煤气发生炉和煤气生产方法

摘要

本发明公开了一种煤气发生炉和煤气生产方法。该煤气发生炉包括炉体，其中：所述炉体中包括氧化区和还原区；所述氧化区与进煤口和进气口连通，所述进煤口和进气口分别通入的煤和空气进行燃烧氧化反应，以生成二氧化碳；所述还原区与还原煤进口连通，所述还原煤进口通入的还原煤与燃烧生成的所述二氧化碳进行还原反应，以生成一氧化碳。本发明的技术方案将煤气发生反应过程中的燃烧氧化反应和还原反应尽可能的独立进行，可实现温度分别控制，促进氧化和还原反应各自充分地进行。从而提高了煤的燃烧效率，降低了资源消耗量。

权利要求

1.一种煤气发生炉，包括炉体，其特征在于：所述炉体中包括氧化区和还原区；所述氧化区与进煤口和进气口连通，所述进煤口和进气口分别通入的煤和空气进行燃烧氧化反应，以生成二氧化碳；所述还原区与还原煤进口连通，所述还原煤进口通入的还原煤与燃烧生成的所述二氧化碳进行还原反应，以生成一氧化碳；

所述氧化区在所述还原区的上方；

所述还原区包括喉颈段和泄压段，所述喉颈段与所述氧化区连接，所述喉颈段的横截面积分别小于所述氧化区和所述泄压段的横截面积；所述还原煤进口设置在所述喉颈段的壁面上。

2.根据权利要求1所述的煤气发生炉，其特征在于：所述氧化区中还设置有整流板，所述整流板设置在所述进气口的下方隔断所述氧化区，所述整流板上设置有多个过孔，所述进煤口经导管延伸至所述整流板处露出。

3.根据权利要求1所述的煤气发生炉，其特征在于：所述还原区的下端连通导出口，用于导出一氧化碳和煤燃烧后的残渣；所述煤气发生炉的导出口连接至一个存储容器。

4.根据权利要求1所述的煤气发生炉，其特征在于：所述还原煤进口的数量为多个，周向均匀分布在所述还原区的壁面上。

5.根据权利要求1所述的煤气发生炉，其特征在于：所述氧化区的进煤口和进气口为喷射式燃烧器。

6.一种使用权利要求1所述的煤气发生炉的煤气生产方法，其特征在于，包括：向煤气发生炉的氧化区通入煤和空气，在所述氧化区进行燃烧氧化反应，以生成二氧化碳；

在与所述氧化区连接的还原区通入还原煤，所述还原煤与所述二氧化碳进行还原反应，以生成一氧化碳；

向煤气发生炉的氧化区通入的煤为煤浆或以水蒸气为载煤介质的粉煤。

7.根据权利要求6所述的煤气生产方法，其特征在于：所述氧化区的温度至少为

1200℃。

说明书

煤气发生炉和煤气生产方法

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及煤气生产设备技术，尤其涉及一种煤气发生炉和煤气生产方法。

背景技术

[0002] 煤气发生炉是以煤为原料制备煤气的常用设备。现有煤气发生炉的典型结构如图1所示，包括炉体1，炉体1下端包括布风板2，布风板2上侧连通进煤口3，布风板2下侧为汽化剂进口4。从进煤口3通入的煤粉包括多种粒径，例如10mm、6mm、3mm和1mm以下几种，煤粉通入到布风板2上，汽化剂从布风板2下侧通过布风板2的通孔5自下而上喷入，使得燃烧的煤粉被吹扬到整个煤气发生炉中。由于煤粉粒径不一致，所以煤粉在炉体1中分层悬浮。较重的煤粉颗粒扬起的位置低，较轻的煤粉颗粒氧气的位置较高，而燃烧完全的煤渣比重较大，会沉降在布风板2上，通过布风板2上的通孔5下落，从而排出残渣。在煤气发生炉的上端设置有导出口6，反应生成的混合气与小粒径的煤粉一同导出至旋风分离器7。
经过旋风分离器7的离心作用，将混合气和煤粉分离，混合气被导出，而煤粉沿着回流管8导回布风板2附件的位置，继续参与燃烧。

