CN102977930A

CN102977930A - 超高温灰熔渣冷却机及其构成的超高温灰熔渣冷却系统

Info

Publication number: CN102977930A
Application number: CN2012104778588A
Authority: CN
Inventors: 曹锋; 董赛丽; 范丽琨
Original assignee: SANMENXIA TENHO DRYING ENGINEERING INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: SANMENXIA TENHO DRYING ENGINEERING INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明公开了一种超高温灰熔渣冷却机及其构成的超高温灰熔渣冷却系统，超高温灰熔渣冷却机，包括带有容腔的灰熔渣容器，容腔用于容纳灰熔渣，灰熔渣容器的容器壁设置用于容纳冷却水的夹层，灰熔渣容器设有均与容腔连通的进料口和出料口和隔氧气体气口、均与夹层连通的冷却水进口和冷却水出口，容腔内设有空心轴，空心轴上设有叶片，空心轴两端分别伸出灰熔渣容器两端外并且空心轴两端分别设置冷却水进入口和冷却水排出口；超高温灰熔渣冷却系统，包括上料罐、上述超高温灰熔渣冷却机和上灰斗，本发明是一种可降压降温控制残留煤气逸出，然后进入灰渣冷却机进行热交换并回收煤气的超高温灰熔渣冷却机及超高温灰熔渣冷却系统。

Description

超高温灰熔渣冷却机及其构成的超高温灰熔渣冷却系统

技术领域

本发明涉及加压粉煤气化系统的生产装置技术领域，具体涉及一种可安全操作的加压灰熔聚粉煤气化系统专用的超高温灰熔渣冷却机及其构成的超高温灰熔渣冷却系统，以用于对超高温灰熔渣的冷却。

背景技术

国内现有加压粉煤灰熔聚气化工艺依据流态化原理，将流态化技术应用于煤的气化，借助气化剂空气（或氧、富氧）和蒸汽吹入，使煤粒在床内沸腾起来，在高温下气固两相充分接触，达到气化的目的。灰熔聚粉煤直接气化技术就其煤种的广泛适应性、高效、低污染地制取工业燃料气或合成原料气的特点，而受到重视。其工艺流程如图6所示。

该系统工艺存在以下问题：国内现有加压粉煤灰熔聚气化工艺中的灰锁系统尚未研究出合适的灰渣冷却设备；灰熔渣中的残余热量不能得到有效利用；高温灰熔渣所携带的残余煤气不能得到回收利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种可降压降温控制残留煤气逸出，然后进入灰渣冷却机进行热交换并回收煤气的超高温灰熔渣冷却机及其构成的超高温灰熔渣冷却系统，使高温灰熔渣在排出气化系统后通过热交换将热量重新利用，同时采用降压的方法回收煤气。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种超高温灰熔渣冷却机，包括带有容腔的灰熔渣容器，容腔用于容纳灰熔渣，灰熔渣容器的容器壁设置用于容纳冷却水的夹层，灰熔渣容器设有均与容腔连通的进料口和出料口和隔氧气体气口、均与夹层连通的冷却水进口和冷却水出口，容腔内设有空心轴，空心轴上设有叶片，空心轴两端分别伸出灰熔渣容器两端外并且空心轴两端分别设置冷却水进入口和冷却水排出口，空心轴的其中一端与动力装置连接。

所述空心轴叶片为空心叶片，叶片的空腔与空心轴空腔连通。

所述叶片为楔形。

所述叶片间隔固设于空心轴外侧，叶片沿空心轴截面切线方向延伸，相邻叶片依次沿顺时针或者逆时针错开一定角度设置。

所述灰熔渣容器为横置的筒状结构。

一种超高温灰熔渣冷却系统，包括上料罐、如上述的超高温灰熔渣冷却机和上灰斗，上料罐设有进料口和出料口，上料罐的出料口连接超高温灰熔渣冷却机的进料口，上料罐的罐壁设有用于容纳冷却水的夹层，上灰斗也设有进料口和出料口，上灰斗的进料口与超高温灰熔渣冷却机的出料口连接，上灰斗的侧壁也设有用于容纳冷却水的夹层，所述上料罐夹层、超高温灰熔渣冷却机的夹层、超高温灰熔渣冷却机空心轴的冷却水进入口、冷却水排出口以及上灰斗夹层均连接冷却水管路。

