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
技術領域：
本發明涉及一種壓力在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器后面的燃氣輪機和蒸汽輪機復合發電站中，而隨同產生的液態熔渣則從氣化反應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，所用燃料的灰分受熱而達到了熔點以上的溫度，從而形成液態熔渣。熔渣匯集在氣化反應器的下部，必須從反應器中將其放出。一般情況下是將熔渣放入水槽并在水槽中使其驟冷而粒化，形成一種玻璃狀對環境無害的可供儲存和利用的材料。從德國專利DE-PS2342079得知，在高壓下進行氣化時，氣化反應器和其下面所設水槽是一起放在一個共同的高壓容器內的。
在以上簡述的方法中，目前一般是在冷卻熔渣的循環水受熱升溫到約40℃時就將其從設備中引出而使之冷卻。但這種方法的缺點是必須使大量的冷卻水進入循環，從而產生多達每小時1000t的冷卻水，而由于其溫度相對較低，很難為其找到充分利用的可能途徑。如果將氣化過程與燃氣輪機和蒸汽輪機復合發電站聯結起來，就可將一部分這樣產生的低溫熱量用來對給水進行預熱。即便為此所需的低溫熱量能夠加以利用，但是所產生的其余的低溫熱量則不能用于發電。實際上在目前的操作方法中，在絕大多數情況下大部分液態熔渣的熱量都不可能在氣化過程中和氣化后的氣體產品的使用中加以利用而浪費掉了。很明顯，所使用燃料的灰分含量愈高，這種缺點也愈突出，因為隨著灰分含量的增高，隨同產生的液態熔渣數量也增加，而此液態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下降。這一點可用下表所示實施例來表明，如下表所示，對兩種煤料進行了氣化，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生的部分氧化氣體都用于總發電量約為197MW的燃氣輪機和蒸汽輪機復合發電站。
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熔渣內所含熱量 (MJ/S) 3.3 17.3總效率 (%) 43.0 40.9因此，本發明的任務在于進一步改進前面所述方法，從而進一步減少液態熔渣中熱量的耗損，同時相應提高總效率。
關于本發明用以解決上述任務的方法，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的沸點以下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地流經蒸汽發生器，通過間接的熱交換使其冷卻，與此同時，使由此產生的蒸汽送到燃氣輪機和蒸汽輪機復合發電站的蒸汽輪機中去。
也就是說，本發明氣化方法的優點是熔渣的熱量主要用以產生蒸汽，而蒸汽可直接用于發電站的蒸汽輪機內進行發電。這里，由于傳熱用水沒有達到相應壓力下的沸點溫度，因而不會有大量的蒸汽進入氣化反應器干擾氣化過程和影響部分氧化氣體的純度。此外，在實施本發明的氣化方法中，在以上所述限度內，可使水盡量保持在一個較高的溫度以取得盡可能多的蒸汽。
以下通過附圖
所示實施例對本發明進行進一步的說明。在附圖中同時簡略地示明了用以實施本發明氣化方法的裝置。
如圖所示，在高壓容器1內設有氣化反應器2，在此反應器內可設置一個或幾個氣化燃燒器3。氣化反應器2可呈對通籠體形，用于氣化。當然，也可采用其他實施方式，在這些實施方式中采用水套來冷卻氣化反應器2。高壓容器向下縮小而形成水槽5。在上述實施例中，氣化是在30bar的壓力和1600℃的溫度下進行的，使所產生的液態熔渣在此溫度下按箭頭所示方向從氣化反應器2通過開口4滴進位于下面的水槽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使其經由蛇形管10進行循環，從而使水槽5與蒸汽發生器7聯結起來。在此發生器中，流經蛇形管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送進蒸汽發生器7，所產生的蒸汽則通過管道9排出。根據本發明，此蒸汽通向圖中未示出的燃氣輪機和蒸汽輪機復合發電站的蒸汽輪機中，直接用以發電。在水槽5中產生的粒化熔渣可通過排渣口11排出，而氣化時產生的部分氧化氣體通過氣體出口12從高壓容器1中排出以便在進行相應的冷卻和凈化后送到接在后面的燃氣輪機和蒸汽輪機復合發電站中作進一步的利用。當然，在高壓容器1內氣化反應器2的上方還可設置用以冷卻所產生的部分氧化氣體的其他內部裝置，對此圖中未予表示。同樣還可以使高壓容器1配置有水冷壁體。
在上述實施例中，在處理能力約為每小時77t煤，而煤的灰分含量為40%的情況下在蒸汽發生器7內每小時產生了約21t的蒸汽，這些蒸汽在燃氣輪機和蒸汽輪機復合發電站內額外地發出約4MW/h的電功率。按一年使用期為6000小時，每KWh的電費為0.15DM計算，一年的收益就達3600000DM。與此同時，設備的總效率提高了約1%。
本發明氣化方法的優點可歸納如下提高了帶有煤料氣化裝置的燃氣輪機和蒸汽輪機復合發電站的總效率。這在使用灰分含量較高的燃料的情況下更為適宜;
明顯地繼低了熔渣粒化中冷卻水的需用量;
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，使水面以上的區域內不致產生低于露點的現象，從而在最大程度上防止了由氣體冷凝液中所含H2S和HCl造成的腐蝕現象。
權利要求
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器后面的燃氣輪機和蒸汽輪機復合發電站中，而隨同產生的液態熔渣則從氣化反應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的沸點以下20-30℃的溫度范圍內，為保持所要求的水溫，將一股分流出來的水循環地流經蒸汽發生器，通過間接的熱交換使其冷卻，與此同時，使由此產生的蒸汽送到燃氣輪機和蒸汽輪機復合發電站的蒸汽輪機中去。
2.用以實施權利要求1所述方法的裝置，在此裝置中，氣化反應器和位于其下的水槽設置在一個共同的高壓容器內，其特征是水槽(5)通過配有一個水泵(6)的蛇形管(10)與一設置在高壓容器(1)外面的蒸汽發生器(7)聯結起來。
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，伴隨氣化產生的液態熔渣用水使之冷凝，所用的水始終保持在與氣化壓力相應的沸點以下20-30℃的溫度下。將一股分流出來的水循環地流經蒸汽發生器，以保持所需要的水溫，并使由此產生的蒸汽送到燃氣輪機和蒸汽輪機復合發電站的蒸汽輪機中去。
文檔編號C10J3/48GK1055947SQ9110166
公開日1991年11月6日 申請日期1991年3月19日 優先權日1990年4月14日
發明者福蘭克·茲敖貝克, 克勞斯·胡芬 申請人:克魯普克普斯有限公司