本发明涉及一种煤炭气化技术领域， 特别涉及一种粉煤气化方法及气化设备。 背景技术

煤气化是将一次能源转化成洁净的二次能源的 主要途径， 其产品为燃料气（煤气）、 合成气、 还原气、 氢气、 一氧化碳。 煤的气化技术在联合循环发电装置、 合成氨和合成 甲醇工业、 拨基化法生产醋酸与醋配工业、 海绵铁的生产、 纯一氧化碳的制备、 纯氢气 的制备等领域得到了广泛的应用， 而气化装置则是煤气化的关键设备。

现有的气化装置分为气流床、流化床和移动床 。气流床和流化床气化装置适合于气 化粒度为 5mm以下的粉煤， 但投资和运行成本很高， 操作条件较为苛刻。 移动床气化 装置虽然操作条件较为温和， 投资和运行成本较低， 但它只适合于气化粒度为 20mm以 上的块煤。

使用移动床气化装置气化 20mm以下粉煤时， 由于间隙小、 透气性差、 火焰穿透力 不足、 或热能传导不畅等原因， 粉煤用于气化会导致同一煤层不同部位的温度 不均衡， 气化不均匀， 造成部分反应后的灰渣含碳量高， 气化效率低， 合成气里粉尘含量高， 煤 气化后产生的合成气无法外排等问题。 发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技 术的缺陷， 提供一种粉煤气化方法， 在大幅度降低投资和运行成本的情况下，能用 移动床对粒径在 20mm以下的粉煤进行气 化， 气化产生的合成气能顺利排出， 合成气粉尘含量低， 并且可以实现粉煤气化均衡， 较大幅度降低灰渣中的含碳量， 提高气化效率。

本发明的另一目的是提供一种实现上述粉煤气 化方法的粉煤气化设备。

根据本发明第一方面， 提供了一种粉煤气化方法， 包括以下步骤- 在用于粉煤气化的气化室内逐层安装向下倾斜 的粉煤承载板；

利用所述多个粉煤承载板构成相互连通的多层 热交换单元，其每层热交换单元均具 有基于粉煤承载板上的粉煤堆积区域和气体流 动区域；

将粉煤从上至下布入各层热交换单元中，使得 每层热交换单元的粉煤堆积区域上分 别堆积斜向分布的粉煤层；

通过气化剂（氧气或空气与水蒸汽的混合气体 ）与粉煤进行氧化还原气化反应产生 热载体煤气， 利用各层的气体流动区域将热载体煤气从下向 上流动到各层热交换单元， 分别与各热交换单元的粉煤层进行热交换， 干熘出挥发份， 以便生产出合成气。

优选地， 气化室从上至下依次分为预热干燥区、 热解干熘区、氧化还原区和灰渣冷 却区； 其中： 预热干燥区包含位于气化室上部的若干个热交 换单元， 用于粉煤预热和干 燥； 热解干熘区包含位于气化室中上部的若干个热 交换单元， 用于对预热和干燥后的粉 煤进行热解， 干熘出粉煤中挥发份； 氧化还原区包含位于气化室中下部的若干个热 交换 单元，用于对干熘出挥发份的粉煤与喷入的气 化剂进行氧化还原气化反应，生产出煤气; 灰渣冷却区包含位于气化室下部的若干个热交 换单元和曲线形出料通道，用于利用高温 灰渣对外部喷入的气化剂进行预热， 并对灰渣进行冷却， 排出低温灰渣。

优选地， 所述的逐层安装向下倾斜的粉煤承载板的步骤 包括： 在气化室内侧逐层安 装多个带有通气气隙的三角形或弧形等形状的 粉煤承载板； 其中， 布入粉煤时， 在所述 粉煤承载板的作用下粉煤下行， 在每层热交换单元的粉煤承载板上堆积倾斜粉 煤层， 并 由此形成位于倾斜粉煤层之上的气体流动区域 ； 其中， 粉煤承载板上开有多个用于从下 方对粉煤承载板上的粉煤层进行粉煤加热热解 的通气气隙，粉煤在下行过程中不能通过 所述气隙下行， 而从下向上流动的热载体气体可以穿过所述气 隙上行。