所述冷却水管路包括冷却塔、均与冷却塔连接的冷却塔出水管路和冷却塔回水管路，所述上料罐夹层、超高温灰熔渣冷却机的夹层、超高温灰熔渣冷却机空心轴的冷却水进入口以及上灰斗夹层分别各通过一前分支管路连接冷却塔出水管路，并且所述上料罐夹层、超高温灰熔渣冷却机的夹层、超高温灰熔渣冷却机空心轴的冷却水排出口以及上灰斗夹层分别各通过一后分支管路连接冷却塔回水管路。

通过隔氧气体气口灰熔渣容器的容腔内充有氮气。

所述上料罐上下设置两个，上侧上料罐的出料口与下侧上料罐的进料口密封对接，下侧上料罐的出料口与超高温灰熔渣冷却机的进料口密封对接，下侧上料罐位于超高温灰熔渣冷却机上侧，上灰斗位于超高温灰熔渣冷却机的下侧，上灰斗的进料口与超高温灰熔渣冷却机的出料口密封对接，上灰斗下侧设有下灰斗，上灰斗的出料口与下灰斗的进料口密封对接，所述上、下侧上料罐、超高温灰熔渣冷却机的出料口、上、下灰斗的出料口处均设有电动开关阀。

所述下灰斗的侧壁也设有用于容纳冷却水的夹层，并且下灰斗的夹层也与冷却塔出水管路和冷却塔回水管路连接。

本发明所述的超高温灰熔渣冷却机，其内部通过隔氧气体气口充入一定压力惰性隔氧气体——氮气，隔绝氧气后将煤气回收并防止高温下煤气爆炸，在灰渣冷却机夹层以及空心轴及其叶片内充入冷却水，高温灰渣进行冷却的同时将热量传递给冷却水，达到废热重新利用的目的。冷却机内部设计了由空心轴、楔形空心叶片形成的桨叶搅拌装置，在较小的空间内布置了较大的换热面积，相对于同类型同产量的其他设备, 本灰渣冷却机体积较小，重量较轻, 减少设备的一次性投资。

本发明所述的超高温灰熔渣冷却系统，使高温灰熔渣进入灰渣冷却机之前采用两级降压降温容器——上、下两上料罐进行两次初步降温降压以及进行储存，控制并防止灰渣带出的残余煤气的逸出，在经过超高温灰熔渣冷却机降压冷却后，灰熔渣已经大幅度降温降压，在经过上、下灰斗后，灰熔渣进一步降温达到最终的排放标准。

本发明是针对加压灰熔聚粉煤气化系统专用的超高温灰熔渣冷却机及其构成的超高温灰熔渣冷却系统，可使高温灰熔渣在排出气化系统后通过热交换将热量重新利用，同时采用降压的方法回收煤气。其针对气化系统的连续工作特性，灰渣冷却机采用连续进料系统和连续性工作特点。每小时处理量可达5吨以上；针对加压煤气化系统所排出的高温煤渣，进行冷却处理后，可用于水泥制品、建筑材料制品等。同时通过冷渣机进行回收的煤气，提高加压煤气化系统的附加产值，有效降低气化炉排灰所带出的煤气对大气的污染。

附图说明

图1是超高温灰熔渣冷却机的结构示意图；

图2是图1中的左视图；

图3是超高温灰熔渣冷却机空心轴的结构示意图；

图4是图3的A-A视图；

图5是超高温灰熔渣冷却系统的结构示意图。

图6是现有技术中加压灰熔聚粉煤气化系统的原理框图。

具体实施方式

实施例1：

由图1-图3所示的一种超高温灰熔渣冷却机，包括带有容腔4的灰熔渣容器2，所述灰熔渣容器2为水平横置的筒状结构，灰熔渣容器2为密闭设置，灰熔渣容器2的容腔4用于容纳灰熔渣，灰熔渣容器2的容器壁—即灰熔渣容器2的筒壁上设置用于容纳冷却水的夹层3。灰熔渣容器2设有均与容腔4连通的进料口1和出料口9和隔氧气体气口10、均与夹层3连通的冷却水进口8和冷却水出口5，灰熔渣容器2的容腔4内设有水平的空心轴6，空心轴6上设有若干叶片14，所有叶片14均位于容腔4内，所述叶片14为条状楔形，叶片14间隔固设于空心轴6外侧，叶片14的中部焊接在空心轴6的外侧，所述空心轴6叶片14为空心叶片14，叶片14的空腔与空心轴6空腔连通，叶片14设有开口，空心轴6轴身也设有开口，叶片14的开口与空心轴6开口相对并通过一管子连通，由图4所示，叶片14沿空心轴6圆截面切线方向延伸，相邻叶片14依次沿顺时针错开一定角度设置。当然，本发明不拘泥于上述形式，相邻叶片14也可依次沿逆时针方向错开一定角度设置。

