專利名稱：煤氣生產(chǎn)方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤氣生產(chǎn)方法及設(shè)備，尤其涉及一種粉煤氣化生產(chǎn)煤氣 的方法，以及采用該方法生產(chǎn)煤氣的設(shè)備。
背景技術(shù)：
相比于煤的燃燒，煤氣的燃燒更為清潔、高效，因此煤氣作為一種清潔 能源正受到越來越廣泛的關(guān)注。將煤轉(zhuǎn)換為煤氣的煤氣化技術(shù)視爐內(nèi)氣-固狀態(tài)和運(yùn)動形式，主要可分為三大類以塊煤(顆粒直徑10 50隱)為原料的 固定床；以粉煤(顆粒直徑小于10mm)為原料的流化床；以粉煤(顆粒直徑 小于0. lmm)為原料的氣流床。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，粉煤的氣化相比于塊 煤氣化效率更高，是目前研究和應(yīng)用的主要煤氣化手段。利用粉煤生產(chǎn)煤氣的氣化原理是煤和氣化劑的反應(yīng)，本質(zhì)上是碳、氧和 水的反應(yīng)。在通常的煤氣發(fā)生爐中，將煤，以及水蒸汽、空氣等氣化劑通入 煤氣發(fā)生爐中，而后煤和氣化劑發(fā)生反應(yīng)，主要的反應(yīng)式包括碳與氧氣的燃 燒反應(yīng)，放出大量的熱能，如下式(1)所示<formula>formula see original document page 4</formula> (1)其中，"+Q"代表放出熱量。還包括二氧化碳和水蒸汽被碳還原為一氧化碳和氫氣的反應(yīng)，主要反應(yīng) 式如下式(2) 、 (3)和(4)所示<formula>formula see original document page 4</formula> (2)<formula>formula see original document page 4</formula> (3) <formula>formula see original document page 4</formula> ( 4 )其中，"-Q"代表吸收熱量。產(chǎn)物一氧化碳是煤氣的主要成份，且從上述反應(yīng)式可以看出，煤、氧氣 和水蒸汽是生產(chǎn)煤氣的原料，而二氧化碳既是一種中間產(chǎn)物，又是生成煤氣 的直接原料。 ,則床，其一般結(jié)構(gòu)如圖l所示，包括通過管道連接的煤氣發(fā)生爐100和旋風(fēng) 式分離器200。其中，在煤氣發(fā)生爐IOO側(cè)壁的中下部設(shè)置有粉煤入口 110， 又可稱進(jìn)煤口；在其下部設(shè)置有第一進(jìn)氣口 120，所通入的第一次進(jìn)氣主要 是空氣，又可稱空氣進(jìn)氣口；在其側(cè)壁的中部設(shè)置有第二進(jìn)氣口 130，通入 的第二次進(jìn)氣主要是水蒸汽，又稱水蒸汽進(jìn)口。煤氣發(fā)生爐100和旋風(fēng)式分 離器200的上端連接，用于傳輸夾雜著固體顆粒的混合氣；旋風(fēng)式分離器200 的上部設(shè)置導(dǎo)出管道，將分離出來的混合氣導(dǎo)出，其下端通過設(shè)置在煤氣發(fā) 生爐100中部的回引口 150與煤氣發(fā)生爐IOO相連，用于導(dǎo)引未反應(yīng)的固體 顆粒，主要是粉煤，循環(huán)回到煤氣發(fā)生爐100中再次燃燒。該煤氣發(fā)生爐進(jìn)行煤氣化的工藝通常包括下述過程把粉煤、水蒸汽和 空氣通入煤氣發(fā)生爐，使上述混合物在高溫狀態(tài)下發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生混合氣， 該混合氣中包含著一氧化碳，也包含一定量的二氧化碳、水蒸汽、氮?dú)夂推?他少量氣種的氣體，以及夾雜著未反應(yīng)的粉煤；該混合氣進(jìn)入旋風(fēng)式分離器 后，粉煤沉積而后被引回煤氣發(fā)生爐，同時(shí)混合氣從上端導(dǎo)出管道被導(dǎo)出，上述技術(shù)是傳統(tǒng)常用的煤氣化方法，但其中存在的主要問題是 一方面， 碳與水蒸汽、二氧化碳的還原反應(yīng)效率低，導(dǎo)致未反應(yīng)的粉煤和二氧化碳摻 雜在混合氣中排出，既降低了煤氣轉(zhuǎn)化效率，也給后處理工序增加了負(fù)擔(dān)； 另一方面，導(dǎo)出的混合氣中含有大量二氧化碳，降低了混合氣的質(zhì)量。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種煤氣生產(chǎn)方法及設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)提高經(jīng)煤氣化生 產(chǎn)制得的混合氣的質(zhì)量并有效降低二氧化碳的排放。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種煤氣生產(chǎn)方法，包括如下步驟 向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入煤、氣化劑和二氧化碳； 煤、氣化劑和二氧化碳在高溫環(huán)境下反應(yīng)生成混合氣； 將混合氣導(dǎo)出，并對混合氣執(zhí)行后處理操作后獲得可燃?xì)狻?