一種基于真空熱分解的小粒徑褐煤氣化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種褐煤氣化裝置，具體涉及一種基于真空熱分解的小粒徑褐煤氣化裝置，屬于化工、煤炭和冶金領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]烏克蘭專利#66849，M Π K C10J3/02,煤炭氣化方法。包括立式反應器，煤炭從反應器頂部進入反應器，灰渣從反應器底部排出。氣化反應區(qū)在反應器底部，其包括灰渣高溫熔體作為導熱介質(zhì)，含蒸汽、氧氣的氣體狀作為氣化催化劑從外加入熔體里面。合成氣從反應器上部排出。其特點在于反應器上部具有多層沸騰氣化煤層，合成氣從熔體層往上揚時穿越幾層煤床，煤炭逐漸從一個氣化層移動到另一層。最低的煤層設有蒸汽外加入、熔體導熱媒介層設有合成氣加入。多層煤層其特點在于從上往下每一煤層的厚度25-30%小于前一個。該技術(shù)缺點是氧氣使用導致合成氣的二氧化碳含量過高、燃燒熱值低。對熔體介質(zhì)和熱解溫度很高。能耗高。發(fā)生的合成氣需要過濾分離。費用高。
[0003]烏克蘭專利RU#2240341, M Π K C10J3/68, C10J3/00, 20.11.2004 目標氣體生產(chǎn)方法。其特點是有機混合原料發(fā)生高熱值的合成氣、有循環(huán)式導熱介質(zhì)，其特點在與其循環(huán)時導熱介質(zhì)經(jīng)過加熱區(qū)、反應區(qū)、熱分解區(qū)、物質(zhì)分離區(qū)、再返回到加熱區(qū)。原料加入到熱分解區(qū)，產(chǎn)生的半焦炭和氣體在物質(zhì)分離區(qū)進行分離，隨后氣體加入蒸汽后再返回到反應區(qū)二次合成高熱值的氣體。半焦炭在鍋爐燃燒后產(chǎn)生的熱量用于導熱介質(zhì)加熱。該技術(shù)缺點是需要很高的工作溫度、氣體燃燒熱值過低、耗料量高(成品率低)、肥料多。
[0004]烏克蘭專利RU#226646, M Π K C10J3/38, C10J3/00, 27.12.2005 基于氣化、氫和一氧化碳加入的高熱值氣體生產(chǎn)方法。其特點在與設有分上下兩區(qū)的反應器，上區(qū)有預熱到400-700°C原料加入、然后與蒸汽和氧氣混合。需要時半氧化的原料可以與催化劑接觸。其特點在與原料、蒸汽、氧氣混合比例要保證其中的氧氣和碳比例為0.5-0.7，蒸汽-碳比例為0.5-1.5，。該技術(shù)缺點在于發(fā)生的氣體熱值低、毒性一氧化碳在合成氣的含量過高、需要采用很復雜的自動控制配比系統(tǒng)。
[0005]烏克蘭專利RU#2414503, ΜΠ K，C10J3/00, (2006.01)，C10J3/6820.03.2011 固體含碳原料氣化裝置。該裝置包括原料倉、螺旋給料機、熱分解區(qū)、燃燒區(qū)、合成氣出氣管、半焦炭出料機。其特點在與螺旋給料機的處于熱分解區(qū)段具有原料攪拌葉片、燃燒區(qū)位于熱分解區(qū)后面(按原料移動方向)、燃燒器內(nèi)有半焦炭輸送螺旋給料機以及往爐箅下方供氣的風機。熱分解區(qū)給料機那段有燃燒器燃燒分解氣體輸送管、燃燒分解氣輸送方向為送料的反方向。熱分解區(qū)上方具有合成氣除塵裝置。該技術(shù)缺點是導熱介質(zhì)(氣體)和原料熱交換面積小、合成氣成分控制能力差、含碳原料的燒結(jié)固化、合成氣熱值低。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有的褐煤氣化裝置存在褐煤氣化效率低、成本高和所生產(chǎn)出的氣體熱值低的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的褐煤氣化裝置存在褐煤氣化效率低、成本高和所生產(chǎn)出的氣體熱值低的問題。進而提供一種基于真空熱分解的小粒徑褐煤氣化裝置。
