[0084] 渣池5-1的侧壁与炉体3轴线之间的夹角为β,β满足以下角度要求:0°<β<90°。渣池5-1的深度H满足:0
[0085] 渣池5-1的工作表面均浇注一层特殊耐火材料5-3,特殊耐火材料5-3厚度为20~30mm,特殊耐火材料5-3满足耐压强度≥55MPa、荷重软化开始温度≥1700℃、抗铁水溶蚀指数≤1%、抗炉渣侵蚀性≤10%、抗碱性(强度下降率)≤10%、显气孔率≤16%、透气度≤1.0mDa、平均孔径≤1.0μm、小于1μm孔容积率≥70%,具体可为微孔刚玉砖、碳复合砖、赛隆结合刚玉砖、刚玉砖、高铬砖、碳化硅或氮化硅结合碳化硅等,优选微孔刚玉砖、碳复合砖、高铬砖、碳化硅或氮化硅结合碳化硅;
[0086] 渣池5-1采用
金属铸造而成,其内部预埋有螺旋状的冷却水管5-4;
[0087] 渣池5-1的材质满足电导率≥85%IACS(International Annealed Copper2
Standard,国际退火铜标准)、抗拉强度≥170N/mm、延伸率≥30%,具体可为纯铜、钢或球墨铸铁等,优选纯铜。冷却水管5-4的材质可为纯铜、钢或球墨铸铁等,优选钢;
[0088] 在上述实施例中,如图10所示,排渣器5的排渣口5-2中心安有喷嘴10,该喷嘴10由内外两通道组成,外通道走循环冷却水,内通道进天然气。喷嘴10的安装能够防止炉内未反应的原料从排渣口5-2直接掉入熔渣激冷室6内,并且通过天然气的燃烧,能够为高灰熔点煤气化最终变为液态熔渣提供热量。
[0089] 在上述实施例中,如图11、图12所示,在排渣器5的下部安装有一环形烧嘴9,环形烧嘴包括天然气接管9-1、本体9-2、环形上堵板9-3、环形下堵板9-4、空气接管9-5、天然气环形通道9-8、空气环形通道9-9、天然气孔9-10及空气孔9-11。其中,本体9-2为一环形金属构件,本体9-2的上部靠内一侧具有一环形凹槽,该环形凹槽的开口通过环形上堵板9-3封闭以形成天然气环形通道9-8,天然气接管9-1设置在本体9-2的外侧并与天然气环形通道9-8相连通。本体9-2的下部靠外一侧具有另一环形凹槽,该环形凹槽的开口通过环形下堵板9-4封闭以形成空气环形通道9-9,空气接管9-5设置在与天然气接管9-1相对的另一侧并与空气环形通道9-9相连通。若干个天然气孔9-10沿周向均匀布置在天然气环形通道9-8靠近本体9-2中心一侧,若干个空气孔9-11沿周向均匀布置在空气环形通道9-9靠近本体9-2中心一侧,且天然气孔9-10位于空气孔9-11的斜上方;
[0090] 其中,天然气环形通道9-8的横截面呈L型,空气环形通道9-9的横截面呈方形;
[0091] 各天然气孔9-10的中心轴线倾斜向下相交于本体9-2中心轴线的某个点上,各空气孔9-11的中心轴线倾斜向下相交于本体9-2中心轴线的另一个点上,且各天然气孔9-10的交点位于各空气孔9-11的交点上方,两交点距离L为0<L≤200mm,优选为3≤L≤100mm;
[0092] 天然气孔9-10及空气孔9-11的数目根据本体9-2的大小来确定;
[0093] 在本体9-2的外侧沿周向均匀焊接有四个连接件9-6(仅以此为例,并不限于此),用于将本体9-2固定在固定床熔渣气化炉排渣口底部;
[0094] 在本体9-2的外侧对称设置有两清扫口螺塞9-7,两清扫口螺塞9-7分别与天然气环形通道9-8和空气环形通道9-9相连通,用于分别清洁天然气环形通道9-8和空气环形通道9-9。
[0095] 根据上述实施例中提供的连续排渣固定床熔渣气化炉,本发明还提供了一种连续排渣固定床熔渣气化炉的气化方法,其包括以下步骤:
[0096] 1)将气化原料预先加满到原料仓1内,通过原料仓1将气化原料送入到原料锁斗2内,在原料锁斗2内经过充泄压过程后,将气化原料送入到炉体3中;
[0097] 2)将气化剂通入气化剂喷嘴4中,气化剂经气化剂喷嘴4快速喷出,并进入到炉体3内与气化原料发生气化反应生成粗煤气,在此过程中燃烧区温度高达1600℃左右;
[0098] 3)与此同时,由于炉体3中的气化剂与气化原料发生气化反应后会放出巨大热量,因此向炉衬8的水冷壁8-4内冷却水管一直输送循环冷却水对炉体3进行冷却、散热;
[0099] 4)气化反应产生的粗煤气通过炉体3上部的粗煤气出口将其送出;
