CN108130134B - 一种煤气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种煤气化炉，通过设置第一导料机构和第二导料机构，使物料在进入到炉体后，经过第一导料机构和第二导料机构的阻挡，从第一导料口和第二导料口通过，并流动到固体出料口；首先，有效的延长了固体物料在炉体中的提留时间，增加了固体物料与气化剂的反应时间，从而提高了固体物料的转化率，进而提高了固体物料的利用率；第二，交错设置的第一导料口和第二导料口有效的避免了导料口堵塞的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种煤气化设备。
背景技术
我国能源的格局为缺油、少气、富煤，从国家能源战略上需要油品和燃气。目前，我国正在实施多元化能源战略，发展洁净煤技术是实施国家能源多元化战略的对策之一。其中粉煤热解技术由于粉煤来源广、成本低、出油量多等优点，成为具有一定竞争力和发展前景的洁净煤技术。
按照加热方式的不同，粉煤热解技术可分为外热式、内热式和内外并热式热解；按照催化载热体的类型可分为固体催化载热体、气体催化载热体和气-固催化载热体热解；按照固体物料的运行状态分类可分为固定床气化发、流化床汽化法和气流床汽化法。
其中，由于流化床汽化法工艺简单，易于操作而被广泛应用。流化床汽化法主要工作过程为将煤粉(通常直径小于10mm)由流化床气化装置顶部的进料口送入到流化床气化装置中，与水、氧气或/和二氧化碳在高温下接触反应生成合成气，其中，合成气由合成气出口排出，反应后的炉渣由流化床气化装置底部的排渣口排出。粉煤在流化床气化装置中的气化原理为：
C+O2→CO2+Q
CO2+C→H2+CO-Q
H2O+C→H2+CO-Q
2H2O+C→CO2+2H2
其中，-Q为吸热，+Q为放热；
流化床汽化法中由于参与反应的煤粉的粒径较小，导致在流化床气化装置的合成气出口处的合成气中煤粉含量很高，使得硫化床汽化装置必需外接气固分离器，对合成气净化，这样不仅增大了设备的体积，增加了工艺的成本，而且加大了煤粉循环利用的工艺难度。
同时流化床汽化法中，由于粉煤在流化床气化装置中的停留时间短，使得在出渣口中的废渣中含碳率高达40％-60％。
为此，中国专利文献CN1010307260A公开了一种煤气发生炉，包括炉体壁内从下至上依次炉膛、反应区和导气区，所述反应区内布设有填充结构，所述填充结构中设置有多个容纳煤气发生反应进行的通道，所述炉膛和所述导气区通过所述通道导通。上述方案，通过在反应区内设置填充结构，使反应区内的实际反应空间缩小，从而提高反应空间内的压力，使反应物分子概率增加，进而提高煤气生成的反应产率，提高煤粉的利用率。但是反应中常伴随有水蒸汽的使用，使得填充结构中的孔道极易堵塞，一旦发生堵塞就必需停车疏通。且上述专利公开的技术方案仍然还需要在炉体外部外接气固分离装置旋风分离器实现合成气的净化。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有流化床气化装置中，原料反应率低的缺陷，从而提供了一种煤气化炉。
本发明要解决的另一个技术问题在于克服现有技术中的流化床气化装置中合成气出口处合成气中固体含量高，需要外接净化装置的缺陷，从而提供一种煤气化炉。
一种煤气化炉，包括炉体，所述炉体上设置有固体进料口和固体出料口；
还包括设置在所述炉体内部的若干导料组；
所述导料组包括：
第一导料机构，具有第一导料口和至少一将物料导入所述第一导料口的第一倾斜面；
第二导料机构，与所述炉体内壁之间形成一允许物料通过的第二导料口；
所述第一导料口和所述第二导料口交错设置，形成物料由所述固体进料口运动至所述固体出料口的通道。