為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種煤氣生產(chǎn)設(shè)備，包括依次相連的 煤氣發(fā)生爐、分離器和混合氣導(dǎo)出裝置，該煤氣發(fā)生爐上設(shè)置有空氣進(jìn)氣口、 進(jìn)煤口和水蒸汽進(jìn)口 ，該分離器的下端通過設(shè)置在煤氣發(fā)生爐中部的回引口 與煤氣發(fā)生爐相連，其中煤氣發(fā)生爐上設(shè)有二氧化碳進(jìn)氣口，用于在煤氣 化過程中通入二氧化碳。本發(fā)明中所通入的二氧化碳較佳的是直接采用包含二氧化碳的煙氣，所 謂煙氣就是從碳或碳氧化物的燃燒設(shè)備采集的燃燒后產(chǎn)物。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明采用以二氧化碳作為煤氣生產(chǎn)原料之一通 入煤氣發(fā)生爐的技術(shù)手段，為煤氣生成反應(yīng)提供了充足的二氧化碳，能夠提 高 一氧化碳這一煤氣主要成份的生成反應(yīng)速率，可提高 一氧化碳的生成量， 即能提高制得的混合氣中一氧化碳所占比例，同時(shí)降低二氧化碳所占比例， 從而提高混合氣的質(zhì)量。另一方面，本發(fā)明所通入的二氧化碳可以來源于煤 燃燒反應(yīng)排出的煙氣，可以循環(huán)利用二氧化碳，既避免了二氧化碳直接排入 空氣造成的環(huán)境污染，也達(dá)到了利用二氧化碳提高生產(chǎn)質(zhì)量的目的。 下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種煤氣發(fā)生爐的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明煤氣生產(chǎn)方法具體實(shí)施例的流程圖； 圖3為本發(fā)明煤氣生產(chǎn)設(shè)備具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示為本發(fā)明煤氣生產(chǎn)方法具體實(shí)施例一的流程圖，該方法包括 如下步驟步驟l、向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入煤、氣化劑和二氧化碳； 步驟2、煤、氣化劑和二氧化碳在煤氣發(fā)生爐內(nèi)的高溫環(huán)境下反應(yīng)，該 高溫環(huán)境可以是煤氣發(fā)生爐內(nèi)進(jìn)行煤氣化反應(yīng)所需的常規(guī)條件，而后生成混 合氣，該混合氣的成份既包括生成的一氧化碳和氫氣，也包括未反應(yīng)完全的 水蒸汽、二氧化碳和氮?dú)獾葰怏w；步驟3、將該混合氣導(dǎo)出，同時(shí)導(dǎo)出的可能包括夾雜著的固體顆粒，而 后對該混合氣執(zhí)行后處理操作后獲得可燃?xì)猓缡紫韧ㄟ^旋風(fēng)式分離器分 離固體顆粒和混合氣，此后還需要進(jìn)行除塵、脫硫、脫硝等后處理操作生產(chǎn) 工業(yè)用可燃?xì)怏w。本實(shí)施例的技術(shù)方案，在通入煤氣發(fā)生爐的原料中，增加了二氧化碳， 則生成一氧化碳和氫氣的還原反應(yīng)式(2 ) 、 ( 3 )和(4 )可以在二氧化碳充 足的條件下充分反應(yīng)，能夠加快還原反應(yīng)的正向反應(yīng)速率，降低逆向反應(yīng)速 率，即可增加一氧化碳的生成量，而減少二氧化碳的生成量，從而提高混合 氣中一氧化碳所占的百分比，降低二氧化碳所占百分比，即能夠提高最終煤 氣所具有的熱值，從而改善煤氣的質(zhì)量。該技術(shù)方案中所需的二氧化碳可以通過多種途徑獲取，例如采用用戶燃 燒后的煙氣或廢氣中收集的二氧化碳。具體可以在步驟1之前執(zhí)行下述步驟 從碳或碳氧化物的燃燒設(shè)備采集燃燒后產(chǎn)物作為煙氣。并在步驟1中將包含 二氧化碳的煙氣直接通入煤氣發(fā)生爐中。直接采用煙氣既滿足了提供二氧化 碳的需要，也能夠作為用戶燃燒后煙氣的一種處理方式，將煙氣回收再利用， 有助于避免環(huán)境污染。本發(fā)明煤氣生產(chǎn)方法具體實(shí)施例二是在實(shí)施例 一的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)， 步驟1中，該氣化劑包括空氣和水蒸汽，向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入煤、氣化劑和二氧化碳的順序和位置可以有多種方式，其中一種具體方式為向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入粉煤，從粉煤下方通入空氣和二氧化碳的高速混合 氣流，該混合氣流用于帶動粉煤漂浮上升，達(dá)到充分?jǐn)U散開的狀態(tài)，以便與 助燃劑能充分接觸提高燃燒效率，該混合氣流還作為助燃劑和還原劑與粉煤 發(fā)生反應(yīng)；與此同時(shí)，或者稍間隔一定時(shí)間后，向煤氣發(fā)生爐內(nèi)的粉煤燃燒位置處 通入水蒸汽，以進(jìn)一步完成還原制一氧化碳的反應(yīng)。