[0003] 在现有的煤气发生炉中，紧邻布风板上侧的区域主要发生煤燃烧放热的反应，温度大约为1200℃。为防止燃烧温度过高而引发结焦堵塞的问题，在燃烧所需煤与氧气适当比例的基础上，需要通入过量的煤，以煤与二氧化碳和水蒸气之间的还原反应进行降温。通过还原反应来生成一氧化碳和氢气，这是在混合气中所需煤气的主要成份。 [0004] 在进行本发明的研究过程中，发明人发现上述煤气发生炉所存在的缺陷是：煤的燃烧效率低，不节能。由于在燃烧区域实际上同时进行燃烧氧化和还原降 温的反应，所以实际上无法控制参与燃烧的煤与参与氧化的煤之间的比例，大部分煤没有完全燃烧。 发明内容

[0005] 本发明实施例提供一种煤气发生炉和煤气生产方法，以提高煤的燃烧效率，降低资源消耗。

[0006] 本发明实施例提供一种煤气发生炉，包括炉体，其中：所述炉体中包括氧化区和还原区；所述氧化区与进煤口和进气口连通，所述进煤口和进气口分别通入的煤和空气进行燃烧氧化反应，以生成二氧化碳；所述还原区与还原煤进口连通，所述还原煤进口通入的还原煤与燃烧生成的所述二氧化碳进行还原反应，以生成一氧化碳。

[0007] 其中，所述氧化区在所述还原区的上方；

[0008] 所述还原区包括喉颈段和泄压段，所述喉颈段与所述氧化区连接，所述喉颈段的横截面积分别小于所述氧化区和所述泄压段的横截面积；所述还原煤进口设置在所述喉颈段的壁面上。

[0009] 如上所述的煤气发生炉，优选的是所述氧化区中还设置有整流板，所述整流板设置在所述进气口的下方隔断所述氧化区，所述整流板上设置有多个过孔，所述进煤口经导管延伸至所述整流板处露出。

[0010] 如上所述的煤气发生炉，优选的是所述还原区的下端连通导出口，用于导出所述一氧化碳和煤燃烧后的残渣；所述煤气发生炉的导出口连接至一个存储容器。 [0011] 如上所述的煤气发生炉，优选的是所述还原煤进口的数量为多个，周向均匀分布在所述还原区的壁面上。

[0012] 如上所述的煤气发生炉，优选的是所述氧化区的进煤口和进气口为喷射式燃烧器。

[0013] 本发明实施例还提供了一种使用上述实施例提供的煤气发生炉的煤气生产方法，包括：

[0014] 向煤气发生炉的氧化区通入煤和空气，在所述氧化区进行燃烧氧化反应，以生成二氧化碳；

[0015] 在与所述氧化区连接的还原区通入还原煤，所述还原煤与所述二氧化碳进行还原反应，以生成一氧化碳；

[0016] 向煤气发生炉的氧化区通入的煤为煤浆或以水蒸气为载煤介质的粉煤。 [0017] 如上所述的煤气生产方法，优选的是所述氧化区的温度至少为1200℃，或者更佳的是为1500℃以上。

[0018] 本发明的技术方案将煤气发生反应过程中的燃烧氧化反应和还原反应尽可能的独立进行。在氧化区通入足够的空气，使煤充分燃烧。在还原区，由于通入还原煤增加了还原反应物，使得还原反应占据主要地位，还原煤通入时的冷却降温作用以及还原反应吸热导致的降温作用都使得还原区内难以继续进行燃烧，从而可以在一体的煤气发生炉中形成相对独立的氧化区和还原区，促进氧化和还原反应各自充分地进行。从而提高了煤的燃烧效率，降低了资源消耗量。

