常压粉煤气化炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种常压粉煤气化炉，具有上面为拱形封头的立式圆筒状炉身，炉身下面有圆锥形封头，炉身的下部有一段向下收缩的圆锥台，圆锥台上口与上部炉身相接，下口与下部圆锥形封头相接；还采用发生炉与旋风分离器固定连接，喷嘴与炉体成一定角度。本实用新型专利技术在煤气生产能力相同前提下，降低发生炉高度和外壳表面积，增大气流空间。不仅改善了粉煤沸腾条件，还能使发生炉内反应时间比过去延长１０％，从而煤气中ＣＯ↓［２］含量减少１％以上，ＣＯ、Ｈ↓［２］含量各增加１％。在炉灰和粉尘中的含碳量减少５０％，粉煤利用率提高了３～４％。热损失比以往减少６％；节省钢材和建筑施工费。发生炉寿命长，结构简单，维修量少，便于维护，能够彻底保证安全性。有利于环保。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一、
本技术属于煤气化
，具体涉及一种沸腾床粉煤气化炉。二、
技术介绍
目前，世界范围内原油紧张，其价格居高不下，降低燃料成本的唯一途径就是以煤代油，尤其是合理利用廉价煤。为此，国家提出洁净煤能源政策，并采取合理利用煤炭的各项举措。自上世纪70年代以后，世界各国广泛开展煤气化技术的研究，迄今为止，已开发的煤气化方法不下百种，与此同时研究出相应的技术工艺和设备。在煤气化设备中关键就是煤气发生炉，俗称气化炉。按煤气化炉中的流动力学条件，将气化炉分为固定床炉，移动床炉，沸腾床(流化床)炉，气流床炉和熔融床炉；按炉内温度条件还有高温(高于灰熔点)气化炉等。沸腾床发生炉的特点，是利用气化剂(空气、氧气、蒸气)沸腾粉煤并引起氧化(燃烧)及还原反应，以制取内含有效成分的煤气。而在此过程中如何使粉煤均匀沸腾是关键所在。迄今为止，绝大多数沸腾床(流化床)发生炉其内部均设有炉箅或者气化剂分布板，借助气化剂使粉煤沸腾起来。此种沸腾床炉的制气能力低且需要维修炉内设备而频繁停炉。中国专利ZL97202018.7公开的沸腾床粉煤气发生炉克服了已往沸腾床炉缺点，但还存在如下不足之处：1、没解决所有沸腾床发生炉固有的弊病，即煤气中粉尘含量高。尽管出自发生炉的煤气经过高温旋风分离器时被捕集到的粉尘(含有未燃尽的碳粉)返回-->到发生炉，但煤气中粉尘含量仍达占入炉煤总灰分的60％，炉灰占总灰分的40％。2、由于炉灰和粉尘中含碳量高且发生炉外壳表面积大而热损失也大，故较之高水平的气流床高温高压发生炉，综合性碳利用率和气化率低。3、煤气中所含的CO2(二氧化碳)和CH4(甲烷)多。因此，生产合成气时，致使生产合成氨中脱碳设备增加，而且释放气(为排放CH4)量增加。4、由于发生炉高度高而整个建筑物高度很高，致使设备组装难度增加，而且建设投资也增多。国家经济政策要求更加合理而有效地利用粉煤，而企业则追求通过改善技术和利用廉价的粉煤来降低成本达到利润最大化，因此进一步改进和发展沸腾床粉煤气化技术，既符合国家的经济政策，又符合曾经利用昂贵的重油、焦碳、无烟块煤作为原料生产煤气的企业的迫切愿望。三、
技术实现思路
本技术的目的是提供一种常压粉煤气化炉，能够延长粉煤在炉内氧化还原反应时间，并提高煤气成分的质量和减少耗氧量，降低热损失。本技术采用的技术方案是：常压粉煤气化炉具有上面为拱形封头的立式圆筒状炉身，拱形封头顶部有煤气出口管，炉身下面有圆锥形封头，圆锥形封头上连接有下喷嘴和回流连接短管，炉身的下部有一段向下收缩的圆锥台，圆锥台上口与上部炉身相接，下口与下部圆锥形封头相接。本技术在煤气生产能力相同前提下，降低发生炉高度和外壳表面积，增大气流空间。粉煤在发生炉内均匀沸腾的前提下，为了克服现有技术中的缺陷，即因炉内煤气流速快而带出去的粉尘多和因反-->应时间短而CO2的还原反应不充分，重新确定了合理的发生炉外壳几何参数。即炉下部圆锥角，其上端直径，炉体中部圆锥台倾斜角，圆锥台高度，炉体上部圆筒直径及其高度。为使炉内粉煤均匀沸腾(即粉煤与气化剂均匀混合和接触)，并使炉灰尽量不随煤气飞出去而沉降到炉底，合理选定下喷嘴的方位及气化剂通过喷嘴的流速，以适应发生炉在最高、最低负荷时粉煤的沸腾条件和保证气化剂与粉煤均匀接触；并根据煤质及发生炉的能力来确定上、下喷嘴的数量及直径。上述参数还取决于煤种，煤质，产气能力等。通过多年不同能力发生炉的运行，积累了最合理的参数。开发高效率回流高温旋风分离器，并使其与发生炉成为一体。过去的旋风分离器与发生炉分离，仅为工艺上的联系，而且其内部为没有中心管的旋风沉降式的粉尘捕集筒；而本技术使回流高温分离器与发生炉一体化，固定发生炉与旋风分离器的安装距离和高度，并在旋风分离器内部安装中心管。