CN112410076A - 用于流化床气化炉的布风冷渣装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于流化床气化炉的布风冷渣装置及方法,布风冷渣装置作为流化床气化炉的一部分,设置于气化炉炉膛的下方;其中,布风冷渣装置包括:布风段,与气化炉炉膛相连通;布风段沿竖直方向分级布风,用于形成布风段差速区;喉口,设置于布风段下方,用于形成喉口高速区;布风冷却段,设置于喉口的下方;其中,布风冷却段通入饱和水蒸气,粉煤经布风段与喉口后生成底渣,底渣在布风冷却段内以移动床方式下移,饱和水蒸气与底渣逆流换热,实现流化床气化炉的布风冷渣。本发明的布风冷渣装置将布风和冷渣功能结合,采用饱和水蒸气作为底渣冷却的主要介质,采用直接换热方式,提高了传热效率。

Description

用于流化床气化炉的布风冷渣装置及方法
技术领域
本发明涉及碳氢燃料能源化工技术领域,具体地,本发明涉及一种用于流化床气化炉的布风冷渣装置及方法。
背景技术
煤气化是煤炭清洁高效利用技术的核心技术之一,是发展煤基化学品、煤基清洁燃料、工业燃气及多联产系统等煤化工过程工业的基础。流化床气化炉采用0~10mm粉煤为原料,气化剂与粉煤以流态化形式进行气化反应,采用固态排渣。流化床气化炉具有煤种适应性强,煤气不含焦油,气化强度大等优点,广泛应用于煤制工业燃气,中小合成氨气源改造等。
目前流化床气化炉的冷渣方式普遍采用间接换热的方式对底渣进行降温,例如采用机械式滚筒冷渣机,或者采用移动床蛇形换热管的渣冷却器。采用机械式滚筒冷渣机,通过机械转动虽然能强化固体颗粒与换热管的传热,但传热系数依然较低,而且转动部件的密封经常出现泄漏的问题,特别在加压流化床上,转动部件密封面的泄漏问题更加严重。移动床蛇形换热管形式的渣冷却器,由于换热管与渣,渣与渣之间的传热系数小,导致渣冷却器体积非常庞大,增加了流化床气化炉装置的建设成本,而且渣冷却器内部结构非常复杂,不利于后期检修。
此外,传统流化床气化炉底部返混严重,返料器返回的大量含碳量较高的细物料未来得及反应就随渣排出系统,造成底渣含碳量偏高。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种用于流化床气化炉的布风冷渣装置及方法,以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
为实现上述目的,本发明的技术方案包括:
作为本发明的一个方面,提供一种用于流化床气化炉的布风冷渣装置,所述布风冷渣装置作为流化床气化炉的一部分,设置于气化炉炉膛的下方;其中,所述布风冷渣装置包括:
布风段,与所述气化炉炉膛相连通;所述布风段沿竖直方向分级布风,用于形成布风段差速区;
喉口,设置于所述布风段下方,用于形成喉口高速区;
布风冷却段,设置于所述喉口的下方;
其中,所述布风冷却段通入饱和水蒸气,粉煤经所述布风段与所述喉口后生成底渣,所述底渣在所述布风冷却段内以移动床方式下移,所述饱和水蒸气与所述底渣逆流换热,实现流化床气化炉的布风冷渣。
作为本发明的另一个方面,还提供一种采用如上所述的用于流化床气化炉的布风冷渣装置的布风冷渣方法,包括:
在所述布风冷却段内通入饱和水蒸气,经所述布风段和所述喉口后的底渣以移动床方式下移;
所述饱和水蒸气与所述底渣逆流换热,实现流化床气化炉的布风冷渣;
其中,通过所述喉口和所述布风段分别形成喉口高速区和布风段差速区,实现所述流化床气化炉底部的固体物料的分选与强化内循环。
基于上述技术方案,本发明相较于现有技术至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分:
