一種氣化爐及煤加氫氣化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及煤氣化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氣化爐及煤加氫氣化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)煤炭資源豐富，其中將近80%的煤炭為低階煤，這些低階煤的直接使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，為了提高煤炭的利用價(jià)值，同時(shí)減少環(huán)境污染，可運(yùn)用煤氣化技術(shù)將煤轉(zhuǎn)化為煤氣和焦油，進(jìn)而對(duì)煤氣和焦油進(jìn)行利用。
[0003]煤氣化技術(shù)中較為常用的一種技術(shù)是煤加氫氣化，請(qǐng)參閱圖1，通常用于煤加氫氣化的氣化爐10包括爐體11、煤粉噴嘴12、數(shù)個(gè)含氫氣體噴嘴13、粗煤氣出口 14和半焦出口15，煤粉噴嘴12安裝在爐體11頂部的中心，含氫氣體噴嘴13均勻分布在煤粉噴嘴12周圍，粗煤氣出口 14安裝在爐體11的側(cè)壁上，半焦出口 15安裝在爐體11底部的中心。煤加氫氣化時(shí)，煤粉噴嘴12和含氫氣體噴嘴13分別向爐體11內(nèi)噴入煤粉和氫氣，煤粉和氫氣進(jìn)入爐體11內(nèi)后，在高溫、高壓條件發(fā)生煤加氫氣化反應(yīng)，反應(yīng)生成粗煤氣和半焦(一種含碳的固態(tài)產(chǎn)物，單位質(zhì)量半焦中的含碳量高達(dá)80%以上)，所生成的粗煤氣經(jīng)粗煤氣出口 14排出氣化爐10，所生成的半焦經(jīng)半焦出口 15排出氣化爐10，排出的粗煤氣經(jīng)后續(xù)處理得到煤氣和焦油。
[0004]采用上述氣化爐進(jìn)行煤加氫氣化時(shí)，碳利用率通常只有50%左右，也就是說(shuō)，煤加氫氣化的半焦產(chǎn)量占進(jìn)料量(加入煤的質(zhì)量)的50%左右。為了提高煤加氫氣化的碳利用率，可將由煤加氫氣化產(chǎn)生的半焦作為氣化原料進(jìn)行再次氣化，生成粗煤氣，以實(shí)現(xiàn)對(duì)半焦中所含碳的利用?，F(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)半焦進(jìn)行再次氣化的過(guò)程一般為:首先將半焦從氣化爐10中排出，然后對(duì)半焦進(jìn)行冷卻，接著將冷卻后的半焦通入另一氣化爐內(nèi)，使半焦和氣化劑在高溫、高壓條件下進(jìn)行再次氣化反應(yīng)，生成粗煤氣，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)半焦的高效利用。
[0005]上述對(duì)半焦進(jìn)行再次氣化的過(guò)程中，對(duì)半焦進(jìn)行冷卻會(huì)散失一部分熱量，而將冷卻后的半焦進(jìn)行再次氣化時(shí)，又需要高溫的條件，這又會(huì)消耗大量熱量，造成能量不必要的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種氣化爐及煤加氫氣化方法，以解決煤加氫氣化過(guò)程中，對(duì)半焦進(jìn)行再次氣化時(shí)能量浪費(fèi)的問(wèn)題。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]—種氣化爐，包括:爐體、煤粉噴嘴和含氫氣體噴嘴，所述煤粉噴嘴和所述含氫氣體噴嘴均安裝在所述爐體的底部，所述氣化爐還包括:安裝在所述爐體內(nèi)下部的反應(yīng)內(nèi)筒，所述煤粉噴嘴和所述含氫氣體噴嘴分別與所述反應(yīng)內(nèi)筒相通，所述反應(yīng)內(nèi)筒的頂部開(kāi)口，所述反應(yīng)內(nèi)筒用于進(jìn)行煤加氫氣化反應(yīng)，生成粗煤氣和半焦;與所述反應(yīng)內(nèi)筒和所述爐體之間的環(huán)形空間底部相通的氣化劑入口，所述氣化劑入口所通入的氣化劑的氣速能夠使所述半焦落入所述環(huán)形空間內(nèi)，并與所述氣化劑發(fā)生再次氣化反應(yīng)，生成粗煤氣。
[0009]本發(fā)明所提供的氣化爐中，將煤粉噴嘴和含氫氣體噴嘴設(shè)置在爐體底部，且在爐體內(nèi)的下部安裝了反應(yīng)內(nèi)筒，煤粉噴嘴和含氫氣體噴嘴分別與該反應(yīng)內(nèi)筒相通，并設(shè)置了與反應(yīng)內(nèi)筒和爐體之間的環(huán)形空間的底部相通的氣化劑入口，由煤粉噴嘴噴出的煤粉和由含氫氣體噴嘴噴出的氫氣能夠在反應(yīng)內(nèi)筒內(nèi)發(fā)生煤加氫氣化反應(yīng)，生成粗煤氣和半焦，所生成的半焦在粗煤氣的攜帶作用下離開(kāi)該反應(yīng)內(nèi)筒，之后粗煤氣的氣速降低，此時(shí)通過(guò)控制氣化劑入口所通入的氣化劑的氣速能夠使半焦落入環(huán)形空間內(nèi)，半焦落入環(huán)形空間后與所通入的氣化劑發(fā)生再次氣化反應(yīng)，生成粗煤氣。本發(fā)明將煤加氫氣化反應(yīng)和半焦的再次氣化反應(yīng)設(shè)置在同一氣化爐內(nèi)進(jìn)行，使煤加氫氣化反應(yīng)生成的高溫的半焦直接進(jìn)行再次氣化反應(yīng)，從而避免了上述兩個(gè)反應(yīng)在兩個(gè)氣化爐進(jìn)行所產(chǎn)生不必要的能量浪費(fèi)，節(jié)約了能源。
