CN104119958B - 流化床气化炉排渣装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流化床气化炉排渣装置，包括：灰渣冷却罐；多个锁斗，每个锁斗均具有集渣腔，集渣腔的侧壁上设有输送气接口和多个第二灰渣进口，每个输送气接口处均可以设有输送气阀以打开和关闭输送气接口，多个第二灰渣进口与多个灰渣溢流口一一对应地连通，集渣腔的顶壁上设有泄压冲压口；与多个锁斗一一对应的多个气体分布板；多个锁斗过滤器；平衡管。根据本发明的流化床气化炉排渣装置，利用多个锁斗之间切换集渣，大大提高了流化床气化炉排渣装置的利用率，同时也简化了灰渣冷却装置，提高了灰渣的换热效果，减轻了整个系统的环保压力，大幅减低了生产成本。

Description

流化床气化炉排渣装置

技术领域

本发明涉及煤气化排渣技术，尤其是涉及一种流化床气化炉排渣装置。

背景技术

相关技术中，气化炉排渣是利用一种水浴冷却湿法锁斗间歇排渣的方法，高温的灰渣进入水浴，对灰渣进行激冷，产生部分蒸汽，水温升高。为了保证水量和水温，需要用低温的水不断更新循环，保证冷却效果，从而造成了大量废水的产生，对环保造成了很大的压力，而且产生的蒸汽品质比较差，很难利用等。冷却后的灰渣经过锁斗泄压后水力送至渣池，用捞渣机将灰渣和水分离，增加了设备投资，潮湿的灰渣易对外部环境造成影响，且很难利用。传统的水浴锁斗排渣方式通常是单锁斗运行，这就需要气化炉提供缓冲空间，气化炉的利用率受到了影响。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有结构简单、换热效果好、能耗低、经济性好、减轻系统环保压力的流化床气化炉排渣装置。

根据本发明的流化床气化炉排渣装置，包括：灰渣冷却罐，所述灰渣冷却罐内具有冷却腔室，所述冷却腔室包括进料冷却段和与所述进料冷却段连通且位于所述进料冷却段上方的扩大段，所述进料冷却段的底壁上设有高压水汽雾化喷嘴，所述进料冷却段的侧壁上设有第一灰渣进口和多个灰渣溢流口；多个锁斗，每个所述锁斗内具有集渣腔，所述集渣腔的侧壁上设有输送气接口和多个第二灰渣进口，所述输送气接口处设有输送气阀以打开或关闭输送气接口，多个所述第二灰渣进口与多个所述灰渣溢流口一一对应且连通，所述第二灰渣进口处设有进料阀以打开或关闭所述第二灰渣进口，所述集渣腔的底壁上设有灰渣吹送口和灰渣出口，所述灰渣出口处设有出料阀以打开或关闭灰渣出口，所述集渣腔的顶壁上设有泄压冲压口；与多个所述锁斗一一对应的多个气体分布板，所述气体分布板设在所述集渣腔内，每个所述气体分布板上具有沿所述气体分布板厚度方向贯通的多个气孔，所述气体分布板以所述灰渣吹送口为中心形成环锥面；多个锁斗过滤器，多个锁斗过滤器与多个所述锁斗一一对应，每个所述锁斗过滤器设有泄压气进口和泄压气出口，每个所述泄压气进口与所述锁斗的所述泄压冲压口连通；平衡管，所述平衡管与所述扩大段、多个所述锁斗过滤器分别连通，所述平衡管与所述扩大段之间、所述平衡管与每个所述锁斗过滤器之间设有平衡阀以分别控制所述扩大段、每个所述锁斗过滤器与所述平衡管的通断。

根据本发明的流化床气化炉排渣装置，利用多个锁斗之间切换集渣，大大提高了流化床气化炉排渣装置的利用率，同时也简化了灰渣冷却装置，提高了灰渣的换热效果，减轻了整个系统的环保压力，大幅减低了生产成本。