本发明提出的布风冷渣装置将布风和冷渣功能结合在一起,采用饱和水蒸气作为底渣冷却的主要介质,采用直接换热方式,提高了布风冷渣装置的传热效率,而且回收了底渣的余热作为气化所需热量,提高了气化炉整体的热效率;通过喉口和布风段结构设计以及分级布风形成的喉口高速区和布风段差速区,强化了内循环和粗细颗粒分选,避免了来自返料器的大量含碳量较高的细物料随底渣排出气化炉,而且延长了颗粒在气化炉内的气化时间,有利于提高流化床气化炉的碳转化率。
附图说明
图1是本发明实施例1的流化床气化炉结构示意图;
图2是本发明实施例1的布风冷渣装置结构示意图;
图3是本发明实施例2的底部排渣的布风冷却段结构示意图;
图4是本发明实施例3的布风冷渣装置结构示意图;
图5本发明实施例4的带中心射流喷管的布风冷却段的结构示意图;
图6是本发明实施例5的带双通道喷管的布风段结构示意图。
上述附图中,附图标记含义如下:
1、气化炉炉膛;2、气固分离器;3、返料器;1-1、布风冷却段;1-2、喉口;1-3、布风段;11、布风组件;12、排渣管;13、喷水管;14、一次风管;15、二次风管;16、三次风管;17、进水集箱;18、出水集箱;19、返料口;110、气化炉给料口;H、底渣;A1、一次风气化剂;A2、二次风气化剂;A3、三次风气化剂;S、饱和水蒸气;W、水;M、粉煤;AS、飞灰;A4、气化剂。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明作进一步的详细说明。
作为本发明的一个方面,提供一种用于流化床气化炉的布风冷渣装置,布风冷渣装置作为流化床气化炉的一部分,设置于气化炉炉膛的下方;其中,布风冷渣装置包括:
布风段,与气化炉炉膛相连通;布风段沿竖直方向分级布风,用于形成布风段差速区;
喉口,设置于布风段下方,用于形成喉口高速区;
布风冷却段,设置于喉口的下方;
其中,布风冷却段通入饱和水蒸气,粉煤经布风段与喉口后生成底渣,底渣在布风冷却段内以移动床方式下移,饱和水蒸气与底渣逆流换热,实现流化床气化炉的布风冷渣。
在本发明的实施例中,布风冷渣装置还包括布风组件,设置于布风冷却段;布风组件包括风帽和风室;布风冷却段的下方设置饱和水蒸气入口,饱和水蒸气入口与风帽之间的空间形成风室;排渣管,设置于布风组件的上方,与布风冷却段相连通,用于将冷却后的底渣排出布风冷却段外。
在本发明的实施例中,通过布风组件实现饱和水蒸气在布风冷却段内的均匀分布。
在本发明的实施例中,布风冷渣装置还包括喷水管,设置于布风冷却段的排渣管的上方;其中,喷水管沿水流方向呈下倾结构。
在本发明的实施例中,其中喷水管的设置进一步辅助饱和水蒸气来降低底渣的温度,例如,保证底渣温度降至流化床气化炉运行压力对应露点温度以上100℃。
在本发明的实施例中,布风冷渣装置还包括中心射流喷管,设置于布风冷却段;中心射流喷管为双通道喷管结构,包括中心通道和环缝通道。
在本发明的实施例中,中心射流喷管的中心通道和环缝通道可以分别通入不同的气体,例如中心通道通入飞灰、环缝通道通入气化剂的组合。该种方式能够使中心射流喷管的射流区域形成局部高温区,局部高温区温度达到粉煤M的灰软化温度TS。这类布风冷却段可应用于流化床气化炉气化活性较低的煤。
在本发明的其他实施例中,布风冷渣装置还可以包括其他结构的布风组件;例如,布风组件包括风帽和风管,设置于布风冷却段内;其中,风管的一端与风帽相连通;风管的另一端延伸至布风冷却段外,用于作为饱和水蒸气入口;排渣管,与布风冷却段连通,用于将冷却后的底渣排出布风冷却段外。在本发明的实施例中,排渣管可以但并不局限于设置于布风冷却段底部。
在本发明的其他实施例中,布风冷渣装置还包括喷水分布器,设置于布风冷却段内,布风组件的下方;其中,喷水分布器的开口朝向排渣管。
在本发明的实施例中,喷水分布器相对于喷水管,其布水更为均匀。
