本发明专利技术是关于并流煤气化方法和煤气发生炉．煤气发生炉（１１）包括一个立式密闭容器，其下部三分之一处被分隔成几个相同大小的立式隔室（１２）．煤经顶部（１７）装进炉子．加压的热反应性气体的大部分在顶部（１８）处被送入，其余部分在较低水平面（２１，２２）引入．依次从一个隔室（１２）中停止抽出气体，然后吹入所产气体，以便不使过滤器（２５，２６）堵塞，并使灰松散，在底部（２３）处排灰，再逆流吹入冷的反应性气体，以便使燃烧完全，并使灰冷却．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤气化的方法及设备，煤和反应性气体送入气化炉顶部，然后气体和固体并流向下流过气化炉大部分空间，在气化炉底部逆流通入一定量的反应性气体使反应完全。反应是在压力下、在带有未融熔灰的固定床中发生的。在本专利技术的说明书中，术语“煤”是指具有宽范围粒度的碳化物质，入炉前不必备煤，例如破碎，磨碎，筛分等等。此外，该煤可以具有任何组成，不必用后续净化设备或副产品（含硫化合物，焦油，酚和液体烃）的回收设备。本专利技术的气化方法能使所有有害量的副产品在气化过程中“就地”被除去或被转化。在本专利技术的说明书中，术语“固定床”是指在重力影响下仅进行缓慢向下移动的非湍动床。已采用的具有工业规模的大部分低压或高压固定床煤气化方法是逆流系统。一个有代表性的典型例子是鲁奇工艺，其气化炉见图1。在鲁奇工艺中，把具有低粘结性、筛选好的煤在气化炉顶部加入，由此在重力作用下煤在固定床中向下移动，在底部排灰。在气化炉底部送入蒸汽和氧，让其逆流上升，所产煤气在气化炉顶部抽出。这种逆流工艺的优点是，可以把放出的一部分热量传给加入炉中的新批料，因而相当好地从反应所得气体中回收热量。此外，由于新鲜的氧化性气体逆流流动，所以反应进行得近乎完全。因此损失在灰中的活性物质最小。-->另一方面，由于反应区是在气化炉的底部，并且朝向新煤所在位置的方向，温度随高度增加而降低，所以存在一个温度为500℃左右的区域，并且温度的缓慢增加促进了液相的形成，这液相使得煤粒粘结，妨碍煤灰向下正常流动。为了避免这种粘结，鲁奇工艺需要事先选择低粘结性煤。另外，在鲁奇工艺中的煤气发生炉本身需要一个搅拌杆，以便搅拌装有煤的固定床。如果煤粒大小不均匀，就会发生煤气的不规则分布，因此需要选择筛选好的煤（例如，粒度在10和30毫米之间），并且在备煤时需要筛分和去除细颗粒煤的设备。该反应区位于气化炉底部。为了防止在那里的温度升得太高，分布氧化性气体的篦子必须用大大过量的蒸汽来冷却，这对能量平衡和赢利都带来不良影响。在气化炉中降低温度梯度会使副产品逐渐放出，并与所产煤气混合，因此发现煤中所含硫的70-95%是以含硫气体化合物的形式存在于气化炉顶部排出的煤气中。所以，这样排出的气体必需有后续净化设备，不仅要从生产的气中除去硫化合物，而且也必须除去阻滞的非气体产物，如焦油，液体烃，氨等等。美国专利号3 920 417叙述了一种煤气发生炉，其中煤和反应性气体并流进入气化炉下部。相反，气化炉上部有一个用来逆流予热煤的区域，在该区域的底部有一个很热的炉膛，其温度朝着有新鲜煤层方向而降低，而新鲜煤正是从炉的顶部加入。因此，在这个区域存在着逆流工艺的所有缺点，即粘结及形成焦油和含硫气体。另外，该工艺限于使用规定好粒度的非粘结煤，借助蒸汽喷射器使蒸汽量与所形成的焦油量相配合，把焦油和其它所不希望的液体重新送入气化-->炉。在该专利技术的煤气发生炉中的燃烧区产生很高的温度（大约1800℃）。事实上，在那里是希望产生融熔的灰，但是，因为随氧化性气体后续引入蒸汽，并且由此接着发生吸热反应，所以有充分理由担心，上流产生的液体灰会变冷，这样不可避免地使灰固化，形成大颗粒的炉渣，造成气化炉堵塞。此外，在液体灰固化过程中用作过滤器的砖砌隔板很快被堵塞，气体不能均匀地穿过气化炉进到气体抽出处。