本發(fā)明涉及煤氣化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種氣化反應(yīng)器及氣化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，煤主要是通過直接燃燒的方式進行使用，但直接燃燒的方式導致煤的利用率較低，同時還會污染環(huán)境。為此，出現(xiàn)了一種煤氣化技術(shù)，將顆粒狀的煤轉(zhuǎn)換成煤氣，以提高煤的利用率和減輕對環(huán)境的污染。煤氣化技術(shù)是指：顆粒狀的煤與氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)，生成煤氣；具體地，煤氣化是在氣化反應(yīng)器中完成的，顆粒狀的煤在自下而上的氣化劑的作用下運動，并與氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)生成煤氣。

目前，傳統(tǒng)的煤炭顆粒固定床氣化技術(shù)是采用空氣添加蒸汽作為氣化劑，并在常壓下高溫燃燒固定床間歇式循環(huán)進行煤炭轉(zhuǎn)化制造煤氣(一氧化碳和氫氣)的技術(shù)。由于需要定期停機以清理氣化反應(yīng)器中的廢渣，因此，在進行廢渣清理的過程中無法進行氣化反應(yīng)，從而降低了煤氣的產(chǎn)出效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種氣化反應(yīng)器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的氣化系統(tǒng)的煤氣的產(chǎn)出效率較低的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供的氣化反應(yīng)器，包括：運行壓力為0.1MPa～5.0MPa范圍內(nèi)、具有空腔的殼體，所述殼體的頂部設(shè)置有進料口，所述殼體的底部設(shè)置有排渣口，所述空腔底部設(shè)置有自動排渣結(jié)構(gòu)，所述自動排渣結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動部和驅(qū)動器，所述轉(zhuǎn)動部與所述殼體轉(zhuǎn)動連接，所述驅(qū)動器與所述殼體相連；

所述殼體包括夾套結(jié)構(gòu)，所述夾套結(jié)構(gòu)包括內(nèi)套筒和外套筒，所述內(nèi)套筒和所述外套筒之間具有用于填充冷卻水的冷卻水腔室，所述夾套結(jié)構(gòu)與汽包相連通，所述汽包具有蒸汽出口；所述殼體的下部設(shè)置有蒸汽入口，所述汽包的蒸汽出口與所述殼體下部的蒸汽入口相連通。

進一步地，所述蒸汽入口的數(shù)量為多個，所述殼體的側(cè)壁下部區(qū)域設(shè)置有環(huán)形管，多個所述蒸汽入口設(shè)置于所述環(huán)形管上，各所述蒸汽入口與所述殼體的空腔連通，所述汽包與所述環(huán)形管連通。

優(yōu)選地，所述殼體的底部設(shè)置有氣化劑入口，所述汽包與所述氣化劑入口相連通。

優(yōu)選地，所述夾套結(jié)構(gòu)位于所述殼體的下部區(qū)域，所述殼體的上部區(qū)域為由耐火材料制成的耐火結(jié)構(gòu)，所述耐火結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有隔熱襯里。

較佳地，所述殼體的進料口處設(shè)置有鐘罩閥布料器，所述鐘罩閥布料器包括相互連接的鐘罩型閥體和液壓驅(qū)動機構(gòu)。

優(yōu)選地，還包括原料料面檢測儀表，所述原料料面檢測儀表安裝于所述殼體上。

進一步地，所述殼體內(nèi)部設(shè)置有溫度檢測儀。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的氣化反應(yīng)器具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明所述的氣化反應(yīng)器在使用的過程中，以原料煤或者焦炭為原料，氣化劑為純氧+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽或者純氧+水蒸汽+CO₂、富氧+水蒸汽+CO₂、純氧+CO₂或者富氧+CO₂，原料與氣化劑在氣化反應(yīng)器的空腔內(nèi)進行反應(yīng)，產(chǎn)生的廢渣落到殼體內(nèi)空腔的底部，由于空腔的底部設(shè)置有自動排渣結(jié)構(gòu)，自動排渣機構(gòu)中的驅(qū)動器驅(qū)動轉(zhuǎn)動部轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動部在轉(zhuǎn)動的過程中將殼體內(nèi)壁上的廢渣掃落，使得廢渣繼續(xù)向殼體下部的排渣口移動，同時可以避免廢渣粘結(jié)在殼體內(nèi)壁上。