[0100] 5)气化反应产生的液渣先汇聚到排渣器5的渣池5-1中,当渣池5-1被液渣充满后,液渣从排渣器6的溢流口连续溢流而出并进入激冷室6中;与此同时,将天然气和空气分别通入环形烧嘴9的天然气环形通道9-8和空气环形通道9-9内,天然气和空气以一定的速度喷入激冷室6内并完全燃烧,使得排渣器5底部能够均匀受热,以防止液渣从排渣口5-2溢流出后在排渣器5下部产生冷凝;
[0101] 6)进入熔渣激冷室6中的液渣通过激冷水迅速冷却后,再经过冷却后再由渣锁7通过充泄压过程,排出炉外。
[0102] 在进行上述步骤2)时,由于炉体3内发生的气化反应产生的高温会对气化剂喷嘴4造成一定损害,因此向中心管4-8外侧的冷却水盘管一直输送循环冷却水,循环冷却水经冷却水进水盘管4-9流入到冷却水套4-11与气化剂喷头4-13及细管4-8-3组成的密封环空后,再经冷却水出水盘管4-16流出,通过此过程来降低气化剂喷嘴4的温度。
[0103] 当需要观察炉体内情况时,通过氮气接口通入吹扫氮气并将球阀打开,视镜与炉内连通,通过视镜了解工作中炉内火焰燃烧情况。
[0104] 在进行上述步骤3)时,耐火材料层8-5通过金属锚固件8-6及水冷壁8-4散热,能够减少或避免耐火材料层8-5的烧蚀。而一旦耐火材料层8-5烧损后,由于耐火材料层8-5通过锚固件8-6固定在水冷壁8-4上,因此有效的防止了耐火材料层8-5出现脱落的现象。此外,由于在水冷壁8-4外侧设置了具有绝热性能的捣打料层8-3,因此使得水冷壁
8-4的冷却温度低于夹套8-1的冷却水温度,减少了夹套8-1带给水冷壁8-4的热量,降低了水冷壁8-4的热负荷,有利于提高水冷壁8-4对耐火材料层8-5的冷却效果。
[0105] 在上述实施例中,炉体3的运行压力为2.0~7.0MPa,炉体3内的温度从上往下慢慢升高,炉体3上部的温度在400℃~600℃之间,炉体3中部的温度在1000℃~1200℃之间,炉体3下部的温度在1200℃~2000℃之间,排出炉体3的反应产物温度在300℃~500℃之间。
[0106] 在上述实施例中,气化原料可以是块料或浆料,块料可以是:块煤、型煤、石油焦、生物质压块、垃圾压块。其中块料的粒度要求为6~50mm、抗碎强度要求>85%、
热稳定性要求TS+6≥65%、灰熔融性要求ST<1400℃。浆料可以是:液化残渣料浆、水煤浆、油煤浆、甲醇煤浆、多元料浆及轻油、重油等液状含碳的
流体燃料,其中浆料浓度要求≥60%。气化剂可以是空气、富氧空气、氧气、二氧化碳、水蒸汽或其混合气体。
[0107] 在上述实施例中,气化反应生成的粗煤气的主要组分含量分别为:
一氧化碳40%~65%,氢气20%~40%,甲烷1%~15%,二氧化碳1%~20%,氮气0.2%~10%以及少量的
硫化氢和羰基硫等。该气体可用作化工合成原料气、联合循环发电燃料气、提取氢气的原料气以及其它各种燃料气。
[0108] 下面通过具体的实施例,用以说明本发明的技术效果。
[0109] 实施例1:
[0110] 试验所采用的气化炉内径为2.0m,设置四个喷嘴。气化室有效容积为30m3,高径比为6,喷嘴按一层周向均匀布置,轴向偏角α为19°,喷嘴延长线的交点至排渣器上端排渣口的垂直距离为0.2倍的炉体直径。炉体内上部区域炉衬为二层结构,外层为夹套,内层为粘土砖。下部区域炉衬为四层结构,外层为夹套,向内依次为捣打料层,水冷壁,耐火材料层。其中,水冷壁采用分块组装,共由8块水冷壁组成,水冷壁壁厚为150mm,高度为1850mm,水冷壁之间采用耐火泥浆密封。水冷壁的进出水管采用激冷室下进、下出式,冷却水管为蛇形结构,水冷壁之间的冷却水管采用并联方式连接,冷却水管内的水流速度控制为2m/s。耐火材料层为含金属纤维耐火材料,耐火材料中的金属纤维体积含量为7%,金属纤维选用
不锈钢纤维430。耐火材料通过金属锚固件固定于水冷壁上,金属锚固件间距为70mm,金属锚固件伸入炉内长度为80mm,浇铸的耐火材料层厚度为100mm。炉体内炉衬下部为溢流式排渣器,该排渣器上端溢流口为150mm,下端呈敞口状部分直径为250mm,排渣器深度为
1000mm,排渣器上端溢流口低于排渣器边缘60mm,排渣器内圆锥台状排渣口的侧壁与炉体轴线之间的夹角为5°。排渣器内预埋冷却水管,冷却水管内的水流速度控制为3m/s。在排渣器工作表面上砌筑微孔刚玉砖,厚度为30mm。排渣器下端装有环形氧气分布器,环形氧气分布器由氧气管道和氧气环管组成,氧气环管管壁顶部开设有16个均匀分布的出气孔,
3
