CN202164281U - 反向气化无焦油煤气发生炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高效、输出无焦油煤气发生炉，属燃烧装置技术领域。本装置是在发生炉炉排以上高度、围绕发生炉四周均布有与炉膛连通的助燃空气风嘴，助燃空气风嘴高度以上炉膛空间为干馏/干燥室，助燃空气风嘴与炉排高度之间为氧化/还原室，炉排以下空间为储灰室，氧化/还原室外分隔有与储灰室相通的环形空腔，连接助燃风机的出气口设在环形空腔处，出气口的燃气管上装有水冷换热器。本实用新型能使焦油、水份自动分解，从而彻底杜绝焦油输出炉外，大幅降低输出燃气中水分含量，缩短启动时间的同时，有效改善燃气点火性能。此外，本装置对输出燃气进行了高效冷却与余热回收利用，可为用户持续输出带压蒸汽，一方面传输安全性得到有效保障，同时有效提升了能量利用率、延长了设备使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高效、输出无焦油煤气发生炉，属燃烧装置技术领域。
背景技术
常压固定床煤气发生炉一般采用四种燃烧方式，分别是上吸式、下吸式、侧吸式和混合式。其中，上吸式煤气发生炉燃料利用率高、气化效率高、输出燃气粉尘含量低、热值高，而长期得到广泛应用。遗憾的是上吸式煤气发生炉输出燃气中焦油含量较大、设备及输送管道易堵塞、日常维护工作量较大，严重制约了上吸式煤气发生炉的发展及深度应用。
与上吸式煤气发生炉相比，下吸式煤气发生炉输出燃气需穿越制热燃烧层，因而燃气中所含焦油、水分被有效分解，因而能彻底消除输出燃气中所含焦油，大幅降低日常维护工作量、提高系统运行稳定性及可靠性。不足之处在于，与上吸式煤气发生炉相比，下吸式煤气发生炉输出燃气温度较高，若不加以有效利用、则燃气传输过程必将造成大量的能量浪费，同时存在较大传输安全隐患。此外，为确保下吸式煤气发生炉不间断、连续运行，必须采用负压燃烧方式。
多年来，各企事业单位和个人为致力于如何提高下吸式煤气发生炉工作稳定性及可靠性，如何对输出燃气进行综合利用以及如何确保不间断、连续运行方面做出了不懈努力。例如，专利87202635公布了一种下吸式气化燃烧炉，该燃烧炉虽然在炉膛部分增设了水冷夹套，但未对输出燃气进行降温及余热利用；专利96228197.2公布了一种下吸式生物质气化炉，该燃烧炉仅在储灰室部分增设了水冷夹套，也未对输出燃气进行降温及余热利用；专利98243726.9公布了一种下吸式生物质气化炉，该燃烧炉在炉体部分增设了水冷夹套以及蒸汽腔，与普通下吸式煤气发生炉相比，该炉能对气化过程产生的余热进行有效利用，但也未对输出燃气进行降温及余热利用；专利200420014897.5公布了一种下吸式气化炉，该燃烧炉增设有炉壁水冷夹套，并利用该夹套自制水蒸气用于气化剂，形成空气、水蒸气混合气化剂气化方式，该燃烧炉一定程度上能提高输出燃气热值，但未对产生的过剩蒸汽进行有效利用，同时，也未对输出燃气进行降温及余热利用。
专利200910227994.X公布了一种下吸式负压桔杆气化炉，该燃烧炉明确了气化装置与终端的结构连接关系，同时采用了负压气化方式，可实现不间断、连续工作，但未对炉体进行冷却及余热综合利用，也未对输出燃气进行降温及余热利用。
实践表明，上述改进方式使得下吸式煤气发生炉局部性能得以改善，但未对气化过程及输出燃气同时进行有效降温冷却及余热综合利用，亦未有效解决连续、不间断工作。此外，输出燃气也未同步进行必要的除尘、净化处理。
如何提高并确保下吸式煤气发生炉稳定性、提高能源利用效率，使之有效服务于日常生产生活，依然是下吸式煤气发生炉当前必须解决的问题。
发明内容
本实用新型提供一种反向气化无焦油煤气发生炉，该发生炉能使焦油、水份自动分解，从而彻底杜绝焦油输出炉外，大幅降低输出燃气中水分含量，缩短启动时间的同时，有效改善燃气点火性能。
