CN117736770A - 一种新型粉煤加氢气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型粉煤加氢气化炉，包括封闭式炉体、变径出料器及气固分离装置，在封闭式炉体内腔中部设有废热锅炉，废热锅炉上方的封闭式炉体内腔为气化反应室，废热锅炉下方的封闭式炉体内腔为半焦储存室；在废热锅炉的炉膛口上设有变径出料器，变径出料器的出料口处设有气固分离装置。优点在于：气化反应生成的高温煤气和半焦形成气固混合物,经废热锅炉进行换热降温，实现了对高温合成气及高温半焦所夹带的热能的回收利用，在降温过程中避免了杂质气体的引入，减轻了合成气提纯装置的工作负荷；通过设置气固分离装置并在其内部设置弧形导向板，有效提高了合成气与半焦的分离效果。
Description
技术领域：
本发明属于煤气化技术领域，具体涉及一种新型粉煤加氢气化炉。
背景技术：
加氢气化是指含碳化合物与氢气在中温(700-1000℃)、高压(5-10MPa)的条件下进行反应，生成富含甲烷的粗煤气、高附加值芳烃油品和高热值半焦的过程。
在现有加氢气化炉中，采用向气化炉内引入外界的合成气对高温半焦及高温合成气进行降温，使得高温半焦和高温合成气带有的热能无法利用，造成能源的浪费。另外，由于外界合成气的主要组分为一氧化碳和氢气，当外界合成气进入加氢气化炉时，一氧化碳随之混入加氢气化炉内的合成气中，影响了整个加氢气化炉内合成气的氢气纯度，影响气化炉内的正向反应效率，而且在后续合成气的提纯过程中，需要增设一氧化碳去除装置，增加了设备成本。
加氢气化炉内半焦和合成气的气固分离采用半焦自身重力沉降的方式进行，由于加氢气化得到的半焦具有质地疏松、颗粒较细、密度小的特性，使得气固分离效果较差，导致合成气夹带大量的半焦进入后系统，增大了后系统的工作负荷，长周期运行则会造成后续除灰系统失效。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种新型粉煤加氢气化炉。
本发明由如下技术方案实施：一种新型粉煤加氢气化炉，包括封闭式炉体，在所述封闭式炉体内腔中部设有废热锅炉；所述废热锅炉上方的所述封闭式炉体内腔为气化反应室，所述废热锅炉下方的所述封闭式炉体内腔为半焦储存室；所述废热锅炉的炉膛与所述气化反应室及所述半焦储存室连通；
所述气化反应室顶部设有喷嘴，所述喷嘴分别与高温氢气气源、氧气气源及粉煤仓连通；所述半焦储存室的底部设有排焦口；
所述废热锅炉的换热介质进口与高压锅炉给水管网通过管路连通；所述废热锅炉的换热介质出口与蒸汽管网通过管路连通；
在与所述半焦储存室连通的所述废热锅炉的炉膛口上设有变径出料器；所述变径出料器的出料口向上设置；所述变径出料器的出料口处设有气固分离装置，所述变径出料器的出料口与所述气固分离装置的分离仓进料口连通；
气化反应室设于气化炉的顶部,反应生成的高温煤气和半焦形成气固混合物,经废热锅炉进行换热降温，实现了对高温合成气及高温半焦所夹带的热能的回收利用，且在降温过程中避免了杂质气体的引入，减轻了后续合成气提纯装置的工作负荷。
所述气固分离装置包括气固分离仓及合成气管；
在所述气固分离仓底部设有所述分离仓进料口及分离仓出料口，在所述分离仓进料口及所述分离仓出料口之间的所述气固分离仓侧壁上水平贯穿设有所述合成气管；
在所述气固分离仓内的所述合成气管管壁上均匀开设有进气口；所述合成气管的两端穿过所述封闭式炉体的外壁、置于所述封闭式炉体的外侧。
优选的，所述变径出料器包括敞口端与所述废热锅炉的炉膛口连通进料漏斗和U形出料管，所述U形出料管的一端与所述进料漏斗的缩口端连通，所述U形出料管的另一端口为向上设置的所述变径出料器的出料口。
优选的，所述变径出料器包括敞口端与所述废热锅炉的炉膛口连通进料漏斗、下料管和U形出料管；U形出料管有效减小了合成气输送半焦的阻力，有利于物料的顺畅输送。竖直设置的所述下料管一端与所述进料漏斗的缩口端连通，在所述下料管的另一端设有堵板；在所述下料管的管壁上沿周长均匀分布设有两个以上的所述U形出料管；U形出料管的均匀分布使得合成气的分配更加均匀，进而提高半焦输送的效率。
每个所述U形出料管的一端与所述下料管连通，所述U形出料管的另一端口为向上设置的所述变径出料器的出料口。
优选的，所述变径出料器的出料口与所述分离仓进料口通过进料变径管连通；所述进料变径管的敞口端与所述变径出料器的出料口连通，所述进料变径管的缩口端与所述分离仓进料口连通。通过设置进料变径管，可加快合成气推动半焦进入气固分离装置的速度，进而提高气固分离效果。