环形氧气分布器中出来的氧气量为20Nm/h,能防止熔渣中出现析铁现象。
[0111] 气化炉上部区域的粘土砖主要材质为w(Al2O3)约50%。下部区域的水冷壁材质选用纯铜,化学成分为:w(Cu+Ag)约99.5%、w(S)约0.01%、w(P)约0.03%、w(其他杂质总和)约0.46%(含P、S)。水冷壁内预埋冷却水管材质为20#无缝钢管。耐火材料层材质选用刚玉,满足w(Al2O3)约90%、w(Fe2O3)约1%。溢流式排渣器采用纯铜铸造,化学成分为:w(Cu+Ag)约99.5%、w(S)约0.01%、w(P)约0.03%、w(其他杂质总和)约0.46%(含P、S)。排渣器内冷却水管材质为20#无缝钢管。排渣器表面的微孔刚玉砖材质满足w(Al2O3)约90%、w(Fe2O3)约1%。
[0112] 该气化炉的处理煤量为272t/d。主要操作条件、气化流程及气化结果如下:
[0113] 原料:一种
烟煤块煤,其主要性质如下:粒度6~13mm,软化温度ST为1160℃,抗碎强度为92.1%,热稳定性TS+6为65.3%、TS6-3为33.9%、TS3-1为0.8%。
[0114] (1)主要操作条件:
[0115] 气化压力:2.0MPa
[0116] 汽氧比:0.96~1kg/Nm3
[0117] 氧气量:4000Nm3/h
[0118] 氧气温度:室温
[0119] 蒸汽量:3840kg/h
[0120] 蒸汽温度:400~450℃
[0121] 加煤量:250~300t/d
[0122] (2)气化流程:
[0123] 块状烟煤预先加满原料仓,通过原料锁斗进入气化炉内,气化剂氧气和水蒸汽通3
过气化剂喷嘴进入
炉膛内与烟煤反应,其中氧气量为4000Nm/h,蒸汽量为3840kg/h,入炉
3
烟煤量为272t/d,生成产品气量18985Nm/h,放出热量,同时产生液态熔渣。产品气向上通过粗煤气出口离开气化室,液态熔渣汇集到排渣器中,等排渣器满后,液态熔渣从排渣器上端的排渣口溢流出进入激冷室,高温液态熔渣通过激冷水迅速冷却后,再由渣锁排出气化炉系统。在这过程中,气化剂与含碳物质反应后放出的巨大热量使液态熔渣在渣池内一直处于流动状态,同时防止了液态熔渣在排渣器上部排渣口的冷凝,保证了排渣过程的顺利进行。
[0124] (3)主要气化试验结果:
[0125] 表1气化煤气组成(干基):mol%
[0126]H2 CO CO2 CH4 N2+Ar H2S+COS CnHm
28.65 55.53 5.92 5.40 3.50 0.09 0.91
[0127] 灰渣含碳量:2.3%3
[0128] 吨煤粗煤气产量:1582Nm/t
[0129] 冷煤气效率:88.5%
[0130] CO+H2+CH4含量:89.58%。
[0131] 实施例2:3
[0132] 试验所采用的气化炉内径为3.6m,设置六个喷嘴。气化室有效容积180m,高径比为5,喷嘴按一层周向均匀布置,轴向偏角α为19°,喷嘴延长线的交点至排渣器上端排渣口的垂直距离为0.1倍的炉体直径。炉体内上部区域炉衬为二层结构,外层为夹套,内层为粘土砖。下部区域炉衬为四层结构,外层为夹套,向内依次为捣打料层、水冷壁及耐火材料层。其中,水冷壁采用分块式组装,总共12块,水冷壁厚度为150mm,高度为1850mm,水冷壁之间采用高铝质耐火泥浆密封。水冷壁的进出水管采用激冷室下进、下出式,冷却水管为蛇形结构,水冷壁之间的冷却水管采用并联方式连接,冷却水管内的水流速度控制为2m/s。耐火材料层为含金属纤维耐火材料,厚度100mm,该耐火材料选用刚玉,耐火材料中的金属纤维体积含量为8%,金属纤维选用不锈钢纤维430Al。耐火材料通过金属锚固件固定于水冷壁上,金属锚固件之间间距为70mm,金属锚固件弯头距离耐火材料层表面约20mm。炉体内炉衬下部为溢流式排渣器,该排渣器上端溢流口为300mm,下端呈敞口状部分直径为500mm,排渣器深度为1200mm,排渣器上端排渣口低于排渣器边缘80mm,排渣器内圆锥台状排渣口的侧壁与炉体轴线之间的夹角为5°。排渣器采用纯铜铸造,排渣器内预埋冷却水管,冷却水管内的水流速度控制为3m/s。在排渣器工作表面上砌筑微孔刚玉砖,厚度30mm。
排渣器下端装有环形氧气分布器,环形氧气分布器由氧气管道和氧气环管组成,氧气环管
3
管壁顶部开设有20个均匀分布的出气孔,环形氧气分布器中出来的氧气量为116Nm/h,能防止熔渣中析铁现象的产生。
