CN114634829A - 煤气化设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种煤气化设备。煤气化设备包括：炉体，具有在高度方向上相对的顶部和底部，顶部设有连接口和进料口；布煤装置，包括主轴杆和连接于主轴杆上的布煤组件，主轴杆由连接口延伸至炉体内部，布煤组件位于炉体内部；驱动装置，包括传动组件，传动组件与主轴杆连接、且相对于进料口远离底部设置。

Description

煤气化设备

技术领域

本发明属于煤气化技术领域，具体涉及一种煤气化设备。

背景技术

煤炭作为一种化石燃料，是目前甚至未来很长一段时间内人们生产生活必不可缺的能源之一。如果将煤炭直接燃烧不仅浪费了大量资源，更会排放SO₂、NO_x、CO等有害气体，造成环境污染。因此，推动煤炭的清洁利用已经成为行业发展的必然选择。

煤气化是煤炭清洁利用的重要途径之一。现有的煤气化技术是将煤炭加入气化炉内，在气化剂的作用下使煤炭转化成煤气。然而，气化炉会发生运行不稳定的问题，这会影响气化炉的煤气化效果。因此，仍然需要提供一种具有改善的运行稳定性的煤气化设备。

发明内容

本发明提供一种煤气化设备，其包括：

炉体，具有在高度方向上相对的顶部和底部，顶部设有连接口和进料口；

布煤装置，包括主轴杆和连接于主轴杆上的布煤组件，主轴杆由连接口延伸至炉体内部，布煤组件位于炉体内部；

驱动装置，包括传动组件，传动组件与主轴杆连接、且相对于进料口远离底部设置。

在本发明任一实施方式中，连接口位于顶部的中间位置。

在本发明任一实施方式中，两个以上的进料口分布在连接口的周侧。

在本发明任一实施方式中，传动组件包括传动配合的驱动轮和传动轮，传动轮连接于主轴杆。驱动装置还包括驱动电机，驱动电机经驱动轴与驱动轮连接。

在本发明任一实施方式中，煤气化设备还包括：

法兰，具有在高度方向上相对的第一端和第二端，第一端连接于连接口，主轴杆通过连接组件连接于法兰；

顶盖，连接于法兰的第二端，顶盖具有侧壁和顶壁围合形成的槽部，传动组件位于槽部。

在本发明任一实施方式中，布煤组件包括在炉体的顶部至底部方向上依次设置的布煤器和搅拌器。

在本发明任一实施方式中，煤气化设备还包括与进料口一一对应连接的加煤装置，加煤装置包括：

加煤管，连接于炉体的进料口；

煤锁，连接于加煤管的加煤口。

在本发明任一实施方式中，连接口与加煤管的加煤口的中心距D与煤锁的最大外半径R之间满足：D≥R。

在本发明任一实施方式中，加煤管的中心轴线与炉体的中心轴线之间的夹角α满足：15°≤α≤60°，或25°≤α≤45°。

在本发明任一实施方式中，加煤管的最小内直径d与煤锁的卸煤口直径d’之间满足：d≥d’。

在本发明任一实施方式中，加煤管在加煤口至排煤口的方向上的内径逐渐减小。

根据本发明的煤气化设备，通过在炉体顶部设有独立于进料口的连接口，使布煤装置的主轴杆由连接口延伸至炉体内部，并且使驱动装置用于驱动主轴杆转动的传动组件相对于进料口远离底部设置，由此能从根本上解决原料煤对传动组件的冲击问题，并且能有效避免传动组件受原料煤影响导致的传动异常问题。因此，本发明提供的煤气化设备能具有较高的运行稳定性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是一种单煤锁气化炉的示意图。