实现本实用新型的技术方案是：在发生炉炉排以上高度、围绕发生炉四周均布有与炉膛连通的助燃空气风嘴，助燃空气风嘴高度以上炉膛空间为干馏/干燥室，助燃空气风嘴与炉排高度之间为氧化/还原室，炉排以下空间为储灰室，氧化/还原室外分隔有与储灰室相通的环形空腔，连接助燃风机的出气口设在环形空腔处，出气口的燃气管上装有水冷换热器。
本实用新型的技术方案还包括。
氧化/还原室截面积小于干馏/干燥室截面积，氧化/还原室壁设置有耐火保温材料，出气口位于干馏/干燥室的下部，出气口与燃气管间还装有除尘器，水冷换热器采用水夹套与导气管的组装式换热器。在氧化/还原室所设置的耐火保温材料，一方面可有效保护炉壁、确保并延长使用寿命，同时保证氧化/还原室始终处于稳定温度状态，确保气化过程顺利、持续、稳定进行。此外，在氧化/还原室耐火材料以外所设置的环形空腔，使得燃气穿越炉排进入储灰室后，从该空腔反向向上经出气口输出发生炉，一方面，输出燃气可得到有效降温，同时，由于发生炉出气口位于干馏/干燥室高度段，因而可对燃料进行预热，实现预热有效回收及利用。
所述的发生炉的中下部外壁带有水夹套，发生炉水夹套与换热器水夹套通过导水管连通，换热器水夹套连通有补水口，发生炉水夹套的上部通过蒸汽管连接蒸汽包，蒸汽包设有蒸汽输出口。
实现上述技术方案的原理是这样的。
1）氧化/还原室内，煤在助燃空气风嘴高度周围进行氧化燃烧，产生CO2并释放热量。
C＋O2=CO2＋热量 。
2）在助燃风机负压引风作用下，上述CO2及热量继续向下流动并与原煤发生还原反应，实现煤的气化。
CO2＋C＋热量=2CO1 。
3）同样在助燃风机负压引风作用下，上述过程产生的气体继续向下流动并穿越炉排进入储灰室，最后反向向上通过环形空腔经出气口输出发生炉。
4）由于燃料进行氧化反应作用，产生的大量热量一方面提供给后续还原反应，同时对临近燃烧层且处于干馏/干燥室内的煤进行加热干馏，产生大量焦油及水分，同样在助燃风机负压引风作用下，产生的焦油及水分向下流动，并穿越炙热的燃烧层后被分解，形成H2、CH4等可燃物。
5）随着反应的持续进行，氧化/还原室内已经反应燃烧的碳尘经炉排落入储灰室，同时干馏/干燥室内临近燃烧层且已经被焦化的煤在重力作用下不断向氧化/还原室补充。
上述过程表明，煤中所含的挥发物质在进入氧化反应以前就已经得到充分处理，析出的焦油、水分在进入氧化反应后，一部分分解为可燃气体，另一部分参与燃烧、形成供后续气化还原反应所需的热量。此外，由于还原反应处于高温反应状态，上述过程未分解完毕的少量焦油、水分将与还原反应一起再次得到分解，最终产生混合可燃气体。
本实用新型的有益效果是：该发生炉能使焦油、水份自动分解，从而彻底杜绝焦油输出炉外，大幅降低输出燃气中水分含量，缩短启动时间的同时，有效改善燃气点火性能。
与上吸式煤气发生炉相比，本实用新型彻底解决了焦油问题，实现输出燃气无焦油、传输顺畅、日常维护工作量大幅降低。与下吸式煤气发生炉相比，本实用新型采用负压气化燃烧方式，工作中可连续加煤，使得发生炉可不间断、连续工作。此外，本实用新型对输出燃气进行了高效冷却与余热回收利用，可为用户持续输出带压蒸汽，一方面传输安全性得到有效保障，同时有效提升了能量利用率、延长了设备使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中各标号依次表示：加煤口1；蒸汽输出口2；蒸汽包3；蒸汽管4；出气口5；助燃风机6；补水口7；水冷换热器8；换热器水夹套9；导气管10；燃气管11；除尘器12；导水管13；发生炉水夹套14；环形空腔15；清灰门16；储灰室17；炉排18；启动门19；环形集气管20；氧化/还原室21；助燃空气风嘴22；干馏/干燥室23；发生炉24。
具体实施方式