优选的，在所述分离仓出料口上设有竖直设置的出料变径管，所述出料变径管的敞口端与所述分离仓出料口连通，在所述出料变径管的缩口端上竖直设有落料管，出料变径管接收半焦后满料下行，使得落料管中充满半焦，可以起到料封作用，避免合成气进入半焦储存室。所述落料管的底端管口与所述下料管的另一端管口处于同一水平线，保证落料管既能够满足料封作用的要求又不至于由于落料管过长而伸入半焦层中影响排焦。
优选的，在所述合成气管上方的所述气固分离仓内腔设有开口向下的弧形导向板；所述弧形导向板的轴向与所述合成气管的轴向平行设置。
优选的，所述进气口为沿所述合成气管轴向开设的长条孔。
通过设置弧形导向板，同时采用下部进料和下部出料的方式，使得物料沿气固分离装置的切面进入气固分离仓并在气固分离仓中形成半圆弧形的旋转，在离心力的作用下，固体半焦沿气固分离装置的内壁运动由分离仓出料口排出，合成气则由长条孔进入合成气管排出气化炉，实现了气固分离的目的。
本发明的优点：1、气化反应室设于气化炉的顶部,反应生成的高温煤气和半焦形成气固混合物,经废热锅炉进行换热降温，实现了对高温合成气及高温半焦所夹带的热能的回收利用，且在降温过程中避免了杂质气体的引入，减轻了后续合成气提纯装置的工作负荷，同时，气化反应室的产物包括合成气和半焦，合成气对半焦有推动作用，有利于保证半焦的顺畅流动；2、气固分离装置内设有弧形导流板，同时采用下部进料和下部出料的方式，使得固体半焦沿气固分离装置的内壁运动由分离仓出料口排出，合成气则由长条孔进入合成气管道排出气化炉，实现了气固分离的目的；3、通过在气固分离装置的分离仓进料口处加装进料变径管，有利于提高物料进入气固分离装置的速度，进而提高气固分离效果；4、在气固分离装置的分离仓出料口处加装出料变径管，可以起到料封作用，避免合成气进入半焦储存室。
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：实施例1的整体结构示意图；
图2：实施例1中气固分离装置的整体结构示意图；
图3：实施例1中气固分离装置的剖面图；
图4：实施例2的整体结构示意图；
图5：实施例3的整体结构示意图；
图6：实施例2、实施例3中气固分离装置的整体结构示意图；
图7：实施例2、实施例3中气固分离装置的剖面图；
图中：1、封闭式炉体，2、废热锅炉，21、炉膛，22、换热介质进口，23、换热介质出口，3、气化反应室，31、喷嘴，4、半焦储存室，41、排焦口，5、高温氢气气源，6、氧气气源，7、粉煤仓，8、高压锅炉给水管网，9、蒸汽管网，10、变径出料器，101、进料漏斗，102、U形出料管，103、下料管，104、堵板，11、气固分离装置，111、气固分离仓，112、合成气管，113、分离仓进料口，114、分离仓出料口，115、进气口，116、弧形导向板，12、进料变径管，13、出料变径管，14、落料管。
具体实施方式：
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
如图1-3所示，一种新型粉煤加氢气化炉，包括封闭式炉体1，在封闭式炉体1内腔中部设有废热锅炉2；废热锅炉2上方的封闭式炉体1内腔为气化反应室3，废热锅炉2下方的封闭式炉体1内腔为半焦储存室4；废热锅炉2的炉膛21与气化反应室3及半焦储存室4连通；
气化反应室3顶部设有喷嘴31，喷嘴31分别与高温氢气气源5、氧气气源6及粉煤仓7连通；半焦储存室4的底部设有排焦口41。
废热锅炉2的换热介质进口22与高压锅炉给水管网8通过管路连通；废热锅炉2的换热介质出口23与蒸汽管网9通过管路连通。
在与半焦储存室4连通的废热锅炉2的炉膛21口上设有变径出料器10，变径出料器10包括敞口端与废热锅炉2的炉膛21口连通进料漏斗101和U形出料管102，U形出料管102有效减小了合成气输送半焦的阻力，有利于物料的顺畅输送。U形出料管102的一端与进料漏斗101的缩口端连通，U形出料管102的另一端口为向上设置的变径出料器10的出料口。变径出料器10的出料口处设有气固分离装置11，变径出料器10的出料口与气固分离装置11的分离仓进料口113连通；
气固分离装置11包括气固分离仓111及合成气管112；
