CN112358894A - 一种煤气化催化剂负载装置 - Google Patents

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王会芳
李克忠
刘雷
李鹏
武恒
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/723—Controlling or regulating the gasification process

Abstract

本发明公开一种煤气化催化剂负载装置，包括流体管道、旋流板、漏斗形的旋流室以及喷嘴；在流体管道的内壁上设有若干间断设置的螺旋叶片；流体管道的一个开口端与旋流室的扩口端固定连接，旋流室的窄口端与喷嘴固定连接；在旋流室的扩口端固定设有旋流板；在靠近流体管道的旋流板的板面上开设有与旋流板同轴的沉孔，在沉孔的底部开设有连通流体管道与旋流室的通孔，在沉孔的侧壁上均匀开设有若干与通孔相连通的导向槽。通过设置间断的螺旋叶片，可减小催化剂溶液流动时对流体管道造成的振动，还能有效消除流体的滞留面积；通过设置均流片和旋流板，可使催化剂溶液以切向旋流进入旋流室内部，再高速通过喷嘴。

Description

一种煤气化催化剂负载装置
技术领域：
本发明涉及一种负载装置，尤其涉及一种煤气化催化剂负载装置。
背景技术：
煤催化气化是指在催化剂的作用下，煤和水蒸气直接反应生成富含甲烷气体的过程。在催化气化反应的过程中，在得到甲烷的同时，还会得到大量的灰渣，且灰渣中会含有大量的催化剂。由于目前采用的催化剂主要有碱金属、碱土金属和过渡金属三大体系，其成本较高，为了降低生产成本，所以需要对灰渣中的催化剂进行回收，回收后的催化剂溶液再通过管道输送至负载单元中，通过喷嘴喷淋至煤样上，即实现了对催化剂的回收。
目前，通常是通过对灰渣进行水洗、消解等步骤来实现对催化剂的回收，但是，回收后的催化剂溶液中往往会含有细小的灰渣、残碳颗粒、以及在催化剂溶液处理过程中形成的固体杂质；在对催化剂溶液输送和喷淋的过程中，灰渣和固体颗粒会发生沉降，沉积在管道内壁和喷嘴上，系统长时间运行后，会使得管道和喷嘴发生堵塞，导致无法顺利输送催化剂溶液。同时，由于工业浓盐水中含有大量催化活性的碱金属钾钠活性组分，而且同时含有机物，能增加气化气体产量，因此，将工业浓盐水作为催化剂溶液，不仅能提高煤气化活性、增加气体产量，还能解决工业浓盐水的处理难题；但工业浓盐水中也含有少量不溶性杂质，或者当工业浓盐水负载量太高时，为了避免引入过多的水分，需要对工业浓盐水进行浓缩，溶解度小的盐类会出现结晶析出；含有固相颗粒的工业浓盐水也容易造成管道和喷嘴堵塞，导致催化剂负载工段无法正常运行，无法为气化系统连续提供负载有催化剂溶液的原料煤样，导致气化系统运行负荷波动，严重制约气化系统的长周期稳定运行。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种设置合理、结构简单、流动顺畅、可以有效避免堵塞的煤气化催化剂负载装置。
本发明由如下技术方案实施：
一种煤气化催化剂负载装置，包括流体管道、旋流板、漏斗形的旋流室以及喷嘴；
在所述流体管道的内壁上设有若干间断设置的螺旋叶片；
所述流体管道的一个开口端与所述旋流室的扩口端固定连接，所述旋流室的窄口端与所述喷嘴固定连接；
在所述旋流室的扩口端固定设有所述旋流板；在靠近所述流体管道的所述旋流板的板面上开设有与所述旋流板同轴的沉孔，在所述沉孔的底部开设有连通所述流体管道与所述旋流室的通孔，在所述沉孔的侧壁上均匀开设有若干与所述通孔相连通的导向槽，若干所述导向槽形成以所述通孔为圆心的涡轮状结构。
进一步的，其还包括分流管道，所述分流管道的一端与所述流体管道靠近所述旋流室的一端连通，所述分流管道的另一端与所述旋流室的扩口端固定连接，所述旋流室的窄口端与所述喷嘴固定连接；