图2是一种双煤锁气化炉的示意图。

图3是本发明一个实施例的煤气化设备的整体结构示意图。

图4是图3的局部剖视示意图。

图5是本发明一个实施例的煤气化设备的局部结构示意图。

图6是本发明一个实施例的煤气化设备的布煤装置结构示意图。

图7是本发明一个实施例的煤气化设备的炉体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数；“多个(种)”、“几个(种)”的含义是两个(种)以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的实施例的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本文中通过端点对数值范围的记载包括该范围内包含的所有数字(例如1～5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。此外，范围的公开包括在较宽范围内的所有子范围的公开(例如1～5公开了1～4、1.5～4.5、1～2等)。

在本文的描述中，除非另有说明，术语“或”是包括性的。也就是说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。

本发明的上述发明内容并不意欲描述本发明中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。

用于煤气化的气化炉可以为固定床气化炉。已有的固定床气化炉包括单煤锁气化炉和双煤锁气化炉。图1是一种单煤锁气化炉的示意图。图2是一种双煤锁气化炉的示意图。如图1和图2所示，煤锁3与炉体1顶部的进料口2相连通。煤锁3将原料煤(例如块煤等)从进料口2加入炉体1内。进料口2同时做为布煤装置的连接口。布煤装置的从动齿轮4位于炉体1内部，且位于进料口2的正下方。这使得从动齿轮4长期受到原料煤的冲击。另外，由于受原料煤的影响，容易导致从动齿轮4与主动齿轮5之间发生啮合传动异常。这使得布煤装置的布煤效果受到影响，导致气化炉的运行稳定性降低。

为了解决上述问题，本发明提供一种煤气化设备。图3是作为一个示例的煤气化设备的整体结构示意图。图4是图3的局部剖视示意图。参照图3和图4，本发明提供的一种煤气化设备包括炉体100、以及安装于炉体100的布煤装置200和驱动装置300。

炉体100具有在高度方向上相对的顶部T和底部D，顶部T设有连接口110和进料口120。作为具体的示例，炉体100包括炉壁130和由炉壁130围合形成的内腔室140，连接口110和进料口120分别为与内腔室140连通的开口。

布煤装置200包括主轴杆210和连接于主轴杆210上的布煤组件220。主轴杆210由连接口110延伸至炉体100的内腔室140，布煤组件220位于内腔室140。布煤组件220用于使由进料口120加入的原料煤形成均匀平整的煤层。为此，布煤组件220相对于进料口120靠近底部D设置。对布煤组件220没有特别的限制，可采用本领域已知的布煤结构。

驱动装置300包括传动组件310，传动组件310与主轴杆210连接，并且传动组件310相对于进料口120远离底部D设置。或者说，传动组件310高于进料口120。传动组件310用于带动主轴杆210转动，以便驱动布煤组件220发挥均匀平整煤层的作用。在一些实施例中，传动组件310包括传动配合的驱动轮311和传动轮312，传动轮312连接于主轴杆210。驱动装置300还可以包括驱动电机320，驱动电机320经驱动轴与驱动轮311连接。由此，驱动电机320经传动组件310带动主轴杆210转动。

根据本发明的煤气化设备，通过在炉体100的顶部T设有独立于进料口120的连接口110，使布煤装置200的主轴杆210由连接口110延伸至炉体100内部，并且使驱动装置300的传动组件310相对于进料口120远离底部D设置，由此能从根本上解决原料煤对传动组件310的冲击问题，并且能有效避免传动组件310受原料煤影响导致的传动异常问题。因此，本发明提供的煤气化设备能具有较高的运行稳定性和可靠性。

此外，由于布煤装置200经由独立于进料口120的连接口110连接于炉体100，还能方便煤气化设备的管理与维护。

炉体100上可以设计一个或两个以上的进料口120。为了满足较大投煤量的需求，在一些实施例中，炉体100上设有两个以上的进料口120，两个以上的进料口120分布在连接口110的周侧。两个以上的进料口120可以等间距地围绕在连接口110的周侧。进料口120的数量可以根据实际需求进行选择，例如2个、3个、4个等。

在一些实施例中，煤气化设备还包括与进料口120一一对应连接的加煤装置400。加煤装置400用于向炉体100内加煤。此处，一一对应连接指的是，加煤装置400的数量与进料口120的数量相同，在每个进料口120分别连接有加煤装置400。