优先地， 所述的逐层安装向下倾斜的粉煤承载板的步骤 包括： 在气化室内侧逐层相 对交错地向下倾斜安装多个带有通气气隙的粉 煤承载板，使任意两个相邻粉煤承载板的 上层粉煤承载板的下端部靠近下层粉煤承载板 的上端部； 其中， 每个粉煤承载板的下端 部均开有用于粉煤向下流动的开口； 其中， 粉煤承载板与气化室内侧的夹角为 20度至 70度之间； 其中， 粉煤在下行过程中不能通过所述气隙下行， 而从下向上流动的热载体 气体可以穿过所述气隙上行。

优选地， 利用所述粉煤承载板构成热交换单元的步骤包 括：

由任意两个相邻粉煤承载板的上层粉煤承载板 下表面和下层粉煤承载板上表面及 其周围的气化室内壁围成热交换单元； 在布入粉煤时， 每层热交换单元利用其倾斜的粉 煤承载板在其上堆积倾斜粉煤层， 由此形成位于倾斜粉煤层之上的气体流动区域 。

优选地， 每层热交换单元的粉煤承载板上设有与其气体 流动区域连通的气道， 每层 热交换单元的气体流动区域通过位于其上的上 气道与位于其上层热交换单元的气体流 动区域相连通， 通过位于其下的下气道与位于其下层热交换单 元的气体流动区域相连 通，所述气道使在氧化还原区产生的热载体煤 气逐层上行与各层热交换单元的粉煤层热 交换， 产生合成气， 最后从上方排气口外排。

优选地， 预热干燥区中的一个或多个热交换单元的气道 设置气道阀门， 当待排放气 体夹带许多粉尘时， 关闭一个或几个气道阀门， 强迫热载体气体从上方粉煤承载板的通 气气隙和粉煤中穿过，利用粉煤承载板上堆积 的未干燥的粉煤层对待排放的气体中的粉 尘进行过滤。

优选地， 氧化还原区中的每个热交换单元的气道设置气 道阀门， 用于根据进入气化 室中下部的热交换单元内的气化剂的压力大小 ， 关闭一个或几个气道， 迫使气化剂从上 方粉煤承载板的通气气隙和粉煤中穿过， 使气化剂和粉煤更充分地接触， 更有效地进行 氧化还原气化反应。

优选地，热载体气体通过上层粉煤或粉煤承载 板一侧的气道上行进入各个热交换单 元， 在每层热交换单元中， 其气体流动区域的热载体气体通过其上方的粉 煤承载板及其 气隙的传导与位于其上层的粉煤进行热交换， 并直接与位于其下的粉煤进行热交换。

优选地， 所述气化室内的最高温度为 800°C至 1300°C之间。

根据本发明第二方面， 提供了一种粉煤气化设备， 包括一个或多个气化室， 所述气 化室包括：

逐层向下倾斜安装的多个粉煤承载板；

利用所述多个粉煤承载板构成的相互连通的多 层热交换单元，其每层热交换单元均 具有基于粉煤承载板的粉煤堆积区域和气体流 动区域；

设置于气化室顶端的布料口， 用于将粉煤从上至下布入各层热交换单元中， 使得每 层热交换单元的粉煤堆积区域上分别堆积有斜 向分布的粉煤层；

设置于气化室下方的曲线式出料通道。

优选地， 相邻两个气化室的曲线式出料通道之间为曲线 式气体流动通道， 气化剂进 入气化室中下部的热交换单元前经气体流动通 道预热， 同时对灰渣进行冷却。

优选地，所述粉煤承载板上开有多个用于从下 方对粉煤承载板上的粉煤层进行粉煤 加热热解的通气气隙； 并且每个粉煤承载板下端部均开有用于粉煤向 下流动的开口； 其 中， 任意两个相邻粉煤承载板的上层粉煤承载板的 下端部靠近下层粉煤承载板的上端 部； 其中， 粉煤承载板与气化室内侧的夹角为 20度至 70度之间； 其中， 粉煤在下行过 程中不能通过所述气隙下行， 而从下向上流动的热载体气体可以穿过所述气 隙上行。