此外，由于氣化反應(yīng)過程放出大量熱，為了保護殼體，在內(nèi)套筒和外套筒之間通入冷卻水，冷卻水將殼體內(nèi)部的溫度吸收后，水蒸發(fā)為水蒸汽，水蒸汽經(jīng)由殼體下部的蒸汽入口進入殼體的內(nèi)腔，進入殼體內(nèi)腔的水蒸汽的溫度低于內(nèi)腔溫度，因此，可以起到對于氣化反應(yīng)器的下部區(qū)域降溫的作用。

綜上，與現(xiàn)有技術(shù)中的氣化反應(yīng)器相比，本發(fā)明提供的氣化反應(yīng)器在氣化反應(yīng)的過程中就可以清理廢渣，無需停機進行清理，因此可以連續(xù)進行氣化反應(yīng)，增加了煤氣的產(chǎn)出效率；此外，由于本發(fā)明提供的氣化反應(yīng)器的殼體包括夾套結(jié)構(gòu)，夾套結(jié)構(gòu)中的冷卻水在冷卻殼體的同時副產(chǎn)水蒸汽并將水蒸汽通入殼體內(nèi)腔，起到一定的降溫作用。

進一步地，當氣化劑為CO₂+氧氣或者CO₂+富氧，水蒸汽不作為氣化劑時，能進一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。從而使得煤氣中水蒸汽含量極少，因煤氣洗滌冷卻而產(chǎn)生的廢水基本消除，煤氣中的組分更適合作為燃料氣使用。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種氣化系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的氣化系統(tǒng)消耗水蒸汽量較大，且煤氣的產(chǎn)出效率較低的技術(shù)問題。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種氣化系統(tǒng)，包括如上述技術(shù)方案所述的氣化反應(yīng)器。

進一步地，所述氣化反應(yīng)器的頂部連接有給料罐，底部連接有排渣鎖斗，所述給料罐與變壓進料鎖斗相連，所述變壓進料鎖斗與原料倉相連。

優(yōu)選地，所述變壓進料鎖斗的數(shù)量為兩個，兩個所述變壓進料鎖斗之間連接有平衡管道。

所述氣化系統(tǒng)與上述氣化反應(yīng)器相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的氣化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2為本發(fā)明實施例提供的氣化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3為本發(fā)明實施例提供的氣化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中A處的局部放大圖。

圖中：1-殼體；11-夾套結(jié)構(gòu)；12-耐火結(jié)構(gòu)；13-環(huán)形管；21-進料口；22-排渣口；23-氣體出口；24-氣化劑入口；3-汽包；4-蒸汽管路；51-給料罐；52-變壓進料鎖斗；6-排渣鎖斗；7-布料錐形筒。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1-4所示，本發(fā)明實施例提供的氣化反應(yīng)器，運行壓力為0.1MPa～5.0MPa范圍內(nèi)，氣化反應(yīng)器的內(nèi)部反應(yīng)區(qū)自下至上分別為灰層、氧化層、第一還原層、第二還原層、干餾層和干燥層。氣化反應(yīng)器包括：具有空腔的殼體1，殼體1的頂部設(shè)置有進料口21，殼體1的底部設(shè)置有排渣口22，空腔底部設(shè)置有自動排渣結(jié)構(gòu)，自動排渣結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動部和驅(qū)動器，轉(zhuǎn)動部與殼體1轉(zhuǎn)動連接，驅(qū)動器與殼體1相連；殼體1包括夾套結(jié)構(gòu)11，夾套結(jié)構(gòu)11包括內(nèi)套筒和外套筒，內(nèi)套筒和外套筒之間具有用于填充冷卻水的冷卻水腔室，夾套結(jié)構(gòu)11與汽包3相連通，汽包3具有蒸汽出口；殼體1的下部設(shè)置有蒸汽入口，汽包3的蒸汽出口與殼體1的蒸汽入口相連通。在氣化反應(yīng)器中，氣體出口23設(shè)置于殼體1上部側(cè)壁或者頂蓋上，且氣體出口23內(nèi)側(cè)具有耐熱澆注襯里，氣體出口23內(nèi)設(shè)置有煤灰攔截網(wǎng)。具體地，自動排渣結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動部數(shù)量為多個，轉(zhuǎn)動部均由耐熱耐磨鑄鋼制成，且為扇形結(jié)構(gòu)，多個轉(zhuǎn)動部在殼體1內(nèi)壁呈多層排布。

