CN105462616B - 一种固态排渣气化炉的排渣设备和排渣方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固态排渣气化炉的排渣设备和排渣方法。气化炉有排渣口，排渣设备包括收集装置，收集装置包括：外壳，有进口和出口，进口与排渣口通过安装通断阀的管路连通，管路适于积累灰渣至第一高度从而与排渣口压力对应，进口有适于从管路接收灰渣的第一压力状态，出口有小于第一压力状态并适于排出灰渣的第二压力状态；多个壁，可运动安装在外壳内并形成多个容腔，被构造为与外壳配合使多个容腔中的一个在从与进口连通运动至与出口连通的过程中压力从与第一压力状态对应逐渐降低至与第二压力状态对应；检测元件，用于检测管路内灰渣积累高度和/或管路内压力。本发明能够减少阀门磨损、避免阀门占用排渣容器内部空间并提高排渣效率。

Description

一种固态排渣气化炉的排渣设备和排渣方法

技术领域

本发明涉及煤气化领域，具体而言涉及一种固态排渣气化炉的排渣设备和排渣方法。

背景技术

灰锁，是灰渣收集设备，又称灰渣罐，其直接或通过管线连接在移动床或流化床气化炉上，通过控制充压、泄压循环定期收集存于气化炉内的灰渣，并将收集的灰渣经落灰管排至系统外。灰锁的上、下阀是控制灰锁变压并将灰锁连接至气化炉的重要部件。目前灰锁的上、下阀均采用锥形阀，包括位于灰锁内腔中的上阀杆、下阀杆、阀杆导向系统(包含导向套筒、导向环)、传动系统(内部摇臂、阀杆、摇臂轴)以及位于其外部的摇臂、液压缸，通过液压控制系统来实现锥形阀的开、关操作。

因进入灰锁的灰渣中容易存在较多的大块杂质颗粒例如矸石，而直接安装在灰锁上下端的上、下锥形阀的密封面又直接与灰渣接触，因此，在阀门频繁开关冲击的情况下，密封面极易受损导致阀门整体报废。同时灰锁内需要容纳复杂的机械结构来支持上、下锥形阀的开关，导致灰锁可容纳的灰渣量减少。此外，灰锁不能实现连续泄渣，效率较低。

发明内容

本发明旨在提供一种固态排渣气化炉的排渣设备和排渣方法，减少阀门磨损、避免阀门占用排渣容器内部空间并提高排渣效率。

根据发明的一个技术方案，提供一种固态排渣气化炉的排渣设备，所述气化炉具有排渣口，所述排渣设备包括收集装置，所述收集装置包括：外壳，其上形成有进口和出口，其中进口与所述排渣口通过安装有通断阀的管路相连通，所述管路适于在其内部积累灰渣至第一高度从而其内部压力与排渣口压力相对应，所述进口具有适于从管路接收灰渣的第一压力状态，所述出口具有小于第一压力状态并适于排出灰渣的第二压力状态；多个壁，其可运动地安装在外壳内并形成多个容腔，所述多个壁被构造为与外壳相配合使多个容腔中的一个容腔在从与所述进口相连通运动至与出口相连通的过程中，所述一个容腔内压力从与第一压力状态相对应逐渐降低至与第二压力状态相对应；检测元件，其用于检测所述管路内灰渣积累高度。

将通断阀安装在管路上可以减少其被灰渣磨损并防止占用收集装置内部空间；此外高压的灰渣在经管路下降并从收集装置的进口被运动容腔运输至出口的过程中，压力逐渐降低至适合排出的压力状态，可以在实现连续排渣的同时避免高压灰渣直接喷出，减少对设备的冲击和对环境的污染。

在一个优选实施例中，所述收集装置还包括安装在所述外壳内的转轴，所述多个壁各自沿径向从所述转轴向所述外壳延伸并与外壳形成间隙配合，相邻的两个壁与外壳之间限定出一个容腔。这样提供了一种结构简单的收集装置。

在一个优选实施例中，所述检测元件包括安装在管路上用于检测管路内灰渣是否积累到第一高度的第一检测元件。这样可以对管路内灰渣高度进行精确控制，避免灰渣高度过低对密封造成影响。

优选地，所述检测元件包括安装在管路上用于检测所述管路内灰渣是否积累至大于所述第一高度的第二高度的第二检测元件。这样可以避免管路内灰渣积累过高造成安全事故。

在一个优选实施例中，所述检测元件包括安装在气化炉的灰斗室内用于实时检测管路内灰渣高度的实时检测装置。这样可以实时监控管路内灰渣高度，提高安全系数。

在一个优选实施例中，所述排渣设备包括热量回收装置，其具有与所述收集装置的所述出口相连通的进口以及连接至灰渣运输装置的出口。这样，排出的灰渣可以被最大限度地利用，其余热被回收后可以输送至其它工业设备使用，避免资源浪费。

