CN105154142A - 流化床气化装置及流化床气化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流化床气化装置及流化床气化系统，涉及煤气化技术领域，用于解决流化床气化装置中的中心射流管易发生磨损的问题。其中所述流化床气化装置，包括气化炉主体、排渣管、渣斗和中心射流管，所述中心射流管包括第一射流管和至少一个第二射流管，所述第一射流管的主体部分位于所述排渣管内，所述第一射流管的上部通入所述气化炉主体内，所述第一射流管的下部和所述第二射流管的主体部分位于所述渣斗内，所述第一射流管的下部与所述第二射流管相连。前述流化床气化装置用于进行煤气化反应。

Description

流化床气化装置及流化床气化系统

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种流化床气化装置及流化床气化系统。

背景技术

煤气化反应是一种热化学过程，以煤粉(通常为直径小于5mm的煤粉)作为原料，在高温高压条件下与气化剂反应生成粗煤气和轻质焦油。

在煤气化领域中，流化床气化装置是一种常用的煤气化反应设备，如图1所示，流化床气化装置主要包括气化炉主体(图1中未示出)、排渣管10、渣斗20和中心射流管，其中，气化炉主体用于在气化剂的作用下发生煤气化反应；排渣管10一端与气化炉主体的底部连通，另一端与渣斗20连通，煤气化反应过程中所产生的灰渣经排渣管10向下落入渣斗20中；中心射流管包括第一射流管31、第二射流管32和弯头33，第一射流管31和第二射流管32通过弯头33相连，中心射流管设置于排渣管10内，并通入气化炉主体中，部分气化剂通过中心射流管进入气化炉主体中。

在上述流化床气化装置的运行过程中，排渣管10内充满向下流动的高温灰渣，为了控制流化床气化装置的排渣量，需要向排渣管10内通入向上的气体，通过维持一定的气体速度来控制灰渣下落的速度，可见中心射流管处在持续运动的高温气固物料的包围之中。中心射流管的弯头33长期被高温高速的气固物料冲刷，因此极易发生磨损，进而导致中心射流管发生泄漏，无法实现流化床气化装置的长周期连续稳定运行。

发明内容

为克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种流化床气化装置及流化床气化系统，以解决流化床气化装置中的中心射流管易发生磨损的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面提供了一种流化床气化装置，包括气化炉主体、排渣管、渣斗和中心射流管，所述中心射流管包括第一射流管和至少一个第二射流管，所述第一射流管的主体部分位于所述排渣管内，所述第一射流管的上部通入所述气化炉主体内，所述第一射流管的下部和所述第二射流管的主体部分位于所述渣斗内，所述第一射流管的下部与所述第二射流管相连。

本发明所提供的流化床气化装置中，中心射流管包括第一射流管和第二射流管，由于第一射流管的下部和第二射流管的主体部分位于渣斗内，且第一射流管的下部与第二射流管相连，因此第一射流管与第二射流管的连接部分位于渣斗内，从而避免了排渣管内向上气固物料的冲刷，并且由于渣斗内的空间较大，因此渣斗内气固物料的流动速度很小，从而几乎不会对第一射流管与第二射流管的连接部分造成冲刷，因此第一射流管与第二射流管的连接部分几乎没有磨损，避免了磨损所导致的中心射流管泄漏问题，保证了流化床气化装置的长周期连续稳定运行。

本发明的第二方面提供了一种流化床气化系统，该流化床气化系统包括本发明的第一方面所述的流化床气化装置。

由于本发明所提供的流化床气化系统包括本发明的第一方面所述的流化床气化装置，因此具有与该流化床气化装置相同的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中的流化床气化装置的剖面结构图；

图2为本发明实施例所提供的流化床气化装置的剖面结构图；

图3为本发明实施例所提供的流化床气化装置的俯视图。

附图标记：

10-排渣管；11-排渣管短节；

20-渣斗；31-第一射流管；

32-第二射流管；33-弯头；

41、42-连接法兰；50-支撑件；

A-第一射流管与第二射流管的连接部分。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

参见图2和图3，本实施例提供了一种流化床气化装置，该流化床气化装置包括气化炉主体(图2和图3中未示出)、排渣管10、渣斗20和中心射流管。其中，中心射流管包括第一射流管31和第二射流管32，第一射流管31的主体部分位于排渣管10内，第一射流管31的上部通入气化炉主体内，第一射流管31的下部和第二射流管32的主体部分位于渣斗20内，第一射流管31的下部与第二射流管32相连。