参见图1，本装置主要由发生炉24、蒸汽包3、除尘器12、水冷换热器8、助燃风机6等五部分组成。其中，在发生炉24的炉排18以上高度、围绕发生炉24四周设有多个与炉膛连通的助燃空气风嘴22，整个炉膛被炉排18、助燃空气风嘴22分隔为三段，其中，助燃空气风嘴22高度以上空间为干馏/干燥室23，助燃空气风嘴22与炉排18之间的空间为氧化/还原室21，炉排18以下空间为储灰室17。环形集气管20位于炉排高度以上，并从多个助燃空气风嘴22同时进入氧化/还原室21，出气口5的一端连通环绕在氧化/还原室21外侧的环形空腔15，环形空腔15连通储灰室17，并通过炉排18与氧化/还原室21连通，出气口5的另一端依次连接除尘器12、水冷换热器8及助燃风机6将燃气输出。
本实用新型工作过程是这样的。
打开启动门19，往氧化/还原室21室内加入30～40CM高度启动煤，然后在该启动煤上面加入启动燃料并点燃，继而在启动燃料上面添加适量蓄热煤，待该煤被启动燃料点燃后，关闭启动门19、打开加煤口1并从加煤口1继续向发生炉24内添加煤、直到煤层高度在助燃空气风嘴22高度以上并满足工作连续性要求。此后，关闭加煤口1，启动助燃风机6。
氧化/还原室21内，煤在助燃空气风嘴22高度周围进行氧化燃烧，产生CO2并释放热量，然后，CO2及热量在助燃风机6作用下继续向下流动并与原煤发生还原反应，实现煤的气化。同时，在助燃风机6负压引风作用下，上述过程产生的气体继续向下流动并穿越炉排18进入储灰室17，最后反向向上通过环形空腔15经出气口5输出发生炉。由于燃料进行氧化反应作用，产生的大量热量一方面提供给后续还原反应，同时对临近燃烧层且处于干馏/干燥室23内的煤进行加热干馏，产生大量焦油及水分，同样在助燃风机6负压引风作用下，产生的焦油及水分向下流动，并穿越炙热的燃烧层后被分解，形成H2、CH4等可燃物。随着反应的持续进行，氧化/还原室21内已经反应燃烧的碳尘经炉排18落入储灰室17，同时干馏/干燥室内临近燃烧层且已经被焦化的煤在重力作用下不断向氧化/还原室21补充。此外，煤中所含的挥发物质在进入氧化反应以前就已经得到充分处理，析出的焦油、水分在进入氧化反应后，一部分分解为可燃气体，另一部分参与燃烧、形成供后续气化还原反应所需的热量。由于还原反应处于高温反应状态，上述过程未分解完毕的少量焦油、水分将与还原反应一起再次得到分解，最终产生无焦油混合可燃气体，通过出气口5输出并送入除尘器12进行除尘处理。经过除尘的燃气通过燃气管11送入水冷换热器8进行冷却及余热回收，最终通过助燃风机6负压输出。
由于水冷换热器8设有换热器水夹套9，另外发生炉24中下部也设有发生炉水夹套14，且相互通过导水管13连通，因而工作中可通过补水口7同时进行补水，产生的蒸汽通过蒸汽管4送入蒸汽包3，最终根据用户需要从蒸汽输出口2输出。
Claims (3)
1.一种反向气化无焦油煤气发生炉，其特征是：在发生炉炉排以上高度、围绕发生炉四周均布有与炉膛连通的助燃空气风嘴，助燃空气风嘴高度以上炉膛空间为干馏/干燥室，助燃空气风嘴与炉排高度之间为氧化/还原室，炉排以下空间为储灰室，氧化/还原室外分隔有与储灰室相通的环形空腔，连接助燃风机的出气口设在环形空腔处，出气口的燃气管上装有水冷换热器。
2.根据权利要求1所述的反向气化无焦油煤气发生炉，其特征是：氧化/还原室截面积小于干馏/干燥室截面积，氧化/还原室壁设置有耐火保温材料，出气口位于干馏/干燥室的下部，出气口与燃气管间还装有除尘器，水冷换热器采用水夹套与导气管的组装式换热器。
3.根据权利要求2所述的反向气化无焦油煤气发生炉，其特征是：发生炉的中下部外壁带有水夹套，发生炉水夹套与换热器水夹套通过导水管连通，换热器水夹套连通有补水口，发生炉水夹套的上部通过蒸汽管连接蒸汽包，蒸汽包设有蒸汽输出口。
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