[0133] 气化炉上部区域的粘土砖主要材质为w(Al2O3)约55%,炉体下部区域的水冷壁材质选用纯铜,化学成分满足:w(Cu+Ag)约99.5%、w(S)约0.01%、w(P)约0.03%、w(其他杂质总和)约0.46%(含P、S)。水冷壁间密封所用高铝质耐火泥浆为w(Al2O3)约90%。水冷壁内预埋冷却水管材质为20#无缝钢管。水冷壁内侧耐火材料层材质为w(Al2O3)约
90%、w(Fe2O3)约1%。溢流式排渣器材质为:w(Cu+Ag)约99.5%、w(S)约0.01%、w(P)约
0.03%、w(其他杂质总和)约0.46%(含P、S)。排渣器内预埋冷却水管材质为20#无缝钢管。排渣器表面的微孔刚玉砖材质为w(Al2O3)约90%、w(Fe2O3)约1%。
[0134] 该气化炉的处理煤量为1400t/d。主要操作条件、气化流程及气化结果如下:
[0135] 原料:一种烟煤块煤,其主要性质如下:粒度6~50mm,软化温度ST为1240℃,抗碎强度为89.5%,热稳定性TS+6为66.2%、TS6-3为32.4%、TS3-1为1.4%。
[0136] (1)主要操作条件:
[0137] 气化压力:4.0MPa
[0138] 汽氧比:0.96~1kg/Nm3
[0139] 氧气量:14000Nm3/h
[0140] 氧气温度:室温
[0141] 蒸汽量:13000kg/h
[0142] 蒸汽温度:400~450℃
[0143] 加煤量:55~60t/h
[0144] (2)气化流程:
[0145] 块状烟煤预先加满原料仓,通过原料锁斗进入气化炉内,气化剂氧气和水蒸汽通3
过气化剂喷嘴进入炉膛内与烟煤反应,其中氧气量为14000Nm/h,蒸汽量为13000kg/h,入
3
炉烟煤量为60t/h,生成产品气量90000Nm/h,放出热量,同时产生液态熔渣。产品气向上通过粗煤气出口离开气化室,液态熔渣汇集到排渣器中,等排渣器满后,液态熔渣从排渣器上端的排渣口溢流出进入激冷室,高温液态熔渣通过激冷水迅速冷却后,再由渣锁排出气化炉系统。在这过程中,气化剂与含碳物质反应后放出的巨大热量使液态熔渣在渣池内一直处于流动状态,同时防止了液态熔渣在排渣器上部排渣口的冷凝,保证了排渣过程的顺利进行。
[0146] (3)主要气化试验结果:
[0147] 表2气化煤气组成(干基):mol%
[0148]H2 CO CO2 CH4 N2+Ar H2S+COS CnHm
28.54 55.23 5.65 8.14 1.34 0.11 0.99
[0149] 灰渣含碳量:1.9%3
[0150] 吨煤粗煤气产量:1500Nm/t
[0151] 冷煤气效率:90%
[0152] CO+H2+CH4含量:91.91%。
[0153] 上述各实施例仅用于对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何
修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
[0154] 实施例3:
[0155] 试验所采用的气化炉内径为5.0m,设置八个喷嘴。气化室有效容积450m3,高径比为5,喷嘴按一层周向均匀布置,轴向偏角α为19°,喷嘴延长线的交点至排渣器上端排渣口的垂直距离为0.1倍的炉体直径。炉体内上部区域炉衬为二层结构,外层为夹套,内层为粘土砖。下部区域炉衬为四层结构,外层为夹套,向内依次为捣打料层、水冷壁及耐火材料层。其中,水冷壁采用分块式组装,总共18块,水冷壁厚度为150mm,高度为1850mm,水冷壁之间采用高铝质耐火泥浆密封。水冷壁的进出水管采用激冷室下进、下出式,冷却水管为蛇形结构,水冷壁之间的冷却水管采用并联方式连接,冷却水管内的水流速度控制为2m/s。耐火材料层为含金属纤维耐火材料,厚度100mm,该耐火材料选用刚玉,耐火材料中的金属纤维体积含量为8%,金属纤维选用不锈钢纤维430Al。耐火材料通过金属锚固件固定于水冷壁上,金属锚固件之间间距为70mm,金属锚固件弯头距离耐火材料层表面约20mm。炉体内炉衬下部为溢流式排渣器,该排渣器上端溢流口为300mm,下端呈敞口状部分直径为500mm,排渣器深度为1200mm,排渣器上端排渣口低于排渣器边缘80mm,排渣器内圆锥台状排渣口的侧壁与炉体轴线之间的夹角为5°。排渣器采用纯铜铸造,排渣器内预埋冷却水管,冷却水管内的水流速度控制为3m/s。在排渣器工作表面上砌筑微孔刚玉砖,厚度30mm。