本發(fā)明所述的氣化反應(yīng)器在使用的過程中，以原料煤或者焦炭為原料，氣化劑為純氧+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽或者純氧+水蒸汽+CO₂、富氧+水蒸汽+CO₂、純氧+CO₂或者富氧+CO₂，原料與氣化劑在氣化反應(yīng)器的空腔內(nèi)進行反應(yīng)，產(chǎn)生的廢渣落到殼體1內(nèi)空腔的底部，由于空腔的底部設(shè)置有自動排渣結(jié)構(gòu)，自動排渣機構(gòu)中的驅(qū)動器驅(qū)動轉(zhuǎn)動部轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動部在轉(zhuǎn)動的過程中將殼體1內(nèi)壁上的廢渣掃落，使得廢渣繼續(xù)向殼體1下部的排渣口22移動，同時可以避免廢渣粘結(jié)在殼體1內(nèi)壁上。

此外，由于氣化反應(yīng)過程放出大量熱，為了保護殼體1，在內(nèi)套筒和外套筒之間通入冷卻水，冷卻水將殼體1內(nèi)部的溫度吸收后，水蒸發(fā)為水蒸汽，水蒸汽經(jīng)由殼體1下部的蒸汽入口進入殼體1的內(nèi)腔，進入殼體1內(nèi)腔的水蒸汽的溫度低于內(nèi)腔溫度，因此，可以起到對于氣化反應(yīng)器的下部區(qū)域降溫的作用。

綜上，與現(xiàn)有技術(shù)中的氣化反應(yīng)器相比，本發(fā)明提供的氣化反應(yīng)器在氣化反應(yīng)的過程中就可以清理廢渣，無需停機進行清理，因此可以連續(xù)進行氣化反應(yīng)，增加了煤氣的產(chǎn)出效率；此外，由于本發(fā)明提供的氣化反應(yīng)器的殼體1包括夾套結(jié)構(gòu)11，夾套結(jié)構(gòu)11中的冷卻水在冷卻殼體1的同時副產(chǎn)水蒸汽并將水蒸汽通入殼體1內(nèi)腔，起到一定的降溫作用。

為了便于將水蒸汽直接通入殼體1的空腔中，可以在殼體1上設(shè)置多個蒸汽入口，多個蒸汽入口在所述殼體1上周向間隔排列圍成一圈，汽包3與蒸汽入口之間的管路包括主管路和多個分支管路，主管路與汽包3連通，各分支管路均與主管路連通，各分支管路與殼體1上的多個蒸汽入口一一對應(yīng)連通；如此設(shè)計，汽包3內(nèi)的水蒸汽可通過各蒸汽入口從空腔的多個方向同時進入空腔內(nèi)，從而使得進入空腔內(nèi)的水蒸汽在空腔內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)快速降溫。

本實施例中，殼體1的側(cè)壁下部區(qū)域設(shè)置有環(huán)形管13，環(huán)形管13上設(shè)置有多個蒸汽入口，各蒸汽入口與殼體1的空腔連通，汽包3與環(huán)形管13連通。具體地，夾套結(jié)構(gòu)11通過蒸汽管路4與汽包3連通，汽包3通過蒸汽環(huán)路與環(huán)形管13相連通，蒸汽管路4為上升管路或者下降管路。如此設(shè)計，汽包3與環(huán)形管13之間的蒸汽管路4只包括主管路即可，汽包3內(nèi)的水蒸汽進入環(huán)形管13后，通過環(huán)形管13的各蒸汽入口同時從各方向進入殼體1內(nèi)的空腔，從而使得進入空腔內(nèi)的水蒸汽在空腔內(nèi)實現(xiàn)快速降溫。

