一种带双氧化区双还原区的新型顺逆流循环气化炉装置的制作方法

本发明涉及煤制气技术领域，尤其涉及一种带双氧化区双还原区的新型顺逆流循环气化炉装置。

背景技术：

工业中的煤制气，是原料煤通过热解和还原两种化学方式取得有效燃料气体co、h2和ch4，在制气生产中的主要工作顺序为干馏、还原及氧化。煤干馏区的热解温度通常在300-600℃左右，这一阶段温度会产生大量的焦油和高烃类化合物后混同其它煤气输出至炉外；同时饱和热煤气在后续温降和换热过程中，会产生大量的酚水。煤焦油和酚水均属于《国家危险废物名录(2015-2020)》中认定危险废物。2015年3月，工业信息化部和财政部联合编制了《工业领域煤炭高效利用行动计划(2015-2020)》，对工业领域煤炭清洁化利用做出布局，行动计划推荐了21种工业领域煤炭清洁高效利用参考技术，其中循环流化床煤气化技术位列其中。然而，传统的循环流化床煤气化设备系统在实际应用中还存在很大的局限性，比如：碳转化率低，产生大量的危废物质含碳飞灰(约占原料量的10-20％)没有合适的后续处理、应用方法，这也限制了常规流化床气化炉的应用行业。因此，工业领域煤炭清洁高效利用的道路仍然任重而道远，特别是循环流化床煤炭循环气化的机理、形态、方式、结构，仍然需要进一步地改进提高，为此，我们提出了一种带双氧化区双还原区的新型顺逆流循环气化炉装置。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决背景技术中存在的缺点，而提出的一种带双氧化区双还原区的新型顺逆流循环气化炉装置。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种带双氧化区双还原区的新型顺逆流循环气化炉装置，包括炉体，所述炉体的上端连通有进料口，所述炉体的下端收拢并连通有连通管，所述炉体的内侧固定安装有分级均风器，所述炉体的位于分级均风器的上方嵌入安装有集气装置，所述连通管的内侧设置有上端穿过分级均风器内侧的喷出装置，所述集气装置与喷出装置之间连通有循环管道，所述炉体的外表面靠近上端的外表面与连通管的外表面均连通有气化剂送入管道，所述连通管的下端设置有积灰结构。

优选的，所述循环管道包括连通在集气装置外表面的煤气管、连动在煤气管端部朝向下方延伸的下连管，所述下连管的下端朝向靠近连通管的方向延伸并穿过连通管的外表面，且连通管的端部与喷出装置的下端相连通。

优选的，所述喷出装置还包括布设在外表面靠近上端处的喷头，所述喷头的数量为若干组且之间呈阵列排布，所述喷头的外表面靠近端口处延伸出挡灰片。

优选的，所述煤气管与下连管的连接处设置有飞灰收集器，所述飞灰收集器的一端连通有煤气出口。

优选的，所述集气装置包括外形呈环状的集气道与呈环形阵列布设在集气道内侧的隔板。

优选的，所述分级均风器包括呈环形阵列布设在炉体内侧的分流板，所述分流板的外表面贯穿开设有多个通风口。

优选的，所述积灰结构包括固定连接在连通管下端的积渣室，所述连通管与积渣室的连接处设置有出渣阀门。

优选的，所述气化剂送入管道包括上部气化剂管、连入连通管内侧的下部气化剂管，所述上部气化剂管与下部气化剂管的端部相互靠近并共同连入滞留室，所述滞留室的外表面连入有气化剂入管，所述上部气化管的端部连通有绕在炉体外围的环管，所述环管的外表面布设有若干的连入炉体内侧的小喷管。

优选的，所述炉体的内侧自上至下依次形成上氧化区、上还原区、下还原区与下氧化区，所述集气装置位于上还原区与下还原区之间。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过炉体分布有上下两个氧化区、上下两个还原区，两个还原区位于两个氧化区之间，气化剂分别从炉体上部和下部引入，原料煤从炉体上方投入，原料煤在制气生产中的上部区域主要工作顺序为干馏、氧化及还原，气流流动方向与煤的流动方向为自上而下的顺流；下部区域半焦煤主要工艺顺序为还原、氧化，气体自下而上流动与煤的运动方向为逆流。上部煤气和下部煤气均从气化炉中部引出至炉外。炉气流经后续飞灰收集器时，煤气中含有的少量飞灰被收集，通过炉体下部设置的喷出装置，输送至下部氧化区进行二次循环燃烧。克服了固定床气化技术产生焦油和酚水等危废，克服了流化床气化技术产生飞灰同时也会产生酚水等危废的弊端，并且解决了碳转化率低的问题。