在所述旋流室的扩口端固定设有所述旋流板；在靠近所述流体管道的所述旋流板的板面上开设有与所述旋流板同轴的沉孔，在所述沉孔的底部开设有连通所述流体管道与所述旋流室的通孔，在所述沉孔的侧壁上均匀开设有若干与所述通孔相连通的导向槽，若干所述导向槽形成以所述通孔为圆心的涡轮状结构；
在所述分流管道的进水端设有分流阀。
进一步的，在所述沉孔的侧壁上固定设有与所述流体管道相垂直的均流片，所述均流片的半径大于所述通孔的半径。
进一步的，在所述流体管道的外周敷设有伴热带。
本发明的优点：
本发明通过设置间断的螺旋叶片，可减小催化剂溶液流动时对流体管道造成的振动，还能有效消除流体的滞留面积，避免了因设置成螺旋结构而会产生的壁面效应使固体颗粒沉积的现象发生；通过设置均流片和旋流板，可使催化剂溶液旋流进入旋流室内部，与旋流室内壁发生高速碰撞打散后形成小液滴，再高速通过喷嘴，以雾化的形式均匀喷洒在原料煤样上；旋流室采用漏斗形，其缩口结构可对催化剂溶液起到加压的作用，进而加快催化剂溶液的流速，增强雾化效果；伴热带可降低催化剂溶液流体的粘度，避免催化剂溶液中的溶质结晶析出，进一步降低了堵塞的可能性；此外，分流管道可以根据气化系统的负荷、运行煤种的不同来调节催化剂溶液的流量。
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他的附图。
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例2的结构示意图；
图3为图2中A处的局部放大图；
图4为本发明中流体管道的俯视示意图；
图5为本发明中旋流板的俯视示意图；
图中：流体管道1、旋流板2、旋流室3、喷嘴4、螺旋叶片5、沉孔6、导向槽7、均流片8、伴热带9、分流管道10、分流阀11、通孔12。
具体实施方式：
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。
实施例1：
如图1、图4、图5所示的一种煤气化催化剂负载装置，包括流体管道1、旋流板2、漏斗形的旋流室3以及喷嘴4；
在流体管道1的内壁上设有若干间断设置的螺旋叶片5；
流体管道1的一个开口端与旋流室3的扩口端固定连接，旋流室3的窄口端与喷嘴4固定连接；
在旋流室3的扩口端固定设有旋流板2；在靠近流体管道1的旋流板2的板面上开设有与旋流板2同轴的沉孔6，在沉孔6的底部开设有连通流体管道1与旋流室3的通孔12，在沉孔6的侧壁上均匀开设有若干与通孔12相连通的导向槽7，若干导向槽7形成以通孔12为圆心的涡轮状结构。
在沉孔6的侧壁上固定设有与流体管道1相垂直的均流片8，均流片8的半径大于通孔12的半径。
在流体管道1的外周敷设有伴热带9。
工作原理：
催化剂溶液由溶液泵泵至流体管道1，使得流体管道1内的催化剂溶液具有一定的压力和流速；催化剂溶液通过间断的螺旋叶片5时，在离心力的作用下，催化剂溶液中的灰渣和固体颗粒会处于旋流状态，进而能有效防止灰渣和固体颗粒沉积在流体管道1内发生堵塞；之后，催化剂溶液在均流片8的阻挡作用下，从均流片8边缘进入导向槽7，之后由通孔12通过，并旋流进入旋流室3内部，与旋流室3内壁发生高速碰撞打散后形成小液滴，再高速通过喷嘴4，以雾化的形式均匀喷洒在原料煤样上。
本实施例中，间断设置的螺旋叶片5，可减小催化剂溶液流动时对流体管道1造成的振动，还能有效消除流体的滞留面积，避免了因设置成螺旋结构而会产生的壁面效应使固体颗粒沉积的现象发生。
漏斗形的旋流室3，其缩口结构可对催化剂溶液起到加压的作用，进而加快催化剂溶液的流速，增强雾化效果。
伴热带9可保证流体管道1内的催化剂溶液维持在40℃以上，以免因温度降低，使催化剂溶液中的溶质结晶析出的现象发生，进一步降低了堵塞的可能性；同时，通过加热可以降低催化剂溶液流体的粘度，保证催化剂溶液流动顺畅。