本實施例中，殼體1上設(shè)置有氣化劑入口24，用于向殼體1的內(nèi)腔通入氣化劑，由于氣化劑可以為純氧+水蒸汽，還可以是富氧+水蒸汽或者純氧+水蒸汽+CO₂、富氧+水蒸汽+CO₂、純氧+CO₂或者富氧+CO₂，因此，在使用不包含水蒸汽的氣化劑時，可采用上述描述的氣化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，在使用包含有水蒸汽的氣化劑時，優(yōu)選地，氣化反應(yīng)器中，汽包3與氣化劑入口24連通，汽包3內(nèi)的部分水蒸汽與經(jīng)由預(yù)熱器預(yù)熱后的外界通入的其他氣化劑所需氣體混合后共同從氣化劑入口24進入氣化反應(yīng)器內(nèi)部。由于水蒸汽經(jīng)由殼體1底部的氣化劑入口24進入殼體1的內(nèi)腔，作為氣化劑的一部分參與反應(yīng)。因此，夾套結(jié)構(gòu)中的冷卻水在降低殼體1的溫度、保護殼體1的同時，副產(chǎn)水蒸汽供入殼體1的內(nèi)腔中參與反應(yīng)，從而減少了外界通入的水蒸汽的量。

進一步地，當氣化劑為CO₂+氧氣或者CO₂+富氧，水蒸汽不作為氣化劑時，能進一步的降低原料煤、和蒸汽的消耗，甚至不消耗蒸汽。從而使得煤氣中水蒸汽含量極少，因煤氣洗滌冷卻而產(chǎn)生的廢水基本消除，煤氣中的組分更適合作為燃料氣使用。

氣化反應(yīng)器的殼體1可以為全夾套形式或者半夾套形式，當氣化反應(yīng)器的爐壁為半夾套形式時，夾套結(jié)構(gòu)11位于殼體1的下部區(qū)域，殼體1的上部區(qū)域為由耐火材料制成的耐火結(jié)構(gòu)12，耐火結(jié)構(gòu)12內(nèi)設(shè)置有隔熱襯里。夾套結(jié)構(gòu)11內(nèi)壁采用碳鋼+不銹鋼復合鋼板或者碳鋼+不銹鋼堆焊，且夾套結(jié)構(gòu)11具有吸收熱膨脹量消除熱應(yīng)力變形能力，耐火結(jié)構(gòu)12向火面為耐磨澆注料或者重質(zhì)耐火料襯里。

相對于全夾套形式來說，采用半夾套形式的殼體1的氣化反應(yīng)器具有如下優(yōu)點：夾套結(jié)構(gòu)11位于殼體1的下部區(qū)域，抗腐蝕耐高溫，可承受氣化層高溫且不結(jié)渣掛渣，耐火結(jié)構(gòu)12位于殼體1的上部區(qū)域，減少氣化反應(yīng)器內(nèi)床層熱損，提高氣化效率。

當氣化反應(yīng)器的尺寸相同，投煤量相同，操作壓力及溫度均相同時，與全夾套形式的氣化反應(yīng)器相比：采用半夾套形式的殼體1的氣化反應(yīng)器煤氣產(chǎn)量多2.18％，采用半夾套形式的殼體1的氣化反應(yīng)器有效氣含量高5.19％，采用半夾套形式的殼體1的氣化反應(yīng)器入爐純氧少消耗3.82％；全夾套形式的殼體1的氣化反應(yīng)器比采用半夾套形式的殼體1的氣化反應(yīng)器的蒸汽產(chǎn)量多一倍，進入氣化反應(yīng)器的蒸汽減少約2.75％。由上可知：采用采用半夾套形式的殼體1的氣化反應(yīng)器的氣化效率比采用采用全夾套形式的殼體1的氣化反應(yīng)器的氣化效率高4％-5％，耗氧量減少，節(jié)能降耗效果明顯。

較佳地，殼體1的進料口21處設(shè)置有鐘罩閥布料器，鐘罩閥布料器包括相互連接的鐘罩型閥體和液壓驅(qū)動機構(gòu)，由于閥體為鐘罩型，因此能順暢均勻分布原料煤、焦炭粒料進入殼體1的空腔，閥體表面堆焊耐磨硬質(zhì)合金，液壓驅(qū)動機構(gòu)為豎直長閥桿液壓驅(qū)動器，能嚴密關(guān)閉氣化器內(nèi)煤氣不外泄。此外，在殼體1的頂部設(shè)置有布料錐形筒7，以確保爐頂料面呈同心圓波行平面，使床層中上升氣流均勻分布，有利于原料煤、焦炭的氣化反應(yīng)。

