一種高捕渣率的生產合成氣的反應器及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于以煤為原料制備合成氣技術領域，具體涉及一種高捕渣率的生產合成氣的反應器及方法。
【背景技術】
[0002]煤制取合成氣反應器和制取方法是人們所熟知的，當煤或者其他含碳燃料，在氧氣或含氧氣體的存在下，能夠發生氣化反應，生產含有大量一氧化碳和氫氣，及少量二氧化碳、氮氣和其他氣體的合成氣，該合成氣能夠作為化工行業的原料、也可作為清潔燃料，或者制取清潔燃料，具有廣泛的用途。目前成熟的煤氣化技術按照化學工程特征可分為固定床、流化床和氣流床三種，其中氣流床氣化爐是一種快速氣化反應，煤粉顆粒在氣化反應器中，處在高溫和充足氣化劑條件下，能夠快速反應生成合成氣。
[0003]在氣化反應過程中，煤所含有的所有各種類型的無機物質都會以灰分形式剩存下來。由于采用液態排渣工藝，氣化爐反應區溫度高于灰熔點溫度，剩存的灰分顆粒在反應過程中被加熱至液態，被煤氣帶向反應區出口，在下行過程中，液態的灰顆粒碰到反應區邊緣水冷壁，會被冷壁捕集，在水冷壁上形成液態的渣膜，沿水冷壁流下至下渣口，排出氣化爐反應區。部分液態灰顆粒未與水冷壁接觸，則被煤氣帶入下游系統，逐漸冷卻分離成灰，因此，煤所含有的無機物質最終會變成灰和渣，由于灰量的大小決定了下游除塵單元設備的尺寸和投資，同時灰量過大會影響煤氣冷卻、除塵等單元的安全運行，因此，對于氣流床氣化爐，希望煤的無機物盡量多的轉化為渣，即捕渣率越高越好，但是目前正常的氣流床氣化爐捕渣率一般在50 %以下，其中最好的氣化爐捕渣率也僅能達到60 %左右。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種高捕渣率的生產合成氣的反應器及方法，進一步提高氣流床氣化爐的捕渣率，本發明反應器的特點是在氣流床氣化爐內部布置捕渣設備，氣化過程產生的液態的渣更多的被捕渣設備捕集，并排出氣化爐反應區。
[0005]為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0006]—種高捕渣率的生產合成氣的反應器，包括殼體2，殼體2內設置有水冷壁8，水冷壁8內圍成的空間形成氣化反應區4，所述殼體2承受氣化壓力，水冷壁8承受氣化反應高溫；水冷壁8向火側敷設有耐火材料7;所述殼體2上設置有從集箱引入和引出冷卻水通過水冷壁8的管嘴9，還設置有開車初期點火的組合式燒嘴10;所述氣化反應區4中下部的水冷壁8上均布有煤粉和氣化劑進入氣化反應區反應的多個燒嘴3，氣化反應區4下部即水冷壁8下部連接有下渣口 12，下渣口 12下部為渣池I ；所述氣化反應區4上部布置有捕渣裝置5，捕渣裝置5的捕渣管由水冷壁管制作而成。
[0007]所述捕渣裝置5的捕渣管5-1為盤狀，多層布置，各層之間捕渣管5-1均勻錯開，捕渣管5-1入口通過入水管5-2連通入水集箱5-3，出口通過出水管5-4連通出水集箱5_5，所述捕渣管5-1表面敷設耐火材料7。
[0008]所述耐火材料7靠渣釘在水冷壁8上固定。