优选地，所述热量回收装置为水冷装置，其具有冷却水进口以及回水出口。

根据本发明的另一个方面，提供了一种固态排渣气化炉的排渣方法，该排渣方法采用前述的固态排渣气化炉的排渣设备，所述排渣方法包括以下步骤：使灰渣从气化炉的排渣口经管路落入收集装置的与进口相连通的容腔中；在该容腔接满灰渣后，继续从排渣口向管路内落入灰渣，直至所述管路内灰渣积累至第一高度；使收集装置内的多个壁运动从而使接满灰渣的容腔运动至与收集装置的出口相连通，在该容腔运动过程中，容腔内压力从与进口的第一压力状态相对应逐渐降低至与出口的第二压力状态相对应。

在一个优选的实施例中，所述排渣方法还包括：当所述管路内灰渣高度低于所述第一高度时，降低外壳内的多个壁的运动速度和/或增加固态排渣气化炉的排渣口的排渣速度。这样可以避免管路内灰渣高度过低对接收灰渣造成影响。

在一个优选的实施例中，所述排渣方法还包括：当所述管路内的灰渣高度高于第二高度时，增加外壳内的多个壁的运动速度和/或降低固态排渣气化炉的所述排渣口的排渣速度。这样可以避免管路内灰渣高度过高造成安全事故。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的固态排渣气化炉的排渣设备的示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的收集装置的示意图。

附图标记说明：

10、气化炉；20、管路；30、通断阀；40、收集装置；41、外壳；42、进口；43、出口；44、壁；45、壁；46、壁；47、容腔；48、容腔；49、容腔；50、热量回收装置；60、冷却水；70、回水；80、灰渣运输装置；90、转轴。

具体实施方式

现参考附图，详细说明本发明所公开固态排渣气化炉的排渣设备的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本发明的公开内容。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“左”、“右”、“向上”、“向下”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。

在本发明中的术语“约”或“大致”将会被本领域普通技术人员理解且将根据用到该术语的上下文在一定范围内变化。

本发明中所使用的术语“第一”、“第二”及其类似术语，在本发明中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。

如图1至图2所示，本发明提供了一种固态排渣气化炉的排渣设备，该气化炉优选为移动床和流化床气化炉，其连接至气化炉10的排渣口用于对气化炉10所产生的灰渣进行收集和排出，确保气化炉10正常运转。该设备包括管路20、通断阀30、收集装置40以及热量回收装置50。

图2示意性示出了根据本发明的收集装置40的一个实施例，其中该收集装置40包括外壳41、形成在所述外壳41上侧的进口42和形成在外壳41下侧的出口43。其中进口42通过管路20与气化炉10的排渣口相连通，在管路20上安装有通断阀30作为收集装置40常压启动和出现故障进行维修、更换时的隔离设备。通断阀30优选为球阀，其与收集装置40相间隔而无需占用收集装置40内部空间，同时球阀与灰渣的接触面相较于锥形阀与灰渣的接触面大幅度减小，从而能够减少灰渣对阀门的磨损。

在外壳41内安装有被驱动装置如电机驱动能够绕其自身轴线旋转但不能轴向或径向移动的转轴90。三个壁44、45、46沿转轴90的周向间隔安装在转轴90上并各自沿转轴90的径向朝外壳41的内壁延伸，从而三个壁44、45、46将外壳41内部空间分隔为大体上彼此隔离的三个容腔47、48、49。其中每相邻的两个壁与对应的外壳内壁之间限定出一个容腔。这些容腔位于进口42和出口43之间。这些壁44、45、46不会与外壳31的内壁紧密接触，而是形成间隙配合，在避免灰渣在各容腔之间流动的同时又能起到使少量气体通过从而在容腔运动过程中逐步降压的作用，这将在下文详细说明。

虽然图2仅示出了三个壁形成的三个容腔，但是本领域技术人员能够想到用其它数量的壁形成不同数量的容腔，例如2个、4个、5个甚至更多壁将外壳41内部分隔成2个、4个、5个等更多容腔。

转轴90转动过程中，三个壁44、45、46随之转动，使得三个容腔47、48、49绕转轴90的中心轴线沿箭头B所示方向的转动。在三个壁转动过程中，参见图2，当其中一个容腔47转动至开口向上与进口42相连通时，另外两个容腔48、49转动至与出口43相连通。在另一个未示出的实施例中，一个容腔转动至与进口相连通时，另外一个容腔转动至与出口43相连通。

