一种新型固体燃料转化设备及其煤粉气化转化方法与流程

本发明涉及燃料转化，特别是涉及一种新型固体燃料转化设备及其煤粉气化转化方法。

背景技术：

1、在煤炭转化技术中，气化炉得到工业化应用。其中的气流床气化炉具有高效、大能力等优点，但在应用中也具有局限性，主要表现在装置和系统的可用性低和生产操作对煤种煤质波动敏感性高，而煤氧烧嘴是气流床的核心部件之一，无论是湿法水煤浆加料或者是干法的煤粉加料，由于需要处理高速固体流体，并且需要长期在极端高温下工作，磨蚀和热应力的作用使得烧嘴的寿命一般小于2个月，装置需要周期性停车更换烧嘴，如此不仅增加生产维护成本，也大大降低了生产效率。另外，耐火材料由于受到熔渣的高温化学浸蚀，使得耐火材料的使用寿命也是生产可靠性和可用性的限制因素，维修维护成本高，此外，气流床将合成气与熔渣一起淬冷，导致合成气的高温显热的一部分损失掉，影响整体过程的能源效率。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种新型固体燃料转化设备及其煤粉气化转化方法，本发明的转化设备，其结构简单，设计合理，运行稳定，能效高；本发明的转化方法，其操作简便，转化效率高。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种新型固体燃料转化设备，包括炉体，所述炉体顶部设有点火烧嘴，所述炉体底部设有排料口，还包括提升单元、气固分离单元、雾化冷却单元和干式过滤单元，所述提升单元设有进气部、出气部和出渣部，所述进气部分别与所述炉体的底部和所述气固分离单元连接，所述出气部分别与所述气固分离单元和所述雾化冷却单元连接，所述出渣部分别与所述气固分离单元和所述炉体的中部连接，所述干式过滤单元与所述雾化冷却单元连接，所述炉体顶部设有若干间隔分布的独立喷嘴，所述炉体中部设有若干间隔分布的二次送料喷嘴。

4、进一步地，所述炉体内部呈直空筒型。

5、进一步地，所述独立喷嘴包括送料喷嘴、送气喷嘴和辅助喷嘴。

6、进一步地，所述烧嘴设于所述炉体顶部中心位置，若干所述送料喷嘴间隔分布于所述烧嘴外周，若干所述送气喷嘴间隔分布于若干所述送料喷嘴外周。

7、进一步地，所述炉体顶部设有中心管道，所述中心管道外侧设有由同心圆环组成的若干环形通道，所述送气喷嘴与所述中心管道连通，若干所述送料喷嘴分别与若干所述环形通道连通，所述中心管道具有循环半焦接口。

8、进一步地，所述进气部设有提升管，所述提升管分别与所述炉体底部和所述气固分离单元连接，在该提升管上设有初冷水送水组件；所述出渣部设有料腿和回料管，所述回料管分别与所述炉体和所述料腿连接，所述气固分离单元和所述料腿连通，在所述料腿处设有流化气送气口，在所述回料管靠近所述炉体的一端设有助流气送气口。

9、进一步地，所述回料管与所述炉体连通的一端，具有多个分路支管。

10、进一步地，雾化冷却单元包括两端相互连通的旁通管和主通管，所述主通管内设有冷却送水组件，所述主通管底端设有盈水收集组件。

11、使用上述转化设备的煤粉气化转化方法，包括如下步骤：

12、备煤粉，将煤块磨为煤粉，并按粒度大小分为主煤粉和微粉，待用；

13、设备预热，点火烧嘴采用液体或气体燃料与空气混合后燃烧，产生的热烟气将炉体及其下游单元预热；

14、加煤粉，逐步从炉体顶部投入主煤粉和纯氧，炉体转入运行；

15、加入二次煤粉，在气化炉中部，喷入微粉，微粉与高温合成气接触后产生反应，使煤气降温，与此同时，较低温度的循环固体进入气化炉中下部，与煤气接触后将高温煤气继续降温，使煤气中的熔融液滴固化成小颗粒固体；

16、进入下游单元处理，气固流体从炉体最底部进入提升管，残碳在提升管内继续反应，接着经气固分离单元分为气体和固体颗粒，气体分两路，主气路进入水雾化冷却单元进行降温，后与未经喷水冷却的旁路热气体混合，以调整水汽含量后，进入干式分离单元，分离出洁净合成气和半焦，其中，将固体颗粒从炉体中下部加入，对煤气进行降温，并与煤气循环，将半焦加压后经循环半焦入口进入与氧气混合，使半焦在高浓度氧的气氛下得到燃烧至燃烬，当有有洁净合成气生产出来后，将点火烧嘴的燃料切换成洁净合成气，其燃烧空气切换为氧气，并通入适量的水蒸汽或二氧化碳与氧气一起进入点火烧嘴，以保持点火烧嘴温度适中；