[0009]上述所述的反應器的捕渣方法，當煤粉和氧氣、水蒸氣通過燒嘴3進入氣化反應區4時，煤粉和氧氣、水蒸氣會發生燃燒和氣化反應，燃燒反應放出的熱量會加熱氣化反應區4，使氣化反應區4平均溫度達到1400°C-1600°C，高于煤灰流動溫度100°C-200°C，這時煤粉含有的灰會被加熱至液態，被合成氣攜帶，當攜灰的合成氣和氣化反應區4水冷壁8接觸時，合成氣攜帶的一部分液態的灰顆粒會被水冷壁8捕集，在水冷壁8上形成液態的渣膜，渣膜靠導流和重力向下流動至下渣口 12，排出反應器;攜帶灰顆粒的合成氣上行，沿氣化反應區4上部出口行走，當液態的灰顆粒與捕渣管接觸后，液態的灰顆粒會被捕渣管捕集，形成液態的渣膜，渣膜靠導流和重力向下流動至下渣口 12，排出反應器。
[0010]煤粉和含碳含灰燃料在氣化反應區4內氣化，產生OKH2和CH4還原性氣體以及N2和CO2惰性氣體。
[0011]和現有技術相比較，本發明具備如下優點:
[0012]氣化爐內布置捕渣裝置，提高了氣化爐捕渣率，減少了合成氣帶入下游系統的飛灰量，提高了下游各單元運行的穩定性;減小了干法除塵單元設備的負荷和尺寸，降低了裝置的造價;渣在氣化爐內水冷壁上流動過程中，渣中殘炭能夠進一步發生氣化反應，氣化爐碳轉化率高;煤灰形成的渣比較更易資源化利用，產品價格更高，裝置經濟效益更好。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明反應器簡圖。
[0014]圖2為捕渣裝置簡圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明:
[0016]如圖1所示，本發明一種高捕渣率的生產合成氣的反應器，包括殼體2，殼體2內設置有水冷壁8，水冷壁8內圍成的空間形成氣化反應區4，所述殼體2承受氣化壓力，水冷壁8承受氣化反應高溫;水冷壁8向火側敷設有耐火材料7，耐火材料7靠渣釘在水冷壁上固定；所述殼體2上設置有從集箱引入和引出冷卻水通過水冷壁8的管嘴9，還設置有開車初期點火的組合式燒嘴1，水冷壁8管內流過冷卻水;所述氣化反應區4中下部的水冷壁8上均布有煤粉和氣化劑進入氣化反應區反應的多個燒嘴3，氣化反應區4下部即水冷壁8下部連接有下渣口 12，下渣口 12下部為渣池I，渣池I內有冷卻水，將渣冷卻;所述氣化反應區4上部布置有捕渣裝置5，捕渣裝置5的捕渣管由水冷壁管制作而成。
[0017]如圖2所示，所述捕渣裝置5的捕渣管5-1為盤狀，多層布置，各層之間捕渣管5-1均勻錯開，捕渣管5-1入口通過入水管5-2連通入水集箱5-3，出口通過出水管5-4連通出水集箱5-5，所述捕渣管5-1表面敷設耐火材料7。捕渣管5-1是水管，內有冷卻水冷卻，冷卻水通過入水集箱5-3和入水管5-2進入捕渣管5-1，從出水管5-4和出水集箱5-5流出。
[0018]如圖1所示，本發明反應器的捕渣方法，當煤粉和氧氣、水蒸氣通過燒嘴3進入氣化反應區4時，煤粉和氧氣、水蒸氣會發生燃燒和氣化反應，燃燒反應放出的熱量會加熱氣化反應區4，使氣化反應區4平均溫度達到1400°C-1600°C，高于煤灰流動溫度100°C-200°C，這時煤粉含有的灰會被加熱至液態，被合成氣攜帶，當攜灰的合成氣和氣化反應區4水冷壁8接觸時，合成氣攜帶的一部分液態的灰顆粒會被水冷壁8捕集，在水冷壁8上形成液態的渣膜，渣膜靠導流和重力向下流動至下渣口 12，排出反應器;攜帶灰顆粒的合成氣上行，沿氣化反應區4上部出口行走，當液態的灰顆粒與捕渣管接觸后，液態的灰顆粒會被捕渣管捕集，形成液態的渣膜，渣膜靠導流和重力向下流動至下渣口 12，排出反應器。通過捕渣管的設置，增加了液態灰顆粒被捕集的機會，提高了氣化爐的捕渣率，產生的合成氣攜帶的灰更少。