优选的是，所述的煤气化炉中，所述第一导料机构上设置有一对所述第一倾斜面；一对所述第一倾斜面一端与所述炉体内壁连接，另一端向所述炉体的轴线方向延伸，形成所述第一导料口。
优选的是，所述的煤气化炉中，所述第二导料机构具有至少一用于将所述物料导入所述第二导料口的第二倾斜面。
优选的是，所述的煤气化炉中，所述第二导料机构具有一对所述第二倾斜面。
优选的是，所述的煤气化炉中，所述第二导料机构的端部与所述炉体的内壁间隔设置，以在所述第二导料机构的端部与所述炉体内壁之间形成所述第二导料口。
优选的是，所述的煤气化炉中，一对所述第二倾斜面的交点与所述第一导料口位于所述炉体的轴线上。
优选的是，所述的煤气化炉中，所述第一导料机构上设置有若干允许气体通过的导气孔。
优选的是，所述的煤气化炉中，所述固体进料口上部设置有用于阻挡炉体中灰粉的挡灰机构，所述挡灰机构具有一缩口部。
优选的是，所述的煤气化炉中，还包括：
内隔板，设置在所述炉体内部，将所述炉体分为反应区和净化区；所述净化区与所述炉体的合成气出口和所述反应区连通；所述反应区与所述炉体的气化剂进口连通；
若干阻挡板，沿所述净化区中气体流动方向交错设置在所述净化区内；
所述导料组设置在所述反应区中。
优选的是，所述的煤气化炉中，
所述净化区沿气体在净化区中的流动方向，自下而上包括连通的设置第一分离区、第二分离区和第三分离区；所述炉体的合成气出口与所述第三分离区连通；所述反应区与所述第一分离区连通；
若干所述阻挡板设置在所述第一分离区中；
螺旋组，设置在所述第二分离区中，所述螺旋组包括螺旋轴和设置在所述螺旋轴上的螺旋叶片；
若干开设有通气孔的过滤板，设置在所述第三分离区内，所述过滤板的外壁与所述炉体内壁和所述内隔板连接。
优选的是，所述的煤气化炉中，所述第二分离区内设置有若干所述螺旋组；
相邻两所述螺旋组的螺旋叶片交错设置；
所述螺旋轴与所述第二分离区中气体流动方向之间的夹角为70°-115°。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的煤气化炉，包括炉体，所述炉体上设置有固体进料口和固体出料口；还包括设置在所述炉体内部的若干导料组；所述导料组包括：第一导料机构，具有第一导料口和至少一将物料导入所述第一导料口的第一倾斜面；第二导料机构，与所述炉体内壁之间形成一允许物料通过的第二导料口；所述第一导料口和所述第二导料口交错设置，形成物料由所述固体进料口运动至所述固体出料口的通道。通过设置第一导料机构和第二导料机构，使物料在进入到炉体后，经过第一导料机构和第二导料机构的阻挡，从第一导料口和第二导料口通过，并流动到固体出料口；首先，有效的延长了固体物料在炉体中的停留时间，延长了固体物料与气化剂的接触时间，从而提高了固体物料的转化率，进而提高了固体物料的利用率；第二，交错设置第一导料口和第二导料口能有效的避免导料口堵塞的问题。
2.本发明提供的煤气化炉，第一导料机构上设置的一对第一倾斜面，一对第一倾斜面能及时将位于第一导料机构上的物料导入到第一导料口，避免固体物料长时间积留在第一导料机构上，造成炉体内部物料堆积，固气接触不均匀的问题；第一导料口设置为由一对所述第一倾斜面向所述炉体的轴线方向延伸形成，进一步避免了第一导料口的堵塞；
3.本发明提供的煤气化炉，第二导料机构上设置的一对第二倾斜面，一对第二倾斜面能及时将位于第二导料机构上的物料导入到第二导料口，避免固体物料长时间积留在第二导料机构上，造成炉体内部物料堆积，固气接触不均匀的问题；
4.本发明提供的煤气化炉，在所述第一导料机构上设置若干导气通孔，气化剂可以从导气通孔中通过，使得气化剂与固体物料的接触更加均匀，进一步的提高了物料的转化率。