附图说明

图1为本发明一种带双氧化区双还原区的新型顺逆流循环气化炉装置的结构示意图；

图2为本发明一种带双氧化区双还原区的新型顺逆流循环气化炉装置的剖视图；

图3为本发明一种带双氧化区双还原区的新型顺逆流循环气化炉装置的图2中a处的放大图；

图4为本发明一种带双氧化区双还原区的新型顺逆流循环气化炉装置的工作原理图。

图中：1、炉体；2、进料口；3、连通管；4、出渣阀门；5、积渣室；6、下部气化剂管；7、滞留室；8、气化剂入管；9、上部气化剂管；10、分级均风器；11、集气装置；12、煤气管；13、飞灰收集器；14、下连管；15、喷出装置；16、喷头；17、挡灰片；18、上氧化区；19、上还原区；20、下还原区；21、下氧化区；22、煤气出口；23、环管；24、小喷管。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1-图4所示的一种带双氧化区双还原区的新型顺逆流循环气化炉装置，包括炉体1，炉体1的上端连通有进料口2，炉体1的下端收拢并连通有连通管3，炉体1的内侧固定安装有分级均风器10，炉体1的位于分级均风器10的上方嵌入安装有集气装置11，连通管3的内侧设置有上端穿过分级均风器10内侧的喷出装置15，集气装置11与喷出装置15之间连通有循环管道，炉体1的外表面靠近上端的外表面与连通管3的外表面均连通有气化剂送入管道，连通管3的下端设置有积灰结构。

循环管道包括连通在集气装置11外表面的煤气管12、连动在煤气管12端部朝向下方延伸的下连管14，下连管14的下端朝向靠近连通管3的方向延伸并穿过连通管3的外表面，且连通管3的端部与喷出装置15的下端相连通，用来循环输送气体。

喷出装置15还包括布设在外表面靠近上端处的喷头16，喷头16的数量为若干组且之间呈阵列排布，喷头16的外表面靠近端口处延伸出挡灰片17，避免部分炉渣堵住出灰口。

煤气管12与下连管14的连接处设置有飞灰收集器13，飞灰收集器13的一端连通有煤气出口22，用来排出燃烧后的煤气。

集气装置11包括外形呈环状的集气道与呈环形阵列布设在集气道内侧的隔板，集气装置11为均匀设置多区域的环形结构，采用耐高温耐磨损的金属材料制做，并均匀设置多个进气集气道，防止炉内气流偏流，使炉内气化均匀。

分级均风器10包括呈环形阵列布设在炉体1内侧的分流板，分流板的外表面贯穿开设有多个通风口，使气固接触均匀，原料煤的燃烧放热及还原制气反应更加充分，煤耗低、冷煤气效率可达80％以上。

积灰结构包括固定连接在连通管3下端的积渣室5，连通管3与积渣室5的连接处设置有出渣阀门4，可以常温出渣，便于操作。

气化剂送入管道包括上部气化剂管9、连入连通管3内侧的下部气化剂管6，上部气化剂管9与下部气化剂管6的端部相互靠近并共同连入滞留室7，滞留室7的外表面连入有气化剂入管8，上部气化管9的端部连通有绕在炉体1外围的环管23，环管23的外表面布设有若干的连入炉体1内侧的小喷管24，常规气化炉上部是产成品煤气，如不慎溢出容易使人窒息，存在长期的安全隐患，而改进为靠近上部处输入的气化剂，即使加煤装置有微量泄漏，在加煤过程漏出的也仅仅是少量空气和水蒸汽，无任何voc排放。

炉体1的内侧自上至下依次形成上氧化区18、上还原区19、下还原区20与下氧化区21，集气装置11位于上还原区19与下还原区20之间；上氧化区18的原料煤首先进行燃烧反应产生烟气，烟气自上而下经过上还原区19、下还原区20再进行热解反应，上氧化区18的主要作用是利用高温来裂解煤受热时产生的挥发产物，如焦油和重碳烃类物质转化为燃料气co和h2，少部分甲烷气(ch4)，使生产的煤气中不含这些难于处理的污染物，还能使煤中含有的表水充分在高温区气化。原料煤经过上氧化区18、上还原区19后析出其中的挥发产物和水分，成为半焦煤。下氧化区21的半焦煤与气化剂逆向流动，主要作用使煤气化后生成的灰渣中碳含量减少，以降低灰渣带出的碳损失，提高气化用煤的碳利用率。上、下层煤气从气化炉的中部混合后排出气化炉，不含焦油类和酚类物质。为了保证上下煤气的出气均匀，在中部炉体1设置了集气装置11，使气化过程稳定不偏流。形成的上还原区19与下还原区20，以还原氧化区燃烧生成的co2成co,析出的水蒸汽分解为co和h2,使产生的煤气热值提高并降低煤气出口的温度。飞灰收集器13收集的煤气中含有的少量含碳飞灰，使煤气中含碳细灰通过炉体1下部的喷出装置15，循环返回到炉体1的下氧化区21进行二次燃烧放热，作为还原反应的热源。

综上，该技术方案克服了固定床气化技术产生焦油和酚水等危废，克服了流化床气化技术产生飞灰同时也会产生酚水等危废的弊端，并且解决了碳转化率低的问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。