排渣时，打开通断阀30使从气化炉10的排渣口排出的灰渣经管路20落入与出口42相连通的容腔47。由于形成容腔的每个壁均与外壳41的内壁之间存在很小的间隙，因此灰渣基本上不会从该容腔47转移至其它的容腔48、49。在容腔47填满灰渣后，仍继续向管路20内排渣，管路20中的这部分灰渣起到协助密封作用。当灰渣在管路20内积累至第一高度时，管路20内的压力达到与气化炉10的排渣口的高压相适应的压力状态，以顺利接收来自气化炉10的灰渣。至于灰渣在管路20内积累的第一高度的具体数值应该根据灰渣特性来确定，只要能够使管路20内的压力达到与固态排渣气化炉10的排渣口压力相适应即可。

当灰渣在管路20内积累至第一高度时，收集装置40的进口42填满灰渣并具有第一压力状态，而出口43仍旧处于常压状态(第二压力状态)。，显然第一压力状态要远远大于第二压力状态。转轴90带动三个壁44、45、46转动从而使三个容腔47、48、49绕转轴90转动。由于壁44、45、46与外壳41之间存在很小的间隙，因此容腔47在从与进口42相连通转动至与出口43连通这一过程中其内部的压力会逐渐减小，直至从与进口42的第一压力状态相对应降低至与出口43的第二压力状态相对应，并从出口43顺利排出灰渣。从气化炉10的排渣口的高压状态降低至收集装置40的出口43的常压状态，整个减压过程逐渐进行，不会对排渣设备和管路造成冲击，减少损耗并降低安全隐患。在容腔47运动至与出口43相连通时，容腔49转动至与进口42相连通，接收从管路20落下的灰渣，以此类推完成灰渣收集操作。

虽然图1和图2仅示出了三个壁44、45、46绕转轴90的中心轴线转动的实施例，但本领域技术人员可以想到，还有其它的运动形式能够实现三个容腔中的一个腔与进口42连通以接收灰渣的同时，其余两个容腔中的至少一个与出口43连通以排渣。例如，在一个未示出的实施例中，多个容腔在外壳41内沿预定轨道移动，同时可绕自身轴线翻转。当其中至少一个容腔移动至与进口42相对应时，该容腔翻转至与进口42相连通以接收经管路20落入的灰渣；当该容腔移动至与出口43相对应时又翻转至与出口43相连通以排出灰渣。

管路20上沿灰渣的下落方向安装有两个检测元件，包括位于下游并处于第一高度的第一位置传感器和位于上游并处于第二高度的第二位置传感器。当初始灰渣在管路20内积累至第一高度时触发第一位置传感器发出检测信号，表明管路20内压力已经与气化炉10的排渣口压力相对应。

当气化炉10的排渣口的排渣速度小于收集装置40的出口43的排渣速度时，管路20内的灰渣积累高度会逐渐降低，直至低于第一高度，此时触发第一位置传感器再次发出检测信号，表明管路20内灰渣高度过低对接收灰渣造成影响，应增加气化炉10的排渣口的排渣速度或降低收集装置40内多个壁的运动速度以降低出口43的排渣速度，直至灰渣在管路20内的积累高度恢复至第一高度。

当气化炉10的排渣口的排渣速度大于收集装置40的出口43的排渣速度时，管路20内的灰渣积累高度会逐渐增加，直至达到第二位置传感器所在的第二高度并触发第二位置传感器发出检测信号，表明管路20内灰渣高度过高而存在安全隐患，应降低气化炉10的排渣口的排渣速度或增加收集装置40内多个壁的运动速度以增加出口43的排渣速度，直至管路20内灰渣高度降低至第一高度。

在另一个实施例中，气化炉10的灰斗室内安装有实时检测装置，用于实时监测管路20内的灰渣高度并发出感应信号，以便控制装置能够随时监测排渣设备的运行状况。

本领域技术人员可以理解，位置传感器、压力传感器与实时检测装置可以择一使用也可以同时使用。

排渣设备也可以设有控制装置例如电控装置，其接受前述的位置传感器或实时检测装置等检测元件发出的检测信号，并根据检测信号判断排渣作业是否可以正常进行并作出相应的控制指令，例如增加或降低气化炉10的排渣口的排渣速度、增加或降低收集装置40的出口43的排渣速度。

热量回收装置50例如为水冷装置具有冷却水进口、回水出口、与收集装置40的出口43通过管路相连通的进口以及出口。热量回收装置50的进口将收集装置40的出口43排出的仍旧带有一定热量的灰渣接收进其内腔中，经冷却水进口流入的冷却水60吸收灰渣的余热后形成温度较高的回水70从回水出口流出被其它设备利用。冷渣经热量回收装置50的出口被输送至灰渣运输装置80例如皮带。

