CN101776260A - 一种水平移动式炉排气化炉 - Google Patents

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Abstract

一种水平移动式炉排气化炉，包括带炉排的炉体以及一次送风管与上层送风管组成的供风装置，一次送风管连接有多个风室并布置在该炉排的下方，上层送风管设置在炉体的两侧壁上并与炉体内腔连通，炉体的后部设置有烟气通道，该烟气通道后端连接锅炉的燃烧器，燃烧器后部连接一的烟气循环管，它将循环烟气与上层送风管连通，引成混合气体通道，又与蒸气管一起通过一次风文丘里管与二次风文丘里管分别进入风室与炉体内腔中；混合气体又通过混气风机进入锅炉燃烧器的前侧；本发明优点是可降低林格曼黑度与烟尘排放；允许使用容易结焦的煤种原料，拓宽了锅炉使用的灵活性与运行方式的多样性；可以在线实时控制与调节蒸汽产出变量、炉排运行、气化剂量之间的参数，实现最佳运行工况。

Description

一种水平移动式炉排气化炉
技术领域
本发明涉及一种燃煤气化炉领域；具体指一种引入循环烟气与分区控制气化以实现扩大适用煤种范围、减少烟气黑度与烟尘排放的水平移动式炉排气化炉。
背景技术
目前，国内外市场上有各种各样工业与民用的气化炉，例如中国专利申请号200820127031.3《一种倾斜式燃煤气化炉》，包括炉体、炉底与供风装置，炉体由外壳和耐火材料层构成；该炉体的上部设置有加煤装置，炉体的底部设置有倾斜式炉排，即该炉体向前倾斜地安装在所述炉底上。
所述炉排的下方安装有一次送风管，该一次送风管的管口靠近所述炉排的后部，在所述炉体前侧壁的上部安装有二次送风管，该二次送风管与所述炉体前侧壁上设置的向下倾斜的进风通道连通；所述炉体的后侧壁的下部设置有向上倾斜的煤气通道，该煤气通道和所述进风通道都与炉体内腔连通。所述一次送风管与所述二次送风管都与供风装置连通。
上述《倾斜式燃煤气化炉》改变了燃料气化过程中水平均匀分层状态，使燃料氧化还原反应充分，不受间歇加煤影响，可连续制气，产气量较高。
然而，上述中国专利申请号200820127031.3《一种倾斜式燃煤气化炉》的不足之处是在所述一次送风管与所述二次送风管中没有引入循环烟气，从而影响适用的煤种范围以及改善其排出的烟气黑度与烟尘含量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的状况，提供一种可扩大适用煤种并能改善排出的烟气黑度与烟尘含量的水平移动式炉排气化炉。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种水平移动式炉排气化炉，包括炉体、前炉拱与供风装置，该供风装置由鼓风机以及相连接的一次送风管与上层送风管组成，炉体的底部设置有带传动装置的炉排，所述的一次送风管连接有多个风室并布置在该炉排的下方，所述上层送风管布置在该炉排的上方，该上层送风管设置在所述炉体的两侧壁上并与该炉体内腔即气化室相连通；所述前炉拱的前侧设置有加煤装置，所述炉体的后部设置有烟气通道，该烟气通道后端连接带燃烧器的锅炉，其特征在于：
a.所述锅炉上部设置一带烟气量控制阀的烟气循环管，该烟气循环管将循环烟气与由混合气体风机交流变频调速电机带动的混合气体风机连通，引成空气与循环烟气混合气体通道，该混合气体通道中的混合气体输入至二次风文丘里管并进入所述炉体的内腔；该混合气体通道中的混合气体在进入所述二次风文丘里管之前还连通用于喷射的带汽化调节控制阀的蒸气管；
b.所述混合气体通道又通过一次风文丘里管进入所述炉排下方的风室中；该混合气体在进入所述一次风文丘里管之前还分别连通有用于喷射的带汽化调节控制阀的蒸气管；
c.所述一次风文丘里管与所述二次风文丘里管各设置为多个，该二次风文丘里管沿所述炉体的两侧壁上水平同轴排列，并与所述一次风文丘里管之间间隔布置。