[0019] 附图说明

[0020] 图1为现有煤气发生炉的结构示意图；

[0021] 图2为本发明实施例一提供的煤气发生炉的结构示意图；

[0022] 图3为本发明实施例提供的一种煤气发生炉的结构示意图；

[0023] 图4为本发明实施例提供的另一种煤气发生炉的结构示意图；

[0024] 图5为本发明实施例提供的再一种煤气发生炉的结构示意图；

[0025] 图6为本发明实施例二提供的煤气生产方法的流程图。

[0026] 具体实施方式

[0027] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0028] 实施例一

[0029] 图2为本发明实施例一提供的煤气发生炉的结构示意图，该煤气发生炉包括炉体1。炉体1中包括氧化区10和还原区20。氧化区10与进煤口3和进气口11连通，从进煤口3通入煤，优选为通入煤浆，或者也可以水蒸气为载煤介质通入粉煤，从进气口11通入空气，使煤浆和空气进行燃烧氧化反应，即使煤浆中有部分水份，由于适当控制氧气量和温度，也可以使煤进行充分的燃烧。还原区20与还原煤进口21连通，还原煤进口21用于通入还原煤，例如为煤浆或煤粉等。还原煤与燃烧生成的二氧化碳进行还原反应，以生成一氧化碳。

[0030] 本实施例中，氧化区10的进煤口3和进气口11优选为喷射式燃烧器，使得进煤口3通入的煤能够尽可能的充分、快速燃烧，温度可以达到至少1200℃，或者更佳的是为1500℃以上。可以进一步设计进煤口3、进气口11、氧化区10的形状、位置关系等，使氧化区10中形成合理紊流，燃烧更充分。

[0031] 例如，可以如图3所示，设置进煤口3的入口端伸入氧化区10之内，从而使出煤的位置能够完全被包围在空气之中，将煤与空气充分接触进行燃烧。

[0032] 再或者，如图4所示，进气口11可以设计为弧线形状的进气管路110，则经压缩或常压的空间经进气管路110喷入氧化区之后会形成一定的涡流，涡流的存在有助于使煤颗粒与空气的混合更加均匀，从而促进燃烧。进气管路110并不限于为弧线形，还可以为螺旋状等。

[0033] 如图5所示，氧化区10中还可以设置有整流板12，整流板12设置在进气口11的下方隔断氧化区10，整流板12上设置有多个过孔，也就是通孔，供气体流通。进煤口3经导管13延伸至整流板12处露出。整流板12的设置将氧化区10隔断成两个区域，整流板12的上部区域中通入空气，形成较大的压力，穿过较小的过孔挤压入氧化区10的下半部分，既提高了气流的流速，又使整流 板12上部不均匀的气流均匀化穿过整流板12。进煤口3经过导管13延伸至整流板12处露出，使得煤的出口位置处于均匀高速气流的包围中，更加有利于燃烧。

[0034] 对进气的整流并不限于通过改进进气管路来控制气流流动规律，例如还可以通过设计氧化区10的形状来整流，使气流喷入氧化区10后在氧化区10壁面的导引下形成涡流，促进均匀混合，从而促进燃烧。

[0035] 本实施例的技术方案将煤气发生反应过程中的燃烧氧化反应和还原反应尽可能的独立进行，氧化区10和还原区20中的温度有明显的变化。在氧化区10通入足够的空气，使煤充分燃烧，由于氧气充分所以氧化反应占据主要地位。在还原区20，由于通入还原煤增加了还原反应物，使得还原反应占据主要地位，还原煤通入时的冷却降温作用以及还原反应吸热导致的降温作用都使得还原区20内难以继续进行燃烧，从而可以在一体的煤气发生炉中形成相对独立的氧化区10和还原区20。

[0036] 本实施例中，还原煤进口21的数量优选为多个，周向均匀分布在还原区20的壁面上。使还原煤进入更加均匀，还原反应更充分。

[0037] 将氧化区和还原区独立分开的原因在于可以促进氧化区燃烧反应的充分进行，可以独立地控制氧化区的温度，从而能够通过控制煤和空气的通入量以及提高温度来促进燃烧。与现有技术氧化区与还原区混合的方案相比，当燃烧的煤兼具进行还原反应时，还原反应大量吸热，导致温度降低、燃烧不充分。因此，本实施例的技术方案能够有效提高煤的燃烧效率，降低资源消耗。