优选地， 所述的热交换单元是： 由任意两个相邻粉煤承载板的上层粉煤承载板 下表 面和下层粉煤承载板上表面及其周围的气化室 内壁围成的空间； 其中， 在布入粉煤时， 每层热交换单元利用其倾斜的粉煤承载板在其 上堆积倾斜粉煤层，并形成位于倾斜粉煤 层之上的气体流动区域。

优选地， 每层热交换单元的粉煤承载板上设有与其气体 流动区域连通的气道； 每层 热交换单元的气体流动区域通过位于其上的上 气道与位于其上层热交换单元的气体流 动区域相连通， 通过位于其下的下气道与位于其下层热交换单 元的气体流动区域相连 通， 所述气道使热载体气体逐层上行与各层热交换 单元的粉煤层热交换， 最后从上方排 气口外排。

其中， 位于气化室上部的一个或多个热交换单元的气 道设置气道阀门， 当待排放气 体夹带许多粉尘时， 关闭一个或几个气道阀门， 强迫热载体气体从上方粉煤承载板的通 气气隙和粉煤中穿过，利用粉煤承载板上堆积 的未干燥的粉煤层对待排放的气体中的粉 尘进行过滤；

其中， 位于气化室中下部的每个热交换单元的气道设 置气道阀门， 用于根据进入气 化室中下部的热交换单元内的气化剂的压力大 小， 关闭一个或几个气道， 迫使气化剂从 上方粉煤承载板的通气气隙和粉煤中穿过， 使气化剂和粉煤更充分地接触， 更有效地进 行氧化还原气化反应。

根据本发明第三方面，提供了一种利用上述制 气方法对圆式小型粉煤煤气发生炉进 行的制气方法， 釆用粉煤作原料生产煤气。

相对于现有技术， 本发明的有益技术效果是： 对于粒径在 20mm以下的粉煤， 本发 明可以从根本上保证了粉煤气化过程中粉煤均 衡气化、大大降低了反应后的灰渣的含碳 率； 同时又可以对煤气粉尘过滤， 并使合成气溢出通道通畅， 从而能使粉煤气化顺利进 行。 附图说明

图 1是本发明的一种内热式粉煤气化设备的示意� �；

图 2是图 1所示的气化室的示意图；

图 3是图 2的左视图；

图 4是图 2的 C向视图；

图 5是气化室布入粉煤后的示意图；

图 6a是气化室的粉煤承载板上的气隙的一种结构� ��分布示意图；

图 6b是气化室的粉煤承载板上的气隙的另一种结� ��和分布示意图；

图 6c是气化室的粉煤承载板上的气隙的另一种结� ��和分布示意图；

图 7是包含本发明气化室的煤气发生炉示意图。 具体实施方式

本发明提供了一种粉煤气化设备， 包括粉煤气化炉 1， 所述粉煤气化炉 1自上而下 分别为炉料入口 2、 排气口 10、 多个气化室 8和出渣口 9。

图 1显示了本发明粉煤气化设备。 其中气化炉 1顶部为炉料入口 2， 炉料入口 2上 有用于布料的加料车。粉煤气化炉 1下方为出渣口 9和排渣机 19，用于收集并推出灰渣。

粉煤气化炉 1具有外隔墙和多个内隔墙 21，每个气化室 8均由隔墙围成，例如外侧 气化室 8由外隔墙和内隔墙围成， 位于内部的气化室 8由两个内隔墙围成。每个气化室 左右交错设立多个粉煤承载板 18 (分别设置在左右两个隔墙上）， 从而在气化室内形成 了多层热交换单元 81 (参见图 2)。

每个气化室 8下方设置有曲线式出料通道 5、 出料通道 5之间的气体流动通道 6、 气化剂进气口 7和加热装置 （喷嘴 16以及连通喷嘴 16的气体通道 15)。

