專利名稱：煤氣發生爐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種煤氣發生爐，尤其涉及一種循環流化床式的煤氣發 生爐。
背景技術：
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注。將煤轉換為煤氣的煤氣發生爐主要可分為三
大類固定床、流化床和氣流床。在實際的生產過程中，粉煤的氣化相比于 塊煤氣化效率更高，是目前研究和應用的主要煤氣化手段。
利用粉煤生產煤氣的氣化原理是煤和氣化劑的反應，本質上是碳、氧和 水蒸汽的反應。在通常的煤氣發生爐中，將粉煤通入煤氣發生爐中，并將水 蒸汽、空氣等氣化劑通入煤氣發生爐中，而后粉煤和氣化劑發生反應，主要 的反應式包括碳與氧氣的燃燒反應，放出大量的熱能，如下式(l)所示
C + 02—C(92+g (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氬氣的反應，主要反應 式如下式(2) 、 (3)和(4)所示
C(92+C —209-G (2) //2(9 + C —//2(3) 2//2(9 + C — C<92 + 2/f 2 - g ( 4 )
其中，"-Q"代表吸收熱量。
現有技術基于上述原理來生產煤氣所使用的煤氣發生爐可以為循環流化
3床，其一般結構如圖l所示，在爐體100壁內從下至上的區域依次為爐膛10、 反應區20和導氣區30。其中，在爐體100側壁的中下部設置有粉煤入口 110， 又可稱進煤口；在爐體100底部設置有第一進氣口 120，所通入的第一次進 氣主要是空氣，又可稱空氣進氣口。爐體100壁內偏下部的空間直接連通粉 煤入口 IIO和第一進氣口 120的區域就是爐膛10,提供粉煤燃燒所需的空間， 主要完成的是上述反應式(1)。在爐體100側壁的中部設置有第二進氣口 130，通入的第二次進氣主要是水蒸汽，又稱水蒸汽進口。在爐膛10的上方， 與第二進氣口 130直接連通的區域為反應區20，提供二氧化碳、水蒸汽和碳 完成上述還原反應式(2) ~ (4)的反應空間。在反應區20的上方為導氣區 30，爐體100的上部一般通過管道連接旋風分離器200,將夾雜著固體顆粒 的混合氣，俗稱煤氣，傳輸到旋風分離器200中。旋風分離器200的上部設 置導出管道，將分離出來的混合氣導出，其下端通過設置在爐體100中部的 回引口與爐體100相連，用于導引未反應的固體顆粒，主要是粉煤，循環回 到爐體100中再次燃燒。
現有技術采用上述結構的煤氣發生爐，其存在的缺陷是l)粉煤、空氣 和水蒸汽會按照設定規律周期性的通入，煤氣形成時也會由旋風分離器周期 性的開啟導出管道以導出，另外，反應區發生的還原反應為吸熱反應，而燃
燒反應或還原反應的逆反應均是放熱反應，所以反應區的溫度會隨著煤氣發 生爐與外界周期性的連通，以及吸熱/放熱反應的交替發生而出現溫度波動現
象。當溫度下降時需要從新依靠燃燒放出的熱能來提高反應區的溫度，在此 低溫狀態下，反應區是難以反應生成煤氣的；2)反應區內氣壓較低，所以二 氧化碳、水蒸汽和碳的分子難以充分接觸以進行反應，導致煤氣發生爐的反 應效率普遍不高。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種煤氣發生爐，以提高煤氣發生爐內的反應效率，提高生產量。
為實現上述目的，本實用新型提供了一種煤氣發生爐，在爐體壁內從下 至上依次包括爐膛、反應區和導氣區，其中，反應區內布設有填充結構，該 填充結構中設有多個容納煤氣生成反應進行的通道，該爐膛和該導氣區通過 通道導通。
由以上技術方案可知，本實用新型采用在反應區內設置填充結構的技術 手段，縮小了反應區的實際反應空間，在反應物量不變的情況下，能夠以反 應空間的減小來提高反應空間內的壓力，使各反應物分子接觸概率更大，加 速反應的進行，從而提高煤氣生成的反應速率，提高生產量。
下面通過具體實施例并結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。
圖1為現有技術中一種煤氣發生爐的結構示意圖2為本實用新型煤氣發生爐具體實施例一的結構示意圖3為本實用新型煤氣發生爐具體實施例一中填充結構的結構示意圖4為本實用新型煤氣發生爐具體實施例二中填充結構的結構示意圖5為本實用新型煤氣發生爐具體實施例三中填充結構的結構示意圖。
圖中
10-爐膛 20-反應區 30-導氣區
40-填充結構 100-爐體 110-粉煤入口
120-第一進氣口 130-第二進氣口 140-導氣口
200-旋風分離器
具體實施方式
煤氣發生爐實施例一
如圖2所示為本實用新型煤氣發生爐具體實施例一的結構示意圖。該煤氣發生爐的爐體IOO壁內從下至上依次包括爐膛10、反應區20和導氣區30。 其中的爐膛10與設置在爐體100底部、用于通入空氣的第一進氣口 120相連， 還與設置在爐體100中下部的粉煤入口 110相連。通入粉煤和空氣后即可在 爐膛10內進行燃燒反應。反應區20位于爐膛10的上方，反應區20與設置 在爐體100側壁中部、用于通入水蒸汽的第二進氣口 130相連。燃燒后生成 的二氧化碳、在熱空氣及底部空氣流帶動下漂浮在反應區20的煤粉、以及從 第二進氣口 130通入的水蒸汽可以在反應區20內進行還原反應生成煤氣的主 要成份一氧化碳，而后包含一氧化碳的混合氣進入導氣區30,在爐體100導 氣區30的側壁上設有導氣口 140，煤氣可以從導氣口 140導出。在爐體IOO 內的爐膛IO、反應區20和導氣區30并非嚴格意義上的劃分，只是以其內主 要發生的反應來劃分。在本實施例煤氣發生爐的反應區20內布設有填充結構 40,即由多根條狀填充桿搭設在一起形成的填充結構40,如圖3所示。填充 桿分屬于多層，每層內的填充桿相互平行，而各層間的填充桿相互交錯呈一 夾角。在各填充桿中形成有連通的縫隙，該縫隙即構成了通道。填充結構40 中的多個通道能夠容納煤氣生成反應在其內進行。