5.本发明提供的煤气化炉，在炉体内设置净化区，在其中交错设置的阻挡板，当气体通过净化区时，气体中裹挟的固体颗粒与阻挡板发生碰撞，使固体颗粒从合成气体中分离出来，与炉渣一起从固体出料口排出，进而有效的降低了合成气出口处的合成气中固体颗粒的含量，实现了在炉体内部对合成气的净化，无需外接净化设备，不仅节约生产的成本，而且减小了设备体积；同时也简化了固体物料的循环工艺。
6.本发明提供的煤气化炉，合成气体依次通过第一、第二和第三分离区，首选，合成气体经过阻挡板阻挡，使混合在合成气体中的固体颗粒沉积，起到初步对气体净化的效果，同时也降低了气体的流速，防止了由于气速过快导致对螺旋叶片的冲击，造成螺旋叶片变形的问题，第二，合成气体沿螺旋叶片上升，使得合成气中的固体颗粒进一步沉积，进一步达到了气固分离效果，最后合成气体进入到第三分离区，此时气体中的固体含量已经很少，经过若干过滤板的过滤，最终达到对合成气体的净化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
图1为本发明的第一种实施方式提供的煤气化炉的结构示意图；
图2为本发明的第二种实施方式提供的煤气化炉的结构示意图；
图3为本发明的第三种实施方式提供的煤气化炉的结构示意图；
图4为本发明的第四种实施方式提供的煤气化炉的结构示意图；
图5为本发明的第五种实施方式提供的煤气化炉的结构示意图；
图6为本发明的第六种实施方式提供的煤气化炉的结构示意图；
图7为本发明所述的第二导料机构与所述炉体连接方式的结构示意图。
1-炉体；2-导料组；3-第一导料口；4-第二导料口；5-挡灰机构；6-内隔板；7-阻挡板；8-螺旋组；9-过滤板；11-固体进料口；12-固体出料口；13-合成气出口；14-气化剂进口；15-反应区；16-净化区；21-第一导料机构；22-第二导料机构；23-连接件；211-第一倾斜面；221-第二倾斜面；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
如图1所示，一种煤气化炉，包括炉体1，所述炉体1上设置有固体进料口11和固体出料口12；还包括设置在所述炉体1内部的若干导料组2；
所述导料组2包括：
第一导料机构21，具有第一导料口3和至少一将物料导入所述第一导料口3的第一倾斜面211；第二导料机构22，与所述炉体1内壁之间形成一允许物料通过的第二导料口4；所述第一导料口3和所述第二导料口4交错设置，形成物料由所述固体进料口11运动至所述固体出料口12的通道。
物料由固体进料口进入到炉体内部后，经过第一导料机构和第二导料机构的阻挡，从第一导料口和第二导料口通过，并流动到固体出料口；首先，有效的延长了固体物料在炉体中的停留时间，延长了固体物料与气化剂的接触时间，从而提高了固体物料的转化率，进而提高了固体物料的利用率；第二，交错设置第一导料口和第二导料口能有效的避免导料口堵塞的问题。
具体的，如图1所示，所述第一导料机构21的外壁与所述炉体1内壁连接，所述第一导料机构21上开设有第一导料口3，所述第一导料机构21具有一第一倾斜面211，第一倾斜面211用于将固体物料引导至所述第一导料口3中。
上述第一导料机构21的一种变形实施方式，如图2-6所示，所述第一导料机构21上设置有一对所述第一倾斜面211；一对所述第一倾斜面211一端与所述炉体1内壁连接，另一端向所述炉体1的轴线方向延伸，形成所述第一导料口3。一对第一倾斜面211能及时将位于第一导料机构21上的物料导入到第一导料口3，避免了固体物料长时间积留在第一导料机构21上，造成炉体1内部物料堆积，固气接触不均匀的问题；第一导料口3设置为由一对所述第一倾斜面211向所述炉体1的轴线方向延伸形成，进一步避免了第一导料口的堵塞。