[0019]本實施例描述的反應器是圓筒形，多個煤粉燒嘴布置在氣化反應區下部，煤氣上行離開氣化反應區，顯然也可采用別的型式的反應器。
【主權項】
1.一種高捕渣率的生產合成氣的反應器，包括殼體(2)，其特征在于:殼體(2)內設置有水冷壁(8)，水冷壁(8)內圍成的空間形成氣化反應區(4)，所述殼體(2)承受氣化壓力，水冷壁(8)承受氣化反應高溫;水冷壁(8)向火側敷設有耐火材料(7);所述殼體(2)上設置有從集箱引入和引出冷卻水通過水冷壁(8)的管嘴(9)，還設置有開車初期點火的組合式燒嘴(10);所述氣化反應區(4)中下部的水冷壁(8)上均布有煤粉和氣化劑進入氣化反應區反應的多個燒嘴(3)，氣化反應區(4)下部即水冷壁(8)下部連接有下渣口(12)，下渣口(12)下部為渣池(I);所述氣化反應區(4)上部布置有捕渣裝置(5)，捕渣裝置(5)的捕渣管由水冷壁管制作而成。2.根據權利要求1所述的一種高捕渣率的生產合成氣的反應器，其特征在于:所述捕渣裝置(5)的捕渣管(5-1)為盤狀，多層布置，各層之間捕渣管(5-1)均勻錯開，捕渣管(5-1)入口通過入水管(5-2)連通入水集箱(5-3 )，出口通過出水管(5-4)連通出水集箱(5-5)，所述捕渣管(5-1)表面敷設耐火材料(7)。3.根據權利要求1所述的一種高捕渣率的生產合成氣的反應器，其特征在于:所述耐火材料(7)靠渣釘在水冷壁(8)上固定。4.權利要求1至3任一項所述的反應器的捕渣方法，其特征在于:當煤粉和氧氣、水蒸氣通過燒嘴(3)進入氣化反應區(4)時，煤粉和氧氣、水蒸氣會發生燃燒和氣化反應，燃燒反應放出的熱量會加熱氣化反應區(4)，使氣化反應區(4)平均溫度達到1400 °C_1500°C，高于煤灰流動溫度1000C-200 0C，這時煤粉含有的灰會被加熱至液態，被合成氣攜帶，當攜灰的合成氣和氣化反應區(4)水冷壁(8)接觸時，合成氣攜帶的一部分液態的灰顆粒會被水冷壁(8)捕集，在水冷壁(8)上形成液態的渣膜，渣膜靠導流和重力向下流動至下渣口(12)，排出反應器;攜帶灰顆粒的合成氣上行，沿氣化反應區(4)上部出口行走，當液態的灰顆粒與捕渣管接觸后，液態的灰顆粒會被捕渣管捕集，形成液態的渣膜，渣膜靠導流和重力向下流動至下渣口(12)，排出反應器。5.根據權利要求4的捕渣方法，其特征在于:煤粉和含碳含灰燃料在氣化反應區(4)內氣化，產生CO、H2和CH4還原性氣體以及N2和CO2惰性氣體。
【專利摘要】一種高捕渣率的生產合成氣的反應器及方法，該反應器包括殼體，殼體內設置有水冷壁，水冷壁內圍成的空間形成氣化反應區，所述殼體承受氣化壓力，水冷壁承受氣化反應高溫；水冷壁向火側敷設有耐火材料；所述殼體上設置有從集箱引入和引出冷卻水通過水冷壁的管嘴，還設置有開車初期點火的組合式燒嘴；氣化反應區中下部的水冷壁上均布有煤粉和氣化劑進入氣化反應區反應的多個燒嘴，氣化反應區下部即水冷壁下部連接有下渣口，下渣口下部為渣池；氣化反應區上部布置有捕渣裝置，捕渣裝置的捕渣管由水冷壁管制作而成；氣化過程產生的液態的渣在捕渣設備表面形成液膜，靠重力導流至排渣口，排出氣化反應器，因此，此反應器具有高捕渣率和碳轉化率的特點。
【IPC分類】C10J3/84, C10J3/76, C10J3/48
【公開號】CN105670702
【申請號】CN201610165417
【發明人】胡志陽
【申請人】胡志陽
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月22日