采用以上引入循环烟气结构，从而引成空气、水蒸气与循环烟气的气化剂，实现分区控制气化的目的；其中循环烟气可以降低炉膛与炉排温度；其有益效果是可以使用那些容易结焦的煤种作为气化原料，从而实现适用煤种范围的增大；其次烟气循环管中的循环烟气可明显减少排出的烟气黑度与烟尘含量。
所述炉排设置为水平可移动式炉排，该水平式炉排由炉排运行交流变频调速电机驱动并调节速度。水平式炉排结构简单合理，生产成本较低；同时可以根据锅炉负荷的大小，通过调节炉排运行交流变频调速电机的速度来自动化调整燃料供应量与气化剂量，从而自动化调节锅炉负荷产气量。
所述炉体一侧的风室在沿所述前炉拱起的1-6位依次排列设置为6个，该风室与所述混合气体通道相连通；所述炉体另一侧的风室沿所述前炉拱起的2-4位依次排列第设置为3个，该另一侧风室与所述启动鼓风机相连通，形成所述气化炉起动用的强化空气区，该强化空气区与所述启动鼓风机之间设置有空气调节阀。强化空气区有助于本发明的起动气化过程并提高气化的效率。
所述启动鼓风机由启动鼓风机交流变频调速电机驱动与速度调节，该启动鼓风机交流变频调速电机、所述混合气体风机交流变频调速电机、所述炉排运行交流变频调速电机均由所述锅炉主控室的PLC控制。其作用是通过蒸汽流量传感器与PLC程序分别控制鼓风交流变频调速电机、混气交流变频调速电机、炉排运行交流变频调速电机以改变锅炉蒸汽产出变量，从而实现锅炉运行的最佳节能与减排的目的；这是以蒸汽产出变量为基准的控制过程。
所述一次风文丘里管、所述二次风文丘里管设置与所述水平式炉排的上平面相互平行。其作用是改善气化效果。
所述烟气量控制阀、所述汽化调节控制阀由PLC控制或人工操纵控制。通过烟气量与汽化调节控制，以进一步改变锅炉蒸汽产出变量，达到节能与减排的最佳状态。
所述烟气通道与所述锅炉燃烧器之间设置有带灰渣出口的旋风分离器。炉排底部设置有自动清除漏煤装置与防爆装置，其作用是确保本发明运行的稳定性与安全性。
所述炉体周围与顶部设置有水套，可以减少保温材料的使用量，以节约成本；同时，产生的蒸气可以回用作为气化剂。
所述一次风文丘里管前端与二次风文丘里管前端还连通有用于喷射的压缩空气管，该压缩空气管与所述蒸气管并联连接。其作用是由该压缩空气渗入气化剂中进一步加强本发明的气化功能与工作效率。
本发明与现有技术相比，其优点是；明显减少的林格曼黑度与烟尘排放，以改善对环境的保护；其二是降低了炉膛与炉排温度，有利于防止炉排烧结与延长设备使用寿命；其三是允许使用容易结焦的煤种原料，从而扩大了使用范围以及拓宽了锅炉使用的灵活性与运行方式的多样性；其四是由于煤气化温度低于燃烧温度，在煤中渗加石灰石可解决因燃烧温度偏高而脱硫效率低下的问题，从而可以大大降低SO2的排放。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图1的B-B剖视图；
图4为本发明控制过程示意图；
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
图1至图4示出本发明的一个实施方式，包括炉体6、前炉拱3与供风装置，炉体周围与顶部设置有水套13，该水套可以减少保温材料的使用量，以节约成本；同时，该水套产生的蒸气可以回用作为气化剂。
供风装置由鼓风机5以及相连接的一次送风管18与上层送风管组成；炉体6的底部设置有带传动装置的炉排14，一次送风管18连接有多个风室19并布置在该炉排的下方，上层送风管布置在该炉排的上方，该上层送风管设置在炉体6的两侧壁上并与炉体内腔即气化室连通；前炉拱3的前侧设置有加煤装置2，炉体的后部设置有烟气通道12，烟气通道12与锅炉10之间设置有带灰渣出口17的旋风分离器11。旋风分离器11后端连接带燃烧器的锅炉10。
鼓风机5的功能是为开炉点火时启用，开炉点火时要具有一定的氧量，使气化炉启动，气化炉启动后由炉体水套产生一定量的水蒸气与空气、循环烟气形成气化剂并分别通过一次风文丘里管97与二次风文丘里管94送入气化炉。