排渣器下端装有环形氧气分布器,环形氧气分布器由氧气管道和氧气环管组成,氧气环管管壁顶部开设有20个均匀分布的出气孔,环形氧气分布器中出来的氧气量为116Nm3/h,能防止熔渣中析铁现象的产生。
[0156] 气化炉上部区域的粘土砖主要材质为w(Al2O3)约55%,炉体下部区域的水冷壁材质选用纯铜,化学成分满足:w(Cu+Ag)约99.5%、w(S)约0.01%、w(P)约0.03%、w(其他杂质总和)约0.46%(含P、S)。水冷壁间密封所用高铝质耐火泥浆为w(Al2O3)约90%。水冷壁内预埋冷却水管材质为20#无缝钢管。水冷壁内侧耐火材料层材质为w(Al2O3)约
90%、w(Fe2O3)约1%。溢流式排渣器材质为:w(Cu+Ag)约99.5%、w(S)约0.01%、w(P)约
0.03%、w(其他杂质总和)约0.46%(含P、S)。排渣器内预埋冷却水管材质为20#无缝钢管。排渣器表面的微孔刚玉砖材质为w(Al2O3)约90%、w(Fe2O3)约1%。
[0157] 该气化炉的处理煤量为2500t/d。主要操作条件、气化流程及气化结果如下:
[0158] 原料:一种烟煤块煤,其主要性质如下:粒度6~50mm,软化温度ST为1160℃,抗碎强度为88.4%,热稳定性TS+6为65.1%、TS6-3为31.6%、TS3-1为3.3%。
[0159] (1)主要操作条件:
[0160] 气化压力:4.0MPa
[0161] 汽氧比:0.96~1kg/Nm3
[0162] 氧气量:24000Nm3/h
[0163] 氧气温度:室温
[0164] 蒸汽量:23000kg/h
[0165] 蒸汽温度:400~450℃
[0166] 加煤量:90~100t/h
[0167] (2)气化流程:
[0168] 块状烟煤预先加满原料仓,通过原料锁斗进入气化炉内,气化剂氧气和水蒸汽通3
过气化剂喷嘴进入炉膛内与烟煤反应,其中氧气量为24000Nm/h,蒸汽量为23000kg/h,入
3
炉烟煤量为100t/h,生成产品气量150000Nm/h,放出热量,同时产生液态熔渣。产品气向上通过粗煤气出口离开气化室,液态熔渣汇集到排渣器中,等排渣器满后,液态熔渣从排渣器上端的排渣口溢流出进入激冷室,高温液态熔渣通过激冷水迅速冷却后,再由渣锁排出气化炉系统。在这过程中,气化剂与含碳物质反应后放出的巨大热量使液态熔渣在渣池内一直处于流动状态,同时防止了液态熔渣在排渣器上部排渣口的冷凝,保证了排渣过程的顺利进行。
[0169] (3)主要气化试验结果:
[0170] 表3气化煤气组成(干基):mol%
[0171]H2 CO CO2 CH4 N2+Ar H2S+COS CnHm
28.33 55.14 5.36 7.98 1.23 0.21 1.75
[0172] 灰渣含碳量:2.1%
[0173] 吨煤粗煤气产量:1500Nm3/t
[0174] 冷煤气效率:89.6%
[0175] CO+H2+CH4含量:91.45%
[0176] 实施例4:
[0177] 本实例说明:采用本发明可实现大规模块煤气化并附带部分粉煤进行水煤浆气化生产
合成气(CO+H2+CH4),同时可获得较高的转化率和气化效率,气化废水实现零排放。
[0178] 试验所采用的气化炉内径为3.6m,设置六个喷嘴,其中四个对称布置的为气化剂3
喷嘴,另外两个对称布置的为水煤浆喷嘴,气化室有效容积180m,高径比为5,喷嘴按一层周向均匀布置,轴向偏角α为19°,喷嘴延长线的交点至排渣器上端排渣口的垂直距离为
0.1倍的炉体直径。炉体内上部区域炉衬为二层结构,外层为夹套,内层为粘土砖。下部区域炉衬为四层结构,外层为夹套,向内依次为捣打料层、水冷壁及耐火材料层。其中,水冷壁采用分块式组装,总共12块,水冷壁厚度为150mm,水冷壁之间采用高铝质耐火泥浆密封。
水冷壁的进出水管采用激冷室下进、下出式,冷却水管为蛇形结构,水冷壁之间的冷却水管采用并联方式连接,冷却水管内的水流速度控制为2m/s。耐火材料层为含金属纤维耐火材料,厚度100mm,该耐火材料选用刚玉,耐火材料中的金属纤维体积含量为8%,金属纤维选用不锈钢纤维430Al。耐火材料通过金属锚固件固定于水冷壁上,金属锚固件之间间距为