本发明主要是开发了一种适于粉煤气化的气化 室 8， 以及利用该气化室 8将粉煤加 工成煤气的方法。

下面主要结合图 2至图 6对本发明的包括多个气化室 8的粉煤气化设备以及在气化 室内进行气化的方法进行详细说明。

图 2显示了图 1所示的气化室 8的具体结构； 如图 2所示， 该气化室 8包括： 逐层向下倾斜安装的多个粉煤承载板 18;

利用所述多个粉煤承载板 18构成的相互连通的多层热交换单元 81， 其每层热交换 单元 81均具有基于粉煤承载板的粉煤堆积区域（对� ��于图 5所示的粉煤层 811 )和气体 流动区域 812， 其中每层热交换单元的气体流动区域均与相邻 热交换单元的气体流动区 域相连通， 从而在气化室内形成便于气体流动的从底层至 顶层的多层热交换单元； 设置于气化室顶端的布料口 82， 用于将粉煤从上至下布入各层热交换单元 81中， 使得每层热交换单元的粉煤堆积区域上分别堆 积有斜向分布的粉煤层 811， 每层热交换 单元内的粉煤层 811利用其重力在粉煤承载板 18上形成下滑趋势， 以便随着下层热交 换单元内的粉煤层 811的向下滑动而向下滑动；

设置于气化室 8下方的曲线式出料通道 5， 任意两个出料通道 5之间设置气体流动 通道 6， 气化剂从气体流动通道穿过进入气化室中下部 的热交换单元前获得了预热， 同 时对灰渣进行冷却。

如图 2至 5所示， 粉煤承载板 18上开有多个用于从下方对粉煤承载板上的粉� ��层 进行粉煤加热热解的通气气隙 181。 如图 6a所示， 通气气隙 181优选为贯通粉煤承载板 18的长条形通孔； 也可以是如 图 6b所示的短条形通孔； 也可以是如图 6c所示的圆通孔， 并且最好按照三角形分布在 粉煤承载板 18上。 其中， 粉煤在下行过程中不能通过气隙 181下行， 而从下向上流动 的热载体气体可以穿过气隙 181上行。

如图 2至 5所示， 每个粉煤承载板下端部均开有用于粉煤向下流 动的开口 182。 并 且任意两个相邻粉煤承载板的上层粉煤承载板 18的下端部靠近下层粉煤承载板 18的上 端部， 且粉煤承载板 18与气化室内侧的夹角为 20度至 70度之间。

如图 2或 5所示，本发明的热交换单元 81是由任意两个相邻粉煤承载板 18的上层 粉煤承载板下表面和下层粉煤承载板上表面及 其周围的气化室内壁围成的空间；在布入 粉煤时， 每层热交换单元 81利用其倾斜的粉煤承载板在其上堆积倾斜粉� ��层， 并形成 位于倾斜粉煤层之上的气体流动区域 812。

如图 3所示，本发明每层热交换单元 81的粉煤承载板 18上设有与其气体流动区域 812连通的气道 80， 每层热交换单元 81的气体流动区域 812通过位于其上的上气道与 位于其上层热交换单元的气体流动区域相连通 ，通过位于其下的下气道与位于其下层热 交换单元的气体流动区域相连通。

下面结合图 5详细说明本发明的粉煤气化方法， 一般来说， 本发明的粉煤气化方法 包括以下步骤：

在用于粉煤气化的气化室 8内逐层安装向下倾斜的粉煤承载板 18;

利用多个粉煤承载板 18形成相互连通的多层热交换单元 81，其每层热交换单元 81 均具有基于粉煤承载板的粉煤堆积区域（对应 于图 5所示的粉煤层 811 )和气体流动区 域 812， 其中每层热交换单元的气体流动区域均与相邻 热交换单元的气体流动区域相连 通， 从而在气化室内形成便于气体流动的从底层至 顶层的多层热交换单元；

将粉煤从上至下布入各层热交换单元 81中，使得每层热交换单元 81的粉煤堆积区 域上分别堆积斜向分布的粉煤层 811 ;

通过气化剂与粉煤进行氧化还原气化反应产生 热载体煤气，利用各层的气体流动区 域将热载体煤气从下向上流动到各层热交换单 元，分别与各热交换单元的粉煤层进行热 交换， 干熘出挥发份， 以便生产出合成气。