虽然图1示出了利用水冷设备对灰渣进行余热回收的实施例，但是本领域技术人员可以理解，余热回收还可以通过其它类型的设备进行，例如风冷设备等。

根据本发明的气化炉排渣设备，可以实现灰渣收集以及排渣的同步进行，提高排渣效率。通断阀30与气化炉10和收集装置40相隔离，而且收集装置40内也无需安装复杂的机械设备来驱动通断阀30，相当于增加了收集装置40的容量。此外，经收集装置40排出的灰渣中含有的余热能够被回收利用，提高资源利用率，增加经济效益。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种固态排渣气化炉(10)的排渣设备，所述气化炉(10)具有排渣口，其特征在于，所述排渣设备包括收集装置(40)，所述收集装置(40)包括：

外壳(41)，其上侧形成有进口(42)，下侧形成有出口(43)，其中进口(42)与所述排渣口通过安装有通断阀(30)的管路(20)相连通，所述管路(20)适于在其内部积累灰渣至第一高度从而其内部压力与排渣口压力相对应，所述进口(42)具有适于从管路(20)接收灰渣的第一压力状态，所述出口(43)具有小于第一压力状态并适于排出灰渣的第二压力状态；

多个壁(44,45,56)，其可运动地安装在外壳(41)内并形成多个容腔(47,48,49 )，所述多个壁(44,45,56)被构造为与外壳(41)相配合使多个容腔(47,48,49 )中的一个容腔在从与所述进口(42)相连通运动至与出口(43)相连通的过程中，所述一个容腔内压力从与第一压力状态相对应逐渐降低至与第二压力状态相对应；

检测元件，其用于检测所述管路(20)内灰渣积累高度。

2.根据权利要求1所述的固态排渣气化炉(10)的排渣设备，其特征在于，所述收集装置(40)还包括安装在所述外壳(41)内的转轴(90)，所述多个壁(44,45,56)各自沿径向从所述转轴(90)向所述外壳(41)延伸并与外壳(41)形成间隙配合，相邻的两个壁与外壳(41)之间限定出一个容腔。

3.根据权利要求1所述的固态排渣气化炉(10)的排渣设备，其特征在于，所述检测元件包括安装在管路(20)上用于检测管路(20)内灰渣是否积累到第一高度的第一检测元件。

4.根据权利要求3所述的固态排渣气化炉(10)的排渣设备，其特征在于，所述检测元件包括安装在管路(20)上用于检测所述管路(20)内灰渣是否积累至大于所述第一高度的第二高度的第二检测元件。

5.根据权利要求1所述的固态排渣气化炉(10)的排渣设备，其特征在于，所述检测元件包括安装在气化炉(10)的灰斗室内用于实时检测管路(20)内灰渣积累高度的实时检测装置。

6.根据权利要求1所述的固态排渣气化炉(10)的排渣设备，其特征在于，所述排渣设备包括热量回收装置(50)，其具有与所述收集装置(40)的所述出口(43)相连通的进口以及连接至灰渣运输装置(80)的出口。

7.根据权利要求6所述的固态排渣气化炉(10)的排渣设备，其特征在于，所述热量回收装置(50)为水冷装置，其具有冷却水进口以及回水出口。

8.一种固态排渣气化炉(10)的排渣方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的固态排渣气化炉(10)的排渣设备，所述排渣方法包括以下步骤：

使灰渣从气化炉(10)的排渣口经管路(20)落入收集装置(40)的与进口(42)相连通的容腔中；

在该容腔接满灰渣后，继续从排渣口向管路(20)内落入灰渣，直至所述管路(20)内灰渣积累至第一高度；

使收集装置(40)内的多个壁(44,45,56)运动从而使接满灰渣的容腔运动至与收集装置(40)的出口(43)相连通，在该容腔运动过程中，容腔内压力从与进口(42)的第一压力状态相对应逐渐降低至与出口(43)的第二压力状态相对应。

9.根据权利要求8所述的固态排渣气化炉(10)的排渣方法，其特征在于，所述排渣方法还包括：

当所述管路(20)内灰渣高度低于所述第一高度时，降低外壳(41)内的多个壁(44,45,56)的运动速度和/或增加固态排渣气化炉(10)的排渣口的排渣速度。

10.根据权利要求8所述的固态排渣气化炉(10)的排渣方法，其特征在于，所述排渣方法还包括：

当所述管路(20)内的灰渣高度高于第二高度时，增加外壳(41)内的多个壁(44,45,56)的运动速度和/或降低固态排渣气化炉(10)的所述排渣口的排渣速度。