在气固分离仓111底部设有分离仓进料口113及分离仓出料口114，在分离仓进料口113及分离仓出料口114之间的气固分离仓111侧壁上水平贯穿设有合成气管112；在气固分离仓111内的合成气管112管壁上均匀开设有进气口115；合成气管112的两端穿过封闭式炉体1的外壁、置于所述封闭式炉体1的外侧。采用下部进料和下部出料的方式，使得物料沿气固分离装置11的切面进入气固分离仓111并在气固分离仓111中旋转，在离心力的作用下，固体半焦沿气固分离装置11的内壁运动由分离仓出料口114排出，合成气则由长条孔进入合成气管112排出气化炉，实现了气固分离的目的。
实施例2：
如图4，6，7所示，一种新型粉煤加氢气化炉，包括封闭式炉体1，在封闭式炉体1内腔中部设有废热锅炉2；废热锅炉2上方的封闭式炉体1内腔为气化反应室3，废热锅炉2下方的封闭式炉体1内腔为半焦储存室4；废热锅炉2的炉膛21与气化反应室3及半焦储存室4连通；
气化反应室3顶部设有喷嘴31，喷嘴31分别与高温氢气气源5、氧气气源6及粉煤仓7连通；半焦储存室4的底部设有排焦口41；
废热锅炉2的换热介质进口22与高压锅炉给水管网8通过管路连通；废热锅炉2的换热介质出口23与蒸汽管网9通过管路连通；
在与半焦储存室4连通的废热锅炉2的炉膛21口上设有变径出料器10，变径出料器10包括敞口端与废热锅炉2的炉膛21口连通进料漏斗101和U形出料管102，U形出料管102有效减小了合成气输送半焦的阻力，有利于物料的顺畅输送。U形出料管102的一端与进料漏斗101的缩口端连通，U形出料管102的另一端口为向上设置的所述变径出料器10的出料口。变径出料器10的出料口处设有气固分离装置11，变径出料器10的出料口与气固分离装置11的分离仓进料口113通过进料变径管12连通，进料变径管12的敞口端与变径出料器10的出料口连通，进料变径管12的缩口端与分离仓进料口113连通。通过设置进料变径管12，可加快合成气推动半焦进入气固分离装置11的速度，进而提高气固分离效果。
气固分离装置11包括气固分离仓111及合成气管112；在气固分离仓111底部设有分离仓进料口113及分离仓出料口114，在分离仓出料口114上设有竖直设置的出料变径管13，出料变径管13的敞口端与分离仓出料口114连通，在出料变径管13的缩口端上竖直设有落料管14。出料变径管13接收半焦后满料下行，使得落料管14中充满半焦，可以起到料封作用，避免合成气进入半焦储存室4。
在分离仓进料口113及分离仓出料口114之间的气固分离仓111侧壁上水平贯穿设有合成气管112，在气固分离仓111内的合成气管112管壁上均匀开设有进气口115，进气口115为沿合成气管112轴向开设的长条孔；合成气管112的两端穿过封闭式炉体1的外壁、置于所述封闭式炉体1的外侧。在合成气管112上方的气固分离仓111内腔设有开口向下的弧形导向板116；弧形导向板116的轴向与合成气管112的轴向平行设置。通过设置弧形导向板116，同时采用下部进料和下部出料的方式，使得物料沿气固分离装置11的切面进入气固分离仓111并在气固分离仓111中形成半圆弧形的旋转，在离心力的作用下，固体半焦沿气固分离装置11的内壁运动由分离仓出料口114排出，合成气则由长条孔进入合成气管112排出气化炉，实现了气固分离的目的。
实施例3：
如图5-7所示，一种新型粉煤加氢气化炉，包括封闭式炉体1，在封闭式炉体1内腔中部设有废热锅炉2；废热锅炉2上方的封闭式炉体1内腔为气化反应室3，废热锅炉2下方的封闭式炉体1内腔为半焦储存室4；废热锅炉2的炉膛21与气化反应室3及半焦储存室4连通；
气化反应室3顶部设有喷嘴31，喷嘴31分别与高温氢气气源5、氧气气源6及粉煤仓7连通；半焦储存室4的底部设有排焦口41；
废热锅炉2的换热介质进口22与高压锅炉给水管网8通过管路连通；废热锅炉2的换热介质出口23与蒸汽管网9通过管路连通；
在与半焦储存室4连通的废热锅炉2的炉膛21口上设有变径出料器10，变径出料器10包括敞口端与废热锅炉2的炉膛21口连通进料漏斗101、下料管103和U形出料管102，U形出料管102有效减小了合成气输送半焦的阻力，有利于物料的顺畅输送。竖直设置的下料管103一端与进料漏斗101的缩口端连通，在下料管103的另一端设有堵板104；在下料管103的管壁上沿周长均匀分布设有两个U形出料管102，U形出料管102的均匀分布使得合成气的分配更加均匀，进而提高半焦输送的效率。每个U形出料管102的一端与下料管103连通，U形出料管102的另一端口为向上设置的变径出料器10的出料口。