17、炉体进入正常操作，开始高效煤粉气化转化。

18、进一步地，备煤粉时，将煤磨细至150微米以下，同时将煤干燥至水分小于5％，其中分成粒度大于30微米为主煤粉，粒度小于30微米为微粉。

19、本发明的有益效果如下：

20、1、本发明的转化设备包括炉体，所述炉体顶部设有点火烧嘴，所述炉体底部设有排料口，还包括提升单元、气固分离单元、雾化冷却单元和干式过滤单元，所述提升单元设有进气部、出气部和出渣部，所述进气部分别与所述炉体的底部和所述气固分离单元连接，所述出气部分别与所述气固分离单元和所述雾化冷却单元连接，所述出渣部分别与所述气固分离单元和所述炉体的中部连接，所述干式过滤单元与所述雾化冷却单元连接，所述炉体顶部设有若干间隔分布的独立喷嘴，所述炉体中部设有若干间隔分布的二次送料喷嘴，本发明通过设置独立分离的送料喷嘴和送气喷嘴，避免了在烧嘴附近的快速燃烧而产生高温，从而避免了烧嘴被损坏的问题，同时，本发明在炉体中部设有二次送料喷嘴，通过二次送料喷嘴，二次送入的燃烧料可以使高温合成气得到初步冷却，并在炉体中部形成有固体颗粒循环，可将合成气进一步降温，也使雾状熔融灰渣固化成小颗粒，其无熔渣汇集，也无需在炉体内水淬冷降温，在提升管内残留半焦继续进行气化反应，充分利用煤气的显热产生煤气，提高固体转化效率，本设备无煤烧嘴，生产过程不形成积聚熔渣块，无黑水灰水产生；

21、2、本发明的转化方法，其无熔渣汇集，无需在炉体内水淬冷降温，转化效率高。

技术特征：

1.一种新型固体燃料转化设备，包括炉体，所述炉体顶部设有点火烧嘴，所述炉体底部设有排料口，其特征在于，还包括提升单元、气固分离单元、雾化冷却单元和干式过滤单元，所述提升单元设有进气部、出气部和出渣部，所述进气部分别与所述炉体的底部和所述气固分离单元连接，所述出气部分别与所述气固分离单元和所述雾化冷却单元连接，所述出渣部分别与所述气固分离单元和所述炉体的中部连接，所述干式过滤单元与所述雾化冷却单元连接，所述炉体顶部设有若干间隔分布的独立喷嘴，所述炉体中部设有若干间隔分布的二次送料喷嘴。

2.根据权利要求1所述的一种新型固体燃料转化设备，其特征在于，所述炉体内部呈直空筒型。

3.根据权利要求1所述的一种新型固体燃料转化设备，其特征在于，所述独立喷嘴包括送料喷嘴、送气喷嘴和辅助喷嘴。

4.根据权利要求3所述的一种新型固体燃料转化设备，其特征在于，所述烧嘴设于所述炉体顶部中心位置，若干所述送料喷嘴间隔分布于所述烧嘴外周，若干所述送气喷嘴间隔分布于若干所述送料喷嘴外周。

5.根据权利要求3所述的一种新型固体燃料转化设备，其特征在于，所述炉体顶部设有中心管道，所述中心管道外侧设有由同心圆环组成的若干环形通道，所述送气喷嘴与所述中心管道连通，若干所述送料喷嘴分别与若干所述环形通道连通，所述中心管道具有循环半焦接口。

6.根据权利要求1所述的一种新型固体燃料转化设备，其特征在于，所述进气部设有提升管，所述提升管分别与所述炉体底部和所述气固分离单元连接，在该提升管上设有初冷水送水组件；所述出渣部设有料腿和回料管，所述回料管分别与所述炉体和所述料腿连接，所述气固分离单元和所述料腿连通，在所述料腿处设有流化气送气口，在所述回料管靠近所述炉体的一端设有助流气送气口。

7.根据权利要求6所述的一种新型固体燃料转化设备，其特征在于，所述回料管与所述炉体连通的一端，具有多个分路支管。

8.根据权利要求1所述的一种新型固体燃料转化设备，其特征在于，雾化冷却单元包括两端相互连通的旁通管和主通管，所述主通管内设有冷却送水组件，所述主通管底端设有盈水收集组件。

9.使用权利要求1-8任一项所述转化设备的煤粉气化转化方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种煤粉气化转化方法，其特征在于，备煤粉时，将煤磨细至150微米以下，同时将煤干燥至水分小于5％，其中分成粒度大于30微米为主煤粉，粒度小于30微米为微粉。

技术总结
本发明涉及燃料转化技术领域，具体涉及一种新型固体燃料转化设备及其煤粉气化转化方法，本发明包括炉体，炉体顶部设有点火烧嘴，还包括提升单元、气固分离单元、雾化冷却单元和干式过滤单元，炉体顶部设有若干间隔分布的独立喷嘴，炉体中部设有若干间隔分布的二次送料喷嘴，通过设置独立分离的喷嘴，避免了在烧嘴附近的快速燃烧产生高温，损坏烧嘴，通过二次送料，可以使高温合成气得到初步冷却，并在炉体中部形成有固体颗粒循环，可将合成气进一步降温，也使雾状熔融灰渣固化成小颗粒，其无熔渣汇集，无需在炉体内水淬冷降温，本设备无煤烧嘴，生产过程不形成积聚熔渣块，无黑水灰水产生；本发明的转化方法，其操作简便，运行稳定，转化高效。

技术研发人员：李冶
受保护的技术使用者：李冶
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12