專利名稱：三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置及其工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種濕法料漿氣流床加壓煤氣化裝置，更具體地說，關(guān)于一種三相態(tài)
多原料立體加壓對撞煤氣化裝置及其工藝。
背景技術(shù)：
煤炭氣化，即在一定溫度及壓力條件下利用氣化劑(如02』20)與煤炭反應(yīng)生成潔
凈合成氣(以C0、 H2及C02為主的混合物)，是對煤炭進行化學加工的一個重要方法，也是
實現(xiàn)煤炭潔凈利用的關(guān)鍵。其主要的反應(yīng)如下 C+02 — C02 ; C+C02 — 2C0 ; C+H20 — C0+H2 ; C0+H20 — H2+C02。 煤炭氣化技術(shù)，尤其是濕式加壓氣化技術(shù)，顯示了良好的經(jīng)濟和社會效益，《多噴嘴對置式水煤漿或煤粉氣化爐及其應(yīng)用》的氣化技術(shù)(專利號ZL98110616. 1)是該技術(shù)的一個典型代表，其核心技術(shù)為氣化爐周邊配置4個或更多噴嘴，將氧氣和水煤漿在一定壓力下通過噴嘴噴入氣化爐，氧氣和水以及煤混合反應(yīng)燃燒，在爐內(nèi)形成撞擊流進行氣化反應(yīng)，來制備工業(yè)煤氣以生產(chǎn)甲醇、液氨、尿素或發(fā)電等，并且，CO和^是工業(yè)煤氣中的有效成分，有效成分多少也是目前各種技術(shù)追求的一個重要指標。 采用上述技術(shù)的優(yōu)點是原料適用廣泛，碳轉(zhuǎn)化率高，對環(huán)境污染少。但是，也存在如下的不足之處 1、在實際應(yīng)用中，由于采用濕法進料(將煤和水研磨制成60%左右濃度的水煤漿)，水煤漿的濃度提高有限(目前基本在60%左右)，反應(yīng)物中碳的含量低，水含量較高，氧氣消耗高，熱利用率低； 2、由于4個噴嘴噴出的物料在燃燒室內(nèi)形成撞擊流，大量高溫高壓的返混氣流對燃燒室拱頂及盲頭形成危害，使燃燒室拱頂及盲頭的耐火磚使用壽命大大縮短，在實際應(yīng)用中此技術(shù)的氣化爐運行周期一般只有20-30天，其拱頂磚、盲頭、噴嘴部分受到撞擊流熱量影響而容易損壞。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝
置及其工藝，通過在其頂部配置的干煤粉噴嘴，減輕了返混氣流對拱頂和盲頭的耐火磚的損壞，提高了設(shè)備的利用率，通過在其頂部增加干煤粉和二氧化碳噴入方式而大幅度提高
了反應(yīng)物中的含碳量，提高反應(yīng)效率使得碳的轉(zhuǎn)化率達到99%以上、制備的工業(yè)煤氣中有效成分由80%提高到85%以上，大幅度提高了煤炭資源的綜合利用率，較大程度上減少了二氧化碳的排放量。 為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種三相態(tài)多原料立體加
3壓對撞煤氣化裝置，其包括有 煤漿制備輸送機構(gòu)，所述煤漿制備輸送機構(gòu)包括有用于將原料煤形成水煤漿的磨煤機、用于儲備所述水煤漿的煤漿槽、用于輸送所述水煤漿的高壓煤漿泵及高壓煤漿管線； 干煤粉制備輸送機構(gòu)，所述干煤粉制備輸送機構(gòu)包括有用于將原料煤形成干煤粉的干粉制備機、用于儲備所述干煤粉的干粉儲備槽、用于輸送所述干煤粉的螺桿輸送機及粉煤管線、以及與所述粉煤管線相連接的噴嘴給料倉； 加壓氣化機構(gòu)，所述加壓氣化機構(gòu)包括有在其內(nèi)部發(fā)生氣化反應(yīng)形成工業(yè)煤氣的燃燒室及用于將工業(yè)煤氣水浴除塵形成原料氣的激冷室； 所述燃燒室上還設(shè)置有與所述高壓煤漿管線相連接的水煤漿噴嘴及與所述噴嘴給料倉相連接的干煤粉噴嘴，所述水煤漿噴嘴及干煤粉噴嘴分別與所述燃燒室內(nèi)部相連通，所述干煤粉噴嘴及所述水煤漿噴嘴還連接有高壓氣管線。 所述水煤漿噴嘴的數(shù)量為一個以上，所述一個以上的水煤漿噴嘴與所述燃燒室中心軸線呈垂直配置。 所述干煤粉制備輸送機構(gòu)還包括有能夠?qū)⑺龈煞壑苽錂C形成的干煤粉進行篩選的篩分裝置。 所述干煤粉制備輸送機構(gòu)還包括有設(shè)置在所述噴嘴給料倉與所述干煤粉噴嘴連接處的螺旋耙料機。 所述干煤粉噴嘴設(shè)置在所述燃燒室的頂部。 —種三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化工藝，其工藝步驟包括有 1)將破碎后的原料煤、水及添加劑研磨制成水煤漿，所述水煤漿通過水煤漿噴嘴