在本发明的实施例中,喷水分布器设置于布风组件的下方,使来自喉口的底渣先后通过布风组件和喷水分布器,分别与饱和水蒸气和水发生直接换热。这种结构布风和布水均匀,使排出的底渣温度稳定,用于气化反应显热得到较好的回收;先与饱和水蒸气换热,再与水换热,使布风冷却段内部稳定。
在本发明的实施例中,布风冷却段的外壁设置冷却管形成水冷壁,冷却管内冷却介质的流向为由下向上。
在本发明的实施例中,通过在布风冷却段的外壁设置冷却管,形成间接换热,与布风冷却段的布风换热、布水换热结合,能够起到更好的冷渣效果,且使布风冷却段更为稳定。
在本发明的实施例中,布风冷却段设置多套,多套布风冷却段分别通过连接段与喉口相连通。
在本发明的实施例中,布风冷却段设置多套,可以但并不局限于两套,可以形成一备一用模式,有利于流化床气化炉长周期运行。此外在喉口与布风冷却段之间增加了连接段,有利于进一步提高粗颗粒和细颗粒的固体物料的分选。
在本发明的实施例中,布风段呈由上到下内径逐渐缩小的锥体结构。
在本发明的实施例中,布风段的锥角可以为25°~55°;优选为20°~40°。
在本发明的实施例中,布风段包括由下至上依次布置的一次风管、二次风管和三次风管。
在本发明的实施例中,一次风管和二次风管沿进风流向呈上倾结构,三次风管沿进风流向呈下倾结构。
在本发明的实施例中,一次风管由上到下至少设置一层,每层设置大于等于2根,多根一次风管以布风冷渣装置中心对称设置。
在本发明的实施例中,一次风管与水平面的夹角范围包括10°~60°。
在本发明的实施例中,一次风管中的一根或多个可以设置为双通道喷管,双通道喷管包括中心通道和环缝通道。
在本发明的实施例中,二次风管由上到下至少设置一层,每层设置大于等于2根,多根二次风管以布风冷渣装置中心对称设置。
在本发明的实施例中,二次风管与水平面的夹角范围包括10°~45°。
在本发明的实施例中,一次风管与二次风管沿布风段外缘上下交错设置。
在本发明的实施例中,三次风管为单层,以布风冷渣装置中心对称设置2~10根;优选3~6根。
在本发明的实施例中,三次风管与水平面的夹角范围包括10°~60°;优选30°~45°。
在本发明的实施例中,布风段还包括返料口。其中,该返料口为流化床气化炉的返料器与布风段的连接口,用于将返料器中的物料输送至布风段。
在本发明的实施例中,三次风管与返料口的高度差小于等于1.5m。例如,三次风管可以高于返料口1.5m,但是并不局限于此,还可以为返料口高于三次风管1.5m。
在本发明的实施例中,喉口呈圆筒结构,喉口的高度与喉口的直径的比值范围为(0.5~4):1。
作为本发明的另一个方面,还提供一种采用如上述用于流化床气化炉的布风冷渣装置的布风冷渣方法,包括:
在布风冷却段内通入饱和水蒸气,经布风段和喉口后的底渣以移动床方式下移;
饱和水蒸气与底渣逆流换热,实现流化床气化炉的布风冷渣;
其中,通过喉口和布风段分别形成喉口高速区和布风段差速区,实现流化床气化炉底部的固体物料的分选与强化内循环。
在本发明的实施例中,底渣以移动床方式下移表观流化速度范围为0.01m/s~0.25m/s;
在本发明的实施例中,在布风冷却段内,底渣温度降至预设温度阈值;
其中,当底渣温度高于预设温度阈值时,通过喷水将底渣进一步降低温度;
在本发明的实施例中,该预设温度阈值可以但并不局限于为流化床气化炉的运行压力对应露点温度以上100℃。
在本发明的实施例中,喉口处表观风速范围为4m/s~12m/s,优选5m/s~8m/s。
在本发明的实施例中,布风段包括由下至上依次布置的一次风管、二次风管和三次风管;
其中,一次风管的中心线与布风段相交的水平截面表观风速为0.5m/s~2.5m/s;二次风管的中心线与布风段相交的水平截面表观风速为1.5m/s~4.5m/s。
在本发明的实施例中,为了强化气化反应,同时避免结渣,布风段内一次风气化剂、二次风气化剂和三次风气化剂的氧浓度随布风段截面表观风速的上升而增加,其中,一次风管中通入的一次风气化剂为空气、氧气或富氧空气与水蒸气的混合气;一次风气化剂富氧浓度为10%~30%;