具体的，如图1所示，所述第二导料机构22具有一第二倾斜面221，所述第二倾斜面用于将固体物料导入到第二导料口4。
上述第二导料机构22的一种变形实施方式，如图2-6所示，所述第二导料机构22具有一对第二倾斜面221，所述一对第二倾斜面221将位于第二导料机构22上的固体物料导入至所述第二导料口4中。一对第二倾斜面221能及时的将位于第二导料机构22上的物料导入到第二导料口4中，避免了固体物料长时间积留在第二导料机构22上，造成炉体1内部物料堆积，固气接触不均匀的问题。
如图7所示，所述第二导料机构22通过至少一连接件23与所述炉体1内壁连接，本实施例中所述第二导料机构22通过三个连接件23与所述炉体1内壁连接。
具体的，如图1-6所示，所述第二导料机构22的端部与所述炉体1的内壁间隔设置，以在所述第二导料机构22的端部与所述炉体1内壁之间形成所述第二导料口4。
具体的，如图2-3所示，所述第一导料机构21和所述第二导料机构22的第一种组合形式为，所述第一导料机构21位于所述第二导料机构22上部。
作为第一种组成形式的优选方案为，如图3所示，一对所述第二倾斜面221的交点与所述第一导料口3位于所述炉体1的轴线上。
具体的，如图4-5所示，所述第一导料机构21和所述第二导料机构22的第二种组合形式为，所述第一导料机构21位于所述第二导料机构22下部。
作为第二种组成形式的优选方案为，如图5所示，一对所述第二倾斜面221的交点与所述第一导料口3位于所述炉体1的轴线上。
具体的，所述第一导料机构21上设置有若干允许气体通过的导气孔。在所述第一导料机构上设置若干导气通孔，气化剂可以从导气通孔中通过，使得气化剂与固体物料的接触更加均匀，进一步的提高了物料的转化率。
具体的，如图1-6所示，所述固体进料口11的上部设置有用于阻挡炉体1中灰粉的挡灰机构5，所述挡灰机构5具有一缩口部。
具体的，如图6所示，所述的煤气化炉还包括：
内隔板6，设置在所述炉体1内部，将所述炉体1分为反应区15和净化区16；所述净化区16与所述炉体的合成气出口13和所述反应区15连通；所述反应区15与所述炉体1的气化剂进口14连通；
若干阻挡板7，设置在所述净化区16中，沿所述净化区16中气体流动方向交错设置；具体的，所述阻挡板7的一端与所述炉体1内壁连接，另一端向所述净化区16轴线反向延伸；所述导料组2设置在所述反应区15中。
在炉体内设置净化区，在其中交错设置的阻挡板，当气体通过净化区时，气体中裹挟的固体颗粒与阻挡板发生碰撞，使固体颗粒从合成气体中分离出来，与炉渣一起从固体出料口排出，进而有效的降低了合成气出口处的合成气中固体的含量，实现了在炉体内部对合成气的净化，无需外接净化设备，不仅节约生产的成本，而且减小了设备体积；同时也简化了固体物料的循环工艺。
具体的，如图6所示，所述净化区16沿气体在净化区16中的流动方向，自下而上包括连通的有第一分离区、第二分离区和第三分离区；所述炉体的合成气出口13与所述第三分离区连通；所述反应区15与所述第一分离区连通；
若干所述阻挡板7设置在所述第一分离区中；螺旋组8设置在所述第二分离区中，所述螺旋组8包括螺旋轴和设置在所述螺旋轴上的螺旋叶片；若干开设有通气孔的过滤板9，设置在第三分离区内，过滤板9的外壁与所述炉体1内壁和所述内隔板6连接。
合成气体依次通过第一、第二和第三分离区，首选，合成气体经过阻挡板阻挡，使混合在合成气体中的固体颗粒沉积，起到初步对气体净化的效果，同时也降低了气体的流速，避免了由于气速过快导致螺旋叶片变形的问题，第二，合成气体沿螺旋叶片上升，使合成气体中的固体颗粒进一步沉积，进一步达到了气固分离效果，最后合成气体进入到第三分离区，此时气体中的固体含量已经很少，经过若干过滤板过滤，最终达到对气体的净化。