空心轴6两端分别伸出灰熔渣容器2两端外并且空心轴6两端分别设置冷却水进入口7和冷却水排出口11，空心轴6的其中一端与动力装置连接，动力装置为电机13，电机13通过传动装置12与空心轴6连接并带动空心轴6转动，传动装置12为链传动装置，当然，本发明不拘泥于上述形式，传动装置12也可为带传动装置或者齿轮传动装置。

实施例2：

由图5所示的超高温灰熔渣冷却系统是在实施例1所述超高温灰熔渣冷却机24的基础上实现的，其包括从上至下依次设置的上料罐、如实施例1所述的超高温灰熔渣冷却机24、上灰斗25和下灰斗26，并且所述上料罐共上下设置两个：上侧上料罐20和下侧上料罐23。上料罐设有进料口和出料口，并且上、下侧上料罐20、23以及上、下灰斗25、26四者的形状结构相同，均包括罐体，在罐体的顶端、底端分别设置进料口和出料口。

上侧上料罐20的出料口与下侧上料罐23的进料口密封对接，下侧上料罐23的出料口与超高温灰熔渣冷却机24的进料口密封对接，下侧上料罐23位于超高温灰熔渣冷却机24上侧，上灰斗25位于超高温灰熔渣冷却机24的下侧，上灰斗25的进料口与超高温灰熔渣冷却机24的出料口密封对接，下灰斗26设置于上灰斗25下侧，上灰斗25的出料口与下灰斗26的进料口密封对接，所述上、下侧上料罐20、23、超高温灰熔渣冷却机24的出料口、上、下灰斗25、26的出料口处均设有电动开关阀22，以控制进、出料的开关。

上侧上料罐20的管壁以及下侧上料罐23的罐壁均设有用于容纳冷却水的夹层27，上灰斗25的侧壁以及下灰斗26的侧壁也均设有用于容纳冷却水的夹层27。所述上、下侧上料罐20、23的夹层27、超高温灰熔渣冷却机24的夹层、超高温灰熔渣冷却机24空心轴的冷却水进入口、冷却水排出口以及上灰斗25的夹层27、下灰斗26的夹层27均连接冷却水管路，具体来说，冷却水管路包括冷却塔17、均与冷却塔17连接的冷却塔出水管路16和冷却塔回水管路15，所述上、下侧上料罐20、23的夹层27、超高温灰熔渣冷却机24的夹层、超高温灰熔渣冷却机24空心轴的冷却水进入口以及上灰斗25的夹层27、下灰斗26的夹层27各分别通过一前分支管路18连接冷却塔出水管路16，并且所述上、下侧上料罐20、23的夹层27、超高温灰熔渣冷却机24的夹层、超高温灰熔渣冷却机24空心轴的冷却水排出口以及上灰斗25的夹层27、下灰斗26的夹层27又各分别通过一后分支管路21连接冷却塔回水管路15。所有的前分支管路18均为并联，所有的后分支管路21也均为并联，所有前分支管路18上均分别设有用于开关的电动阀19。

工作时，通过隔氧气体气口将超高温灰熔渣冷却机24的灰熔渣容器的容腔内充有一定压力的氮气，以防止高温下灰熔渣所带的煤气爆炸，隔绝氧气后便于将煤气回收，当然，本发明不拘泥于上述形式，也可使用其他惰性隔氧气体替代氮气也可达到防爆的目的。超高温的煤灰渣大概为900°—1000°之间，先经过上侧、下侧上料罐20、23初步的两次初步降温降压并对煤灰渣进行储存，控制并防止灰渣带出的残余煤气的逸出，在经过超高温灰熔渣冷却机24降压冷却后，灰熔渣已经大幅度降温降压，煤灰渣达到大概200°左右，在经过上、下灰斗25、26后，灰熔渣进一步降温达到最终的排放标准。整个过程中，煤灰渣与各个夹层27以及空心轴、叶片内的冷却水热交换，也达到了废热重新利用的目的。上侧、下侧上料罐20、23以及上、下灰斗25、26均分别设有温度传感器以及压力传感器，以便与电控部分连接，便于数据检测并以此控制各个电动开关阀22、电动阀19的开关，便于远程操作。

