CN102071069A - 一种用于调控流化床气化炉出口煤气温度的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于调控流化床气化炉出口煤气温度的装置，它是由流化床气化炉顶部封头(5)，耐高温垂直管段(6)和耐高温水平管段(7)组成，其特征在于气化炉顶部封头(5)设置封头喷嘴(1)，在耐高温垂直管段(6)中部设置垂直管段中部喷嘴(2)，在耐高温垂直管段(6)顶部设置垂直管段顶喷嘴(3)，在耐高温水平管段(7)设置水平管段喷嘴(4)。本发明具有工艺过程简单，易于实现、投资小、且易于调节控制流化床气化炉出口、去往后续工艺的煤气温度的优点。

Description

一种用于调控流化床气化炉出口煤气温度的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种降低高温煤气温度的方法及装置，具体地说涉及一种用于调控流化床气化炉出口、去往后续工艺的煤气温度的装置和方法。
背景技术
气化技术在工业生产中通过气化煤、石油焦、生物质及它们的混合物等生产用于合成气用煤气或者燃料气用煤气。当前，煤气化技术主要包括固定床气化、流化床气化和气流床气化三种。流化床气化技术相对于固定床气化技术和气流床气化技术具有原料煤种适应性广、气化温度适中等优点，具有较好的发展前景。流化床气化炉的气化温度根据煤种等的不同一般控制在800℃到1150℃之间，相对应的气化炉出口煤气也在800℃到1150℃之间，这一较高的温度对气化炉后续的旋风分离器、废热锅炉等设备以及旋风分离器分离出的细粉(或者飞灰)返回气化炉(即返料)所需的控制阀门或其它控制组件提出了较高的要求。尤其是随着单台套气化装置气化规模的不断增加，气化炉操作压力在逐渐提高，这更是提高了对气化炉后续的旋风分离器等设备以及返料所需的控制阀门或其它控制组件的要求，造成后续设备制造难度的加大和投资成本的增加。因此，为了降低因为温度高对后续相关设备的要求，必须降低流化床气化炉出口、即进入后续工艺设备入口的煤气的温度。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺过程简单，易于实现、投资小、且宜于调节控制流化床气化炉出口、去往后续工艺的煤气温度的装置和方法。为实现上述目的，本发明用于调控流化床气化炉出口煤气温度的装置是由流化床气化炉顶部封头，耐高温垂直管段和耐高温水平管段组成，其特征在于在气化炉顶部封头设置封头喷嘴，在耐高温垂直管段中部设置垂直管段中部喷嘴，在耐高温垂直管段顶部设置垂直管段顶喷嘴，在耐高温水平管段设置耐高温水平管段喷嘴，封头喷嘴、垂直管段中部喷嘴、垂直管段顶喷嘴、水平管段喷嘴同时或者分别设置。
本发明中的封头喷嘴、垂直管段中部喷嘴以及水平管段喷嘴可以同时或者分别设置1-3组，每组喷嘴是1-6只，垂直管段顶喷嘴是1组，喷嘴是1-6只。
本发明中的封头喷嘴、垂直管段中部喷嘴以及水平管段喷嘴分别与气化炉封头外壁、耐高温垂直管段外壁和耐高温水平管段外壁的切线的夹角为20°～90°。垂直管段顶喷嘴与垂直管段顶部是垂直的。
如上所述的气化炉封头为倒锥形封头或者椭圆封头。
在生产过程中，给喷嘴通入脱氧水和水蒸气，在喷嘴出口，通入喷嘴的气体把水雾化成小水滴，然后，小水滴和热煤气换热、蒸发成为水蒸汽并和煤气混合一并去往后续设备。在小水滴和热煤气换热并蒸发的过程中，达到了调节降低煤气温度的目的。在生产过程中，通过上述降温的方法，可以根据后续工艺的需要调节并控制煤气的温度在要求的范围。
