CN109746130A - 生物质气化循环流化床旋风分离器装置 - Google Patents

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杨涛
陈宣龙
刘俊
成松廷
徐亚南
陈超
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Abstract

生物质气化循环流化床旋风分离器装置，在生物质气化循环流化床旋风分离器装置内外筒之间设有浇注填充料和保温层；在第一圆筒体筒壁和上顶端分别设有第一导入管和密封盖,密封盖的中心孔内安装排气管；在第二圆筒体中部筒壁上均布装有第二导入管；将第二导入管和第三导入管分别均布安装在第二圆筒体和第二圆锥筒体上的孔内,分别将第二导入管和第三导入管的一端管口与第一蒸汽母管和第二蒸汽母管上的出汽管口连接，其汽管口连接输汽管上，输汽管上分别装有气动阀和手动阀门；热蒸汽分别从第二导入管和第三导入管反向导入生物质气化循环流化床旋风分离器装置。

Description

生物质气化循环流化床旋风分离器装置
技术领域
本发明涉及一种旋风分离器装置,具体地说是一种生物质气化循环流化床旋风分离器装置。
背景技术
旋风分离器因结构简单，造价低廉，操作性强，分离效果较高，在化工、机械等多个行业被广泛应用。旋风分离器中气体通过进气口的速度为10-25 m/s,一般采用15-20 m/s,所产生的离心力可以分离出小到5 μm的颗粒及液滴。旋风分离器是用于气固分离或气液分离的装置，利用离心力去除输送气体中的液滴和固体颗粒，保证管道的正常运行。常见的旋风分离器其主体上部是圆筒形，下部为圆锥形。含尘气体切向进入旋风分离器，受管壁的约束向下做螺旋运动，在惯性离心力的作用下，固体颗粒和液滴被抛向器壁，沿着器壁落至锥底，从而实现气固或气液分离。
如专利申请号：201580032868.2(名称为：旋风分离器装置及分级方法,在旋风分离器上圆筒上安装第一导入管,其沿旋风分离器主体内壁面导入含有粉体的第一流体；第二导入管导入第二流体；排气管使排气流从旋风分离器主体内上升排出；通过第一流体和第二流体旋转运动而分离粉体。专利申请号：201611077274.6（过滤效果可自动调整的旋风分离器及方法），通过其自动控制单元可根据广电传感器的检测信号，实时驱动凸轮和调整齿轮，实现对流量调节栅板和内套筒位置实时控制，可以自动调整旋风分离器的过滤效果。
但是现有技术并不能满足旋风分离器在循环流化床中负荷调节和多种原料适应性，影响生物质气化炉的安全运行。
在实际生物质气化循环流化床中，当气化炉负荷突然增加或者气化原料种类变化，气化效果变差时，旋风分离器落料口的流化物料过多，导致返料器发生堵塞，不利于生物质物料流化，从而影响气化效率、合成气的质量及气化炉温度稳定，甚至会导致气化炉停炉或者造成设备损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种具有适应负荷功能的生物质气化循环流化床旋风分离器装置。该装置在燃料量变化、燃料种类变化时，能够保证循环流化床气化正常的循环运行。
本发明的技术方案是:生物质气化循环流化床旋风分离器装置，包括旋风分离器筒体、导入管、竖直圆管、密封盖、圆筒体、圆锥筒体、蒸汽母管、第三导入管、气动阀、输气管、手动阀门、落料筒体、填充浇注料、保温层、内筒和外筒；其特征是：由第一圆筒体、第一圆锥筒体、第二圆筒体、第二圆锥筒体和落料圆筒体焊接（或组装）成整体式旋风分离器筒体；在第一圆筒体壁上设有第一导入管，第一圆筒体的上顶端设有密封盖, 密封盖的中心孔内安装排气管。第一导入管的一端安装在第一圆筒体壁上的导气孔上，气化炉中合成气与气化物料通过第一导入管进入旋风分离器装置中进行分离。