在本发明的实施例中,二次风管中通入的二次风气化剂为空气、氧气或富氧空气与水蒸气的混合气;二次风气化剂富氧浓度为21%~50%;
在本发明的实施例中,三次风管中通入的三次风气化剂为空气、氧气或富氧空气与水蒸气的混合气;三次风气化剂富氧浓度为21%~75%。
在本发明的实施例中,一次风管的喷口速度为15m/s~60m/s,优选20m/s~40m/s。
在本发明的实施例中,二次风管的喷口速度为12m/s~45m/s。
在本发明的实施例中,三次风管的喷口速度为15m/s~45m/s。
在本发明的实施例中,一次风管中的一根或多根没置为双通道喷管;
其中,双通道喷管包括中心通道和环缝通道;
其中,中心通道通入的为气力输送飞灰,环缝通道通入的为气化剂,飞灰为流化床气化炉自产的飞灰或性质相似、活性和含碳量接近的飞灰;
其中,中心通道的物料流速为15m/s~30m/s,环缝通道的气流流速为30m/s~60m/s。气化剂为空气、氧气和水蒸气混合气,氧气浓度为21%~50%。双通道喷管射流区域形成局部高温区,局部高温区温度达到粉煤M的灰软化温度TS。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明,但需要注意的是,下述的实施例仅用于说明本发明的技术方案,但本发明并不限于此。
实施例1
本发明实施例1提供一种用于流化床气化炉的布风冷渣装置及方法。图1为流化床气化炉结构示意图;图2为布风冷渣装置结构示意图。
如图1和图2所示,流化床气化炉包括气化炉炉膛1、气固分离器2、返料器3。气化炉给料口110位于返料口19上方;布风冷渣装置为流化床气化炉的部件,位于气化炉炉膛1的底部,由布风冷却段1-1、喉口1-2、布风段1-3组成。
布风冷却段1-1由位于底部的布风组件11、水冷壁、排渣管12、喷水管13构成的圆筒结构。布风组件11由风帽和风室组成。水冷壁由进水集箱17、水冷管和出水集箱18组成。喷水管13位于排渣管12上端,下倾设置,使喷入的水能与进入排渣管12的渣混合。布风冷却段1-1为移动床,表观风速范围为0.01m/s~0.25m/s。
喉口1-2位于布风冷却段1-1上方,布风段1-3的下方,用于连接布风冷却段1-1和布风段1-3。喉口1-2为上下等径的圆筒结构,喉口高度h为喉口直径的0.5~4倍,喉口1-2处风速设置为4m/s~12m/s,优选5m/s~8m/s。
布风段1-3下部与喉口1-2连接,上部与气化炉炉膛1下部连接,为下小上大的锥台结构。布风段1-3夹角d范围为25°~55°,优选20°~40°。布风段1-3包括从下到上布置的一次风管14、二次风管15、三次风管16、返料口19等。其中一次风管14和二次风管15采取上倾结构,一次风管14与水平面夹角范围为10°~60°。一次风管14至少布置1层,每层布置不少于2根,且呈对称布置。二次风管15与水平面夹角范围为10°~45°。二次风管15至少布置1层,每层布置不少于2根,且呈对称布置。一次风管14与二次风管15交错布置。三次风管16采取下倾结构,三次风管16与水平面夹角范围为10°~60°,优选30°~45°。三次风管16为单层,以中心对称均匀布置2~10根,优选3~6根。三次风管16与返料口19在水平方向上的高度差在±1.5m以内。
在本发明实施例1中还提供一种用于流化床气化炉的布风冷渣方法,方法涉及前述布风冷渣装置,包括如下操作:
1)饱和水蒸气S通过布风冷却段1-1底部的布风组件11均匀布风。布风冷却段1-1内底渣H以移动床方式下移,与饱和水蒸气S逆流换热。布风冷却段1-1内表观流化速度0.01m/s~0.25m/s。
2)在布风冷却段1-1内饱和水蒸气S不仅与向下移动的底渣逆流换热,而且与底渣发生气化反应吸热,此外饱和水蒸气的扰动,强化了水冷壁与底渣之间换热。饱和水蒸气S的作用使底渣温度降至流化床气化炉运行压力对应露点温度以上100℃,并通过排渣管12排出流化床气化炉。