在上述流化床气化装置的运行过程中，气化炉主体进行煤气化反应，以煤粉为原料，在高温高压条件下与气化剂反应生成粗煤气和轻质焦油。反应过程中会有灰渣产生，产生的灰渣经排渣管10进入渣斗20中，在此过程中，为了控制流化床气化装置的排渣量，会向排渣管10内通入向上的气体，通过维持一定的气体速度来控制灰渣下落的速度。并且，反应过程中，通过中心射流管将反应所需的部分气化剂通入气化炉主体内，气化剂可为高浓度的氧气，通入气化剂时，优选的可将气化剂高速喷射进入气化炉主体内，在中心射流管的出口处(即第一射流管31的上部的端口处)形成高温及高速射流区，有利于提高碳转化率，增强气化炉主体内物料的流动及返混。

本实施例所提供的流化床气化装置中，中心射流管的第一射流管31与第二射流管32的连接部分A的设置位置从排渣管10内转移至渣斗20内，从而避免了排渣管10内向上气固物料的冲刷，该向上气固物料是为了控制流化床气化装置的排渣量向排渣管10通气向上的气体所形成的，并且由于渣斗20内部空间较大，因此渣斗20内气固物料的流动速度很小，从而几乎不会对第一射流管31与第二射流管32的连接部分A造成冲刷，第一射流管31与第二射流管32的连接部分A几乎没有磨损，避免了磨损所导致的中心射流管泄漏问题，保证了流化床气化装置的长周期连续稳定运行。

并且，由于为了控制流化床气化装置的排渣量向排渣管10内所通入的向上的气体温度较低，该低温气体在排渣管10内与高温灰渣逆流换热，使向下降落的灰渣温度降低，因此落入渣斗20内的灰渣温度低于排渣管10内的灰渣温度，从而可降低对主体部分位于渣斗20内的第二射流管32的材料等级的要求。

此外，由于现有技术中的中心射流管位于排渣管10内，且中心射流管的第二射流管32经排渣管10的壁面的穿出，在需要对中心射流管进行检修时，操作空间较小，需要将中心射流管从排渣管10中取出，因此会在排渣管10与渣斗20的相接位置设置一排渣管短节11，检修时通过分离排渣管短节11与排渣管10，将中心射流管取出，但是排渣管短节11的设置无疑会导致排渣通道的延长，从而增加排渣通道堵塞的几率。本实施例中的流化床气化装置，其中心射流管的第一射流管31与第二射流管32的连接部分A处于渣斗20内，渣斗20内的空间较大，在需要对中心射流管进行检修时，可直接在渣斗内操作，或者可将第一射流管31与第二射流管32分开，然后将第一射流管31向上提至气化炉主体内，气化炉主体内的空间也较大，便于对第一射流管31进行检修操作，因此本实施例无需设置排渣管短节11来实现中心射流管的检修，缩短了排渣通道的距离，从而降低了排渣通道堵塞的几率，使排渣更顺畅。

如图2所示，为了便于对中心射流管进行检修，本实施例中，优选的可使中心射流管的第一射流管31的下部与第二射流管32的一端通过连接法兰41连接，第二射流管32的另一端与外部进气管通过连接法兰42连接。需要说明的是，第二射流管32穿过渣斗20的壁面与外部进气管连接，第二射流管32可通过焊接的方式固定于渣斗20的壁面上。

本实施例中对中心射流管的第二射流管32的设置数量并不限定。

示例性地，第二射流管32的数量为一个，此时为了稳定地支撑第一射流管31，可将第二射流管32与第一射流管31的夹角设置为90°。当然，第二射流管32与第一射流管31的夹角也可设置为其它角度，如为了进一步减少流动的气固物料对第一射流管31与第二射流管32的连接部分A的冲刷作用，可将第二射流管32与第一射流管31的夹角设置为略大于90°。

示例性地，第二射流管32的数量为多个，此时为了稳定地支撑第一射流管31，可使各第二射流管32与第一射流管31的夹角相同，该夹角的角度范围不小于90°，该夹角可优选为105°；并且可使各第二射流管32均匀分布于第一射流管31的周围，以在第一射流管31的周围均匀地提供支撑力，使第一射流管31保持较好的垂直度。较为优选的是，如图3所示，第二射流管32的数量为三个，各第二射流管32与第一射流管31的夹角为105°，各第二射流管32均匀分布，相邻两个第二射流管32之间的夹角为120°，这样既能够十分稳定地支撑第一射流管31，又不至于使用太多的第二射流管32。

当流化床气化装置的操作温度较高时，第二射流管32的主体部分处于渣斗20中，与煤气化反应后产生的灰渣接触温度较高，第二射流管32会产生热膨胀，对于这种情况，可在第二射流管32上设置膨胀节，以消除热膨胀所带来的不良影响。

如图2所示，为了减轻或防止第一射流管31的晃动，可在排渣管10内设置多个支撑件50，支撑件50设置于第一射流管31的周围，通过支撑件50对第一射流管31的抵触作用，可限制第一射流管31的晃动，保证排渣顺畅。