加煤装置400可采用本领域已知的用于加煤的装置。在一些实施例中，加煤装置400可包括连接于进料口120的加煤管410，以及连接于加煤管410的加煤口的煤锁420。煤锁420可以是本领域已知的结构。

如图2所示，在已有双煤锁气化炉中，双煤锁3均经过一过渡仓6与炉体1顶部的进料口2相连通。双煤锁3交替向过渡仓6内加煤，过渡仓6将原料煤从进料口2加入炉体1内。然而，过渡仓6连接于双煤锁3与炉体1之间，使得煤锁3与炉体1之间存在较大的位差，由此导致块状的原料煤在加煤过程中容易摔破碎，从而给炉体1内带来更多的煤粉。这会严重影响气化炉的运行稳定性和气化效果。另外，过渡仓6作为直接与炉体1连通的第三类压力容器，对设计、制造、检验的要求更为严格。相应地，设备整体的成本较高，且后期的设备管理和检验也较为繁琐。

本发明的设计中，煤锁420与进料口120一一对应连接，并且使用加煤管410将煤锁420直接安装于进料口120，由此有利于降低煤锁420与炉体之间的位差，从而可以有效缓解原料煤在加煤过程中发生破碎的现象。炉体100内的煤粉含量较少，有利于改善煤气化设备的运行稳定性和气化效果。另外，加煤管410相对于过渡仓6来说结构简单，有利于降低设备制造成本以及后期的管理与维护成本。

参照图5，在一些实施例中，加煤管410的中心轴线与炉体100的中心轴线之间的夹角α满足：15°≤α≤60°。可选地，25°≤α≤45°，25°≤α≤35°，或28°≤α≤40°。加煤管410相对于炉体100的中心轴线具有适当的倾斜角度，有利于进一步降低原料煤进入炉体100内的落差，由此进一步减少原料煤的破碎，降低炉体100内的煤粉含量，从而能进一步改善煤气化设备的运行稳定性和气化效果。另外，当设备采用两个以上的煤锁时，使加煤管410形成一定的倾斜角度，还方便为煤锁420提供安装空间。

在一些实施例中，连接口110与加煤管410的加煤口411的中心距D与煤锁420的最大外半径R之间满足：D≥R。这样保证了煤锁420的安装空间。可选地，D/R为1.5～2，或1.7～1.8等。D/R适当，既能保证煤锁420的安装空间，还可以使设备的结构更紧凑、合理。

在一些实施例中，加煤管410的最小内直径d与煤锁420的卸煤口421直径d’之间满足：d≥d’。使加煤管410的最小内直径d大于或等于煤锁420的卸煤口421直径d’，有助于顺利加煤，避免发生原料煤的截流问题。

在一些实施例中，在加煤管410的加煤口411至排煤口412的方向上，加煤管410的内径逐渐减小。这样便于顺利加煤。

在一些实施例中，连接口110位于炉体100的顶部T的中间位置。进一步地，主轴杆210的中心轴线与炉体100的中心轴线重合。将布煤组件220安装于该主轴杆210上，有利于煤层在炉体100内的均匀分布。

在一些实施例中，煤气化设备还包括连接于连接口110的法兰510。法兰510具有在煤气化设备高度方向上相对的第一端511和第二端512，第一端511连接于连接口110。主轴杆210通过连接组件600连接于法兰510。这样可以将布煤装置200稳定地安装于炉体100上。连接组件600可采用本领域已知的结构。可选地，连接组件600包括止推轴承和径向轴承。

可选地，在法兰510的第二端512连接有顶盖520。顶盖520具有侧壁521和顶壁522围合形成的槽部，传动组件310位于槽部。如图4所示，传动组件310包括传动配合的驱动轮311和传动轮312，传动轮312连接于主轴杆210上、且位于槽部，驱动轮311位于槽部且与传动轮312传动配合连接。传动组件310尽可能远离进料口120设置，能使其在较为清洁的环境中运行，由此能进一步降低原料煤对传动组件310传动的影响，同时还能减小传动组件310的磨损，降低故障率。