70mm,金属锚固件弯头距离耐火材料层表面约20mm。炉体内炉衬下部为溢流式排渣器,该排渣器上端排渣口为300mm,下端呈敞口状部分直径为500mm,排渣器深度为1200mm,排渣器上端排渣口低于排渣器边缘80mm,排渣器内圆锥台状排渣口的侧壁与炉体轴线之间的夹角为5°。排渣器采用纯铜铸造,排渣器内预埋冷却水管,冷却水管内的水流速度控制为3m/s。在排渣器工作表面上砌筑微孔刚玉砖,厚度30mm。排渣器下端安有环形氧气分布器,环形氧气分布器由氧气管道和氧气环管组成,氧气环管管壁顶部开设有20个均匀分布的出气孔,环形氧气分布器中出来的氧气量为116Nm3/h,能防止熔渣中析铁现象的产生。
[0179] 气化炉上部区域的粘土砖主要材质为w(Al2O3)约55%,炉体下部区域的水冷壁材质选用纯铜,化学成分满足:w(Cu+Ag)约99.5%、w(S)约0.01%、w(P)约0.03%、w(其他杂质总和)约0.46%(含P、S)。水冷壁间密封所用高铝质耐火泥浆为w(Al2O3)约90%。水冷壁内预埋冷却水管材质为20#无缝钢管。水冷壁内侧耐火材料层材质为w(Al2O3)约
90%、w(Fe2O3)约1%。溢流式排渣器材质为:w(Cu+Ag)约99.5%、w(S)约0.01%、w(P)约
0.03%、w(其他杂质总和)约0.46%(含P、S)。排渣器内预埋冷却水管材质为20#无缝钢管。排渣器表面的微孔刚玉砖材质为w(Al2O3)约90%、w(Fe2O3)约1%。
[0180] 该气化炉的处理煤量为1400t/d,其中处理块煤量为1300t/d,处理粉煤量为100t/d。主要操作条件、气化流程及气化结果如下:
[0181] 原料:一种烟煤块煤及由该烟
煤粉煤制成的水煤浆,其主要性质如下:块煤粒度6~50mm,水煤浆浓度60%,烟煤软化温度ST为1210℃,块煤抗碎强度为95.2%,热稳定性TS+6为65.4%、TS6-3为32.5%、TS3-1为2.1%。
[0182] (1)主要操作条件:
[0183] 气化压力:4.0MPa
[0184] 氧气量:16800Nm3/h
[0185] 氧气温度:室温
[0186] 蒸汽量:13000kg/h
[0187] 蒸汽温度:400~450℃
[0188] 入炉块煤量:55~60t/h
[0189] 入炉水煤浆量:5~10t/h
[0190] (2)气化流程:
[0191] 块状烟煤预先加满原料仓,通过原料锁斗进入气化炉内,水煤浆通过两个对置喷嘴进入炉内,气化剂氧气和水蒸汽通过另外四个对置气化剂喷嘴进入炉膛内与水煤浆及块3
状烟煤进行反应,其中氧气量为16800Nm/h,蒸汽量为13000kg/h,入炉块状烟煤量为55t/
3
h,入炉水煤浆量为7t/h,生成产品气量91000Nm/h,放出热量,同时产生液态熔渣。产品气向上通过粗煤气出口离开气化室,产品气中未分解的水蒸气,经冷凝后形成的气化废水用于制备水煤浆,从两个对置喷嘴喷入炉内,重新参与气化反应,从而实现气化废水零排放。
液态熔渣汇集到排渣器中,等排渣器满后,液态熔渣从排渣器上端的排渣口溢流出进入激冷室,高温液态熔渣通过激冷水迅速冷却后,再由渣锁排出气化炉系统。在这过程中,气化剂与含碳物质反应后放出的巨大热量使液态熔渣在渣池内一直处于流动状态,同时防止了液态熔渣在排渣器上部排渣口的冷凝,保证了排渣过程的顺利进行。
[0192] (3)主要气化试验结果:
[0193] 表4气化煤气组成(干基):mol%
[0194]H2 CO CO2 CH4 N2+Ar H2S+COS CnHm
29.67 52.84 8.31 6.93 1.20 0.20 0.85
[0195] 灰渣含碳量:2.1%3
[0196] 吨煤粗煤气产量:1542Nm/t
[0197] 水蒸气分解率:90%
[0198] 冷煤气效率:87.56%
[0199] CO+H2+CH4含量:89.44%
[0200] 实施例5:
[0201] 本实例说明:采用本发明可实现大规模高灰熔点块煤气化生产合成气(CO+H2+CH4),同时可获得较高的转化率和气化效率。
[0202] 试验所采用的气化炉内径为3.6m,设置六个喷嘴和一个底部喷嘴,其中六个对称3
