些行业发展的关键技术、核心技术和龙头技术。自19世纪中叶德国Siemens兄弟最早专利技术的煤气发生炉至今已有150余年的历史，已形成固定(移动)床、流化床和气流床三种技术。固定(移动)床以传统的煤气发生炉为代表的UGI气化工艺、Lurgi气化工艺、BGL气化工艺，但这种工艺生产的合成气出口温度不高，含有大量的焦油和焦油污水，污染严重，逐步被淘汰。流化床气化是利用流态化的原理和技术，使煤颗粒通过气化介质达到流态化，其代表有早期的Winkler气化工艺，到循环流化床(CFB)气化工艺、KBR输运床气化工艺、灰熔聚气化工艺，这些工艺与固定床气化工艺来比有了很大的提升，但由于煤的物理和化学性质对流化床气化炉的操作有很显著的影响，例如在脱挥发分过程中煤有黏结的倾向，这将导致流化不良，特别是对于黏结性强的煤尤为严重，这些因素会限制流化床的最高床层温度，从而也会限制生产能力和碳转化率，从而影响气化效果。气流床又称射流携带床，是利用流体力学中射流卷吸的原理，将煤粉颗粒与气化介质通过喷嘴高速喷入气化设备内的混合，有利于气化反应的充分进行。气流床气化设备其碳转化率高，合成气中不含焦油等产物，符合煤气化技术发展的主流方向，目前使用的E-Gas气化工艺、GSP气化工艺、Shell气化工艺等都是气流床气化，这些气化工艺的设备都是符合大型化工装置，已广泛应用的基本煤处理量都在1000T/D以上的气流床气化设备。目前在小型化、常压空气作为气化剂、投资小、日处理量在100T/D的气化设备在热处理、特种钢厂、工程施工等需要热源的行业有极大的需求，但在技术上还没有达到市场的要求。
技术实现思路
本技术目的在于:提供一种在常压环境下、利用空气作为气化剂的气流床粉煤气化设备。本技术目的通过以下技术方案实现:本技术包含合成煤气出口、气化设备本体、气化设备渣口及渣池，在气化设备本体底部设置底部气化剂喷入口，外壁设置周向气化剂喷入口及煤粉喷入口，气化剂分成三部分输入，分别是由煤粉喷入口、周向气化剂喷入口和底部气化剂喷入口输入。本技术还配置有换热装置及合成气燃烧器，煤气出口通过管道连接至合成气燃烧器入口，换热装置底部设置合成燃烧所需空气进口，换热装置出口连通合成气燃烧器，在气化设备本体中增加换热介质管道和循环栗，换热介质管道在换热装置中将其内的换热介质进行热交换后再循环回气化设备本体，再经气化设备本体内后通过循环栗输入换热装置循环管中，如此一直循环下去。本技术在气化设备本体外面增加一层气化风夹套。本技术所述周向气化剂喷入口到气化设备底部的高度与气化设备高度的比例为0.2:1?0.5:1 ;煤粉喷入口到气化设备底部的高度与气化设备高度的比例为0.5:1?1:1 ;底部气化剂喷入口距气化设备渣口底面的垂直距离为300?500mm。本技术所述气化设备本体为圆柱体，其高度和直径的比例为1:1?5:1。本技术所述周向气化剂喷入口分一排四个两两对称布置，相对称的周向气化剂喷入口在同一水平面上，相邻周向气化剂喷入口成螺旋线上升或下降布置；煤粉喷入口分一排四个两两对称布置，相对称煤粉喷入口在同一水平面上，相邻的煤粉喷入口成螺旋线上升或下降布置，所有周向气化剂喷入口及煤粉喷入口螺旋角度一致，角度范围为1°?20°，优选 3° ?10°。本技术所述周向气化剂喷入口的轴线与气化设备本体的母线的夹角一致，与气化设备本体的交点处切线所成的夹角一致；煤粉进口的煤粉喷入口的轴线与气化设备本体的母线所成的夹角一致，煤粉进口的煤粉喷入口与气化设备本体的交点处切线所成的夹角一致。本技术所述气化风夹套与气化设备本体之间间隙为4?40mm。