所述的第二圆筒体:在第二圆筒体中部筒壁上均布的8个斜孔内，分别安装有第二导入管(金属)；分别将第二导入管的一端管口与第一圆环蒸汽母管上均布的出气管口相连接，第一蒸汽母管上的进汽管口与第一输汽管的一端管口相连接，第一输汽管上分别设有第一气动阀和手动阀，第一输汽管的另一端与工业园区的供热蒸汽母管相连接。
在第二圆锥筒体的上端筒壁上均布的6个斜孔内,分别安装有6个第三导入管；将第三导入管的一端与第二圆环蒸汽母管上均布的出气管口相连接；将第二输汽管的一端与第二圆环蒸汽母管上的进汽管口相连接，第二输汽管的另一端管口连接在第一气动阀和手动阀门之间的第一输汽管上，第二气动阀装在第二输汽管上，组成生物质气化循环流化床旋风分离器装置。
所述的整体式旋风分离器筒体：将第一圆锥内筒上下端与第一内圆筒的下端筒口和第二内圆筒的上端筒口焊接密封在一起；第二圆锥内筒上下端筒口分别与第二内圆筒的下端筒口和落料内筒上端筒口焊接密封在一起，组成旋风分离器内筒；
在旋风分离器内筒外壁上设有保温层（耐火砖），将浇注料填充在整体式旋风分离器内筒外壁与保温层（耐火砖）之间的间隙内，使旋风分离器内筒与保温层紧密的结合在一起；并在保温层外圆面上包裹与旋风分离器内筒结构相同的金属外筒，组成整体式旋风分离器筒体。
所述合成气是由生物质燃料压块在气化炉中气化，产生的CO、H2、CH4、H2O、CO2、C2H4、N2混合气体。
所述的旋风分离器筒内壁与保温层之间间隙为15cm-50 cm 。
所述的第一导入管内的合成气和气化物料向（沿着）第一圆筒体内壁面的顺向（顺时针方向）导入。
所述的第二导入管内的热蒸汽向（沿着）第二圆筒体内壁面的反向（逆时针方向）导入。
所述的第三导入管内热蒸汽向（沿着）第二圆锥筒的内壁面的反向（逆时针方向）导入。
所述的热蒸汽：供热蒸汽温度是280℃-295℃，最佳供汽温度290 ℃；供热蒸汽压力1 MPa。
本发明的效果是：当生物质气化循环流化床旋风分离器装置的负荷增加，或者使用难易气化的生物质燃料时，通过第一输汽管、第二输汽管、第一圆环蒸汽母管、第二圆环蒸汽母管、第二导入管和第三导入管，为旋风分离器提供反切向热蒸汽，其逆向扰流蒸汽对冲可以降低生物质气化循环流化床旋风分离器装置中合成气的流速，降低循环流化床的循环倍率，从而使得分离的物料量得到合理控制；解决了生物质气化循环流化床旋风分离器装置，因负荷突然增加或者气化原料种类变化，或生物质气化循环流化床旋风分离器装置落料口的流化物料过多，导致返料器发生堵塞，不利于生物质物料流化，影响气化效率；合成气的质量及生物质气化循环流化床旋风分离器装置温度稳定问题，保证了生物质气化循环流化床旋风分离器装置的安全运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作详细的说明。
图1是本发明的结构示意图，
图2旋风分离器装置的筒体侧视图；
图3是图2中的A-A剖图；
图4是图2中的B-B剖图。
在图中: 1.第一导入管，2. 竖向圆管，3.密封盖，4.横圆管，5b.第一圆筒体，5c.第一圆锥筒体，5d.第二圆筒体，5e.第二圆锥筒体，6.第一圆环蒸汽母管，7.第二导入管，8.第二圆环蒸汽母管,9.第三导入管，10.第一气动阀，11.第一输气管，12.第二气动阀，13.手动阀，14.第二输气管，15.落料筒体，16.填充浇注料，17.保温层，a.夹角，n.中心线，m.外筒（金属），R.内筒（金属）。