最后一点，由于该气化炉没有料锁装置，所以它不能在压力下操作。德国专利号54 995叙述了固定床煤气发生炉，其中煤和反应性气体的主要部分从气化炉顶部开口处被送入，然后并流进入气化炉中。为了避免粘结，在另一较低部位送入补充的空气、蒸汽和煤。所产生的煤气用一个气体抽出器在减压下抽出。该煤气发生炉装有滑动门、水收集器和用来除去结块炉渣的搅拌杆，不能在压力下操作。该专利叙述了用过热蒸汽来加热空气的可能性，但是粘结的危险意味着煤气温度仍在500℃以下。所以这种煤气发生炉没有用来防止炉渣粘结在一起及防止煤粘结的装置。另一方面，该专利的工艺中没有最终逆流反应相用来去除灰和残留碳，这就会产生损失或需要再循环。法国专利号783 087叙述了一个木材气化炉作为奥托引擎的驱动装置。木头在固定床中以并流方式发生燃烧。为了使空气喷嘴更好分布和使炽热床松弛，把炉膛分成几个室。除了炉膛分隔以外，该专利的详细说明强调气化炉上部分隔成几个室（权利要求10），一个在另一个上面，至少其中一个室包含有一个干燥区和一个馏出区。馏出区产生焦油和其它不希望的液体产物，必须将它再循环，以确保去-->除它们，但是仍要残留一部分，这是一个主要缺点。另外，该法国专利的工艺只能在很低压力（1.5巴）下进行，没有料锁装置，也没有任何连续排灰装置，因此，为了清除炉灰以及在加入新料之前加以清净，必须定期中断操作。由于被设计为用木头，如果必须改用煤，那么在干燥区中煤的粘结将是不可避免的，这是因为该工艺根本没有用来防止粘结发生的措施。德国专利号1 048 658叙述了六台气化炉，它们用干灰并流操作，并用细颗粒煤。为了借助重力使颗粒分离，以便使灰向下移动，在每一气化炉中，煤依次被逆流吹气所流化，穿过炽热床。为了除去氧气和防止形成爆炸性混合物，先进行吹气，接着在这床上面吹蒸汽。在所有的煤气发生炉中同时进行这样的吹气作业。美国专利号1 505 065叙述了软煤的气化，以便生产一种低热值、高氢含量和尽可能低一氧化碳含量的煤气。该气化炉含有二个区：上部碳化区和下部产气区。在碳化区，煤从顶部加入，向下流。反应性气体（空气+过量蒸汽）主要是在这两个区之间被通入，这样在气化炉中部产生炽热炉膛，反应性气体在碳化区部分逆流上升，逐渐加热上面装有煤的固定床，另一部分反应性气体随炽热煤并流向下流动。在这下部产气区再补充注入反应性气体。由于这工艺包括一个逐渐加热的上部区，所以对粘结煤是不适宜的。由于从侧面清除灰和粉尘，所以该工艺不能在压力下操作。它不能防止灰在煤气中被带向堆积物，造成迅速堵塞，清除它们是困难的。欧洲专利申请号0 089 329叙述了一种煤加压气化工艺，但它包含二个气化炉，在某一时间交替操作一个。该工艺有几个缺点。由于它有二个气化炉和许多阀，实行起来要昂贵得多，并且难于操作。-->因为在某一时刻只用一台气化炉，在每一循环后即每2分钟或4分钟就需用蒸汽清除一次，以便通过对该装置吹气来分离出反应性气体，即空气或氧气和蒸汽，及反应产生的可燃性气体。循环换向和温度的不断波动致使耐火材料变脆，这样就必须更频繁地调换它们。最后一点，由于没有用一个独立而昂贵的加热装置，不能使离开气化炉的热煤气直接用在例如合成或钢铁工业上生产还原性气体，在这种情况下必须把所产煤气中所含的热量回收。为了补救这些已知工艺的所有缺点，申请人已经借助煤在压力下与反应性气体反应，开发了固定床气化方法，其中在立式煤气发生炉顶部附近某处的上部装料区加入煤，由此在重力影响下向下流动，其特征在于，就在将煤加入煤气发生炉之后不久，在比煤的粘结温度高得多和接近于灰融熔温度下及至少2巴（0.2兆帕）压力下，由于煤与反应性气体的反应，使煤遭受到热冲击，上述反应性气体大部分在靠近煤加入处的第一个水平面被送进煤气发生炉，另外，在上述第一水平面以下的至少一个水平面再附加送进反应性气体，反应性气体与煤一本文档来自技高网...