锅炉上部设置一带烟气量控制阀98的烟气循环管9，该烟气循环管将循环烟气与由混合气体风机交流变频调速电机91带动的混合气体风机90连通，引成空气与循环烟气混合气体通道93，该混合气体通道中的混合气体输入至二次风文丘里管94并进入炉体的内腔，形成上层送风管；该混合气体通道中的混合气体在进入二次风文丘里管之前还连通用于喷射与气化的带汽化调节控制阀99的蒸气管95；
空气与燃料的比例可以通过烟气循环管9的烟气量控制阀98来控制循环烟气量，从而控制进入所述气化炉内的氧量；以实现最佳的气化工况。
循环烟气量控制阀98可以手动其调节循环烟气量，以可以通过来自锅炉主控制器PLC自动控制进行调节。该循环烟气同时还可以协调燃烧需要的来自混合气体风机的送风量。
混合气体通道中的混合气体在进入二次风文丘里管94之前还分别连通有用于喷射的蒸气管95与压缩空气管96；采用循环烟气混入气化剂，从而引成空气、水蒸气与循环烟气的气化剂，实现分区控制气化的目的；其中循环烟气可以降低炉膛与炉排温度；可以使用那些容易结焦的煤种作为气化原料，以适用煤种范围的增大。
混气风机90又将助燃空气进入旋风分离器11与锅炉10之间；用以提高烟气燃烧温度进入锅炉。
混合气体通道又通过一次风文丘里管97与蒸气管95中的蒸气共同进入炉排下方的风室19中；该混合气体在进入一次风文丘里管97之前还分别可以并联连通有用于喷射的压缩空气管96；以提升气化效果。
一次风文丘里管97设置为6个，二次风文丘里管94沿炉体两侧各设置为5个，该二次风文丘里管沿炉体的两侧壁上水平同轴与一次风文丘里管之间间隔布置，该二次风文丘里管94的两侧之间的水平轴间距离为相邻两个轴间距离的一半。这样的设置是为了确保气化的效果。
炉排设置为由炉排运行交流变频调速电机1驱动并调节速度的水平可移动式炉排14。
炉体6一侧的风室19在沿前炉拱3起的1-6位依次排列设置为6个，该风室19通过一次风文丘里管97与混合气体通道93相连通。炉体另一侧的风室20沿前炉拱起的2-4位依次排列第设置为3个，该另一侧风室20由带一次送风管18的启动鼓风机5相连通，从而形成气化炉起动用的强化空气区21；该强化空气区与启动鼓风机之间设置有空气调节阀22。强化空气区有助于起动气化过程并提高气化的效率。
启动鼓风机由启动鼓风机交流变频调速电机51驱动与速度调节，该启动鼓风机交流变频调速电机51、混合气体风机交流变频调速电机91、炉排运行交流变频调速电机1均由所述锅炉主控室的PLC31控制。
一次风文丘里管、二次风文丘里管的布置与水平式炉排的上平面相互平行。
锅炉中设置有蒸汽流量传感器30，该蒸汽流量传感器通过PLC控制。
一次送风管18设置有送风量控制阀22、烟气循环管9设置有烟气量控制阀98，送风量控制阀、烟气量控制阀的调节既可由PLC自动控制模式，也可选用人工操作；以实现运行方式的多样性。
本发明运行过程是这样的：燃料煤从前端的加煤装置2进入移动式链条炉排14，由炉排运行交流变频调速电机1带动炉排移动将煤送入炉体6内，炉层厚度由挡渣板进行调节；炉排上的煤与炉排下方风室过来的由空气与循环烟气混合的气体、蒸气进行沿程气化反应；同时在炉排上部设置有与鼓风机5相连通强化空气区21；高速射流的空气/循环烟气/蒸气混合物进入炉体内形成扰流，强化后部混合，以提高碳的转化率。炉渣经过气化后，从炉排的运行末端通过出渣口16落下，并高温灰渣从底部的螺旋输送机经冷却水池后排出。为了防止煤气泄漏炉体底部采用水密封结构。生成的煤气从炉体一侧的烟道12排出，经过旋风分离器11除尘后进入锅炉10燃烧。
本发明控制过程是这样的：蒸汽流量传感器30根据锅炉蒸汽产出变量参数输入PLC的程序控制，通过PLC程序分别控制启动鼓风机交流变频调速电机、混合气体风机交流变频调速电机、炉排运行交流变频调速电机的速度调节以及风量控制阀、循环烟气量控制阀的开启调节，以适应与改变本发明的燃烧工况，该改变后燃烧工况产生的锅炉蒸汽产出变量又控制并反馈蒸汽能量传感器；这一锅炉负荷持续的自动化的在线控制过程，从而实现锅炉运行的最佳节能与减排的目的。这是以蒸汽产出变量为基准的控制过程。