本发明调控煤气温度的方法如下：
(1)流化床气化炉在冷态启动烘炉过程中，给喷嘴通入氮气、二氧化碳或水蒸气等气体保护喷嘴不被烧损和堵塞；
(2)在流化床气化炉投入气化原料进行气化，给喷嘴通入降温用脱氧水和水蒸气，其中脱氧水和水蒸气的质量比为1∶0.001～0.05，并根据去往后续工艺的煤气温度的变化逐渐调节脱氧水和水蒸气的量，以保证去往后续工艺的煤气温度符合要求；
(3)在气化炉停车阶段，喷嘴要保持通入氮气、二氧化碳或水蒸气等气体保护喷嘴不被烧损和堵塞。
本发明的优点在于：
1、方法简单易行，实际操作中，去往后续工艺的煤气的温度宜于调节、控制。
2、降温介质脱氧水与流化床废热锅炉为通用的要求，雾化蒸汽与流化床气化炉运行所需蒸汽要求相同，没有特殊要求。
3、喷淋的脱氧水蒸发后与煤气一同去往后续设备，无需其它特殊的处理工艺。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
如图1所示，1-封头喷嘴，2-垂直管段中部喷嘴，3-垂直管段顶喷嘴，4-水平管段喷嘴，5-气化炉封头，6-耐高温垂直管段，7-耐高温水平管段，8-气化炉筒体。
具体实施方式
气化炉顶部封头5设置封头喷嘴1，在耐高温垂直管段6中部设置垂直管段中部喷嘴2，在耐高温垂直管段6顶部设置垂直管段顶喷嘴3，在耐高温水平管段7设置耐高温水平管段喷嘴4。气化炉顶部封头5与气化炉筒体8连接。封头喷嘴1、垂直管段中部喷嘴2以及水平管段喷嘴4分别与气化炉封头外壁、耐高温垂直管段6外壁和耐高温水平管段7外壁的切线的夹角为20°～90°。垂直管段顶喷嘴3与垂直管段6顶部是垂直的。
实施例1
在耐高温垂直管段6中部设置三只呈120°角度均布的置垂直管段中部喷嘴2，在耐高温垂直管段6顶部设置一只垂直管段顶喷嘴3。直管段中部喷嘴2与耐高温垂直管段6外壁切线的夹角为60°。垂直管段顶喷嘴3与耐高温垂直管段6顶部是垂直的。
(1)、流化床气化炉在冷态启动烘炉过程中，给垂直管段中部喷嘴2和垂直管段顶喷嘴3通入氮气保护喷嘴不被烧损和堵塞。
(2)、流化床气化炉正常操作条件为温度1000℃，煤气量38143Nm3/h，煤气组成见表1。去往后续工艺的煤气温度要求为900℃。投料后，去往后续工艺的煤气温度逐渐提高，在达到后续工艺要求的900℃后，开始给喷嘴通入脱氧水和水蒸气，并随着气化炉操作条件和煤气炉的变化逐渐调节脱氧水和水蒸气量，保持去往后续工艺的煤气的温度为900℃。在达到正常操作条件后，给三只封头喷嘴2一共通入脱氧水1443kg/h，雾化蒸汽14.4kg/h；给垂直管段顶喷嘴3通入500kg/h，雾化蒸汽5kg/h；煤气温度由1000℃降到900℃去往后续工艺。
(3)、流化床气化炉在停车过程中，给垂直管段中部喷嘴2和垂直管段顶喷嘴3通入氮气保护喷嘴不被烧损和堵塞。
实施例2
气化炉顶部封头5设置三只呈120°角度均布的封头喷嘴1，在其它位置不再设置喷嘴。封头喷嘴1与气化炉封头5外壁的切线夹角为70°。
(1)、流化床气化炉在冷态启动烘炉过程中，给封头喷嘴1通入二氧化碳保护喷嘴不被烧损和堵塞。
(2)、流化床气化炉正常操作条件为温度950℃，煤气量39852Nm3/h，煤气组成见表1。去往后续工艺的煤气温度要求为900℃。气化炉在达到正常操作条件后，给封头喷嘴1一共通入脱氧水1218kg/h，雾化蒸汽12.2kg/h，煤气温度由950℃降到900℃去往后续工艺。