[0038] 在本实施例中，如图2所示优选的是设置氧化区10在还原区20的上方。当然本发明并不限于图2所示，例如，氧化区10和还原区20还可以并行的水平连接设置，或者还原区20设置在氧化区10上方，在还原区20的壁面上增设还原煤进口21。 [0039] 本实施例采用氧化区在上的技术方案的优点在于，高温燃烧的煤浆或粉煤处于流动状态，在还原区吸热降温后会凝固结焦，本实施例的技术方案中，流 动状态的煤渣混合物会在重力作用下下落，不会结焦堵塞。

[0040] 还原区20的形状可以为直径相等的圆筒状或其他具有一定容积的形状，本实施例中优选的是设计还原区20为直径不等的圆筒状。还原区20包括喉颈段22和泄压段23，喉颈段22与氧化区10连接，喉颈段22的横截面积分别小于氧化区10和泄压段23的横截面积，使煤气发生炉形成两端粗中间细的形状。还原煤进口21设置在喉颈段22的壁面上。 [0041] 采用上述技术方案，燃烧反应得到的二氧化碳和热量在喉颈段22的较小流通面积内都会显著提高密度，此处再通入还原煤，可以迅速、充分地发生还原反应。泄压段23紧邻喉颈段22，使得反应生成的一氧化碳能够迅速流出。未燃物残渣等可以迅速扩散，避免堵塞喉颈段22。

[0042] 在本实施例中，一氧化碳的导处口6设置在还原区20，残渣的导出口6可以根据氧化区10和还原区20的相对位置关系可选择性地设置在炉体1的下端。当氧化区10设置在还原区20的上方时，优选是在还原区20的下端连通导出口6，用于导出一氧化碳和煤燃烧后的残渣。氧化区10设置在还原区20的上方，使得大量热能能够随着残渣下落，从而为还原区20提供高温能量，不易发生结焦。导出口6优选是采用倾斜于水平面的管体，易于将残渣导出。

[0043] 本发明的煤气发生炉，还可以将导出口6连接至一个存储容器，例如采用如图1所示的现有煤气发生炉作为存储容器，可以将多个本发明的煤气发生炉连接至一个存储容器中，能够泄压、储存，并可以进一步将残渣中未燃尽的煤从进煤口3导回，避免资源损失。 [0044] 本发明实施例所提供的技术方案，将氧化区10和还原区20区分，使氧化反应和还原反应相对独立，能够分别控制，使反应更加充分。并且氧化区10和还原区20可以设置于一个炉体1中，以还原煤进口21相互隔开，通过还原反应的吸热降温作用使燃烧反应迅速过渡到还原反应，反应物流通距离短，流通顺畅，能量损失少。而且以还原煤进口21区分氧化区10和还原区20，使其形成于一整体炉体1中的优点还在于便于在现有炉体1上进行改造，便于推广、 成本低。

[0045] 实施例二

[0046] 图6为本发明实施例二提供的煤气生产方法的流程图，该方法可以采用本发明实施例提供的煤气发生炉来执行，包括：

[0047] 步骤610、向煤气发生炉的氧化区通入煤和空气，在氧化区进行燃烧氧化反应，以生成二氧化碳；

[0048] 步骤620、在与氧化区连接的还原区通入还原煤，还原煤与二氧化碳进行还原反应，以生成一氧化碳。

[0049] 本实施例的方法将氧化反应和还原反应相对独立地进行，因此可以通过控制反应物浓度和反应区温度使氧化反应和还原反应各自充分的进行，提高了反应效率。 [0050] 具体应用中，氧化区的温度至少为1200℃，或者更佳的是为1500℃以上，以充分进行燃烧。向煤气发生炉的氧化区通入的煤优选为煤浆或以水蒸气为载煤介质的粉煤，避免干燥煤粉通入炉体时附着炉体而发生堵塞。煤浆等原料煤虽然会含有一定的水份而在氧化区发生还原反应，但是可以通过控制通入氧化区的空气量，使得燃烧氧化反应占据主要地位，使煤得到充分氧化。

[0051] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。