專利名稱：粒狀和粉狀燃料的氣化方法和氣化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力在10bar以上溫度在1400℃以上的粒狀和粉狀燃料氣化方法和裝置，氣化過程所發(fā)生的主要成分為CO和H2的部分氧化氣體用于接在氣化反應(yīng)器后面的燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)復(fù)合發(fā)電站中，而隨同產(chǎn)生的液態(tài)熔渣則從氣化反應(yīng)器中放出并用水使之冷凝。
在上述溫度條件下氣化粒狀和粉狀燃料時(shí)，所用燃料的灰分受熱而達(dá)到了熔點(diǎn)以上的溫度，從而形成液態(tài)熔渣。熔渣匯集在氣化反應(yīng)器的下部，必須從反應(yīng)器中將其放出。一般情況下是將熔渣放入水槽并在水槽中使其驟冷而?；?，形成一種玻璃狀對(duì)環(huán)境無害的可供儲(chǔ)存和利用的材料。從德國(guó)專利DE-PS2342079得知，在高壓下進(jìn)行氣化時(shí)，氣化反應(yīng)器和其下面所設(shè)水槽是一起放在一個(gè)共同的高壓容器內(nèi)的。
在以上簡(jiǎn)述的方法中，目前一般是在冷卻熔渣的循環(huán)水受熱升溫到約40℃時(shí)就將其從設(shè)備中引出而使之冷卻。但這種方法的缺點(diǎn)是必須使大量的冷卻水進(jìn)入循環(huán)，從而產(chǎn)生多達(dá)每小時(shí)1000t的冷卻水，而由于其溫度相對(duì)較低，很難為其找到充分利用的可能途徑。如果將氣化過程與燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)復(fù)合發(fā)電站聯(lián)結(jié)起來，就可將一部分這樣產(chǎn)生的低溫?zé)崃坑脕韺?duì)給水進(jìn)行預(yù)熱。即便為此所需的低溫?zé)崃磕軌蚣右岳茫撬a(chǎn)生的其余的低溫?zé)崃縿t不能用于發(fā)電。實(shí)際上在目前的操作方法中，在絕大多數(shù)情況下大部分液態(tài)熔渣的熱量都不可能在氣化過程中和氣化后的氣體產(chǎn)品的使用中加以利用而浪費(fèi)掉了。很明顯，所使用燃料的灰分含量愈高，這種缺點(diǎn)也愈突出，因?yàn)殡S著灰分含量的增高，隨同產(chǎn)生的液態(tài)熔渣數(shù)量也增加，而此液態(tài)熔渣中的熱量在冷卻過程中全都耗損在水槽中了。因此，這種氣化方法的總效率相應(yīng)下降。這一點(diǎn)可用下表所示實(shí)施例來表明，如下表所示，對(duì)兩種煤料進(jìn)行了氣化，一種是灰分含量較低的煤，另一種是灰分含量較高的煤。在這兩種情況下所產(chǎn)生的部分氧化氣體都用于總發(fā)電量約為197MW的燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)復(fù)合發(fā)電站。
A煤 B煤灰分含量 (重量%) 11.8 40.0用煤量 (kg/S) 15.9 24.5供熱量 (MJ/S) 405 421熔渣內(nèi)所含熱量 (MJ/S) 3.3 17.3總效率 (%) 43.0 40.9因此，本發(fā)明的任務(wù)在于進(jìn)一步改進(jìn)前面所述方法，從而進(jìn)一步減少液態(tài)熔渣中熱量的耗損，同時(shí)相應(yīng)提高總效率。
關(guān)于本發(fā)明用以解決上述任務(wù)的方法，其特征在于使用以冷卻熔渣的水始終保持在與氣化壓力相應(yīng)的沸點(diǎn)以下20-30℃的溫度范圍。為保持所要求的水溫，將一股分流出來的水循環(huán)地流經(jīng)蒸汽發(fā)生器，通過間接的熱交換使其冷卻，與此同時(shí)，使由此產(chǎn)生的蒸汽送到燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)復(fù)合發(fā)電站的蒸汽輪機(jī)中去。
也就是說，本發(fā)明氣化方法的優(yōu)點(diǎn)是熔渣的熱量主要用以產(chǎn)生蒸汽，而蒸汽可直接用于發(fā)電站的蒸汽輪機(jī)內(nèi)進(jìn)行發(fā)電。這里，由于傳熱用水沒有達(dá)到相應(yīng)壓力下的沸點(diǎn)溫度，因而不會(huì)有大量的蒸汽進(jìn)入氣化反應(yīng)器干擾氣化過程和影響部分氧化氣體的純度。此外，在實(shí)施本發(fā)明的氣化方法中，在以上所述限度內(nèi)，可使水盡量保持在一個(gè)較高的溫度以取得盡可能多的蒸汽。
以下通過附圖
所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。在附圖中同時(shí)簡(jiǎn)略地示明了用以實(shí)施本發(fā)明氣化方法的裝置。