在該方式中，二氧化碳可以和空氣一起通入煤氣發(fā)生爐，以提供充足的 二氧化碳。向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入煤、氣化劑和二氧化碳的另 一種具體方式為 向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入粉煤，從粉煤下方通入空氣氣流，該空氣氣流用于 帶動粉煤漂浮上升以充分?jǐn)U散開，該空氣還作為粉煤燃燒的助燃劑； 向煤氣發(fā)生爐內(nèi)的粉煤燃燒位置的下方通入二氧化碳； 向煤氣發(fā)生爐內(nèi)、粉煤燃燒位置通入水蒸汽。在該方式中，將二氧化碳單獨(dú)通入煤氣發(fā)生爐內(nèi)，并可以在粉煤燃燒位 置的下方通入。粉煤、空氣、二氧化碳和水蒸汽的通入時(shí)間可以同時(shí)進(jìn)行， 也可以按照設(shè)定的規(guī)律分先后次序通入煤氣發(fā)生爐。向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入煤、氣化劑和二氧化碳的再一種具體方式為向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入粉煤，從粉煤下方通入空氣氣流，空氣氣流用于帶 動粉煤漂浮上升，并作為粉煤燃燒的助燃劑；向煤氣發(fā)生爐內(nèi)的粉煤燃燒位置通入水蒸汽；向煤氣發(fā)生爐內(nèi)的粉煤燃燒位置上方通入二氧化碳。在該方式中，將二氧化碳單獨(dú)通入煤氣發(fā)生爐內(nèi)，并可以在粉煤燃燒位 置的上方通入。粉煤、空氣、二氧化碳和水蒸汽的通入時(shí)間可以同時(shí)進(jìn)行， 也可以按照設(shè)定的規(guī)律分先后次序通入煤氣發(fā)生爐。如圖3所示為本發(fā)明煤氣生產(chǎn)設(shè)備具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例 具體為一循環(huán)流化床煤氣生產(chǎn)設(shè)備，包括上端通過管道連接的煤氣發(fā)生爐100和旋風(fēng)式分離器200。在煤氣發(fā)生爐100側(cè)壁的中下部設(shè)置有粉煤入口 110;在其下部設(shè)置有通入空氣的第一進(jìn)氣口 120;在其側(cè)壁的中部設(shè)置有通 入水蒸汽的第二進(jìn)氣口 130。旋風(fēng)式分離器200的上部連接設(shè)置混合氣導(dǎo)出 裝置210,將分離出來的混合氣導(dǎo)出；旋風(fēng)式分離器200的下端也通過設(shè)置 煤氣發(fā)生爐100中部的回引口 150連通到煤氣發(fā)生爐100內(nèi)，用于導(dǎo)引未反 應(yīng)的固體顆粒，主要是粉煤，循環(huán)回到煤氣發(fā)生爐100中再次燃燒。進(jìn)一步 的，在煤氣發(fā)生爐100上還設(shè)有二氧化碳進(jìn)氣口 140，用于在煤氣化過程中 通入二氧化碳。本實(shí)施例中的二氧化碳進(jìn)氣口可以與二氧化碳?xì)庠聪噙B，獲取二氧化碳 后通入煤氣發(fā)生爐中參與反應(yīng)。在通入煤氣發(fā)生爐的原料中，增加了二氧化 碳，可以使還原反應(yīng)在二氧化碳充足的條件下充分反應(yīng)，能夠增加一氧化碳 的生成量，而減少二氧化碳的生成量，則能夠增加一氧化碳在制得的混合氣 中所占的百分比，提高混合氣熱值，從而提高煤氣的質(zhì)量。在本實(shí)施例中，二氧化碳進(jìn)氣口可以如圖3所示，設(shè)置在回引口的下方， 或者也可以設(shè)置在回引口的下方，還可以在回引口的上方和下方分別設(shè)置二 氧化碳進(jìn)氣口，另外，二氧化碳進(jìn)氣口還可以和第一進(jìn)氣口一體設(shè)置，則二 氧化碳和空氣同時(shí)通入。上述技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)從多個(gè)位置向煤氣發(fā)生爐內(nèi) 通入二氧化碳，達(dá)到改善爐內(nèi)反應(yīng)環(huán)境，提高煤氣質(zhì)量的目的。當(dāng)然，本發(fā)明的煤氣生產(chǎn)方法及設(shè)備并不限于采用循環(huán)流程床形式的煤氧化碳的方法來提高煤氣化效率。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其 限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或 者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)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(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種煤氣生產(chǎn)方法，其特征在于，包括向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入煤、氣化劑和二氧化碳；所述煤、氣化劑和二氧化碳在高溫環(huán)境下反應(yīng)生成混合氣；將所述混合氣導(dǎo)出，并對所述混合氣執(zhí)行后處理操作后獲得可燃?xì)狻?br> 