具体实施方式
在本发明给出的图1、图2、图3和图4的实施例中，由第一圆筒体5b、第一圆锥筒体5c、第二圆筒体5d、第二圆锥筒体5e和落料筒体15焊接（或组装）成旋风分离器整体式筒体。
在本发明给出的实施方式中：将第一圆锥体5c的内筒顶端与第一圆筒5b的内筒下端筒口焊接在一起，第一圆锥体5c的内筒下端与第二圆筒体5d的内筒上端筒口焊接在一起，第二圆锥体5e内筒上下端筒口分别与第二圆筒体5d的内筒下端筒口和落料圆筒体15的内筒上端筒口焊接在一起，组成旋风分离器内筒（金属）R。
在本发明给出的实施方式中：旋风分离器内筒R外壁上至下而上设有保温层（耐火砖），将填充浇注料16填充在旋风分离器内筒R外壁与保温层（耐火砖）17之间的间隙内，使旋风分离器内筒的外壁与保温层紧密的结合在一起，并在保温层外圆面上包裹与旋风分离器内筒R结构相同的外筒（金属）m，组成整体式旋风分离器筒体。
设在第一圆筒体5b上的第一导入管的一端向下倾斜, 使第一导入管1中心线与第一圆筒体5b中心线（旋风分离器筒中心线）成45-70度夹角,最佳夹角a为45度角, 第一导入管1与第一圆筒体5b的侧壁贯通，第一导入管1另一端与气化炉筒体侧壁贯通。
在本发明给的出实施方式中：第一导入管1内合成气和气化物料沿着与第一圆筒体5b的内壁面的正向（顺时针）导入。
第一导入管1的横截面可设为圆形、矩形、方形,本发明采用的是圆形。
在第一圆筒体5b的上顶端设有密封盖3, 密封盖3的中心孔内安装有旋风分离器排气管，排气管的竖向圆管2与横圆管4连为一体，组成旋风分离器排气管。
竖向圆管2可以根据实际需要，在密封盖3的中心孔内上下调节，将竖向圆管2伸出高度调节好后将其固定，通过调节竖向圆管2来提高旋风分离器的分离效果。
所述的旋风分离器内筒壁与保温层17之间间隙为15cm-50 cm 。
所述的耐火材料为耐火泥、耐火砖或硅酸铝耐火材料。
所述的内筒体R和外筒体m为金属筒体。
所述合成气是由生物质燃料压块在气化炉中气化，产生的CO、H2、CH4、H2O、CO2、C2H4、N2混合气体，第一导入管内的合成气和气化物料沿着与第一圆筒体内壁面的顺向（顺时针方向）导入。
在本发明给出的实施方式中：在第二圆筒体5c中部的圆筒壁上, 均布设有结构相同的8个斜孔，8个斜孔内分别安装有第二导入管7；将8个结构相同的第二导入管(金属)7一端分别与第二圆筒体5c内圆面相一致；另一端管口分别与第一圆环蒸汽母管6上均布的出气管口相连接，第一输汽管11的一端与第一圆环蒸汽母管6上的进汽管口相连接，第一输汽管11上分别设有第一气动阀10和手动阀13，第一输汽管11的另一端与供热蒸汽母管（工业园区的蒸汽管道）相连接。
第二导入管7内热蒸汽沿着第二圆筒体5c内壁面反向（逆时针方向）导入。
在第二圆锥筒5e的上端筒壁上, 均布设有结构相同的6个斜孔，第三导入管9分别安装在6个斜孔内；分别将安装的第三导入管9的一端管口与第二圆锥筒5e内圆面相一致，第二导入管9的另一端与第二圆环蒸汽母管8上均布的出气管口相连接；将第二输汽送管14的一端与第二圆环蒸汽母管8上的进汽管口相连接，第二输汽送管14的另一端管口连接在第一气动阀10和手动阀13之间的第一输汽管11上，第二气动阀12装在第二输汽管14上。
在本发明给的出实施方式中：第三导入管9内蒸汽沿着第二圆锥筒5e的内壁面的反向（逆时针方向）导入。
在本发明给出的实施方式中：供热蒸汽温度是280℃-295℃，最佳供汽温度290℃，供热蒸汽压力1 MPa。