3)当饱和水蒸气S的冷却未能将底渣H降温至气化炉运行压力对应露点温度以上100℃时,则通过位于排渣管12上部的喷水管13向离开布风冷却段的底渣喷水降温,使离开流化床气化炉的底渣H温度降至流化床气化炉运行压力对应露点温度以上100℃。
4)通过喉口和布风段结构及一次风管、二次风管布置形成喉口高速区和布风段差速区,实现流化床气化炉底部固体物料的分选和强化内循环,提高底部固体物料的停留时间,从而避免了来自返料器的大量含碳量较高的细物料随底渣排出系统,而且喉口高速区和差速床延长了粗颗粒气化时间,降低了粗颗粒的碳含量,进而降低了底渣的含碳量,提高了流化床气化炉的碳转化率。喉口处风速设置为4m/s~12m/s,优选5m/s~8m/s。一次风管中心线与布风段相交的水平截面表观风速为0.5m/s~2.5m/s;二次风管中心线与布风段相交的水平截面表观风速为1.5m/s~4.5m/s。
5)为了强化气化反应,同时避免结渣,在布风段一次风管通入的一次风气化剂A1,二次风管通入的二次风气化剂A2和三次风管通入的三次风气化剂A3氧浓度随着布风段截面表观风速的上升而增大。一次风气化剂A1为空气、氧气或富氧空气与水蒸气的混合气,富氧浓度为10%~30%,一次风管喷口速度为15m/s~60m/s,优选20m/s~40m/s;二次风气化剂A2为空气、氧气或富氧空气与水蒸气的混合气,富氧浓度为21%~50%,二次风管喷口速度为12m/s~45m/s;三次气化剂A3为空气、氧气或富氧空气与水蒸气的混合气,富氧浓度为21%~75%,三次风管喷口速度为15m/s~45m/s。
带布风冷渣装置的流化床气化炉流程为:0~10mm的粉煤M通过气化炉给料口110进入气化炉炉膛1,并被流化床气化炉内的物料快速加热,粗颗粒则直接落到布风段,在一次风气化剂、二次风气化剂、三次风气化剂和来自喉口饱和水蒸气S作用下,发生内循环和气化反应;细颗粒则与粗煤气发生气化反应,并被夹带至流化床气化炉的顶部,且经气固分离器,返料器后进入布风段。粗颗粒和细颗粒在布风段内发生气化反应和分选,细颗粒则在形成的粗煤气携带下进入气化炉炉膛上部,并伴随气化反应。粗颗粒则在布风段内发生内循环和气化反应。细颗粒和粗煤气在气固分离器分离作用下形成煤气G和飞灰AS,以及被气固分离器捕集的细颗粒。粗颗粒完成气化反应后以底渣通过喉口进入布风冷却段,与上行的饱和水蒸气S发生逆流换热,而被冷却。当底渣温度满足流化床气化炉运行压力对应露点温度以上100℃的要求则排出流化床气化炉,当底渣温度高于流化床气化炉运行压力对应露点温度以上100℃,则通过喷水管喷水进行降温,使底渣温度满足要求。
实施例2
图3为本发明实施例2的底部排渣的布风冷却段结构示意图。
如图3所示,本发明实施例2的布风冷渣装置结构与实施例1的布风冷渣装置结构相同,其不同之处在于:排渣管12位于布风冷却段1-1底部,在排渣管12上部设置喷水分布器。在喷水分布器上部为布风组件11,布风组件11由风帽和风管组成,底渣可以通过布风组件11。这种结构使来自喉口1-2的底渣先后通过布风组件11和喷水分布器,分别与饱和水蒸气S和水W发生逆流换热。这种结构布风和布水均匀,使排出的底渣温度稳定,用于气化反应显热得到较好的回收;先与饱和水蒸气换热,再与水换热,使布风冷却段内部稳定。
实施例3
图4为本发明实施例3的布风冷渣装置结构示意图。
如图4所示,本发明实施例3的布风冷渣装置结构与实施例2的布风冷渣装置结构相同,其不同之处在于:布风冷渣装置通过喉口1-2一分为二,包括两套布风冷却段1-1。这种布风冷渣装置的布风冷却段1-1为一备一用设置,有利于流化床气化炉长周期运行。此外这种布风冷渣装置喉口1-2与布风冷却段1-1之间增加了连接段,有利于进一步提高粗颗粒和细颗粒的分选。
