專利名稱：重力循環(huán)床煤氣-蒸汽聯(lián)產鍋爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煤制氣技術及設備，尤其涉及一種循環(huán)流化床煤氣——蒸汽聯(lián)產技術及鍋爐設備。
現(xiàn)有技術中，用煤制氣的設備主要有以下四種焦爐，直立爐，水煤氣兩段爐和加壓魯奇爐。焦爐煤氣是目前城市煤氣的主要生產方式，因為它可以生產中熱值煤氣，也易于大型化，但它的發(fā)展受焦煤來源和焦炭銷路的限制。直立爐和水煤氣兩段爐，它們產生的煤氣熱值低，制氣效率低，不適于做城市煤氣，并且對煤種都有特殊的要求。加壓魯奇爐采用加壓氣化工藝，工藝復雜，技術難度大，后處理系統(tǒng)復雜，投資大，難于推廣應用。
為解決上述問題，中國實用新型專利89213611采用一個完全氣化的工藝，煤先在循環(huán)流化床裂解，取得中熱值煤氣，煤裂解后生成的半焦再送氣化器氣化，產生低熱值煤氣。這種工藝方法雖有不少優(yōu)點，但該裝置還得需要外供蒸汽和外加熱源，造成設備龐大，結構不緊湊，能源不能充分利用的缺陷。
中國發(fā)明專利91103896.5采用循環(huán)床煤氣蒸汽聯(lián)產的一體化工藝方法及設備，既可產生中熱值煤氣供居民生活使用，同時可產生蒸汽供熱或發(fā)電。該專利用帶三旋渦內分離循環(huán)流化床鍋爐產生蒸汽，而在該鍋爐之外緊鄰布置一個流化床煤裂解爐產生煤氣，采用經分離器分離下來的熱灰作熱載體提供煤熱解所需的熱源，而粉煤熱解后產生的半焦和部分原煤作為鍋爐的燃料。上述制氣工藝和設備，只能使部分煤進行氣化，即使是這部分煤的裂解產物，還有一部分要與進入裂解爐的氧反應，因而影響了煤氣產率。另一方面，裂解爐的氣化熱源只是靠分離器分離下來的熱物料作為熱載體，循環(huán)量小，爐內溫度偏低，這樣會導致相當大份額的揮發(fā)份將轉換成焦油而不是煤氣，也會影響制氣產率和降低煤氣熱值。同時，在生產化工合成原料氣和燃氣——蒸氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電用氣時，希望有相當數(shù)量的水煤氣反應，該反應為強吸熱反應，更需要提供數(shù)量足夠多和溫度足夠高的熱物料，即要求熱源足夠強。
針對上述情況，本發(fā)明的目的和任務是提供一種制氣工藝簡單、結構緊湊的重力循環(huán)床煤氣——蒸汽聯(lián)產鍋爐，該鍋爐既可產蒸汽，又可生產高質量煤氣，在不需外供蒸汽和外加熱源，不增加動力消耗和不導致設備嚴重磨損的情況下，為氣化床提供足夠多和溫度較高的熱物料，從而進一步提高制氣產率。
本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的它主要由鍋爐爐膛、分離器，飛灰回送系統(tǒng)，過熱器及鍋爐尾部受熱面等組成，其特征是該鍋爐爐膛下部是由燃燒床、傳熱床和氣化床三個并列的流化床組成，氣化床與傳熱床及傳熱床與燃燒床之間設有潛流孔，其燃燒床上部直接與爐膛上部相通，氣化床和傳熱床頂棚由傾斜受熱面覆蓋，其頂棚之上設有物料收集斗，在爐內裝有引導物料進入氣化床的料腿。
上述重力循環(huán)床煤氣——蒸汽聯(lián)產鍋爐的運行機理是利用不同氣速下飛灰攜帶率的不同，在爐膛下部的燃燒床內形成高氣速區(qū)，上部形成低氣速區(qū)，高速區(qū)攜帶的飛灰，到了上部低速區(qū)，由于重力作用就有部分較大燃料回落下來，這個回落量隨速度加大而增加。把靠重力分離下來的回落灰和經分離器分離下來的細物料收集到一起，送入氣化床作為煤熱解氣化的熱源，熱解后生成的半焦經傳熱床燃燒傳熱后送到燃燒床繼續(xù)燃燒。由于參與重力循環(huán)的物料和分離器分離下來的熱物料全部用于氣化熱源，因而可最大限度的提高進入氣化床的高溫物料量，達到提高制氣率的目的。附

圖1為本發(fā)明的結構示意圖(主觀圖)。附圖2為附圖1的側視圖。附圖3為本發(fā)明熱物料循環(huán)流程圖。
下面結合附圖敘述本發(fā)明的具體結構，實施例及工作情況。
本發(fā)明是在循環(huán)流化床鍋爐爐膛的下部由膜式水冷壁或磚墻間隔成三個并列的流化床即燃燒床1，傳熱床2和氣化床3。氣化床與傳熱床及傳熱床與燃燒床之間分別用潛流孔4、5相連通。潛流孔的下沿與流入側床的底面同高，相鄰兩床底面之間的高度差為0—300mm。即氣化床3與傳熱床2間隔墻底部有潛流孔4，孔下沿與氣化床底部同高，而傳熱床2較氣化床3低0—300mm；傳熱床2與燃燒床1之間亦有潛流孔，潛流孔5的下沿與傳熱床2的底部同高，燃燒床底又較傳熱床低0—300mm。三床之中，只有燃燒床為高速床，且其上部直接與鍋爐爐膛上部9相通。燃燒床空床速度8—15m/s，而爐膛上部的氣速僅為15—5.5m/s。從燃燒床1中揚析和夾帶出的熱物料中的全部粗顆粒和部分細顆粒在爐膛上部的區(qū)域9中受重力作用而沉落，由于傳熱床和氣化床頂部是由膜式水冷壁構成的斜面覆蓋，所以，因重力作用直接沉降下來的物料和被夾帶到爐膛出口又被分離器10分離下來的細物料落于斜面后，因下滑即一同匯集到氣化床頂棚上的物料收集口6，并流入設在氣化床內或側面的料腿7中。物料在料腿7中依移動床下滑到氣化床底部。在獨立控制的流化介質(煤氣或過熱蒸汽)作用下進入氣化床作為氣化的熱載體。