另外，根据本发明的流化床气化炉排渣装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述进料冷却段底部由浇注料浇注形成锥形腔，所述锥形腔的横截面的径向尺寸由上至下依次减小，所述高压水汽雾化喷嘴设在所述锥形腔底部。

根据本发明的一个实施例，所述锥形腔的中心线与所述进料冷却段的中心线重合。

根据本发明的一个实施例，所述锥形腔侧壁上的任意两条母线之间的夹角为0°-45°。

根据本发明的一个实施例，所述第一灰渣进口的中心线由上至下朝向靠近所述进料冷却段侧壁的方向倾斜且倾斜角度为0°-45°；所述第二灰渣进口的中心线由上至下朝向靠近所述锁斗侧壁的方向倾斜且倾斜角度为0°-45°。

根据本发明的一个实施例，所述进料冷却段上的每个所述灰渣溢流口的中心线由上至下朝向远离所述进料冷却段侧壁的方向倾斜且倾斜角度为0°-45°。

根据本发明的一个实施例，所述锁斗过滤器内设有烧结金属滤管。

根据本发明的一个实施例，所述灰渣冷却罐的内壁上浇筑形成浇注层，所述浇注层包括耐磨层和保温层。

根据本发明的一个实施例，所述灰渣冷却罐的内壁上设有绝热衬里。

根据本发明的一个实施例，流化床气化炉排渣装置还包括：泄压阀和冲压阀，所述泄压阀设在所述泄压气出口以控制所述泄压气出口的打开或关闭，所述冲压阀连接在所述泄压气出口与所述泄压阀之间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的流化床气化炉排渣装置结构示意图。

附图标记

流化床气化炉排渣装置100，

灰渣冷却罐10，进料冷却段12，扩大段13，

高压水汽雾化喷嘴14，第一灰渣进口15，灰渣溢流口16，锥形腔41，

平衡管20，

锁斗30，集渣腔31，第二灰渣进口32，灰渣出口33，泄压冲压口34，输送气接口35，

进料阀36，出料阀37，输送气阀38，

气体分布板40，

锁斗过滤器50，泄压气进口51，泄压气出口52，

平衡阀60，泄压阀70，冲压阀80。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参照图1详细描述根据本发明实施例的流化床气化炉排渣装置100。

如图1所示，根据本发明实施例的流化床气化炉排渣装置100，包括：灰渣冷却罐10、多个锁斗30、多个气体分布板40、多个锁斗过滤器50、平衡管20以及多个平衡阀60。

需要说明的是，多个锁斗30与多个气体分布板40、多个锁斗30与多个锁斗过滤器50分别是一一对应的关系，为方便描述，下面以具有两个锁斗30、两个气体分布板40以及两个锁斗过滤器50的流化床气化炉排渣装置100为例，对流化床气化炉排渣装置100进行详细描述。

具体而言，灰渣冷却罐10内由浇注料内衬浇筑形成冷却腔室，冷却腔室包括进料冷却段12和与进料冷却段12连通且位于进料冷却段12上方(如图1所示的上方)的扩大段13。对于进料冷却段12的高度不做特殊限定，只要其可使灰渣在进料冷却段12内具有足够的冷却时间以可以保证灰渣的换热效果即可。同时，为减少带出物，在进料冷却段12上部设置扩大段13，可以有效地减慢流化气流速。由此，减轻了整个系统的环保压力。灰渣冷却罐10的内壁上由浇注料内衬浇筑形成浇注层，浇注层包括耐磨层和保温层。另外，灰渣冷却罐10的内壁上还设有绝热衬里。

在本发明的一些示例中，进料冷却段12底部由浇注料浇注形成锥形腔41，锥形腔41的横截面的径向尺寸由上至下依次减小。优选地，锥形腔41的中心线与进料冷却段12的中心线重合，锥形腔41侧壁上的任意两条母线之间的夹角为0°-45°，如图1所示，∠α的取值范围是0°-45°。需要说明的是，锥形腔41侧壁上的任意两条母线之间的夹角可以尽可能的小，即∠α可以尽可能地小。