实施例4
图5为本发明实施例4的带中心射流喷管的布风冷却段的结构示意图。
如图5所示,本发明实施例4的布风冷渣装置结构与实施例1的布风冷渣装置结构相同,其不同之处在于:布风冷却段1-1底部布风组件11为风帽和风室结构,在布风组件11中心增加一根中心射流喷管。中心射流喷管为双通道喷管,喷管的中心通道为气力输送的飞灰AS,环缝通道为气化剂A4。气化剂A4为空气、氧气和水蒸气混合气,氧浓度为21%~50%。中心射流喷管的中心通道的物料流速为15m/s~30m/s,环缝通道的气流流速为30m/s~60m/s。中心射流喷管通过飞灰和气化剂组合,使中心射流喷管的射流区域形成局部高温区。局部高温区温度达到粉煤M的灰软化温度TS。这类布风冷却段1-1可应用于流化床气化炉气化活性较低的煤。
实施例5
图6为本发明实施例5的带双通道喷管的布风段结构示意图。
本发明实施例5的布风冷渣装置结构与实施例1的布风冷渣装置结构相同,其不同之处在于:将布风段1-3某1根一次风管14替换为由气化剂和飞灰组成的双通道喷管。如图6所示,双通道喷管的中心通道为气力输送的飞灰,环缝通道为气化剂A4。气化剂A4为空气、氧气和水蒸气混合气,氧浓度为21%~50%。双通道喷管的中心通道物料流速为15m/s~30m/s,环缝通道气流流速为30m/s~60m/s。双通道喷管通过飞灰和气化剂组合,使双通道喷管的射流区域形成局部高温区。局部高温区温度达到粉煤M的灰软化温度TS。这类布风冷却段可应用于流化床气化炉气化活性较低的煤。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于流化床气化炉的布风冷渣装置,其特征在于,所述布风冷渣装置作为流化床气化炉的一部分,设置于气化炉炉膛的下方;其中,所述布风冷渣装置包括:
布风段,与所述气化炉炉膛相连通;所述布风段沿竖直方向分级布风,用于形成布风段差速区;
喉口,设置于所述布风段下方,用于形成喉口高速区;
布风冷却段,设置于所述喉口的下方;
其中,所述布风冷却段通入饱和水蒸气,粉煤经所述布风段与所述喉口后生成底渣,所述底渣在所述布风冷却段内以移动床方式下移,所述饱和水蒸气与所述底渣逆流换热,实现流化床气化炉的布风冷渣。
2.如权利要求1所述的用于流化床气化炉的布风冷渣装置,其特征在于,所述布风冷渣装置还包括:
布风组件,设置于所述布风冷却段;所述布风组件包括风帽和风室;所述布风冷却段的下方设置饱和水蒸气入口,所述饱和水蒸气入口与所述风帽之间的空间形成风室;
排渣管,设置于所述布风组件的上方,与所述布风冷却段相连通,用于将冷却后的底渣排出所述布风冷却段外。
3.如权利要求2所述的用于流化床气化炉的布风冷渣装置,其特征在于,所述布风冷渣装置还包括:
喷水管,设置于所述布风冷却段的所述排渣管的上方;其中,所述喷水管沿水流方向呈下倾结构。
4.如权利要求2所述的用于流化床气化炉的布风冷渣装置,其特征在于,所述布风冷渣装置还包括:
中心射流喷管,设置于所述布风冷却段;所述中心射流喷管为双通道喷管,包括中心通道和环缝通道。
5.如权利要求1所述的用于流化床气化炉的布风冷渣装置,其特征在于,所述布风冷渣装置还包括:
布风组件,设置于所述布风冷却段内;所述布风组件包括风帽和风管;所述风管的一端与所述风帽相连通;所述风管的另一端延伸至所述布风冷却段外,用于作为饱和水蒸气入口;
排渣管,与所述布风冷却段连通,用于将冷却后的底渣排出所述布风冷却段外;其中,所述排渣管设置于所述布风冷却段底部。
6.如权利要求5所述的用于流化床气化炉的布风冷渣装置,其特征在于,所述布风冷渣装置还包括:
喷水分布器,设置于所述布风冷却段内,所述布风组件的下方;
其中,所述喷水分布器的开口朝向所述排渣管。
7.如权利要求1所述的用于流化床气化炉的布风冷渣装置,其特征在于,