[0008]本實用新型的技術(shù)方案是:一種基于真空熱分解的小粒徑褐煤氣化裝置包括反應器和爐筒，反應器的上部外側(cè)壁上沿圓周方向開設多個吸氣口，爐筒安裝在反應器內(nèi)，且爐筒的外側(cè)壁與反應器的內(nèi)側(cè)壁之間留有間隙，它還包括裝料計量裝置、全密封蓋、智能閥、第一傳感器、第二傳感器、旋轉(zhuǎn)式除灰盤、螺旋給料機、燃燒器、煙道、排氣管和蒸汽管，全密封蓋密封安裝在反應器的頂蓋上端，全密封蓋的上端與裝料計量裝置連接，智能閥安裝在全密封蓋上，第一傳感器和第二傳感器安裝在全密封蓋上，排氣管插裝在反應器的頂蓋上，反應器的中部圓周側(cè)壁上設有第一入口，反應器的下部外圓周側(cè)壁上設有第二入口，旋轉(zhuǎn)式除灰盤安裝在反應器的內(nèi)部，且旋轉(zhuǎn)式除灰盤位于反應器的下部，螺旋給料機安裝在反應器的下端并與反應器的內(nèi)部連通，燃燒器穿過反應器的側(cè)壁插入到旋轉(zhuǎn)式除灰盤內(nèi)，煙道插裝在反應器的下部外側(cè)壁上，蒸汽管穿過反應器的側(cè)壁插入到旋轉(zhuǎn)式除灰盤內(nèi)。
[0009]反應器內(nèi)由上至下依次為氧化區(qū)、初次還原區(qū)、二次還原區(qū)、揮發(fā)區(qū)和真空區(qū)。
[0010]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:
[0011]1、本實用新型的合成氣使用能解決能源、化工、煤炭、冶金等行業(yè)的能源、環(huán)保難題。使用本實用新型所發(fā)生的合成氣特點在于其一氧化碳含量低因此毒性較低、能夠用于居民區(qū)生活用。氣化過程中不會產(chǎn)生煤焦油、苯酚、其他芳香烴合物。有效提高了褐煤的氣化率、提高了氣化速度，實現(xiàn)了褐煤氣化技術(shù)的環(huán)保性和安全性。與傳統(tǒng)褐煤燃燒技術(shù)相比氣化技術(shù)節(jié)省20%褐煤。本氣化裝置能避免廢氣排放、無空氣污染。
[0012]2、本氣化裝置能生產(chǎn)由甲燒、氫氣、一氧化碳、氮氣、二氧化碳的合成氣。與上述提到的其他技術(shù)相比，本裝置沒有煙氣、碳排放，其能效率提高30-50%。原料初步加工包括粉碎到0.5-2.5cm粒徑、篩除0-0.5cm粒徑，初步加工設備投資小、加工成本低50-60%。本實用新型裝置能直接用水分(30-50% )和灰分(30%以上)較高的褐煤，并生產(chǎn)出高熱值合成氣(6000-6500大卡/立方)、煤層單位面積氣化量能達到2500立方/小時。本實用新型裝置能充分利用褐煤自帶的水分，減少20-40%的水的用量。向反應器I注入氫氧氣可以提高氣化過程中所產(chǎn)生的氣體甲烷含量以及減少含氮元素的氣體含量因此提高合成氣體的燃燒熱值。
[0013]3、本實用新型基于真空熱分解的小粒徑褐煤氣化裝置適合批量生產(chǎn)和多個行業(yè)使用。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式包括反應器I和爐筒1-1，反應器I的上部外側(cè)壁上沿圓周方向開設多個吸氣口 11，爐筒1-1安裝在反應器I內(nèi)，且爐筒1-1的外側(cè)壁與反應器I的內(nèi)側(cè)壁之間留有間隙，它還包括裝料計量裝置2、全密封蓋2-1、智能閥2-2、第一傳感器3、第二傳感器4、旋轉(zhuǎn)式除灰盤5、螺旋給料機6、燃燒器7、煙道8、排氣管9和蒸汽管12，全密封蓋2-1密封安裝在反應器I的頂蓋上端，全密封蓋2-1的上端與裝料計量裝置2連接，智能閥2-2安裝在全密封蓋2-1上，第一傳感器3和第二傳感器4安裝在全密封蓋2-1上，排氣管9插裝在反應器I的頂蓋上，反應器I的中部圓周側(cè)壁上設有第一入口 10，反應器I的下部外圓周側(cè)壁上設有第二入口 10-1，旋轉(zhuǎn)式除灰盤5安裝在反應器I的內(nèi)部，且旋轉(zhuǎn)式除灰盤5位于反應器I的下部，螺旋給料機6安裝在反應器I的下端并與反應器I的內(nèi)部連通，燃燒器7穿過反應器I的側(cè)壁插入到旋轉(zhuǎn)式除灰盤5內(nèi)，煙道8插裝在反應器I的下部外側(cè)壁上，蒸汽管12穿過反應器I的側(cè)壁插入到旋轉(zhuǎn)式除灰盤5內(nèi)。