本发明的烟气循环管中的循环烟气的比热较空气大，所以它可从炉膛中带走较多热量，可显著降低炉膛燃烧温度峰值，可以冷却炽热的炉膛温度并降低炉排温度；从而可以使用那些容易结焦的煤种作为气化原料，以扩大适用的煤种范围；又本发明烟气循环管中的循环烟气可明显减少排出的烟气黑度与烟尘含量。

Claims (10)

1.一种水平移动式炉排气化炉，包括炉体、前炉拱与供风装置，该供风装置由鼓风机以及相连接的一次送风管与上层送风管组成，炉体的底部设置有带传动装置的炉排，所述的一次送风管连接有多个风室并布置在该炉排的下方，所述上层送风管布置在该炉排的上方，该上层送风管设置在所述炉体的两侧壁上并与该炉体内腔即气化室相连通；所述前炉拱的前侧设置有加煤装置，所述炉体的后部设置有烟气通道，该烟气通道后端连接带燃烧器的锅炉，其特征在于：
a.所述锅炉(10)上部设置一带烟气量控制阀(98)的烟气循环管(9)，该烟气循环管(9)将循环烟气与由混合气体风机交流变频调速电机(91)带动的混合气体风机(90)连通，引成空气与循环烟气混合气体通道(93)，该混合气体通道(93)中的混合气体输入至二次风文丘里管(94)并进入所述炉体(6)的内腔；该混合气体通道(93)中的混合气体在进入所述二次风文丘里管(94)之前还连通用于喷射的带汽化调节控制阀(99)的蒸气管(95)；
b.所述混合气体通道(93)又通过一次风文丘里管(97)进入所述炉排下方的风室(19)中；该混合气体在进入所述一次风文丘里管(97)之前还分别连通有用于喷射的带汽化调节控制阀(99)的蒸气管(95)；
c.所述一次风文丘里管(97)与所述二次风文丘里管(94)各设置为多个，该二次风文丘里管(94)沿所述炉体(6)的两侧壁上水平同轴排列，并与所述一次风文丘里管(97)之间间隔布置。
2.根据权利要求1所述的水平移动式炉排气化炉，其特征在于：所述炉排设置为水平可移动式炉排(14)，该水平式炉排(14)由炉排运行变频调速电机(1)驱动并调节速度。
3.根据权利要求1所述的水平移动式炉排气化炉，其特征在于：所述炉体(6)一侧风室(19)在沿所述前炉拱(3)起的1-6位依次排列设置为6个，该风室(19)与所述混合气体通道(93)相连通；所述炉体(6)另一侧风室(20)沿所述前炉拱(3)起的2-4位依次排列第设置为3个，该另一侧风室(20)与所述启动鼓风机(5)相连通，形成所述气化炉起动用的强化空气区(21)，该强化空气区(21)与所述启动鼓风机(5)之间设置有空气调节阀(22)。
4.根据权利要求1或2所述的水平移动式炉排气化炉，其特征在于：所述启动鼓风机(5)由启动鼓风机交流变频调速电机(51)驱动与速度调节，该启动鼓风机交流变频调速电机(51)、所述混合气体风机交流变频调速电机(91)、所述炉排运行交流变频调速电机(1)均由所述锅炉主控室的PLC(31)控制。
5.根据权利要求1或2所述的水平移动式炉排气化炉，其特征在于：所述一次风文丘里管(97)、所述二次风文丘里管(94)设置与所述水平式炉排(14)的上平面相互平行。
6.根据权利要求4所述的水平移动式炉排气化炉，其特征在于：所述锅炉(10)设置有蒸汽流量传感器(30)，该蒸汽流量传感器(30)通过所述PLC(31)控制。
7.根据权利要求4所述的水平移动式炉排气化炉，其特征在于：所述烟气量控制阀(98)、所述汽化调节控制阀(99)由PLC控制或人工操纵控制。
8.根据权利要求1所述的水平移动式炉排气化炉，其特征在于：所述烟气通道(12)与所述锅炉(10)之间设置有旋风分离器(11)。
9.根据权利要求1所述的水平移动式炉排气化炉，其特征在于：所述一次风文丘里管(97)前端、所述二次风文丘里管(94)前端还连通有用于喷射的压缩空气管(96)；该压缩空气管(96)与所述蒸气管(95)并联连接。
10.根据权利要求1所述的水平移动式炉排气化炉，其特征在于：所述炉体(6)周围与顶部设置有水套(13)。
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