其中,所述布风冷却段的外壁设置冷却管,所述冷却管内冷却介质的流向为由下向上;
其中,所述布风冷却段设置多套,多套所述布风冷却段分别通过连接段与所述喉口相连通。
8.如权利要求1所述的用于流化床气化炉的布风冷渣装置,其特征在于,所述布风段呈由上到下内径逐渐缩小的锥体结构;
其中,所述布风段的锥角为25°~55°;优选为20°~40°;
其中,所述布风段包括由下至上依次布置的一次风管、二次风管和三次风管;
其中,所述一次风管和二次风管沿进风流向呈上倾结构,所述三次风管沿进风流向呈下倾结构;
其中,所述一次风管由上到下至少设置一层,每层设置大于等于2根,多根所述一次风管以所述布风冷渣装置中心对称设置;
其中,所述一次风管与水平面的夹角范围包括10°~60°;
所述一次风管包括双通道喷管,所述双通道喷管包括中心通道和环缝通道;
其中,所述二次风管由上到下至少设置一层,每层设置大于等于2根,多根所述二次风管以所述布风冷渣装置中心对称设置;
其中,所述二次风管与水平面的夹角范围包括10°~45°;
其中,所述一次风管与所述二次风管沿所述布风段外缘上下交错设置;
其中,所述三次风管为单层,以所述布风冷渣装置中心对称设置2~10根;优选3~6根;
其中,三次风管与水平面的夹角范围包括10°~60°;优选30°~45°;
其中,所述布风段还包括返料口;
其中,所述三次风管与所述返料口的高度差小于等于1.5m。
9.如权利要求1所述的用于流化床气化炉的布风冷渣装置,其特征在于,所述喉口呈圆筒结构,所述喉口的高度与所述喉口的直径的比值范围为(0.5~4):1。
10.一种采用如权利要求1至9任一项用于流化床气化炉的布风冷渣装置的布风冷渣方法,其特征在于,包括:
在所述布风冷却段内通入饱和水蒸气,经所述布风段和所述喉口后的底渣以移动床方式下移;
所述饱和水蒸气与所述底渣逆流换热,实现流化床气化炉的布风冷渣;
其中,通过所述喉口和所述布风段分别形成喉口高速区和布风段差速区,实现所述流化床气化炉底部的固体物料的分选与强化内循环。
11.如权利要求10所述的布风冷渣方法,其特征在于,
其中,所述底渣以移动床方式下移表观流化速度范围为0.01m/s~0.25m/s;
其中,在所述布风冷却段内,所述底渣的温度降至预设温度阈值;
其中,当所述底渣的温度高于所述预设温度阈值时,通过喷水将所述底渣的温度降至所述预设温度阈值;
其中,所述喉口处表观风速范围为4m/s~12m/s,优选5m/s~8m/s;
其中,所述布风段包括由下至上依次布置的一次风管、二次风管和三次风管;
其中,所述一次风管的中心线与所述布风段相交的水平截面表观风速为0.5m/s~2.5m/s;所述二次风管的中心线与所述布风段相交的水平截面表观风速为1.5m/s~4.5m/s;
其中,所述一次风管中通入的一次风气化剂为空气、氧气或富氧空气与水蒸气的混合气;所述一次风气化剂富氧浓度为10%~30%;
其中,所述二次风管中通入的二次风气化剂为空气、氧气或富氧空气与水蒸气的混合气;所述二次风气化剂富氧浓度为21%~50%;
其中,所述三次风管中通入的三次风气化剂为空气、氧气或富氧空气与水蒸气的混合气;所述三次风气化剂富氧浓度为21%~75%;
其中,一次风管的喷口速度为15m/s~60m/s,优选20m/s~40m/s;
其中,二次风管的喷口速度为12m/s~45m/s;
其中,三次风管的喷口速度为15m/s~45m/s;
其中,所述一次风管中的一根或多根设置为双通道喷管;
其中,所述双通道喷管包括中心通道和环缝通道;
其中,所述中心通道通入的为气力输送飞灰,所述环缝通道通入的为气化剂;
其中,所述中心通道的物料流速为15m/s~30m/s,所述环缝通道的气流流速为30m/s~60m/s。
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