本實施例的煤氣發生爐在反應區內設置了填充結構，反應空間僅為通道 的空間，實際上相當于縮小了反應區實際提供的反應空間。在此情況下，反 應物的量并沒有改變，相同量的反應物在更小的反應空間內進行，勢必會提 高反應空間內的壓力，使反應物各分子之間的距離減小，則反應物分子之間 的接觸概率更大，加速了反應的進行，使反應進行的更為充分，因此能夠提 高煤氣生成反應的反應速率。
在本實施例中，填充桿的布設并不限于多層或平行或交錯，設置填充結 構的目的是占用反應區內的部分空間，且以通道連通爐膛與導氣區。所以填 充桿的布設可以根據具體情況而定。
煤氣發生爐內的溫度通常高達100(TC左右，所以填充材料一般采用耐高 溫的材料制成，進一步的，可采用導熱系數較小、具有蓄熱功能的蓄熱材料 來制備填充結構，例如重結晶碳化硅等材料。當反應區內的溫度較高時，填充結構可以吸熱并蓄熱，當因為外界物質的進入，或因為反應吸熱反應進行 使溫度下降時，填充結構能夠作為熱源放出熱能。因此，填充結構的存在能 夠減小反應區內出現的溫度波動。當能夠阻止反應區內的溫度急劇下降時， 即可為還原反應的進行提供了高溫保證，也是利于煤氣生成反應順利進行的 有效因素，同樣能夠加速反應的進行，提高煤氣生產效率。 煤氣發生爐實施例二
本實用新型煤氣發生爐具體實施例二與實施例一的區別在于煤氣發生 爐內的填充結構40為蜂窩體，如圖4所示，蜂窩體中設置的上下貫通的多個 通孔即構成了通道。或者蜂窩體中也可以設置交錯相連的球形孔，則填充結 構40中的通道由蜂窩體中交錯設置的球形孔連通而成。蜂窩體的材質也可以 選用蓄熱材料，例如蜂窩狀的氧化鋁。通常，把導熱系數較低的材料稱為保 溫材料，而把導熱系數在0.05瓦/米'度以下的材料稱為高效保溫材料，這 些材料都可具有蓄熱作用。
本實施例煤氣發生爐中的填充結構與上述實施例一的工作原理相同，也 能夠起到提高反應區壓力，減少反應區溫度波動，最終提高反應速率，提高 生產量的目的。
煤氣發生爐實施例三
本實用新型煤氣發生爐具體實施例三與實施例一的區別在于填充結構 40包括多層，也可以為一層填充網，填充網中設置的網孔形成填充結構40 中的通道。當設置有多層填充網時，如圖5所示，各層填充網中的網孔，以 及網孔連通的各層填充網之間的空間都可以構成通道。
類似的，本實施例的填充網也可以采用蓄熱材料制備，能夠起到提高反 應區壓力，減少反應區溫度波動，最終提高反應速率，提高生產量的目的。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非 對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的 普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行 修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不 使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求1、一種煤氣發生爐，在爐體壁內從下至上依次包括爐膛、反應區和導氣區，其特征在于所述反應區內布設有填充結構，所述填充結構中設有多個容納煤氣生成反應進行的通道，所述爐膛和所述導氣區通過所述通道導通。
2、 根據權利要求1所述的煤氣發生爐，其特征在于所述填充結構包括 多根填充桿，各所述填充桿之間的間隙形成所述通道。
3、 根據權利要求2所述的煤氣發生爐，其特征在于所述填充桿分屬于 多個平面層疊設置，且同一平面內的各所述填充桿相互平行。
4、 根據權利要求3所述的煤氣發生爐，其特征在于位于不同平面的填 充桿之間呈一夾角設置。
5、 根據權利要求l所述的煤氣發生爐，其特征在于所述填充結構為蜂 窩體，所述通道為所述蜂窩體中設置的上下貫通的通孔。
6、 根據權利要求1所述的煤氣發生爐，其特征在于所述填充結構為蜂 窩體，所述通道由所述蜂窩體中交錯設置的球形孔連通而成。
7、 根據權利要求1所述的煤氣發生爐，其特征在于所述填充結構包括 一層以上的填充網，所述填充網中設置的網孔形成所述通道。
8、 根據權利要求1 7所述的任一煤氣發生爐，其特征在于所述填充 結構的材質為重結晶碳化硅或氧化鋁。
專利摘要本實用新型涉及一種煤氣發生爐，在爐體壁內從下至上依次包括爐膛、反應區和導氣區，其中，反應區內布設有填充結構，該填充結構中設有多個容納煤氣生成反應進行的通道，該爐膛和該導氣區通過通道導通。由以上技術方案可知，本實用新型采用在反應區內設置填充結構的技術手段，縮小了反應區的反應空間，在反應物量不變的情況下，能夠以反應空間的減小來提高反應空間內的壓力，使各反應物分子接觸概率更大，加速反應的進行，從而提高反應速率，提高生產量。
文檔編號C10J3/46GK201254561SQ20082012620
公開日2009年6月10日 申請日期2008年7月1日 優先權日2008年7月1日
發明者楨 武 申請人:廣東科達機電股份有限公司