【技术保护点】
在固定床中加压下与反应性气体反应的煤气化方法，其中把煤加到立式煤气发生炉顶部（１３）附近的上部装料区，由此，煤在重力影响下向下流动，其特征在于，在将煤加入煤气发生炉后不久，由于煤与反应性气体反应而使煤遭受到热冲击，其温度比煤的粘结温度高得多，接近于灰的融熔温度，压力至少２巴（０．２兆帕），该反应性气体的大部分是在接近于煤加入处的第一水平面（１８）被引入煤气发生炉，在所说的第一水平面（１８）以下的至少一个水平面（２１，２２）再引入附加的反应性气体，这些气体与煤一起并流向下移动，一定量的冷反应性气体在煤气发生炉底部抽气区内的灰排出口（２３）被引入，由此逆流向上移动，以使残余碳完全气化，并使灰冷却；其特征还在于，气化所产气体经过滤之后，从位于灰排出口上面的一个抽出区风嘴（２４）被抽出。
【技术特征摘要】
FR 1986-4-1 86045991、在固定床中加压下与反应性气体反应的煤气化方法，其中把煤加到立式煤气发生炉顶部(13)附近的上部装料区，由此，煤在重力影响下向下流动，其特征在于，在将煤加入煤气发生炉后不久，由于煤与反应性气体反应而使煤遭受到热冲击，其温度比煤的粘结温度高得多，接近于灰的融熔温度，压力至少2巴(0.2兆帕)，该反应性气体的大部分是在接近于煤加入处的第一水平面(18)被引入煤气发生炉，在所说的第一水平面(18)以下的至少一个水平面(21，22)再引入附加的反应性气体，这些气体与煤一起并流向下移动，一定量的冷反应性气体在煤气发生炉底部抽气区内的灰排出口(23)被引入，由此逆流向上移动，以使残余碳完全气化，并使灰冷却；其特征还在于，气化所产气体经过滤之后，从位于灰排出口上面的一个抽出区风嘴(24)被抽出。2、按照权利要求1的方法，其特征在于，沿着床流动方向把抽出区分成至少三个相同大小的隔室（12），除了依次停止抽出煤气的一个隔室以外，在其余所有各隔室中所产气体的抽出速率被调节至相同。3、按照权利要求2的方法，其特征在于，依次一个隔室（12）接着一个隔室地停止抽出所产气体，沿与抽出方向相反的方向通过（29）短暂而强烈地吹进所产的冷气体和（或）蒸汽，以便清净过滤器（25，26），并使该室（12）中过滤器（25，26）上流的灰松散。4、按照权利要求3的方法，其特征在于，在停止气体抽出期间，从该隔室底部（23）中排出一定量的灰，此量对所有室皆相同，同时将新鲜的反应性气体吹进排灰口（23），以便使残余碳完全气化，并使灰冷却。5、按照权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，把含钙或含镁物质加到煤中。6、煤气化设备（11），包括：一个密封的立式容器，其下部被径向垂直分隔成至少三个相同大小的隔室（12），这些隔室的顶部与该容器的未分隔的上部相连通，该容器组装有下列装置：在容器顶部附近有一个密封的装煤装置（14），在固定床上有一个煤撒开器（17），在靠近煤加入处（17）的容器外壳的第一水平面，有一个用于送入大部分热反应性气体的装置（18），在所说的第一水平面以下的至少一个水平面，至少有一个用于送入附加量反应性气体的装置（21），一个用来从每一隔室底部除去可控量灰的装置（32），一个普通密封的收集灰装置（33）和清除灰装置（34）...
【专利技术属性】
技术研发人员：雅克里贝斯，
申请(专利权)人：煤气供应公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]
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