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1、10申请公布号CN104087345A43申请公布日20141008CN104087345A21申请号201410307281522申请日20140630C10J3/48200601C10J3/7220060171申请人中国天辰工程有限公司地址300400天津市北辰区京津路1号申请人天津天辰绿色能源工程技术研发有限公司天津辰创环境工程科技有限责任公司72发明人张蒙陈晨李玉龙74专利代理机构天津滨海科纬知识产权代理有限公司12211代理人郑聪54发明名称碎煤气化炉57摘要本发明开发了一种碎煤气化炉，包括外壳、气化室，所述外壳呈圆柱筒状，气化室设置于外壳内，并与外壳间隔开；所述气化室上部呈圆柱体状。
2、，下部收窄；气化室由中空的水冷壁限定而成，水冷壁和外壳之间通过固定钉进行固定；气化室设有多个进气口，气化室的顶部设有锁斗煤料入口，气化室的底部设有喷水槽，气化炉底部设有排渣口，在气化炉外壳以及喷水槽的上方设有出气口，气化室内还设置有支撑板。通过在气化室内设置支撑板部件，减缓碎煤原料的下移速度，使碎煤在更高的温度、压力下气化，提高煤料的碳转化率、气体产物的有效气含量、蒸汽利用率，并降低灰渣中的残炭含量，利于与后续的高压工艺衔接。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页10申请公布号CN104087345ACN1。
3、04087345A1/1页21碎煤气化炉，其特征在于包括外壳、气化室，所述外壳呈圆柱筒状，气化室设置于外壳内，并与外壳间隔开；所述气化室上部呈圆柱体状，下部收窄；气化室由中空的水冷壁限定而成，水冷壁和外壳之间通过固定钉进行固定；气化室设有多个进气口，气化室的顶部设有锁斗煤料入口，气化室的底部设有喷水槽，气化炉底部设有排渣口，在气化炉外壳以及喷水槽的上方设有出气口，气化室内还设置有支撑板。2根据权利要求1所述的碎煤气化炉，其特征在于支撑板与水冷壁连通并呈夹角安放，090，优选2565。3根据权利要求1所述的碎煤气化炉，其特征在于支撑板呈弓形，弓形支撑板弦高的垂直投影为H，H介于圆筒气化室的半径和。
4、直径之间。4根据权利要求1所述的碎煤气化炉，其特征在于支撑板为平板形结构或者凹形结构。5根据权利要求1所述的碎煤气化炉，其特征在于气化室内安装120块支撑板，优选15块。6根据权利要求1所述的碎煤气化炉，其特征在于支撑板为中空结构，内部通有冷却水。7根据权利要求1所述的碎煤气化炉，其特征在于支撑板下还设有支撑柱。8根据权利要求1所述的碎煤气化炉，其特征在于喷水槽的结构为长条筒形或圆筒形。9使用权利要求1所述的碎煤气化炉进行碎煤气化的工艺，其特征在于气化温度高于煤料熔融温度50100。10根据权利要求9所述的碎煤气化的工艺，其特征在于气化压力在04MPA，优选14MPA。权利要求书CN10408。
5、7345A1/4页3碎煤气化炉技术领域0001本发明创造属于煤化工领域，尤其是涉及一种新型碎煤高温高压气化工艺。背景技术0002煤气化是指以煤为原料生产工业、商业和生活所需的煤气或合成气，它是洁净、高效利用煤炭的最主要的途径之一。煤炭气化技术分为固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术。在固定床气化工艺中，以型煤作为气化原料，型煤从气化炉的顶部加入，逐渐向下移动；向下移动的过程中，先与前面生成的粗煤气交换热量，然后与气化剂在高温下反应，生成粗煤气，炉渣从气化炉底部排出。流化床气化工艺，以碎煤作为气化原料，碎煤在流态化的情况下与气化剂反应，生成粗煤气。在流态化的情况下，碎煤与气化剂之间的接。
6、触充分，传热效率较高。碎煤和气化剂在气化炉内流动性较强，整个气化炉内煤粒分布和温度分布都比较均匀。在气流床气化工艺中，以水煤浆或粉煤作为气化原料。水煤浆或粉煤与气化剂通过喷嘴高速喷入气化炉内，发生卷吸和高度湍流。气化剂与煤料混合充分，煤料粒度很细，气化反应非常迅速且充分。气流床气化工艺在单位时间单位体积内具有很高的生产能力。0003以碎煤作为气化原料的流化床气化工艺，气化温度在9001000，反应温度相对较低，煤料的碳转化率低，有效气含量较低，二氧化碳含量较高，底部排出的灰渣含碳量较高。而且气化反应的压力较低，不利于与后续工艺的衔接。发明内容0004为了使碎煤在更高的温度、压力下气化，提高煤料。