2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣生產(chǎn)方法，其特征在于，向煤氣發(fā)生爐內(nèi) 加入二氧化碳具體為向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入包含二氧化碳的煙氣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤氣生產(chǎn)方法，其特征在于，在向煤氣發(fā)生爐 內(nèi)加入包含二氧化碳的煙氣之前，還包括從碳或碳氧化物的燃燒設(shè)備采集 燃燒后產(chǎn)物作為所述煙氣。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1 3所述的任一煤氣生產(chǎn)方法，其特征在于，所述氣 化劑包括空氣和水蒸汽，向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入煤、氣化劑和二氧化碳具體為向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入粉煤，從所述粉煤下方通入空氣和二氧化碳的混合 氣流，所述混合氣流用于帶動所述粉煤漂浮上升，并用于與所述粉煤發(fā)生反 應(yīng)；向煤氣發(fā)生爐內(nèi)、粉煤燃燒位置通入水蒸汽。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 3所述的任一煤氣生產(chǎn)方法，其特征在于，所述氣 化劑包括空氣和水蒸汽，向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入煤、氣化劑和二氧化碳具體為向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入粉煤，從所述粉煤下方通入空氣氣流，所述空氣氣 流用于帶動所述粉煤漂浮上升，并作為所述粉煤的助燃劑； 向煤氣發(fā)生爐內(nèi)、粉煤燃燒位置下方通入二氧化碳；向煤氣發(fā)生爐內(nèi)、粉煤燃燒位置通入水蒸汽。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 3所述的任一煤氣生產(chǎn)方法，其特征在于，所述氣 化劑包括空氣和水蒸汽，向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入煤、氣化劑和二氧化碳具體為向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入粉煤，從所述粉煤下方通入空氣氣流，所述空氣氣 流用于帶動所述粉煤漂浮上升，并作為所述粉煤的助燃劑；向煤氣發(fā)生爐內(nèi)、粉煤燃燒位置通入水蒸汽； 向煤氣發(fā)生爐內(nèi)、粉煤燃燒位置上方通入二氧化碳。
7、 一種煤氣產(chǎn)生設(shè)備，包括依次相連的煤氣發(fā)生爐、分離器和混合氣導(dǎo) 出裝置，所述煤氣發(fā)生爐上設(shè)置有空氣進(jìn)氣口、進(jìn)煤口和水蒸汽進(jìn)口，所述 分離器的下端通過設(shè)置在所述煤氣發(fā)生爐中部的回引口與所述煤氣發(fā)生爐相 連，其特征在于所述煤氣發(fā)生爐上還設(shè)有二氧化碳進(jìn)氣口，用于在煤氣化 過程中通入二氧化碳。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的煤氣產(chǎn)生設(shè)備，其特征在于所述二氧化碳進(jìn) 氣口與煤氣發(fā)生爐上的空氣進(jìn)氣口 一體設(shè)置。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的煤氣產(chǎn)生設(shè)備，其特征在于所述二氧化碳進(jìn) 氣口設(shè)置在所述回引口的上方和/或下方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤氣生產(chǎn)方法及設(shè)備。該方法包括向煤氣發(fā)生爐內(nèi)加入煤、氣化劑和二氧化碳；高溫環(huán)境下反應(yīng)生成混合氣；將混合氣導(dǎo)出并執(zhí)行后處理操作后獲得可燃?xì)?。該煤氣生產(chǎn)設(shè)備包括依次相連的煤氣發(fā)生爐、分離器和混合氣導(dǎo)出裝置，其中煤氣發(fā)生爐上設(shè)有二氧化碳進(jìn)氣口，用于在煤氣化過程中通入二氧化碳。本發(fā)明采用以二氧化碳作為煤氣生產(chǎn)的原料之一通入煤氣發(fā)生爐的技術(shù)手段，為煤氣生成反應(yīng)提供了充足的二氧化碳，提高了一氧化碳的生成量，從而能提高混合氣中一氧化碳的百分比含量，最終改善混合氣的質(zhì)量。
文檔編號C10J3/54GK101220297SQ20081005716
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者楨 武 申請人:廣東科達(dá)機(jī)電股份有限公司