進入燃燒室，高壓氧氣通過所述水煤漿噴嘴進入所述燃燒室； 2)將破碎后的原料煤制成干煤粉，所述干煤粉通過干煤粉噴嘴進入所述燃燒室，高壓二氧化碳氣體通過所述干煤粉噴嘴進入所述燃燒室； 3)所述干煤粉、高壓二氧化碳氣體、水煤漿、高壓氧氣及水發(fā)生劇烈的化學反應(yīng)，在所述燃燒室內(nèi)自上而下形成立體的三維對撞氣流，生成以一氧化碳及氫氣為主的工業(yè)煤氣。 其工藝步驟還包括有所述工業(yè)煤氣通過激冷室進行水浴除塵形成用于下一工序的原料氣。 所述水煤漿的濃度為60 % -65 % 。
所述干煤粉的直徑為30-100微米。 采用上述技術(shù)方案后的有益效果是本發(fā)明的一種三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置及其工藝具有如下優(yōu)點 1、本發(fā)明的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置的進料方式包括有氣相、液相
及固相三種，氣相包括氧氣和二氧化碳，液相為水煤漿，固相為干煤粉。其中，固相干煤粉參
與反應(yīng)能夠大幅度提高反應(yīng)物中總碳的含量，或者說相當于提高了煤漿濃度，降低了反應(yīng)
物中水的含量，減少了用于加熱無用水的煤炭熱量，從而減少了熱量損失。 2、本發(fā)明的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置中燃燒室頂部配置了干煤粉
噴嘴，使得從噴嘴進入的干煤粉及二氧化碳反應(yīng)氣流形成倒置的"降落傘"形狀，形成一種氣膜大大減輕燃燒室周邊噴嘴產(chǎn)生的返混氣流對拱頂耐火磚的侵蝕，有效避免了拱頂及盲頭超溫等異常現(xiàn)象，延長了耐火磚的使用壽命，提高了設(shè)備利用率。 3、本發(fā)明的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置中引入另外一種原料二氧化碳，實現(xiàn)了布杜阿爾(Boudiuard)反應(yīng)(C02+C = 2C0-162. 4Mj/kmol)，其實質(zhì)為用碳還原二氧化碳來提高工業(yè)煤氣中的一氧化碳。從而降低了反應(yīng)物中二氧化碳的含量，提高了制備的工業(yè)煤氣中有效成分一氧化碳的含量。并且，布杜阿爾反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，對氣化區(qū)域1300°C左右的高溫來說，該反應(yīng)起到了積極的熱量平衡作用，從而有效保護了爐磚和噴嘴，延長了設(shè)備的使用壽命。 4、本發(fā)明的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置通過5個噴嘴將原料噴入裝
置內(nèi)部，其頂部設(shè)置有二氧化碳和干煤粉共用的干煤粉噴嘴，側(cè)面上水平設(shè)置有四個氧氣
和水煤槳共用的水煤槳噴嘴，能夠形成三維立體對撞，使原料霧化效果更好。 5、本發(fā)明的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化工藝操作簡便，裝置連續(xù)運行周期
長，設(shè)備國產(chǎn)化率高，并且生產(chǎn)中的灰渣含碳量低，資源利用率高。