具体的，如图6所示，所述第二分离区内设置有若干螺旋组8；相邻两螺旋组8的螺旋叶片交错设置；所述螺旋轴与所述第二分离区中气体流动方向之间的夹角为70°-115°。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种煤气化炉，包括炉体(1)，所述炉体(1)上设置有固体进料口(11)和固体出料口(12)；
其特征在于，还包括设置在所述炉体(1)内部的若干导料组(2)；
所述导料组(2)包括：
第一导料机构(21)，具有第一导料口(3)和一对第一倾斜面(211)，一对所述第一倾斜面(211)一端与所述炉体(1)内壁连接，另一端向所述炉体(1)的轴线方向延伸，形成所述第一导料口(3)，所述第一倾斜面(211)适于将物料导入所述第一导料口(3)；
第二导料机构(22)，所述第二导料机构(22)具有至少一个第二倾斜面(221)，所述第二导料机构(22)与所述炉体(1)内壁之间形成一允许物料通过的第二导料口(4)，所述第二倾斜面(221)适于将所述物料导入所述第二导料口(4)；
所述第一导料口(3)和所述第二导料口(4)交错设置，形成物料由所述固体进料口(11)运动至所述固体出料口(12)的通道。
2.根据权利要求1所述的煤气化炉，其特征在于，所述第二导料机构(22)具有一对所述第二倾斜面(221)。
3.根据权利要求1所述的煤气化炉，其特征在于，所述第二导料机构(22)通过至少一连接件(23)与所述炉体(1)连接，所述第二导料机构(22)的端部与所述炉体(1)的内壁间隔设置，以在所述第二导料机构(22)的端部与所述炉体(1)内壁之间形成所述第二导料口(4)。
4.根据权利要求3所述的煤气化炉，其特征在于，一对所述第二倾斜面(221)的交点与所述第一导料口(3)位于所述炉体(1)的轴线上。
5.根据权利要求1所述的煤气化炉，其特征在于，所述第一导料机构(21)上设置有若干允许气体通过的导气孔。
6.根据权利要求1所述的煤气化炉，其特征在于，所述固体进料口(11)上部设置有用于阻挡炉体(1)中灰粉的挡灰机构(5)，所述挡灰机构(5)具有一缩口部。
7.根据权利要求1-6任一所述的煤气化炉，其特征在于，还包括：
内隔板(6)，设置在所述炉体(1)内部，将所述炉体(1)分为反应区(15)和净化区(16)；所述净化区(16)与所述炉体(1)的合成气出口(13)和所述反应区(15)连通；所述反应区(15)与所述炉体(1)的气化剂进口(14)连通；
若干阻挡板(7)，沿所述净化区(16)中气体流动方向交错设置在所述净化区(16)内；
所述导料组(2)设置在所述反应区(15)中。
8.根据权利要求7所述的煤气化炉，其特征在于，
所述净化区(16)沿气体在净化区(16)中的流动方向，自下而上包括连通的设置第一分离区、第二分离区和第三分离区；所述炉体的合成气出口(13)与所述第三分离区连通；所述反应区(15)与所述第一分离区连通；
若干所述阻挡板(7)设置在所述第一分离区中；
螺旋组(8)，设置在所述第二分离区中，所述螺旋组包括螺旋轴和设置在所述螺旋轴上的螺旋叶片；
若干开设有通气孔的过滤板(9)，设置在所述第三分离区内，所述过滤板(9)的外壁与所述炉体(1)内壁和所述内隔板(6)连接。
9.根据权利要求8所述的煤气化炉，其特征在于，所述第二分离区内设置有若干所述螺旋组(8)；
相邻两所述螺旋组(8)的螺旋叶片交错设置；
所述螺旋轴与所述第二分离区中气体流动方向之间的夹角为70°-115°。
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