布置的喷嘴为气化剂喷嘴,另外一个底部喷嘴为天然气喷嘴。气化室有效容积180m,高径比为5,喷嘴按一层周向均匀布置,轴向偏角α为19°,喷嘴延长线的交点至排渣器上端排渣口的垂直距离为0.1倍的炉体直径,底部喷嘴位于排渣口中心且垂直于排渣口。炉体内上部区域炉衬为二层结构,外层为夹套,内层为粘土砖,下部区域炉衬为四层结构,外层为夹套,向内依次为捣打料层、水冷壁及耐火材料层。其中,水冷壁采用分块式组装,总共12块,水冷壁厚度为150mm,水冷壁之间采用高铝质耐火泥浆密封。水冷壁的进出水管采用激冷室下进、下出式,冷却水管为蛇形结构,水冷壁之间的冷却水管采用并联方式连接,冷却水管内的水流速度控制为2m/s。耐火材料层为含金属纤维耐火材料,厚度100mm,该耐火材料选用刚玉,耐火材料中的金属纤维体积含量为8%,金属纤维选用不锈钢纤维430Al。
耐火材料通过金属锚固件固定于水冷壁上,金属锚固件之间间距为70mm,金属锚固件弯头距离耐火材料层表面约20mm。炉体内炉衬下部为溢流式排渣器,该排渣器上端排渣口为
300mm,下端呈敞口状部分直径为500mm,排渣器深度为1200mm,排渣器上端排渣口低于排渣器边缘80mm,排渣器内圆锥台状排渣口的侧壁与炉体轴线之间的夹角为5°。排渣器采用纯铜铸造,排渣器内预埋冷却水管,冷却水管内的水流速度控制为3m/s。在排渣器工作表面上砌筑微孔刚玉砖,厚度30mm。
[0203] 气化炉上部区域的粘土砖主要材质为w(Al2O3)约55%,炉体下部区域的水冷壁材质选用纯铜,化学成分满足:w(Cu+Ag)约99.5%、w(S)约0.01%、w(P)约0.03%、w(其他杂质总和)约0.46%(含P、S)。水冷壁间密封所用高铝质耐火泥浆为w(Al2O3)约90%。水冷壁内预埋冷却水管材质为20#无缝钢管。水冷壁内侧耐火材料层材质为w(Al2O3)约
90%、w(Fe2O3)约1%。溢流式排渣器材质为:w(Cu+Ag)约99.5%、w(S)约0.01%、w(P)约
0.03%、w(其他杂质总和)约0.46%(含P、S)。排渣器内预埋冷却管材质为20#无缝钢管。排渣器表面的微孔刚玉砖材质为w(Al2O3)约90%、w(Fe2O3)约1%。
[0204] 该气化炉的处理煤量为1400t/d。主要操作条件、气化流程及气化结果如下:
[0205] 原料:一种烟煤块煤,其主要性质如下:粒度6~50mm,软化温度ST为1350℃,抗碎强度为95%,热稳定性TS+6为66.7%、TS6-3为32.8%、TS3-1为0.5%。
[0206] (1)主要操作条件:
[0207] 气化压力:4.0MPa
[0208] 氧气量:14800Nm3/h
[0209] 氧气温度:室温
[0210] 蒸汽量:13000kg/h
[0211] 蒸汽温度:400~450℃
[0212] 天然气量:400Nm3/h
[0213] 天然气温度:40℃
[0214] 加煤量:55~60t/h
[0215] (2)气化流程:
[0216] 块状烟煤预先加满原料仓,通过原料锁斗进入气化炉内,气化剂氧气和水蒸汽通过六个对置喷嘴进入炉膛内与烟煤进行反应。天然气通过底部喷嘴进入炉内,通过燃烧3
放热为高熔点煤的灰渣熔融提供热量。整个气化过程中,氧气量为14800Nm/h,蒸汽量为
3 3
13000kg/h,天然气量为400Nm/h,入炉烟煤量为60t/h,生成产品气量91000Nm/h,放出热量,同时产生液态熔渣。产品气向上通过粗煤气出口离开气化室,液态熔渣汇集到排渣器中,等排渣器满后,液态熔渣从排渣器上端的排渣口溢流出进入激冷室,高温液态熔渣通过激冷水迅速冷却后,再由渣锁排出气化炉系统。在这过程中,气化剂与含碳物质反应后放出的巨大热量使液态熔渣在渣池内一直处于流动状态,同时防止了液态熔渣在排渣器上部排渣口的冷凝,保证了排渣过程的顺利进行。
[0217] (3)主要气化试验结果:
[0218] 表5气化煤气组成(干基):mol%
[0219]H2 CO CO2 CH4 N2+Ar H2S+COS CnHm
27.78 55.21 5.64 8.05 1.32 0.21 1.79
[0220] 灰渣含碳量:1.5%3
[0221] 吨煤粗煤气产量:1510Nm/t
[0222] 冷煤气效率:89.4%
[0223] CO+H2+CH4含量:91.04%
[0224] 实施例6:
[0225] 本实例说明:采用本发明可实现CO2返炉替代部分水蒸气,从而相应减少同等摩尔数的蒸汽消耗,既节约了蒸汽,又实现了CO2的利用,并且增加了粗煤气中的CO含量。3