工作原理：合成气与气化物料从第一导入管1顺时针导入；当生物质气化循环流化床旋风分离器装置的负荷增加或者使用难易气化的生物质燃料时，通过第二导入管7和第三导入管9逆向（逆时针方向），将热蒸汽导入生物质气化循环流化床旋风分离器装置内；其逆向扰流蒸汽对冲可以降低生物质气化循环流化床旋风分离器装置中合成气的流速，降低循环流化床的循环倍率，从而使得分离的物料量得到合理控制；进入第二导入管7和第三导入管9热蒸汽，分别由第一气动阀10和第二气动阀12对蒸汽流量进行控制，保证分离的生物质物料在一定范围，不会造成堵塞，保证生物质气化循环流化床旋风分离器装置正常的运行。
本发明解决了生物质气化循环流化床中因生物质气化循环流化床旋风分离器装置，因负荷突然增加或者气化原料种类变化造成气化效果变差，或生物质气化循环流化床旋风分离器装置落料口的流化物料过多，导致返料器发生堵塞，不利于生物质物料流化，影响气化效率、合成气的质量及生物质气化循环流化床旋风分离器装置温度稳定问题，保证了生物质气化循环流化床旋风分离器装置的安全运行。

Claims (6)

1.生物质气化循环流化床旋风分离器装置，包括旋风分离器筒体、导入管、竖直圆管、密封盖、圆筒体、圆锥筒体、蒸汽母管、第三导入管、气动阀、输气管、手动阀门、落料筒体、填充浇注料、保温层、内筒和外筒；其特征是：由第一圆筒体、第一圆锥筒体、第二圆筒体、第二圆锥筒体和落料圆筒体焊接成整体式旋风分离器筒体；在第一圆筒体壁上设有第一导入管，第一圆筒体的上顶端设有密封盖, 密封盖的中心孔内安装排气管；第一导入管的一端安装在第一圆筒体壁上的导气孔上，气化炉中合成气与气化物料通过第一导入管进入旋风分离器装置中进行分离；在第二圆筒体中部筒壁上均布的8个斜孔内，分别安装有第二导入管；分别将第二导入管的一端管口与第一圆环蒸汽母管上均布的出气管口相连接，第一蒸汽母管上的进汽管口与第一输汽管的一端管口相连接，第一输汽管上分别设有第一气动阀和手动阀，第一输汽管的另一端与工业园区的供热蒸汽母管相连接；在第二圆锥筒体的上端筒壁上均布的6个斜孔内,分别安装有6个第三导入管；将第三导入管的一端与第二圆环蒸汽母管上均布的出气管口相连接；将第二输汽管的一端与第二圆环蒸汽母管上的进汽管口相连接，第二输汽管的另一端管口连接在第一气动阀和手动阀门之间的第一输汽管上，第二气动阀装在第二输汽管上，组成生物质气化循环流化床旋风分离器装置。
2.根据权利要求1所述的生物质气化循环流化床旋风分离器装置，其特征是：将第一圆锥内筒上下端与第一内圆筒的下端筒口和第二内圆筒的上端筒口焊接密封在一起；第二圆锥内筒上下端筒口分别与第二内圆筒的下端筒口和落料内筒上端筒口焊接密封在一起，组成旋风分离器内筒；在旋风分离器内筒外壁上设有保温层，将浇注料填充在整体式旋风分离器内筒外壁与保温层之间的间隙内，使旋风分离器内筒与保温层紧密的结合在一起；并在保温层外圆面上包裹与旋风分离器内筒结构相同的金属外筒，组成整体式旋风分离器筒体。
3.根据权利要求1所述的生物质气化循环流化床旋风分离器装置，其特征是：第一导入管内的合成气和气化物料向第一圆筒体内壁面的顺向导入。
4.根据权利要求1所述的生物质气化循环流化床旋风分离器装置，其特征是：第二导入管内的热蒸汽向第二圆筒体内壁面的反向导入。
5.根据权利要求1所述的生物质气化循环流化床旋风分离器装置，其特征是：第三导入管内热蒸汽向第二圆锥筒的内壁面的反向导入。
6.根据权利要求1所述的生物质气化循环流化床旋风分离器装置，其特征是：供热蒸汽温度是280℃-295℃，供热蒸汽压力1 MPa。
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