煤气和粉尘将通过发生炉上部的煤气出口管进入回流高温旋风分离器，在此煤粉在离心力的作用下分离而坠落之后顺着回流管返回到发生炉再参与气化反应。本技术方案的实现，不仅达到本技术的目的，还会凸现它的优点和经济效益。改进发生炉的结构形式和喷嘴安装位置，不仅改善粉煤沸腾条件，还能使发生炉内反应时间比过去延长10％，从而煤气中CO2含量减少1％以上，CO、H2含量各增加1％。在回流高温旋风分离器出口煤气中粉尘含量由过去总灰分量的60％降至40％，炉灰量由过去总灰分量的40％增加到60％，明显地弥补-->了沸腾床发生炉的致命缺陷；与此同时，粉尘中含碳量由30％降至<15％，炉灰中含碳量<8％。总起来说，在炉灰和粉尘中的含碳量减少50％，粉煤利用率提高了3～4％(达到93～94％)。每台2万Nm3/h半水煤气炉每年可节省2400t粉煤；而且每小时节省100Nm3(99.5％)氧气，即每年可节省800KNm3氧气。由于发生炉外壳表面积缩小30m2，热损失比以往减少6％；发生炉高度降低而制气系统建筑物高度降低5m左右，这不仅使设备组装费和建筑施工费节省，还能节省发生炉和旋风分离器的钢材及耐火材料。由于煤气中不含油分且粉尘含量少，将减轻煤气洗涤负荷；且因密闭连续操作而有利于环保。发生炉易于开、停、操作，且产气能力在60～110％范围内易于调节；又因单台制气强度大且系列化，可供用户任选。发生炉寿命长，结构简单，维修量少，便于维护，能够彻底保证安全性。利用同一台炉可以生产不同行业所需的各种煤气，且因廉价粉煤作为原料而煤气成本低。四、附图说明图1为现有沸腾床粉煤气发生炉的结构示意图；图2为本技术的结构示意图；五、具体实施方式本技术大体上由发生炉22、回流高温旋风分离器19，煤气管18，回流管21组成，而发生炉22具有圆筒状炉身3及中部圆锥台14，顶部为拱形封头，底部为圆锥形封头7，炉身及顶部封头内衬为保温砖和耐火砖的耐温层4，圆锥台14内衬耐温层15，圆锥形封头7内衬-->耐温层9，圆锥形封头7的圆锥角为25～45°，圆锥台14的倾斜角为4～10°。拱形封头上面有煤气出口管1，圆锥台14连接有上喷嘴5，圆锥形封头7连接下喷嘴8，下喷嘴8的中心线与水平面之间夹角为10～18°，而位于中部圆锥台14上连接的上喷嘴5，则与发生炉的垂直中心成为90°。至于上、下喷嘴的数量及其直径，决定于煤气的生产能力及性质。此外，在发生炉外壳上还有螺旋供煤机连接短管6，连接螺旋排灰机排灰短管10、回流连接短管11等。发生炉顶部煤气出口管1经煤气管18，与回流高温旋风分离器19连接，而煤气管18的外壳为钢板，内衬为保温及耐火材料；回流高温旋风分离器19的外壳为钢板，内衬为保温及耐火材料，其内部设有由耐热磨钢做成的中心管20，回流高温旋风分离器19经回流管21与发生炉的回流连接短管11相互连接，在下喷嘴8的上、下部，发生炉的中部及上部以及回流管21分别设有温度计短管；在下喷嘴上部和拱形封头分别设有压力计短管，以便测定温度和压力。发生炉下部设手孔13、16，发生炉上下部设人孔2，下喷嘴下面设点火孔12，排灰管10中有安全气管17。如上所述，常压粉煤气化炉的特点就是结构简单，便于制作和安装。工作原理：入炉煤通过供煤机进入发生炉，而气化剂总量的70～80％则通过下喷嘴一定速度和压力进入发生炉之后，使由上而下的粉煤强劲地旋涡且沸腾起来，在930～970本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种常压粉煤气化炉，具有上面为拱形封头的立式圆筒状炉身（３），拱形封头顶部有煤气出口管（１），炉身下面有圆锥形封头（７），圆锥形封头（７）上连接有下喷嘴（８）和回流连接短管（１１），其特征是：炉身（３）的下部有一段向下收缩的圆锥台（１４），圆锥台（１４）上口与上部炉身（３）相接，下口与下部圆锥形封头（７）相接。

【技术特征摘要】
1.一种常压粉煤气化炉，具有上面为拱形封头的立式圆筒状炉身(3)，拱形封头顶部有煤气出口管(1)，炉身下面有圆锥形封头(7)，圆锥形封头(7)上连接有下喷嘴(8)和回流连接短管(11)，其特征是：炉身(3)的下部有一段向下收缩的圆锥台(14)，圆锥台(14)上口与上部炉身(3)相接，下口与下部圆锥形封头(7)相接。2.根据权利要求1所述的常压粉煤气化炉，其特征是：所说的圆锥形封头(7)的圆锥角为25～45°。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈德允，
申请(专利权)人：辽宁恩德工程建设有限公司中外合作，
类型：实用新型
国别省市：21[]