[0226] 试验所采用的气化炉内径为3.6m,设置六个喷嘴。气化室有效容积180m,高径比为5,喷嘴按一层周向均匀布置,轴向偏角α为19°,喷嘴延长线的交点至排渣器上端排渣口的垂直距离为0.1倍的炉体直径。炉体内上部区域炉衬为二层结构,外层为夹套,内层为粘土砖,下部区域炉衬为四层结构,外层为夹套,向内依次为捣打料层、水冷壁及耐火材料层。其中,水冷壁采用分块式组装,总共12块,水冷壁厚度为150mm,水冷壁之间采用高铝质耐火泥浆密封。水冷壁的进出水管采用激冷室下进、下出式,冷却水管为蛇形结构,水冷壁之间的冷却水管采用并联方式连接,冷却水管内的水流速度控制为2m/s。耐火材料层为含金属纤维耐火材料,厚度100mm,该耐火材料选用刚玉,耐火材料中的金属纤维体积含量为8%,金属纤维选用不锈钢纤维430Al。耐火材料通过金属锚固件固定于水冷壁上,金属锚固件之间间距为70mm,金属锚固件弯头距离耐火材料层表面约20mm。炉体内炉衬下部为溢流式排渣器,该排渣器上端排渣口为300mm,下端呈敞口状部分直径为500mm,排渣器深度为
1200mm,排渣器上端排渣口低于排渣器边缘80mm,排渣器内圆锥台状排渣口的侧壁与炉体轴线之间的夹角为5°。排渣器采用纯铜铸造,排渣器内预埋冷却水管,冷却水管内的水流速度控制为3m/s。在排渣器工作表面上砌筑微孔刚玉砖,厚度30mm。排渣器下端装有环形氧气分布器,环形氧气分布器由氧气管道和氧气环管组成,氧气环管管壁顶部开设有20个均匀分布的出气孔,环形氧气分布器中出来的氧气量为116Nm3/h,能防止熔渣中析铁现象的产生。
[0227] 气化炉上部区域的粘土砖主要材质为w(Al2O3)约55%,炉体下部区域的水冷壁材质选用纯铜,化学成分满足:w(Cu+Ag)约99.5%、w(S)约0.01%、w(P)约0.03%、w(其他杂质总和)约0.46%(含P、S)。水冷壁间密封所用高铝质耐火泥浆为w(Al2O3)约90%。水冷壁内预埋冷却水管材质为20#无缝钢管。水冷壁内侧耐火材料层材质为w(Al2O3)约
90%、w(Fe2O3)约1%。溢流式排渣器材质为:w(Cu+Ag)约99.5%、w(S)约0.01%、w(P)约
0.03%、w(其他杂质总和)约0.46%(含P、S)。排渣器内预埋冷却管材质为20#无缝钢管。排渣器表面的微孔刚玉砖材质为w(Al2O3)约90%、w(Fe2O3)约1%。
[0228] 该气化炉的处理煤量为1400t/d。主要操作条件、气化流程及气化结果如下:
[0229] 原料:一种烟煤块煤,其主要性质如下:粒度6~50mm,软化温度ST为1120℃,抗碎强度为87.3%,热稳定性TS+6为66.1%、TS6-3为32.3%、TS3-1为1.6%。
[0230] (1)主要操作条件:
[0231] 气化压力:4.0MPa
[0232] 氧气量:14000Nm3/h
[0233] 氧气温度:室温
[0234] 蒸汽量:10000kg/h
[0235] 蒸汽温度:400~450℃
[0236] 二氧化碳量:3700Nm3/h
[0237] 加煤量:55~60t/h
[0238] (2)气化流程:
[0239] 块状烟煤预先加满原料仓,通过原料锁斗进入气化炉内,气化剂氧气、水蒸汽及二氧化碳通过六个对置喷嘴进入炉膛内与烟煤进行反应。整个气化过程中,氧气量为3 3
14000Nm/h,蒸汽量为10000kg/h,二氧化碳量为3700Nm/h,入炉烟煤量为60t/h,生成产品
3
气量92000Nm/h,放出热量,同时产生液态熔渣。产品气向上通过粗煤气出口离开气化室,液态熔渣汇集到排渣器中,等排渣器满后,液态熔渣从排渣器上端的排渣口溢流出进入激冷室,高温液态熔渣通过激冷水迅速冷却后,再由渣锁排出气化炉系统。在这过程中,气化剂与含碳物质反应后放出的巨大热量使液态熔渣在渣池内一直处于流动状态,同时防止了液态熔渣在排渣器上部排渣口的冷凝,保证了排渣过程的顺利进行。
[0240] (3)主要气化试验结果:
[0241] 表6气化煤气组成(干基):mol%
[0242]H2 CO CO2 CH4 N2+Ar H2S+COS CnHm
27.85 58.32 6.61 6.01 1.02 0.13 0.06
[0243] 灰渣含碳量:2.2%3
[0244] 吨煤粗煤气产量:1533Nm/t
[0245] 冷煤气效率:90.3%
[0246] CO+H2+CH4含量:92.18%
[0247] 上述各实施例仅用于对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。