为了保证灰渣流态化，形成流化床，需计算在系统压力下冷却水全部变成蒸汽的体积流量来确定进料冷却段12的内径。进料冷却段12的底壁上设有高压水汽雾化喷嘴14，以保证足够的压差和流速，例如，高压水汽雾化喷嘴14设在锥形腔41底部。高温高压的灰渣进入灰渣冷却罐10后与高压水汽雾化喷嘴14高速喷出的雾化水直接接触，瞬间汽化，利用水的高汽化潜热将灰渣冷却，产生的蒸汽和流化气共同将灰渣流态化，形成流化床。为了防止液态水的产生，高压水汽雾化喷嘴14水量需要考虑灰渣热量，并通过灰渣量和灰渣热容计算得出。另外，高压雾化水的汽化显热和潜热之和需小于灰渣热交换量。

进料冷却段12的侧壁上设有第一灰渣进口15和多个灰渣溢流口16。可选地，第一灰渣进口15的中心线由上至下朝向靠近进料冷却段12侧壁的方向倾斜且倾斜角度为0°-45°，如图1所示，∠β的取值范围是0°-45°；进料冷却段12上的每个灰渣溢流口16的中心线由上至下朝向远离进料冷却段12侧壁的方向倾斜且倾斜角度为0°-45°，如图1所示，∠γ的取值范围是0°-45°。需要说明的是，∠β和∠γ可以尽可能低小。

每个锁斗30均具有集渣腔31，集渣腔31的侧壁上设有输送气接口35和多个第二灰渣进口32，多个第二灰渣进口32与多个灰渣溢流口16一一对应且连通，集渣腔31的底壁上设有灰渣吹送口(图未示出)和灰渣出口33，集渣腔31的顶壁上设有泄压冲压口34。在本发明的一个示例中，第二灰渣进口32的中心线由上至下朝向靠近锁斗30侧壁的方向倾斜且倾斜角度为0°-45°，如图1所示，∠β’值范围是0°-45°。需要说明的是，∠β’可以尽可能低小。经冷却后的灰渣可以从灰渣出口33排出并经输送至灰库。

另外，在本发明的一些实施例中，每个输送气接口35处均可以设有输送气阀38以打开和关闭输送气接口35，每个第二灰渣进口32处均可以设有进料阀36以打开和关闭第二灰渣进口32，每个灰渣出口33处设有出料阀37以打开或关闭灰渣出口33。通过控制输送气阀38、进料阀36以及出料阀37的开闭可以选择使用不同的锁斗30，即一个锁斗30内积满灰渣后，关闭进料阀36，打开另一个锁斗30的进料阀36继续集渣。由此，实现了多个锁斗30之间相互切换集渣的目的，从而提高了流化床气化炉排渣装置100的利用率。

气体分布板40设在锁斗30的集渣腔31内，气体分布板40上具有沿气体分布板40厚度方向贯通的多个气孔(图未示出)，气体分布板40以灰渣吹送口为中心形成环锥面。多个气孔均匀地分布在每个气体分布板40上。

如图1所示，每个锁斗过滤器50设有泄压气进口51和泄压气出口52，泄压气进口51与锁斗30的泄压冲压口34连通。锁斗过滤器50内设有烧结金属滤管(图未示出)，泄压气需经过烧结金属过滤器过滤后排至外界。平衡管20与扩大段13、多个锁斗过滤器50分别连通，且平衡管20与扩大段13之间、平衡管20与锁斗过滤器50之间分别设有平衡阀60，以控制扩大段13、锁斗过滤器50与平衡管20的通断。此外，泄压气出口52处还设有泄压阀70和冲压阀80，以控制对锁斗30进行冲压或泄压，冲压阀80连接在泄压气出口52与泄压阀70之间。冲压时，打开冲压阀80，关闭泄压阀70；泄压时，打开泄压阀70，关闭充压阀80。具体地，冲压阀80的一端连接在泄压气出口52与泄压阀70之间，另一端与灰渣冷却罐10相连。需要说明的是，冲压气为灰渣冷却罐10内的流化气，锁斗过滤器50通过冲压阀80与灰渣冷却罐10连通，冲压体积流量需小于流化气体积流量，即冲压速率尽可能小且均匀，以避免造成系统波动。也就是说，对锁斗30冲压时，灰渣冷却罐10内的流化气通过冲压阀80对锁斗30进行冲压。