[0010]另一方面，本發(fā)明還提供了一種煤加氫氣化方法，所述煤加氫氣化方法應(yīng)用于上述的氣化爐，所述煤加氫氣化方法包括:將煤粉和氫氣通入所述氣化爐的反應(yīng)內(nèi)筒中，所述煤粉和所述氫氣在所述反應(yīng)內(nèi)筒中發(fā)生煤加氫氣化反應(yīng)，生成粗煤氣和半焦;將氣化劑通入所述反應(yīng)內(nèi)筒和所述氣化爐的爐體之間的環(huán)形空間內(nèi)，同時(shí)控制所述氣化劑的氣速，使所述半焦落入所述環(huán)形空間內(nèi)，與所述氣化劑發(fā)生再次氣化反應(yīng)，生成粗煤氣。
[0011]本發(fā)明所提供的煤加氫氣化方法的有益效果與上述氣化爐的有益效果相同，在此不再贅述。
【附圖說(shuō)明】
[0012]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0013]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的氣化爐的結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的氣化爐的一種結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的氣化爐的另一種結(jié)構(gòu)圖。
[0016]附圖標(biāo)記:
[0017]10-氣化爐；11-爐體；12-煤粉噴嘴；
[0018]13-含氫氣體噴嘴； 14-粗煤氣出口；15-半焦出口；
[0019]21-反應(yīng)內(nèi)筒；22-環(huán)形空間；221-氣化劑分布?xì)馐遥?br>[0020]222-反應(yīng)室；23-氣化劑入口；24-折流板；
[0021]25-氣體分布板；26-排渣口。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明所提出的技術(shù)方案的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明所提出的技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是所提出的技術(shù)方案的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明實(shí)施例中所提供的氣化爐10，包括爐體11、煤粉噴嘴12和含氫氣體噴嘴13，煤粉噴嘴12和含氫氣體噴嘴13均安裝在爐體11底部，氣化爐10還包括反應(yīng)內(nèi)筒21，反應(yīng)內(nèi)筒21安裝在爐體11內(nèi)的下部，進(jìn)一步的可位于爐體11內(nèi)下部的中間區(qū)域，并且煤粉噴嘴12和含氫氣體噴嘴13分別與反應(yīng)內(nèi)筒21相通，在煤粉噴嘴12和含氫氣體噴嘴13向反應(yīng)內(nèi)筒21內(nèi)部通入煤粉和氫氣后，煤粉和氫氣在反應(yīng)內(nèi)筒21內(nèi)發(fā)生煤加氫氣化反應(yīng)，生成粗煤氣和半焦;另外，反應(yīng)內(nèi)筒21的頂部為開(kāi)口設(shè)置，向上噴射的煤粉和氫氣形成向上的氣流，從而使在反應(yīng)內(nèi)筒21內(nèi)生成的粗煤氣攜帶半焦一起從該開(kāi)口流出反應(yīng)內(nèi)筒21，因粗煤氣從反應(yīng)內(nèi)筒21流入反應(yīng)內(nèi)筒21上方的爐體11內(nèi)之后，空間擴(kuò)大，從而粗煤氣的氣速降低，進(jìn)而半焦會(huì)在重力的作用下開(kāi)始下落。反應(yīng)內(nèi)筒21的外側(cè)壁和爐體11的內(nèi)側(cè)壁之間形成一環(huán)形空間22，本實(shí)施例中的氣化爐10還設(shè)置有氣化劑入口 23，該氣化劑入口 23與該環(huán)形空間22底部相通，用于向環(huán)形空間22通入氣化劑，在通入氣化劑的過(guò)程中，通過(guò)控制氣化劑的氣速，使環(huán)形空間22內(nèi)部及上方的氣速小于反應(yīng)內(nèi)筒21內(nèi)部及上方的氣速，從而能夠使半焦落入氣速較小的環(huán)形空間22內(nèi)，并且使氣化劑的氣速小于能夠?qū)虢箮С霏h(huán)形空間22的氣速，同時(shí)大于半焦的最小流化速度，從而