本技术所述所有周向气化剂喷入口及煤粉喷入口螺旋角度一致，角度范围为1。?20°ο本技术所述周向气化剂喷入口的轴线与气化设备本体的母线的夹角一致，角度范围为60?70°，与气化设备本体的交点处切线所成的夹角一致，角度范围为90?105° ;煤粉进口的煤粉喷入口的轴线与气化设备本体的母线所成的夹角一致，角度范围为80?90°，煤粉进口的煤粉喷入口与气化设备本体的交点处切线所成的夹角一致，角度范围为90?110。ο实践证明，本技术能长时间的连续工作而不会受到高温破坏，同时得到的有效气体和部分多孔易燃的半焦，为热处理、特种钢厂、工程施工等需要热源的行业提供了多样性的选择，可解决小型化、常压下、日处理量在100吨左右的粉煤气化设备中的技术问题，具备以下优越效果:1、本技术依据相关射流流场理论，通过强化相间传递过程、延长反应时间、改善停留时间分布来提高颗粒的二次反应程度，因此采用对称式多喷嘴的布置方式，通过多股对称流体相向撞击来提高气-固两相间的传递速度，加强流体间的混合，从而提高以相间混合扩散为控制步骤的化学反应速率，延长碳颗粒在反应器中的停留时间，提高碳转化率。2、本技术通过控制气化风夹套和气化设备本体之间的间隙的大小，使得通过其间的高流速的气化剂(空气)带走大量的热能，这样既起到了保护外壁作用，又可以使得气化剂(空气)温度上升，有助于提高接下去的气化效果；其次是在气化设备本体中间流动的热传导性强的导热油、水等换热介质，通过这些介质将热能带出，通过换热装置将一部分热能换出，这样也起到了保护外壁作用，又为接下来出口煤气和半焦等合成气燃烧用的燃烧器所需的空气进行了预热，为后期充分燃烧做了准备，达到了煤资源的充分利用，避免煤在转换过程中产生的热能的浪费。3、本技术按照炉内多相湍流计算和工程实践，设计了气化设备本体高度和直径的比例、周向气化剂喷入口到气化设备本体底部的高度与气化设备本体高度的比例、煤粉喷入口到气化设备本体底部的高度与气化设备本体高度的比例、以及底部气化剂喷入口到气化设备本体底部的距离，设备在运行中达到了很高的碳转化率，实现了将低廉易得的煤、空气合成出清洁、高效、昂贵的合成热煤气和多孔易燃半焦。4、为更进一步得到高品质的合成煤气和多孔易燃半焦，本技术通过计算机软件模拟和工程实践，将气化剂分为三个部分输入，在其喷入的三个部分的气化剂占比有着严格要求。【附图说明】图1为本技术的实施例带有周向气化剂喷入口的结构示意图；图2为本技术实施例带有煤粉喷入口的结构示意图；图3为本技术实施例的A-A方向的视图；图4为本技术的实施例的气化设备本体的展开图。【具体实施方式】下面结合实施例并对照附图对本技术进行详细说明。实施例1:如图1、2、3、4所示，本实施例由合成煤气出口 1、气化设备本体2、气化设备渣口 6、渣池7、换热装置12及合成气燃烧器13组成。气化设备本体2底部设置底部气化剂喷入口 8，外壁设置周向气化剂喷入口 4及煤粉喷入口 5，气化剂分成三部分输入，分别是由煤粉喷入口 5、周向气化剂喷入口 4和底部气化剂喷入口 8输入。煤本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种常压空气气化的气流床干煤粉气化设备，包含合成煤气出口，气化设备本体，气化设备渣口，渣池，其特征在于：气化设备本体底部设置底部气化剂喷入口，外壁设置周向气化剂喷入口及煤粉喷入口，气化剂分成三部分输入，分别是由煤粉喷入口、周向气化剂喷入口和底部气化剂喷入口输入。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：葛淑军，朱延伍，柴义，程仁，
申请(专利权)人：江西荣恩能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江西;36
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