需要说明的是，高温高压的灰渣进入灰渣冷却罐10后，与底部高压水汽雾化喷嘴14高速喷出的雾化液滴接触，水滴接触高温灰渣瞬间汽化，利用水的高汽化潜热冷却灰渣，形成的水蒸气和流化气一并将灰渣流态化，使灰渣与水气均匀混合接触达到充分冷却灰渣的目的。冷却后的灰渣经过锁斗30泄压后，通过气力输送，排至渣库。在体积流量计算中需加入流化气的体积流量。另外，增加流化气量控制范围，可以很好的调节灰渣流态状态，以满足换热要求。灰渣最终冷却温度决定于整个系统的压力饱和蒸汽温度，灰渣最终冷却温度需高于系统压力下饱和蒸汽温度。

相关技术中，气化炉排渣技术通常是一种水浴冷却湿法锁斗间歇排渣，高温的灰渣进入水浴，对灰渣进行激冷，产生部分蒸汽，水温升高。为了保证水量和水温，需要用低温的水不断更新循环，产生了大量废水，对环保造成了很大的压力，而且产生的蒸汽品质比较差，很难利用等。冷却后的灰渣经过锁斗泄压后水力送至渣池，用捞渣机将灰渣和水分离，增加了设备投资，潮湿的灰渣易对外部环境造成影响，且很难利用。传统的水浴锁斗排渣方式通常是单锁斗运行，这就需要气化炉提供缓冲空间，气化炉的利用率受到了影响。

根据本发明实施例的流化床气化炉排渣装置100，利用多个锁斗30之间切换集渣，大大提高了流化床气化炉排渣装置100的利用率，同时也简化了灰渣冷却装置，提高了灰渣的换热效果，减轻了整个系统的环保压力，大幅减低了生产成本。

下面参照附图详细描述根据本发明实施例的流化床气化炉排渣装置100的排渣过程。

如图1所示，气化炉反应完全后残留的灰渣通过第一灰渣进口15自流进灰渣冷却罐10，高温高压的灰渣进入灰渣冷却罐10后与高压水汽雾化喷嘴14高速喷出的雾化水直接接触，瞬间汽化，利用水的汽化潜热将灰渣冷却，产生的蒸汽和流化气共同将灰渣流态化，形成流化床，将蒸汽、流化气和灰渣进一步换热均匀。冷却后的灰渣通过灰渣溢流口16自流至锁斗30。流化气则经过扩大段13降速后由平衡管20排出进气化炉。

灰渣通过锁斗30的第二进料阀36自流至锁斗30的集渣腔31内，此时两个锁斗30进料阀36为一开一关，达到锁斗30相互切换集渣的目的，即一个锁斗3020内积满灰渣后，关闭进料阀36，打开另一个锁斗30进料阀36集渣。积满灰渣的锁斗30则由程序控制进行锁斗30排渣操作：

其步骤为：泄压→气力输送→冲压→集渣。

具体而言，泄压：进料阀36关闭后，关闭平衡阀60，打开泄压阀70，泄压气经过锁斗过滤器50过滤后通过泄压阀70排出。

气力输送：压力泄完后关闭泄压阀70，打开输送气阀38，打开出料阀37，将灰渣输送至灰库。

冲压：灰渣输送完后，关闭出料阀37，关闭输送气阀38，打开冲压阀80对锁斗30进行冲压，冲压的同时反吹锁斗过滤器50。

集渣：冲压完成后，关闭冲压阀80，打开平衡阀60，打开锁斗3020进料阀36，进行下一次集渣。同时关闭另一个锁斗30进料阀36，进行锁斗30排渣操作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种流化床气化炉排渣装置，其特征在于，包括：