圖1為本發(fā)明的一種三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置的各個機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明中具體實施例作進一步詳細說明。 如圖1所示，本發(fā)明的一種三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置包括有加壓氣化機構(gòu)、煤漿制備輸送機構(gòu)及干煤粉制備輸送機構(gòu)。其中 所述煤漿制備輸送機構(gòu)包括有用于將原料煤17形成水煤漿的磨煤機1、用于儲備所述水煤漿的煤漿槽2、用于輸送所述水煤漿的高壓煤漿泵3及高壓煤漿管線4 ;
所述干煤粉制備輸送機構(gòu)包括有用于將原料煤17形成干煤粉的干粉制備機7、用于儲備所述干煤粉的干粉儲備槽8、用于輸送所述干煤粉的螺桿輸送機9及粉煤管線10、以及與粉煤管線10相連接的噴嘴給料倉12，還可以為其它動力輸送裝置，并不以此為限，任何能夠提供驅(qū)動力的動力裝置均可； 所述加壓氣化機構(gòu)包括有在其內(nèi)部發(fā)生氣化反應(yīng)形成工業(yè)煤氣的燃燒室5及用于將工業(yè)煤氣水浴除塵形成原料氣的激冷室13 ; 燃燒室5上還設(shè)置有與高壓煤漿管線4相連接的水煤漿噴嘴6及與噴嘴給料倉12相連接的干煤粉噴嘴16，水煤漿噴嘴6及干煤粉噴嘴16分別與燃燒室5內(nèi)部相連通，干煤粉噴嘴16及水煤漿噴嘴6還連接有高壓氣管線14，高壓氣管線14可以輸送高壓二氧化碳氣體或者高壓氧氣，可以根據(jù)需要具體設(shè)計。 水煤漿噴嘴6的數(shù)量為一個以上，一個以上的水煤漿噴嘴6與燃燒室5中心軸線呈垂直配置； 所述干煤粉制備輸送機構(gòu)還包括有設(shè)置在噴嘴給料倉12與干煤粉噴嘴16連接處的螺旋耙料機15，其還包括有能夠?qū)⒏煞壑苽錂C7形成的干煤粉進行篩選的篩分裝置11 ;
干煤粉噴嘴16可以設(shè)置在燃燒室5的頂部。
5發(fā)明的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化工藝如下 1、經(jīng)破碎后其粒度小于10mm的原料煤17、水18及添加劑19送往磨煤機1，共同 研磨制成濃度為60% _65%左右的水煤漿，然后經(jīng)煤漿槽2、高壓煤漿泵3沿高壓煤漿管線 4通過水煤漿噴嘴6進入燃燒室5，并且，與水煤漿噴嘴6相連接的高壓氣管線14輸入高壓 氧氣20 ; 2、經(jīng)破碎后其粒度小于10mm的原料煤17往干粉制備機7，制成直徑為30-100微 米的干煤粉，然后經(jīng)篩分裝置11進入干粉儲備槽8，然后經(jīng)螺桿輸送機9沿粉煤管線10進 入噴嘴給料倉12，在螺旋耙料機15的作用下通過干煤粉噴嘴16進入燃燒室5，并且，與干 煤粉噴嘴16相連接的高壓氣管線14輸入高壓二氧化碳氣體21 ; 3、干煤粉、高壓二氧化碳氣體21、水煤漿、高壓氧氣20及水發(fā)生劇烈的化學反應(yīng)， 在燃燒室5內(nèi)自上而下形成立體的三維對撞氣流，生成以一氧化碳及氫氣為主的工業(yè)煤 氣，通過激冷室13進行水浴除塵后，經(jīng)煤氣出口排出激冷室13，形成用于下一工序的原料氣。 綜上，在加工工藝中采用了氣相、液相及固相等多相態(tài)、多原料進料方式，通過增 加干煤粉進料有效提高了液態(tài)原料中碳的含量；通過添加二氧化碳氣體21作為反應(yīng)劑使 碳與二氧化碳發(fā)生氧化還原反應(yīng)，有效提高了工業(yè)煤氣中有效氣體一氧化碳的含量。可以 解決目前國內(nèi)外濕法加壓氣化技術(shù)特別是多噴嘴對置式氣化技術(shù)中存在的諸多缺點，實現(xiàn) 煤種適用廣，碳轉(zhuǎn)化率高，氣化強度大等技術(shù)優(yōu)勢，為新型煤化工和能源轉(zhuǎn)化提供不同需要 的氣化技術(shù)和裝置。 