粉煤的滑动是通过将反应后的灰渣从气化室底 部推出后发生的， 由于每层热交换单 元 81 内的粉煤层是通过层与层之间粉煤的挤压支撑 形成的， 因而具有下滑趋势， 一旦 底层气化室反应后的灰渣被排渣机 19推出，底层就失去了挤压支撑上层粉煤层的� ��件， 从而使其他层的粉煤分别滑入下一层热交换单 元。 本发明的气化室从上至下依次分为预热干燥区 31、 热解干熘区 32、 氧化还原区 33 和灰渣冷却区 34; 其中： 预热干燥区包含位于气化室上部的若干个热交 换单元，用于粉 煤预热和干燥； 热解干熘区包含位于气化室中上部的若干个热 交换单元， 用于对预热和 干燥后的粉煤进行热解， 干熘出粉煤中挥发份； 氧化还原区包含位于气化室中下部的若 干个热交换单元， 用于对干熘出挥发份的粉煤与喷入的气化剂进 行氧化还原气化反应， 生产出煤气； 灰渣冷却区包含位于气化室下部的若干个热交 换单元和曲线形出料通道， 用于利用高温灰渣对外部喷入的气化剂进行预 热， 并对灰渣进行冷却， 排出低温灰渣。

在本发明气化方法中， 逐层安装向下倾斜的粉煤承载板的步骤包括： 在气化室 8内 侧逐层相对交错地向下倾斜安装多个带有通气 气隙 181的粉煤承载板 18，使任意两个相 邻粉煤承载板 18的上层粉煤承载板的下端部靠近下层粉煤承� ��板的上端部； 其中， 每 个粉煤承载板 18的下端部均开有用于粉煤向下流动的开口； 其中， 粉煤承载板与气化 室内侧的夹角为 20度至 70度之间； 其中， 粉煤在下行过程中不能通过所述气隙下行， 而从下向上流动的热载体气体可以穿过所述气 隙上行。

此外， 在本发明气化方法中， 在气化室内逐层安装的多个带有通气气隙的粉 煤承载 板也可以为三角形或弧形。 其中， 布入粉煤时， 在所述粉煤承载板的作用下粉煤下行， 在每层热交换单元的粉煤承载板上堆积倾斜粉 煤层，并由此形成位于倾斜粉煤层之上的 气体流动区域， 也就是说， 每个粉煤承载板之上堆积有倾斜粉煤层， 之下分布有气体流 动区域； 其中， 粉煤承载板上开有多个用于从下方对粉煤承载 板上的粉煤层进行粉煤加 热热解的通气气隙， 粉煤在下行过程中不能通过所述气隙下行， 而从下向上流动的热载 体气体可以穿过所述气隙上行。

在本发明气化方法中， 利用所述粉煤承载板形成热交换单元的步骤包 括： 由任意两 个相邻粉煤承载板 18的上层粉煤承载板下表面和下层粉煤承载板� ��表面及其周围的气 化室内壁围成热交换单元 81 ; 在布入粉煤时， 每层热交换单元 81利用其倾斜的粉煤承 载板在其上堆积倾斜粉煤层 811， 并形成位于倾斜粉煤层之上的气体流动区域 812。

在本发明气化方法中， 每层粉煤承载板上均设有与其气体流动区域连 通的气道 80， 每层热交换单元的气体流动区域通过位于其上 的上气道与位于其上层热交换单元的气 体流动区域相连通，通过位于其下的下气道与 位于其下层热交换单元的气体流动区域相 连通，所述气道使在氧化还原区产生的热载体 煤气逐层上行与各层热交换单元的粉煤层 热交换， 产生合成气， 最后从上方排气口外排。

此外， 预热干燥区中的一个或多个热交换单元的气道 设置气道阀门， 当待排放气体 夹带许多粉尘时， 关闭一个或几个气道阀门， 强迫热载体气体从粉煤承载板的通气气隙 和粉煤中穿过，利用粉煤承载板上堆积的未干 燥的粉煤层对待排放的气体中的粉尘进行 过滤。