(3)、流化床气化炉在停车过程中，给封头喷嘴1通入二氧化碳保护喷嘴不被烧损和堵塞。
实施例3
气化炉顶部封头5设置三只呈120°角度均布封头喷嘴1，在耐高温垂直管段6中部设置呈对称布置的两只垂直管段中部喷嘴2，在耐高温水平管段7设置一只耐高温水平管段喷嘴4。封头喷嘴1、垂直管段中部喷嘴2以及水平管段喷嘴4分别与气化炉封头外壁、耐高温垂直管段6外壁和耐高温水平管段7外壁的切线的夹角为45°。
(1)、流化床气化炉在冷态启动烘炉过程中，给封头喷嘴1、垂直管段中部喷嘴2和水平管段喷嘴4通入水蒸气保护喷嘴不被烧损和堵塞。
(2)、流化床气化炉正常操作条件为温度1050℃，煤气量39752Nm3/h，煤气组成见表1。去往后续工艺的煤气温度要求为900℃。气化炉在达到正常操作条件后，给三只封头喷嘴1一共通入脱氧水1280kg/h，雾化蒸汽12.8kg/h；两只垂直管段中部喷嘴2一共通入863kg/h，雾化蒸汽8.6kg/h；一只水平管段喷嘴4通入400kg/h，雾化蒸汽4kg/h；煤气温度由1050℃降到900℃去往后续设备。
(3)、流化床气化炉在停车过程中，给封头喷嘴1、垂直管段中部喷嘴2和水平管段喷嘴4通入水蒸气保护喷嘴不被烧损和堵塞。
表1
Figure BSA00000364601500041

Claims (5)

1.一种用于调控流化床气化炉出口煤气温度的装置，它是由流化床气化炉顶部封头(5)，耐高温垂直管段(6)和耐高温水平管段(7)组成，其特征在于气化炉顶部封头(5)设置封头喷嘴(1)，在耐高温垂直管段(6)中部设置垂直管段中部喷嘴(2)，在耐高温垂直管段(6)顶部设置垂直管段顶喷嘴(3)，在耐高温水平管段(7)设置水平管段喷嘴(4)，封头喷嘴(1)、垂直管段中部喷嘴(2)、垂直管段顶喷嘴(3)、水平管段喷嘴(4)同时或者分别设置。
2.如权利要求1所述的一种用于调控流化床气化炉出口煤气温度的装置，其特征在于封头喷嘴(1)、垂直管段中部喷嘴(2)以及水平管段喷嘴(4)同时或者分别设置1-3组，每组喷嘴是1-6只，垂直管段顶喷嘴(3)是1组，喷嘴是1-6只。
3.如权利要求1所述的一种用于调控流化床气化炉出口煤气温度的装置，其特征在于封头喷嘴(1)、垂直管段中部喷嘴(2)以及水平管段喷嘴(4)分别与气化炉封头(5)外壁、耐高温垂直管段(6)外壁和耐高温水平管段(7)外壁的切线夹角为20°～90°，垂直管段顶喷嘴(3)与耐高温垂直管段(6)顶部是垂直的。
4.如权利要求1所述的一种用于调控流化床气化炉出口煤气温度的装置，其特征在于所述的气化炉封头(5)为倒锥形封头或者椭圆封头。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种用于调控流化床气化炉出口煤气温度的装置的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)流化床气化炉在冷态启动烘炉过程中，给喷嘴通入氮气、二氧化碳或水蒸气气体保护喷嘴不被烧损和堵塞；
(2)在流化床气化炉投入气化原料进行气化，给喷嘴通入降温用脱氧水和水蒸气，其中脱氧水和水蒸气的质量比为1∶0.001～0.05，并根据去往后续工艺的煤气温度的变化逐渐调节脱氧水和水蒸气的量，以保证去往后续工艺的煤气温度符合要求；
(3)在气化炉停车阶段，喷嘴要保持通入氮气、二氧化碳或水蒸气等气体保护喷嘴不被烧损和堵塞。
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