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置，其特征在于，其包括有煤漿制備輸送機構(gòu)，所述煤漿制備輸送機構(gòu)包括有用于將原料煤形成水煤漿的磨煤機、用于儲備所述水煤漿的煤漿槽、用于輸送所述水煤漿的高壓煤漿泵及高壓煤漿管線；干煤粉制備輸送機構(gòu)，所述干煤粉制備輸送機構(gòu)包括有用于將原料煤形成干煤粉的干粉制備機、用于儲備所述干煤粉的干粉儲備槽、用于輸送所述干煤粉的螺桿輸送機及粉煤管線、以及與所述粉煤管線相連接的噴嘴給料倉；加壓氣化機構(gòu)，所述加壓氣化機構(gòu)包括有在其內(nèi)部發(fā)生氣化反應(yīng)形成工業(yè)煤氣的燃燒室及用于將工業(yè)煤氣水浴除塵形成原料氣的激冷室；所述燃燒室上還設(shè)置有與所述高壓煤漿管線相連接的水煤漿噴嘴及與所述噴嘴給料倉相連接的干煤粉噴嘴，所述水煤漿噴嘴及干煤粉噴嘴分別與所述燃燒室內(nèi)部相連通，所述干煤粉噴嘴及所述水煤漿噴嘴還連接有高壓氣管線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置，其特征在于，所述水煤漿噴嘴的數(shù)量為一個以上，所述一個以上的水煤漿噴嘴與所述燃燒室中心軸線呈垂直配置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置，其特征在于，所述干煤粉制備輸送機構(gòu)還包括有能夠?qū)⑺龈煞壑苽錂C形成的干煤粉進行篩選的篩分裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置，其特征在于，所述干煤粉制備輸送機構(gòu)還包括有設(shè)置在所述噴嘴給料倉與所述干煤粉噴嘴連接處的螺旋耙料機。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置，其特征在于，所述干煤粉噴嘴設(shè)置在所述燃燒室的頂部。
6. —種三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化工藝，其特征在于，其工藝步驟包括有1) 將破碎后的原料煤、水及添加劑研磨制成水煤漿，所述水煤漿通過水煤漿噴嘴進入燃燒室，高壓氧氣通過所述水煤漿噴嘴進入所述燃燒室；2) 將破碎后的原料煤制成干煤粉，所述干煤粉通過干煤粉噴嘴進入所述燃燒室，高壓二氧化碳氣體通過所述干煤粉噴嘴進入所述燃燒室；3) 所述干煤粉、高壓二氧化碳氣體、水煤漿、高壓氧氣及水發(fā)生劇烈的化學反應(yīng)，在所述燃燒室內(nèi)自上而下形成立體的三維對撞氣流，生成以一氧化碳及氫氣為主的工業(yè)煤氣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化工藝，其特征在于，其工藝步驟還包括有所述工業(yè)煤氣通過激冷室進行水浴除塵形成用于下一工序的原料氣。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化工藝，其特征在于，所述水煤漿的濃度為60%-65%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任意一項權(quán)利要求所述的三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化工藝，其特征在于，所述干煤粉的直徑為30-100微米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤氣化裝置及其工藝，其包括煤漿制備輸送機構(gòu)，其包括磨煤機、煤漿槽、高壓煤漿泵及高壓煤漿管線；干煤粉制備輸送機構(gòu)，其包括干粉制備機、干粉儲備槽、螺桿輸送機及粉煤管線、及噴嘴給料倉；加壓氣化機構(gòu)，其包括燃燒室及激冷室；燃燒室上還設(shè)置有水煤漿噴嘴及干煤粉噴嘴，水煤漿噴嘴及干煤粉噴嘴分別與燃燒室內(nèi)部相連通，干煤粉噴嘴及水煤漿噴嘴還連接有高壓氣管線。頂部配置的干煤粉噴嘴減輕返混氣流對拱頂和盲頭耐火磚的破壞，提高設(shè)備利用率，頂部的干煤粉和二氧化碳噴入方式提高了反應(yīng)物中的含碳量，煤氣中有效成分提高到85％以上，提高了煤炭資源利用率，減少了二氧化碳排放量。
文檔編號C10J3/56GK101760243SQ200810188170
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者任格勇, 劉煥發(fā), 孫風剛, 莊光山, 張克鋒, 張華新, 張永, 李發(fā)林, 李玉成, 李榮良, 楊振峰, 潘德勝, 蘇厚常, 賈克輝, 趙新江, 鄒宇 申請人:山東華魯恒升化工股份有限公司