7、的碳转化率，提高气体产物的有效气含量，提高蒸汽利用率，降低灰渣中的残炭含量，利于与后续的高压工艺衔接，本发明开发了一种碎煤气化炉，通过在气化室内设置支撑板部件，减缓碎煤原料的下移速度，控制碎煤在气化炉内的停留时间在2045MIN，保证碎煤的充分转化。碎煤的进料流量为8001600T/D，气化室温度高于碎煤熔融温度，达到12001600，压力可以大于1MPA，从而使得碎煤的碳转化率能够达到9598，有效气体积达到8588，汽煤比0102，灰渣含碳量不高于4。0005支撑板的详细设计参见附图说明。0006下面通过附图和实施例来详述本发明的碎煤气化炉的构造及其应用情况。附图说明0007图1是支撑板为。
8、平板形结构的碎煤气化炉示意图。0008图2是支撑板为凹形结构的碎煤气化炉示意图。0009图3是支撑板投影图。0010图4是最底层支撑板俯视图。0011图5是最底层支撑板A向视图说明书CN104087345A2/4页40012图6是长条筒形喷水槽俯视图。0013图7是圆筒形喷水槽俯视图。0014图8是喷水槽B向视图。0015图中00161支撑板2支撑柱3煤料入口4固定钉5喷水槽6出气口7排渣口8底部冷却水进水口9进水口10水冷壁11外壳12进气口13冷却水进水口14冷却水出水口15气化室16凹形支撑板31喷水孔0017如图1、2所示，本发明的碎煤气化炉，包括外壳11、气化室15，所述外壳呈圆柱筒。
9、状，气化室设置于外壳内，并与外壳间隔开；所述气化室上部呈圆柱体状，下部收窄；气化室由中空的水冷壁10限定而成；水冷壁为中空结构，水冷壁设有穿过外壳的冷却水进水口13，冷却水出水口14，用于降低水冷壁的温度；水冷壁和外壳之间通过固定钉4进行固定；气化室设有多个进气口12，气化剂由此通入气化室，与煤料在高温下反应；气化室的顶部设有锁斗煤料入口3，煤料入口的个数可以为18个，优选25个。0018气化室的底部设有喷水槽5，喷水槽与冷却水进水口8连通，喷水槽顶部设有喷水孔31参见图8；冷却水从底部冷却水进水口8进入，由喷水孔喷出。从支撑板下来的液态灰渣，在重力的作用下从高处落下。经过喷水槽顶部，被喷出的。
10、冷却水冷却降温后，进入气化炉底部的水池，进一步降温、除尘。水池设有进水口9，冷却水由此进入水池，进一步冷却从喷水槽下来的灰渣和粗煤气。0019气化炉底部设有排渣口7。冷却降温后的固态灰渣，通过排渣口排出气化炉。0020在气化炉外壳以及喷水槽5的上方设有出气口6。经过冷却、降温、洗涤除尘的合成气经由出气口6排出气化炉。0021所述气化室内还设置有支撑板1，与水冷壁连通并呈一定夹角安放，090，优选2565，每块支撑板的角度根据煤料、液态灰渣的流动性以及具体工艺要求确定。一般情况下，下层支撑板与水冷壁的夹角大于上层支撑板与水冷壁的夹角。支撑板垂直投影的弦高为H参见图3，H介于圆筒气化室的半径和直径。
11、之间。气化室内可以安装110块支撑板，优选15块。支撑板用于支撑碎煤物料及液态灰渣。进一步，支撑板为中空结构，内部通有冷却水，用于降低支撑板的温度。0022支撑板可以为平板形结构也可以为凹形结构，平板形支撑板加工简单方便，易于安装。凹形支撑板可以将液态灰渣导引至气化炉中轴部，减小喷水槽尺寸，有利于维持气化室的高温环境参见图3、图4、图5。喷水槽的结构可以为长条筒形参见图6，也可以为圆筒形参见图7，喷水槽的结构由最底层支撑板决定，当最底层支撑板为平板形结构时，喷水槽为长条筒形；当最底层支撑板为凹形结构时，喷水槽为圆筒形。0023支撑板下还设有支撑柱2，用于支撑弓形支撑板。支撑柱为中空结构，内部通。