Claims

1. 一种超高温灰熔渣冷却机，其特征在于：包括带有容腔的灰熔渣容器，容腔用于容纳灰熔渣，灰熔渣容器的容器壁设置用于容纳冷却水的夹层，灰熔渣容器设有均与容腔连通的进料口和出料口和隔氧气体气口、均与夹层连通的冷却水进口和冷却水出口，容腔内设有空心轴，空心轴上设有叶片，空心轴两端分别伸出灰熔渣容器两端外并且空心轴两端分别设置冷却水进入口和冷却水排出口，空心轴的其中一端与动力装置连接。

2. 如权利要求1所述的超高温灰熔渣冷却机，其特征在于：所述空心轴叶片为空心叶片，叶片的空腔与空心轴空腔连通。

3. 如权利要求2所述的超高温灰熔渣冷却机，其特征在于：所述叶片为楔形。

4. 如权利要求3所述的超高温灰熔渣冷却机，其特征在于：所述叶片间隔固设于空心轴外侧，叶片沿空心轴截面切线方向延伸，相邻叶片依次沿顺时针或者逆时针错开一定角度设置。

5. 如权利要求4所述的超高温灰熔渣冷却机，其特征在于：所述灰熔渣容器为横置的筒状结构。

6. 一种超高温灰熔渣冷却系统，其特征在于：包括上料罐、如权利要求1-4所述的超高温灰熔渣冷却机和上灰斗，上料罐设有进料口和出料口，上料罐的出料口连接超高温灰熔渣冷却机的进料口，上料罐的罐壁设有用于容纳冷却水的夹层，上灰斗也设有进料口和出料口，上灰斗的进料口与超高温灰熔渣冷却机的出料口连接，上灰斗的侧壁也设有用于容纳冷却水的夹层，所述上料罐夹层、超高温灰熔渣冷却机的夹层、超高温灰熔渣冷却机空心轴的冷却水进入口、冷却水排出口以及上灰斗夹层均连接冷却水管路。

7. 如权利要求6所述的超高温灰熔渣冷却系统，其特征在于：所述冷却水管路包括冷却塔、均与冷却塔连接的冷却塔出水管路和冷却塔回水管路，所述上料罐夹层、超高温灰熔渣冷却机的夹层、超高温灰熔渣冷却机空心轴的冷却水进入口以及上灰斗夹层分别各通过一前分支管路连接冷却塔出水管路，并且所述上料罐夹层、超高温灰熔渣冷却机的夹层、超高温灰熔渣冷却机空心轴的冷却水排出口以及上灰斗夹层分别各通过一后分支管路连接冷却塔回水管路。

8. 如权利要求7所述的超高温灰熔渣冷却系统，其特征在于：通过隔氧气体气口灰熔渣容器的容腔内充有氮气。

9. 如权利要求8所述的超高温灰熔渣冷却系统，其特征在于：所述上料罐上下设置两个，上侧上料罐的出料口与下侧上料罐的进料口密封对接，下侧上料罐的出料口与超高温灰熔渣冷却机的进料口密封对接，下侧上料罐位于超高温灰熔渣冷却机上侧，上灰斗位于超高温灰熔渣冷却机的下侧，上灰斗的进料口与超高温灰熔渣冷却机的出料口密封对接，上灰斗下侧设有下灰斗，上灰斗的出料口与下灰斗的进料口密封对接，所述上、下侧上料罐、超高温灰熔渣冷却机的出料口、上、下灰斗的出料口处均设有电动开关阀。

10.如权利要求9所述的超高温灰熔渣冷却系统，其特征在于：所述下灰斗的侧壁也设有用于容纳冷却水的夹层，并且下灰斗的夹层也与冷却塔出水管路和冷却塔回水管路连接。