灰渣冷却罐，所述灰渣冷却罐内具有冷却腔室，所述冷却腔室包括进料冷却段和与所述进料冷却段连通且位于所述进料冷却段上方的扩大段，所述进料冷却段的底壁上设有高压水汽雾化喷嘴，所述进料冷却段的侧壁上设有第一灰渣进口和多个灰渣溢流口；

多个锁斗，每个所述锁斗内具有集渣腔，所述集渣腔的侧壁上设有输送气接口和多个第二灰渣进口，所述输送气接口处设有输送气阀以打开或关闭输送气接口，多个所述第二灰渣进口与多个所述灰渣溢流口一一对应且连通，所述第二灰渣进口处设有进料阀以打开或关闭所述第二灰渣进口，所述集渣腔的底壁上设有灰渣吹送口和灰渣出口，所述灰渣出口处设有出料阀以打开或关闭灰渣出口，所述集渣腔的顶壁上设有泄压冲压口；

与多个所述锁斗一一对应的多个气体分布板，所述气体分布板设在所述集渣腔内，每个所述气体分布板上具有沿所述气体分布板厚度方向贯通的多个气孔，所述气体分布板以所述灰渣吹送口为中心形成环锥面；

多个锁斗过滤器，多个所述锁斗过滤器与多个所述锁斗一一对应，每个所述锁斗过滤器设有泄压气进口和泄压气出口，每个所述泄压气进口与所述锁斗的所述泄压冲压口连通；

平衡管，所述平衡管与所述扩大段、多个所述锁斗过滤器分别连通，所述平衡管与所述扩大段之间、所述平衡管与每个所述锁斗过滤器之间设有平衡阀以分别控制所述扩大段、每个所述锁斗过滤器与所述平衡管的通断。

2.根据权利要求1所述的流化床气化炉排渣装置，其特征在于，所述进料冷却段底部浇注形成锥形腔，所述锥形腔的横截面的径向尺寸由上至下依次减小，所述高压水汽雾化喷嘴设在所述锥形腔底部。

3.根据权利要求2所述的流化床气化炉排渣装置，其特征在于，所述锥形腔的中心线与所述进料冷却段的中心线重合。

4.根据权利要求2所述的流化床气化炉排渣装置，其特征在于，所述锥形腔侧壁上的任意两条母线之间的夹角为0°-45°。

5.根据权利要求1所述的流化床气化炉排渣装置，其特征在于，所述第一灰渣进口的中心线由上至下朝向靠近所述进料冷却段侧壁的方向倾斜且倾斜角度为0°-45°；

所述第二灰渣进口的中心线由上至下朝向靠近所述锁斗侧壁的方向倾斜且倾斜角度为0°-45°。

6.根据权利要求1所述的流化床气化炉排渣装置，其特征在于，所述进料冷却段上的每个所述灰渣溢流口的中心线由上至下朝向远离所述进料冷却段侧壁的方向倾斜且倾斜角度为0°-45°。

7.根据权利要求1所述的流化床气化炉排渣装置，其特征在于，所述锁斗过滤器内设有烧结金属滤管。

8.根据权利要求1所述的流化床气化炉排渣装置，其特征在于，所述灰渣冷却罐的内壁上浇筑形成浇注层，所述浇注层包括耐磨层和保温层。

9.根据权利要求1所述的流化床气化炉排渣装置，其特征在于，所述灰渣冷却罐的内壁上设有绝热衬里。

10.根据权利要求1所述的流化床气化炉排渣装置，其特征在于，还包括：泄压阀和冲压阀，所述泄压阀设在所述泄压气出口以控制所述泄压气出口的打开或关闭，所述冲压阀连接在所述泄压气出口与所述泄压阀之间。