另外，传动组件310靠近顶壁522设置，还方便与驱动电机320连接，从而使设备结构更合理，还有利于节约能耗。可选地，驱动电机320安装于顶盖520背离内腔室140的一侧。驱动轴330穿过顶盖520与驱动轮311连接。此外，顶盖520还起到封闭连接口110的作用。

驱动轮311和传动轮312可采用本领域已知的结构。作为示例，驱动轮311和传动轮312均为齿轮。驱动轮311和传动轮312通过轮缘上的齿部啮合连接，以传输动力。

在一些实施例中，布煤组件220包括在炉体100的顶部T至底部D方向上依次设置的布煤器221和搅拌器222。布煤器221相对于搅拌器222靠近进料口120设置。由进料口120加入的原料煤依次经布煤器221分布和搅拌器222的搅拌，使得原料煤均匀分布，有利于达到良好的气化效果。

布煤器221可以采用本领域已知的结构。图6示出本发明的一些实施例中提供的一种布煤装置200的结构示意图。参照图6，在布煤装置200中，布煤器221包括布煤盘10，布煤盘10具有中心开孔以供主轴杆210穿过，并且具有环绕中心开孔的多个下煤口11。布煤盘10经中心开孔连接于主轴杆210上，在主轴杆210带动下转动。加入炉体100内的原料煤经过布煤盘10，由下煤口11处落下，实现分布。

布煤盘10具有相对的顶面和底面。具体来说，底面是朝向搅拌器222的一侧。可选地，在布煤盘10的底面还设有至少部分地围绕下煤口11的阻挡部12。作为示例，阻挡部12呈管状，且其内径沿远离布煤盘10的方向逐渐增大。如图6所示，作为另一示例，阻挡部12还可以包括相对设置的第一挡板12a和第二挡板12b，第一挡板12a和第二挡板12b之间的距离沿远离布煤盘10的方向逐渐增大。

可选地，布煤器221还包括沿主轴杆210周侧活动连接于主轴杆210的多个刮刀20，且该多个刮刀20位于布煤盘1的顶面侧。刮刀20不随主轴杆210的转动而转动。随着布煤盘10的转动，刮刀20将落在布煤盘10上的煤推至下煤口11处落下。进一步可选地，刮刀20朝向布煤盘10的边缘呈锯齿状。这样有利于降低布煤盘10的转动阻力。

可选地，布煤器221还包括套筒30。套筒30固定连接于炉壁130，且位于布煤盘10的顶面侧。套筒30有助于使原料煤落至布煤盘10进行分布。进一步可选地，套筒30可包括相继分布的第一筒段31和第二筒段32，第一筒段31相对远离布煤盘10设置。第一筒段31可以为直筒段，其内直径可以大于布煤盘10的外直径。第二筒段32可以为锥筒段，其最小内直径小于或等于布煤盘10的外直径。

在这些实施例中，刮刀20的另一端可以连接在套筒30上。这样便于稳定地固定刮刀20。可选地，刮刀20的外边缘包括相继分布的与第二筒段32配合的斜边部分和与第一筒段31配合的直边部分。刮刀20与套筒30的内侧面形成有效配合，可以避免原料煤在边角处堆积。

搅拌器222可以采用本领域已知的结构。通过搅拌器222使得煤层更加均匀。在布煤装置200中，搅拌器222的示例可包括在主轴杆210延伸方向上的多层搅拌臂40，例如三层、四层等。每层搅拌臂20的数量可以为多个，例如三个、四个、五个等。并且，每层中的多个搅拌臂40均匀分布于主轴杆210的周侧。可选地，在多层搅拌臂40中，最底层的搅拌臂40的长度最短。这样有利于煤层的均匀分布，并且有助于减小搅拌臂40的损耗。