[0016]本實用新型在使用時，需要點燃氧化區(qū)底層煤，然后隨著真空栗所產(chǎn)生的負壓，溫度會自動達到并保持最佳水平(如450-50(TC)進行褐煤熱分解，在真空條件下氣態(tài)分解物分子在自由運動中不會相互碰撞，其自由行程長度增大，氣體往反應器出氣口走時會產(chǎn)生漩渦效應，促進氣態(tài)分解物往外輸送。真空狀態(tài)有利于煤炭的快速又充分氣化、從煤塊微裂中吸走易發(fā)物質(zhì)。因此促進褐煤的充分分解。在此產(chǎn)生的熱分解混合物經(jīng)過出氣管道送到外置催化式產(chǎn)甲烷裝置，在此氣體中大部分成分會轉(zhuǎn)化為甲烷因此提高氣體燃燒熱值。本實用新型的反應器分為5個功能區(qū)。在I區(qū)叫氧化區(qū)，空氣蒸汽混合物經(jīng)爐箅子上方的燃燒中煤層氧化后轉(zhuǎn)化為大量的二氧化碳；在2區(qū)叫初次還原反應區(qū)二氧化碳經(jīng)上層熱媒與其熱分解出來的元素碳產(chǎn)生反應及產(chǎn)生一氧化碳，接下來空氣蒸汽混合物中的水分和褐煤在加熱過程中烘干出來的水蒸汽與元素碳產(chǎn)生反應及產(chǎn)生大量的一氧化碳和氫氣(水煤氣)。水煤氣和空氣蒸汽混合物接下來經(jīng)過上面煤層又和元素碳產(chǎn)生反應即轉(zhuǎn)化為一氧化碳和二氧化碳(此區(qū)為3區(qū)二次還原區(qū))。
[0017]為了提高反應器氣化出氣量及其熱值反應器采用外加入的水電解的氫氧混合氣。經(jīng)過幾個反應階段氣狀分解物會往上揚并依次經(jīng)過4區(qū)揮發(fā)區(qū)和5區(qū)真空區(qū)后集中到反應器頂部。反應進行中所產(chǎn)生的元素氫和碳在特定溫度下會結(jié)成甲烷。煤炭熱分解剩下的灰由螺旋給料機往外輸送。褐煤在氣化前需要粉碎到0.5-3mm的粒徑、水分10-30%。原煤水分決定所需外加氫氣的量。
[0018]真空式熱分解氣化裝置有裝料計量裝置2，其固定在密閉的全密封蓋2-1上。裝料計量裝置設有智能閥2-2，防止外部空氣進入到固定在頂蓋上的兩個料位傳感器位置。其中第一傳感器3其作用是反應器料位傳感器、第二傳感器4起作用是控制進料裝置。頂蓋上有出氣口與出氣管9連接連通。出氣管與外置的真空栗連接。真空栗出氣口與催化式產(chǎn)甲烷裝置連接以及分選過濾裝置和往用戶輸送成品氣體管道。
[0019]真空熱分解式褐煤反應器上部密封頂蓋下方設有爐筒，其套在氣化反應器I外。爐筒上方具有一排吸氣口 11用于裝料時吸收環(huán)境空氣以及注入空氣蒸汽混合物從反應器底部經(jīng)過一吸氣口進入反應器和爐筒間隙空間進行循環(huán)。
[0020]反應器初次氧化區(qū)位于反應器底部并與反應器上方通過多孔板隔開。多孔板下方設有旋轉(zhuǎn)爐箅子，旋轉(zhuǎn)除灰裝置下方兩邊設有氣體液體兩用燃料燃燒器及氫氧混合物供給管。旋轉(zhuǎn)除灰裝置下方有螺旋給料機，起作用是將煤灰排出。反應器下方單側(cè)設有排煙道出口，其作用是反應器啟動時產(chǎn)生初次負壓。
[0021]空氣蒸汽混合物供給管道具有兩個口，第一入口 10與水電解裝置出氣口連接，其作用是供給氫氧混合物，第二入口 10-1用來實現(xiàn)氣體液體兩用燃料燃燒器燃燒物出氣管和反應器桶和反應器之間間隙空間連通。反應器運行模式有脈沖式連續(xù)特征，其氣體發(fā)生量有負壓調(diào)整裝置而控制。
[0022]本實施方式的爐筒1-1為立式氣化爐筒1-1，在爐筒1-1內(nèi)放入反應器I。反應器I上端和爐筒1-1上端與全密封蓋2-1連接。爐筒和反應器之間空間用于蒸汽空氣混合物循環(huán)流通。全密封蓋2-1上安裝傳感