支撑件50具体的设置形式可为：支撑件50的一端固定在排渣管10的内壁上，另一端用于抵住第一射流管31；或者，支撑件50的一端固定在第一射流管31上，另一端用于抵住排渣管10的内壁上。为了便于支撑件50的维修和更换，优选为第二种设置形式，可将第一射流管31与支撑件50一体地取出。

为了更好地限制第一射流管31的晃动，支撑件50优选地设置于排渣管10的主体部分的上部。

为了消除支撑件50发生热膨胀所带来的不良影响，在初始设置支撑件50时，可使支撑件50与其抵住的结构保持一定的间隙，即当支撑件50的一端固定在排渣管10上时，使支撑件50的另一端与第一射流管31保持一定的间隙，当支撑件50的一端固定在第一射流管31上时，使支撑件50的另一端与排渣管10保持一定的间隙。支撑件50与第一射流管31或排渣管10所保持的间隙可根据支撑件50的膨胀系数确定，该间隙优选的可为2mm～3mm。

为了提高支撑的稳定性，可使各支撑件50均匀分布于第一射流管31的周围，从而在第一射流管31的周围提供均匀的支撑力。考虑到排渣的顺畅性，支撑件50的数量不宜过多，优选可为2～4个。

本实施例中对支撑件50的形状并不具体限定，可以是圆形、方形、三角形、梯形等任何形状，图2中支撑件50的形状为三角形。考虑到排渣的顺畅性，支撑件50的厚度不宜过厚，优选可为8mm～10mm。

为了避免下落的灰渣对第一射流管31与第二射流管32的连接部分A的上表面的冲刷，优选的可在第一射流管31与第二射流管32的连接部分A上方设置瓦片状的防护部件，以遮蔽第一射流管31与第二射流管32的连接部分A，进一步减轻第一射流管31与第二射流管32的连接部分A的磨损。该防护部件可直接焊接于第一射流管31上。

本实施例还提供了一种流化床气化系统，该流化床气化系统包括上述流化床气化装置。

上述流化床气化装置中，中心射流管的第一射流管31与第二射流管32的连接部分A几乎没有磨损，避免了磨损所导致的中心射流管泄漏问题，保证了流化床气化装置的长周期连续稳定运行，由于本实施例所提供的流化床气化系统包括上述流化床气化装置，因此本实施例所提供的流化床气化系统也具有前述有益效果。

本实施例所提供的流化床气化系统除包括上述流化床气化装置外，还可包括气固分离设备和气体净化设备等，煤气化反应所生成的粗煤气首先通过气固分离设备进行除尘，之后进入气体净化设备进行净化。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种流化床气化装置，包括气化炉主体、排渣管、渣斗和中心射流管，其特征在于，所述中心射流管包括第一射流管和第二射流管，所述第一射流管的主体部分位于所述排渣管内，所述第一射流管的上部通入所述气化炉主体内，所述第一射流管的下部和所述第二射流管的主体部分位于所述渣斗内，所述第一射流管的下部与所述第二射流管相连。

2.根据权利要求1所述的流化床气化装置，其特征在于，所述第二射流管的数量为多个，各第二射流管均匀分布于所述第一射流管的周围。

3.根据权利要求2所述的流化床气化装置，其特征在于，所述第二射流管与所述第一射流管的夹角不小于90°。

4.根据权利要求2所述的流化床气化装置，其特征在于，所述第二射流管的数量为三个，各第二射流管与所述第一射流管的夹角为105°。

5.根据权利要求1所述的流化床气化装置，其特征在于，所述第二射流管的数量为一个，所述第二射流管与所述第一射流管的夹角为90°。

6.根据权利要求1所述的流化床气化装置，其特征在于，所述第二射流管穿过所述渣斗的壁面，所述第二射流管的一端通过连接法兰与所述第一射流管的下部连接，所述第二射流管的另一端通过连接法兰与外部进气管连接。

7.根据权利要求1所述的流化床气化装置，其特征在于，所述流化床气化装置还包括多个支撑件，所述支撑件设置于所述排渣管内，且设置于所述第一射流管的周围，以限制所述第一射流管的晃动。

8.根据权利要求7所述的流化床气化装置，其特征在于，所述支撑件的一端固定在所述排渣管上，另一端与所述第一射流管之间具有间隙；或者，

所述支撑件的一端固定在所述第一射流管上，另一端与所述排渣管之间具有间隙。

9.根据权利要求7所述的流化床气化装置，其特征在于，各支撑件均匀分布于所述第一射流管的周围。

10.根据权利要求1所述的流化床气化装置，其特征在于，所述流化床气化装置还包括瓦片状的防护部件，所述防护部件设置于所述第一射流管与所述第二射流管的连接部分的上方，以遮蔽所述第一射流管与所述第二射流管的连接部分。

11.一种流化床气化系统，其特征在于，所述流化床气化系统包括如权利要求1～10任一项所述的流化床气化装置。