此外， 氧化还原区中的每个热交换单元的气道设置气 道阀门， 用于根据进入氧化还 原区的热交换单元内的气化剂的压力大小， 关闭一个或几个气道， 迫使气化剂从上方粉 煤承载板的通气气隙和粉煤中穿过， 使气化剂和粉煤更充分地接触， 更有效地进行氧化 还原气化反应。

此外， 热载体气体通过上方粉煤或粉煤承载板一侧的 气道上行进入各个热交换单 元， 在每层热交换单元中， 其气体流动区域的热载体气体通过其上方的粉 煤承载板及其 气隙的传导与位于其上层的粉煤进行热交换， 并直接与位于其下的粉煤进行热交换。

另外， 加热气化室内的最高温度为 800°C至 1300°C。

实施例

如图 7 所示， 一种圆式小型煤气发生炉的炉腔由内隔墙水箱 和外隔墙围成的环形 腔， 利用该煤气发生炉对粉煤气化的方法为- 在内隔墙逐层安装向下倾斜的弧形粉煤承载板 18，安装在内隔墙同一层的粉煤承载 板呈正圆台形；在外隔墙安装向下倾斜的弧形 粉煤承载板 18，安装在外隔墙同一层的粉 煤承载板呈倒圆台形；所述正圆台与倒圆台粉 煤承载板相对交错的分别安装在内隔墙和 外隔墙上；

利用多个圆台形粉煤承载板形成相互连通的多 层热交换单元， 布入粉煤时， 其每层 热交换单元均具有基于圆台形粉煤承载板的粉 煤堆积区域和气体流动区域，其中每层热 交换单元的气体流动区域均与相邻热交换单元 的气体流动区域相连通，从而在气化室内 形成便于气体流动的从底层至顶层的多层热交 换单元；

粉煤承载板 18上开有多个用于从下方对粉煤承载板上的粉� ��层进行粉煤加热热解 的通气气隙 181， 粉煤在下行过程中不能通过所述气隙下行， 而从下向上流动的热载体 气体可以穿过所述气隙上行； 并且每个粉煤承载板下端部均开有用于粉煤向 下流动的开 口。

其中， 每层热交换单元的粉煤承载板 18上设有与其气体流动区域连通的气道， 每 层热交换单元的气体流动区域通过位于其上的 上气道与位于其上层热交换单元的气体 流动区域相连通，通过位于其下的下气道与位 于其下层热交换单元的气体流动区域相连 通；

通过气化剂与粉煤进行氧化还原气化反应产生 热载体煤气，利用各层的气体流动区 域将热载体煤气从下向上流动到各层热交换单 元，分别与各热交换单元的粉煤层进行热 交换， 干熘出挥发份， 以便生产出合成气。

本实施例位于炉腔上部的一个或多个热交换单 元的气道设置气道阀门， 当待排放气 体夹带许多粉尘时， 关闭一个或几个气道阀门， 强迫热载体气体从粉煤承载板的通气气 隙和粉煤中穿过，利用粉煤承载板上堆积的未 干燥的粉煤层对待排放的气体中的粉尘进 行过滤。

本实施例位于炉腔中下部的一个或多个热交换 单元的气道设置气道阀门，用于根据 进入炭化室内的煤气和空气的压力大小， 关闭一个或几个气道， 迫使热载体气体从上方 粉煤承载板的通气气隙和粉煤中穿过， 使热载体气体和粉煤热交换更充分

此外， 本发明利用上层粉煤承载板上的粉煤层对带粉 尘的煤气进行过滤， 能够过滤 掉煤气中的粉尘， 使通过的煤气洁净， 提高了质量；

本发明使用粒径在 20mm以下的粉煤气化，从根本上保证了粉煤气� �过程中粉煤均 衡气化， 及煤气溢出通道通畅， 从而能使粉煤气化顺利进行。

最后应说明的是： 显然， 上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的 举例， 而并 非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技 术人员来说， 在上述说明的基础上还可以 做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也 无法对所有的实施方式予以穷举。 而由此 所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发 明的保护范围之中。