如圖所示，在高壓容器1內(nèi)設(shè)有氣化反應(yīng)器2，在此反應(yīng)器內(nèi)可設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)氣化燃燒器3。氣化反應(yīng)器2可呈對(duì)通籠體形，用于氣化。當(dāng)然，也可采用其他實(shí)施方式，在這些實(shí)施方式中采用水套來冷卻氣化反應(yīng)器2。高壓容器向下縮小而形成水槽5。在上述實(shí)施例中，氣化是在30bar的壓力和1600℃的溫度下進(jìn)行的，使所產(chǎn)生的液態(tài)熔渣在此溫度下按箭頭所示方向從氣化反應(yīng)器2通過開口4滴進(jìn)位于下面的水槽5中。熔渣在溫度約為180℃的槽水中凝固。為使水保持在上述溫度，將一股水從水槽5中分流出來，用水泵6使其經(jīng)由蛇形管10進(jìn)行循環(huán)，從而使水槽5與蒸汽發(fā)生器7聯(lián)結(jié)起來。在此發(fā)生器中，流經(jīng)蛇形管10的水在流回水槽5之前受到了必要的冷卻。所需給水通過管道8送進(jìn)蒸汽發(fā)生器7，所產(chǎn)生的蒸汽則通過管道9排出。根據(jù)本發(fā)明，此蒸汽通向圖中未示出的燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)復(fù)合發(fā)電站的蒸汽輪機(jī)中，直接用以發(fā)電。在水槽5中產(chǎn)生的?；墼赏ㄟ^排渣口11排出，而氣化時(shí)產(chǎn)生的部分氧化氣體通過氣體出口12從高壓容器1中排出以便在進(jìn)行相應(yīng)的冷卻和凈化后送到接在后面的燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)復(fù)合發(fā)電站中作進(jìn)一步的利用。當(dāng)然，在高壓容器1內(nèi)氣化反應(yīng)器2的上方還可設(shè)置用以冷卻所產(chǎn)生的部分氧化氣體的其他內(nèi)部裝置，對(duì)此圖中未予表示。同樣還可以使高壓容器1配置有水冷壁體。
在上述實(shí)施例中，在處理能力約為每小時(shí)77t煤，而煤的灰分含量為40%的情況下在蒸汽發(fā)生器7內(nèi)每小時(shí)產(chǎn)生了約21t的蒸汽，這些蒸汽在燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)復(fù)合發(fā)電站內(nèi)額外地發(fā)出約4MW/h的電功率。按一年使用期為6000小時(shí)，每KWh的電費(fèi)為0.15DM計(jì)算，一年的收益就達(dá)3600000DM。與此同時(shí)，設(shè)備的總效率提高了約1%。
本發(fā)明氣化方法的優(yōu)點(diǎn)可歸納如下提高了帶有煤料氣化裝置的燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)復(fù)合發(fā)電站的總效率。這在使用灰分含量較高的燃料的情況下更為適宜;
明顯地繼低了熔渣?；欣鋮s水的需用量;
可以不必將加熱的冷卻水排放到外界去;
全年收益較高，除償還可能的附加投資外尚有利潤(rùn)可得;
在熔渣粒化中采用了與目前所用方法相比明顯較高的冷卻水溫度，使水面以上的區(qū)域內(nèi)不致產(chǎn)生低于露點(diǎn)的現(xiàn)象，從而在最大程度上防止了由氣體冷凝液中所含H2S和HCl造成的腐蝕現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種壓力在10bar以上溫度在1400℃以上的粒狀和粉狀燃料氣化方法，氣化過程所發(fā)生的主要成分為CO和H2的部分氧化氣體用于接在氣化反應(yīng)器后面的燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)復(fù)合發(fā)電站中，而隨同產(chǎn)生的液態(tài)熔渣則從氣化反應(yīng)器中放出并用水使之冷凝，其特征是使用以冷卻熔渣的水始終保持在與氣化壓力相應(yīng)的沸點(diǎn)以下20-30℃的溫度范圍內(nèi)，為保持所要求的水溫，將一股分流出來的水循環(huán)地流經(jīng)蒸汽發(fā)生器，通過間接的熱交換使其冷卻，與此同時(shí)，使由此產(chǎn)生的蒸汽送到燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)復(fù)合發(fā)電站的蒸汽輪機(jī)中去。
2.用以實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的裝置，在此裝置中，氣化反應(yīng)器和位于其下的水槽設(shè)置在一個(gè)共同的高壓容器內(nèi)，其特征是水槽(5)通過配有一個(gè)水泵(6)的蛇形管(10)與一設(shè)置在高壓容器(1)外面的蒸汽發(fā)生器(7)聯(lián)結(jié)起來。
全文摘要
一種壓力在10bar以上溫度在1400℃以上的粒狀和粉狀燃料氣化方法和裝置，其中，伴隨氣化產(chǎn)生的液態(tài)熔渣用水使之冷凝，所用的水始終保持在與氣化壓力相應(yīng)的沸點(diǎn)以下20-30℃的溫度下。將一股分流出來的水循環(huán)地流經(jīng)蒸汽發(fā)生器，以保持所需要的水溫，并使由此產(chǎn)生的蒸汽送到燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)復(fù)合發(fā)電站的蒸汽輪機(jī)中去。
文檔編號(hào)C10J3/48GK1055947SQ9110166
公開日1991年11月6日 申請(qǐng)日期1991年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月14日
發(fā)明者福蘭克·茲敖貝克, 克勞斯·胡芬 申請(qǐng)人:克魯普克普斯有限公司