可选地，搅拌臂40为直臂，并且由主轴杆210至远离布煤器221的方向倾斜设置。倾斜的角度可以为10°以内，可选地为2°～10°，3°～8°，或4°～6°等。这样有利于煤层的均匀分布。

可选地，布煤装置200的冷却介质的进水端和回水端可以位于顶盖520外部。

参照图7，在一些实施例中，炉壁130可包括外壁131和内壁132，外壁131套设于内壁132外侧，且外壁131的内壁面与内壁132的外壁面之间相间隔。炉壁130形成夹套结构，夹套内可以供换热介质(例如冷却水)流动，以便对炉壁130进行降温保护。

在一些实施例中，炉壁130包括在炉体100的顶部T至底部D方向上相继分布的第一炉段L1和第二炉段L2，第一炉段L1的内直径Φ1与第二炉段L2的内直径Φ2之比Φ1/Φ2为0.6～1；可选地为0.6～0.95，0.6～0.9，或0.7～0.8等。由此，靠近进料口120的外壁131与内壁132之间的间隔相对较大，可以汇集夹套冷却水产生的蒸汽。蒸汽还可以对原料煤起到预热作用。第一炉段L1和第二炉段L2各自可以为等径段。

另外，靠近进料口120的内壁132的内直径可以与布煤器221的套筒30的尺寸相匹配，便于布煤器221的安装。在一些实施例中，炉体100还可选地包括布煤器连接部150，布煤器连接部150连接于第一炉段L1远离顶部T的一端。布煤器连接部150可以呈筒状结构。套筒30安装于布煤器连接部150内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种煤气化设备，其特征在于，包括：

炉体，具有在高度方向上相对的顶部和底部，所述顶部设有连接口和进料口；

布煤装置，包括主轴杆和连接于所述主轴杆上的布煤组件，所述主轴杆由所述连接口延伸至所述炉体内部，所述布煤组件位于所述炉体内部；

驱动装置，包括传动组件，所述传动组件与所述主轴杆连接、且相对于所述进料口远离所述底部设置。

2.根据权利要求1所述的煤气化设备，其特征在于，所述连接口位于所述顶部的中间位置。

3.根据权利要求1或2所述的煤气化设备，其特征在于，两个以上的所述进料口分布在所述连接口的周侧。

4.根据权利要求1所述的煤气化设备，其特征在于，所述传动组件包括传动配合的驱动轮和传动轮，所述传动轮连接于所述主轴杆；

所述驱动装置还包括驱动电机，所述驱动电机经驱动轴与所述驱动轮连接。

5.根据权利要求4所述的煤气化设备，其特征在于，还包括：

法兰，具有在所述高度方向上相对的第一端和第二端，所述第一端连接于所述连接口，所述主轴杆通过连接组件连接于所述法兰；

顶盖，连接于所述法兰的第二端，所述顶盖具有侧壁和顶壁围合形成的槽部，所述传动组件位于所述槽部。

6.根据权利要求1所述的煤气化设备，其特征在于，所述布煤组件包括在所述炉体的顶部至底部方向上依次设置的布煤器和搅拌器。

7.根据权利要求3所述的煤气化设备，其特征在于，还包括与所述进料口一一对应连接的加煤装置，所述加煤装置包括：

加煤管，连接于所述炉体的所述进料口；

煤锁，连接于所述加煤管的加煤口。

8.根据权利要求7所述的煤气化设备，其特征在于，所述连接口与所述加煤管的加煤口的中心距D与所述煤锁的最大外半径R之间满足：D≥R。

9.根据权利要求7所述的煤气化设备，其特征在于，所述加煤管的中心轴线与所述炉体的中心轴线之间的夹角α满足：15°≤α≤60°，或25°≤α≤45°。

10.根据权利要求7所述的煤气化设备，其特征在于，所述加煤管的最小内直径d与所述煤锁的卸煤口直径d’之间满足：d≥d’；和/或，

所述加煤管在加煤口至排煤口的方向上的内径逐渐减小。

Images