本實施例中，氣化反應(yīng)器還包括原料料面檢測儀表和溫度檢測儀，原料料面檢測儀表安裝于殼體1上，用于對氣化反應(yīng)器中原料的碳層高度進行測量，原料料面檢測儀表可以采用雷達測料器。溫度檢測儀設(shè)置于殼體1內(nèi)部，用于檢測殼體1的內(nèi)腔的溫度，可以根據(jù)檢測出的溫度調(diào)節(jié)經(jīng)由水蒸汽入口通入殼體1的內(nèi)腔的水蒸汽的量。

實施例二

如圖1-4所示，本發(fā)明實施例二提出一種氣化系統(tǒng)，包括如實施例一提供的氣化反應(yīng)器。氣化反應(yīng)器的頂部設(shè)置有變壓進料鎖斗52，變壓進料鎖斗52與氣化反應(yīng)器之間連接有給料罐51，變壓進料鎖斗52與原料倉連通，變壓進料鎖斗52上設(shè)置有充壓泄壓氣體接口，進料鎖斗充壓可以使用本裝置煤氣和其他惰性氣體；變壓進料鎖斗52的數(shù)量可以為一個、兩個或者多個，當變壓進料鎖斗52的數(shù)量為兩個或者多個時，各變壓進料鎖斗52之間連接有平衡管道。在本實施例的一種具體實施方式中，變壓進料鎖斗52的數(shù)量為兩個，兩個變壓進料鎖斗52之間連接有平衡管道。

氣化反應(yīng)器的排渣口22與排渣鎖斗6，排渣鎖斗6的進口與氣化反應(yīng)器的排渣口22連通，排渣鎖斗6的進口或者出口設(shè)置有自動平板閥或者鎖渣球閥，排渣鎖斗6的內(nèi)壁設(shè)置有耐磨耐腐蝕護板，排渣鎖斗6為變壓排渣罐，并與排渣閥相連，排渣鎖斗6還與膨脹冷卻器相連通。

在使用本實施例提供的氣化系統(tǒng)的過程中，氣化劑經(jīng)過預(yù)熱混合后由氣化反應(yīng)器的氣化劑入口24進入爐內(nèi)，原料自氣化反應(yīng)器的頂部進料口21進入爐內(nèi)，氣體自下而上通過氣化反應(yīng)器內(nèi)的灰層、氧化層、第一還原層、第二還原層、干餾層和干燥層；氣化劑經(jīng)由灰層吸收顯熱升高溫度達260～350℃，經(jīng)氧化層原料煤(或者焦炭)與純氧發(fā)生燃燒反應(yīng)生成CO₂，氣\固物料溫度迅速升高達1100～1200℃，之后上升氣流進入第一還原層和第二還原層，原料煤(或焦炭)與高溫氣體發(fā)生煤氣化反應(yīng)：C+CO₂→2CO、C+H₂0→CO+H₂，此氣化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，上升氣流溫度下降到850～900℃再次進入干餾層和干燥層，在此層上升氣流與進爐冷原料煤(或焦炭)接觸進行熱交換，氣流最后溫度下降到500～550℃，從氣化反應(yīng)器的氣體出口23導出；冷原料煤(或焦炭)在干餾層和干燥層中受熱升溫以及在氣體作用下，將存于原料煤(或焦炭)中的揮發(fā)份和水分溢出進入上升氣流隨出口煤氣帶走。

入爐原料煤(或焦炭)粒度為6～25mm，貯于原料倉，按照一定計量進入變壓進料鎖斗52，按時間順序控制加入給料罐51和氣化反應(yīng)器中，與上升氣流逆向移動，由上而下通過干燥層、干餾層、第二還原層、第一還原層、氧化層和灰層，此時入爐原料煤(或焦炭)已經(jīng)燃燒及氣化反應(yīng)變成灰渣，灰渣再經(jīng)過排渣口22排入到排渣鎖斗6，灰渣從排渣鎖斗6的排渣閥外排。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。