12、有冷却水，用于降低支撑柱的温度。0024上述碎煤气化炉的气化温度根据煤料熔融温度确定，一般高于煤料熔融温度50100，温度可达12001600。气化压力在04MPA，优选14MPA。0025上述碎煤气化炉可用于气化无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤等各种炭化程度不同的固态碳氢化合物及其混合物，粒径在10MM以下的碎煤颗粒。0026实施例1说明书CN104087345A3/4页50027粒径在10MM以下的褐煤碎煤颗粒，从加料煤口进入气化炉，进料流量为1600T/D。气化炉内安装有4块支撑板。碎煤颗粒堆积在支撑板上，支撑板与水冷壁夹角为38左右，高处三层支撑板垂直投影H为3M，最底层支撑板为平板形结构，其。
13、垂直投影H为2M。喷水槽为长条筒形结构。碎煤在重力及气流推动下不断向下滑动，在气化炉内停留时间约为3545MIN。气化炉温度为1200，气化炉压力为1MPA，汽煤比为02。高温蒸汽和氧气从气化剂入口进入，与煤颗粒在高温高压条件下剧烈反应，生成粗煤气。煤颗粒逐渐变为液态，向下流动。液态灰渣从最后一块支撑板上流下，落入喷水槽中。喷水槽上端喷水口喷水，对灰渣进行冷却。粗煤气和灰渣进入水池后，灰渣从气化炉底部的排渣口排出，气体产物从水池上方的出气口流出。CO和H2有效气体积达到85，灰渣含碳量为4，碳转化率达到95。0028实施例20029粒径在10MM以下的褐煤碎煤颗粒，从加料煤口进入气化炉，进料流。
14、量为1300T/D。气化炉内安装有3块支撑板。碎煤颗粒堆积在支撑板上，支撑板与水冷壁夹角为43左右，高处两层支撑板垂直投影H为26M，最底层支撑板为平板形结构，其垂直投影H为175M。喷水槽为长条筒形结构。碎煤在重力及气流推动下不断向下滑动，在气化炉内停留时间约为3040MIN。气化炉温度为1300，气化炉压力为2MPA，汽煤比为017。高温蒸汽和氧气从气化剂入口进入，与煤颗粒在高温高压条件下剧烈反应，生成粗煤气。煤颗粒逐渐变为液态，向下流动。液态灰渣从最后一块支撑板上流下，落入喷水槽中。喷水槽上端喷水口喷水，对灰渣进行冷却。粗煤气和灰渣进入水池后，灰渣从气化炉底部的排渣口排出，气体产物从水池。
15、上方的出气口流出。CO和H2有效气体积达到86，灰渣含碳量为35，碳转化率达到96。0030实施例30031粒径在10MM以下的烟煤碎煤颗粒，从加料煤口进入气化炉，进料流量为1100T/D。气化炉内安装有3块支撑板。碎煤颗粒堆积在支撑板上，支撑板与水冷壁夹角为52左右，高处两层支撑板垂直投影H为23M，最底层支撑板为凹形结构，其垂直投影H为15M。喷水槽为圆筒形结构。碎煤在重力及气流推动下不断向下滑动，在气化炉内停留时间约为2535MIN。气化炉温度为1450，气化炉压力为3MPA，汽煤比为014。高温蒸汽和氧气从气化剂入口进入，与煤颗粒在高温高压条件下剧烈反应，生成粗煤气。煤颗粒逐渐变为液态。
16、，向下流动。液态灰渣从最后一块支撑板上流下，落入喷水槽中。喷水槽上端喷水口喷水，对灰渣进行冷却。粗煤气和灰渣进入水池后，灰渣从气化炉底部的排渣口排出，气体产物从水池上方的出气口流出。CO和H2有效气体积达到87，灰渣含碳量为3，碳转化率达到97。0032实施例40033粒径在10MM以下的无烟煤碎煤颗粒，从加料煤口进入气化炉，进料流量为800T/D。气化炉内安装有2块支撑板。碎煤颗粒堆积在支撑板上，支撑板与水冷壁夹角为62左右，高处支撑板垂直投影H为23M，最底层支撑板为凹形结构，其垂直投影H为15M。喷水槽为圆筒形结构。碎煤在重力及气流推动下不断向下滑动，在气化炉内停留时间约为2030MIN。
17、。气化炉温度为1600，气化炉压力为4MPA，汽煤比为01。高温蒸汽和氧气从气化剂入口进入，与煤颗粒在高温高压条件下剧烈反应，生成粗煤气。煤颗粒逐渐变为液态，说明书CN104087345A4/4页6向下流动。液态灰渣从最后一块支撑板上流下，落入喷水槽中。喷水槽上端喷水口喷水，对灰渣进行冷却。粗煤气和灰渣进入水池后，灰渣从气化炉底部的排渣口排出，气体产物从水池上方的出气口流出。CO和H2有效气体积达到88，灰渣含碳量为2，碳转化率达到98。0034以上对本发明创造的优选实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。说明书CN104087345A1/3页7图1说明书附图CN104087345A2/3页8图2说明书附图CN104087345A3/3页9图3图4图5图6图7图8说明书附图CN104087345A。