氣化床設有給煤口和煤氣出口，全部原煤被送入氣化床內，床溫可達700℃—900℃，若生產民用煤氣，氣化床溫度應控制在700℃—900℃的范圍內，流化介質使用煤氣；若供化工和發(fā)電用煤氣，氣化床爐溫應在830℃—900℃，應使用過熱蒸汽作為流化介質，其空床速度為0.5—1.5m/s；其循環(huán)灰量應為加煤量的20—100倍。為了保證循環(huán)灰量的良好可調性，在潛流孔周圍氣化床及傳熱床側的若干個風帽設有獨立的供風系統(tǒng)，這樣可不依床風量而獨立變動，以保證其足夠的風量。
傳熱床內部設有埋管受熱面，空床速度為0.5—1.2m/s，其床溫為700℃—800℃。
燃燒床為高速床，空床速度為8—15m/s，經燃燒氣化裂解后生成半焦，床溫達930℃—960℃。物料在燃燒床內被高速揚析到上部空間，繼續(xù)進行循環(huán)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下突出特點及有益效果由于本發(fā)明是在同一爐體內實現(xiàn)煤氣——蒸汽聯(lián)產，故而具有結構緊湊，制氣工藝簡單的特點。同時該鍋爐強化了爐膛內飛灰的重力循環(huán)，特別是使較粗的顆粒參與了循環(huán)并有效地用作氣化熱源，從而增加了循環(huán)灰量，使得在不增加動力消耗和不使設備造成嚴重磨損的情況下，為氣化提供了數(shù)量足夠多和溫度足夠高的熱物料，致使熱源充足，有力地提高了制氣產率。另外，由于熱源充足，可不必向氣化床內供氧或空氣，既可獲得焦油和CO含量較低，適合民用要求的較高熱值的煤氣，又可獲得超過煤中揮發(fā)物含量的煤氣產量，從而更適合于化工合成原料和燃氣——蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的要求，使能源得到充分合理的綜合利用。
權利要求
1.一種重力循環(huán)床煤氣——蒸汽聯(lián)產鍋爐，它主要由鍋爐爐膛、分離器、飛灰回送系統(tǒng)、過熱器及鍋爐尾部受熱面組成，其特征是該鍋爐爐膛下部是由燃燒床[1]、傳熱床[2]和氣化床[3]三個并列的流化床組成，在[1]、[2]床和[2]、[3]床之間設有潛流孔[4]、[5]，其燃燒床上部直接與爐膛上部[9]相通，氣化床與傳熱床頂棚由傾斜受熱于覆蓋，其頂棚之上設有物料收集斗[6]，爐內裝有引導物料進入氣化床的料腿[7]。
2.按照權利要求1所述的重力循環(huán)床煤氣——蒸汽聯(lián)產鍋爐，其特征是潛流孔[4]、[5]與流入側床的底面同高，且相鄰兩床底之間的高度差為0—300mm。
3.按照權利要求1所速的重力循環(huán)床煤氣——蒸汽聯(lián)產鍋爐，其特征是燃燒床[1]的空床速度為8—15m/s，爐膛上部[9]內的風速為2—5.5m/s，氣化床與傳熱床的空床速度為0.5—1.4m/s。
4.按照權利要求1或3所述的重力循環(huán)式煤氣——蒸汽聯(lián)產鍋爐，其特征是潛流孔附近的風帽有獨立的供風系統(tǒng)。
全文摘要
一種重力循環(huán)床煤氣-蒸汽聯(lián)戶鍋爐，其特點是在爐膛下部設有燃燒床1，傳熱床2和氣化床三個并列的流化床，并在燃燒床1和傳熱床2及傳熱床2與氣化床3之間設有潛流孔。該發(fā)明是利用不同氣速下飛灰攜帶率的不同，把靠重力分離下來的粗物料和分離器分離下來的熱物料全部用于氣化熱源。由于該發(fā)明強化了爐膛內飛灰的重力循環(huán)，從而增加了循環(huán)灰量，提高了爐溫，有效地提高了制氣產率。同時與現(xiàn)有技術相比，有不結構緊湊，制氣工藝簡單，而且既可獲得高質量的民用煤氣，又可獲得化工合成原料氣及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電用氣，使能源得到更合理的綜合利用。
文檔編號C10J3/80GK1144260SQ9510887
公開日1997年3月5日 申請日期1995年9月1日 優(yōu)先權日1995年9月1日
發(fā)明者張緒祎, 程蔭桐 申請人:清華大學