均流片8可使催化剂溶液由导向槽7的外边缘进入导向槽7，进而使催化剂溶液以切向进入旋流室3内部，可增强雾化效果。本实施例中，催化剂溶液始终处于旋流的状态，使得催化剂溶液中含有的灰渣及固相颗粒不会发生沉积，进而避免了堵塞的问题。
实施例2：
如图2-图5所示的一种煤气化催化剂负载装置，包括流体管道1、旋流板2、漏斗形的旋流室3以及喷嘴4；
在流体管道1的内壁上设有若干间断设置的螺旋叶片5；
流体管道1的一个开口端与旋流室3的扩口端固定连接，旋流室3的窄口端与喷嘴4固定连接；
在旋流室3的扩口端固定设有旋流板2；在靠近流体管道1的旋流板2的板面上开设有与旋流板2同轴的沉孔6，在沉孔6的底部开设有连通流体管道1与旋流室3的通孔12，在沉孔6的侧壁上均匀开设有若干与通孔12相连通的导向槽7，导向槽7靠近通孔12的一端与通孔12的外边缘相切，若干导向槽7形成以通孔12为圆心的涡轮状结构。
本实施例还包括分流管道10，分流管道10的一端与流体管道1靠近旋流室3的一端连通，分流管道10的另一端与旋流室3的扩口端固定连接，旋流室3的窄口端与喷嘴4固定连接；
在旋流室3的扩口端固定设有旋流板2；在靠近流体管道1的旋流板2的板面上开设有与旋流板2同轴的沉孔6，在沉孔6的底部开设有连通流体管道1与旋流室3的通孔12，在沉孔6的侧壁上均匀开设有若干与通孔12相连通的导向槽7，若干导向槽7形成以通孔12为圆心的涡轮状结构；
在分流管道10的进水端设有分流阀11。
在沉孔6的侧壁上固定设有与流体管道1相垂直的均流片8，均流片8的半径大于通孔12的半径。
在流体管道1的外周敷设有伴热带9。
工作原理：
分流管道10可以根据气化系统的负荷、运行煤种的不同来调节催化剂溶液的流量，其数量可以是多个；如气化系统的负荷增加时，可将一个分流阀11打开，由两个喷嘴4同时向原料煤样上喷洒催化剂溶液；如气化系统的负荷继续增加，则可将两个分流阀11均打开，由三个喷嘴4同时向原料煤样上喷洒催化剂溶液。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种煤气化催化剂负载装置，其特征在于，包括流体管道、旋流板、漏斗形的旋流室以及喷嘴；
在所述流体管道的内壁上设有若干间断设置的螺旋叶片；
所述流体管道的一个开口端与所述旋流室的扩口端固定连接，所述旋流室的窄口端与所述喷嘴固定连接；
在所述旋流室的扩口端固定设有所述旋流板；在靠近所述流体管道的所述旋流板的板面上开设有与所述旋流板同轴的沉孔，在所述沉孔的底部开设有连通所述流体管道与所述旋流室的通孔，在所述沉孔的侧壁上均匀开设有若干与所述通孔相连通的导向槽，若干所述导向槽形成以所述通孔为圆心的涡轮状结构。
2.根据权利要求1所述的一种煤气化催化剂负载装置，其特征在于，其还包括分流管道，所述分流管道的一端与所述流体管道靠近所述旋流室的一端连通，所述分流管道的另一端与所述旋流室的扩口端固定连接，所述旋流室的窄口端与所述喷嘴固定连接；
在所述旋流室的扩口端固定设有所述旋流板；在靠近所述流体管道的所述旋流板的板面上开设有与所述旋流板同轴的沉孔，在所述沉孔的底部开设有连通所述流体管道与所述旋流室的通孔，在所述沉孔的侧壁上均匀开设有若干与所述通孔相连通的导向槽，若干所述导向槽形成以所述通孔为圆心的涡轮状结构；
在所述分流管道的进水端设有分流阀。
3.根据权利要求2所述的一种煤气化催化剂负载装置，其特征在于，在所述沉孔的侧壁上固定设有与所述流体管道相垂直的均流片。
4.根据权利要求1所述的一种煤气化催化剂负载装置，其特征在于，在所述流体管道的外周敷设有伴热带。
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