变径出料器10的出料口处设有气固分离装置11，变径出料器10的出料口与气固分离装置11的分离仓进料口113通过进料变径管12连通；进料变径管12的敞口端与变径出料器10的出料口连通，进料变径管12的缩口端与分离仓进料口113连通。通过设置进料变径管12，可加快合成气推动半焦进入气固分离装置11的速度，进而提高气固分离效果。
气固分离装置11包括气固分离仓111及合成气管112；在气固分离仓111底部设有分离仓进料口113及分离仓出料口114，在分离仓出料口114上设有竖直设置的出料变径管13，出料变径管13接收半焦后满料下行，使得落料管14中充满半焦，可以起到料封作用，避免合成气进入半焦储存室4，出料变径管13的敞口端与分离仓出料口114连通，在出料变径管13的缩口端上竖直设有落料管14，落料管14的底端管口与下料管103的另一端管口处于同一水平线，保证落料管14既能够满足料封作用的要求又不至于由于落料管14过长而伸入半焦层中影响排焦。
在分离仓进料口113及分离仓出料口114之间的气固分离仓111侧壁上水平贯穿设有合成气管112，在气固分离仓111内的合成气管112管壁上均匀开设有进气口115，进气口115为沿合成气管112轴向开设的长条孔；合成气管112的两端穿过封闭式炉体1的外壁、置于所述封闭式炉体1的外侧。在合成气管112上方的气固分离仓111内腔设有开口向下的弧形导向板116；弧形导向板116的轴向与合成气管112的轴向平行设置。通过设置弧形导向板116，同时采用下部进料和下部出料的方式，使得物料沿气固分离装置11的切面进入气固分离仓111并在气固分离仓111中形成半圆弧形的旋转，在离心力的作用下，固体半焦沿气固分离装置11的内壁运动由分离仓出料口114排出，合成气则由长条孔进入合成气管112排出气化炉，实现了气固分离的目的。
工作说明：
高温氢气、氧气及煤粉经喷嘴31进入气化炉反应室，在700-1000℃、5-10MPa的条件下反应，生成高温合成气及高温半焦；由于气化反应室3设于气化炉的顶部，反应生成的高温煤气和半焦形成气固混合物，有利于形成物料的自流动系统，在高温合成气的推动下，高温合成气及高温半焦由气化炉反应室顺利进入废热锅炉2与高压锅炉给水进行换热，使得合成气和半焦的温度降低至320℃，高压锅炉给水被高温合成气和高温半焦加热后得到的高温蒸汽，被送往厂区的蒸汽管网9，实现对气化反应产物高温合成气及高温半焦的热量的回收利用。气化反应室3生成的高温合成气和高温半焦直接进入废热锅炉2进行换热降温，实现了对高温合成气及高温半焦所夹带的热能的回收利用，且在降温过程中避免了杂质气体的引入，减轻了后续合成气提纯装置的工作负荷。
高温合成气与高温半焦在废热锅炉2中完成换热后，经废热锅炉2底部的变径出料器10排出并由气固分离装置11的切面进入气固分离仓111，在离心力的作用下，半焦沿气固分离仓111内的弧形导向板116运动，由气固分离装置11的分离仓出料口114排出，最终落入半焦储存仓。合成气由合成气管112的进气口115进入合成气管112并排出，达到气固分离的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神原则之内，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 (10)
1.一种新型粉煤加氢气化炉，其特征在于，包括封闭式炉体，在所述封闭式炉体内腔中部设有废热锅炉；所述废热锅炉上方的所述封闭式炉体内腔为气化反应室，所述废热锅炉下方的所述封闭式炉体内腔为半焦储存室；所述废热锅炉的炉膛与所述气化反应室及所述半焦储存室连通；
所述气化反应室顶部设有喷嘴，所述喷嘴分别与高温氢气气源、氧气气源及粉煤仓连通；所述半焦储存室的底部设有排焦口；
所述废热锅炉的换热介质进口与高压锅炉给水管网通过管路连通；所述废热锅炉的换热介质出口与蒸汽管网通过管路连通；
在与所述半焦储存室连通的所述废热锅炉的炉膛口上设有变径出料器；所述变径出料器的出料口向上设置；所述变径出料器的出料口处设有气固分离装置，所述变径出料器的出料口与所述气固分离装置的分离仓进料口连通；
所述气固分离装置包括气固分离仓及合成气管；
在所述气固分离仓底部设有所述分离仓进料口及分离仓出料口，在所述分离仓进料口及所述分离仓出料口之间的所述气固分离仓侧壁上水平贯穿设有所述合成气管；
在所述气固分离仓内的所述合成气管管壁上均匀开设有进气口；所述合成气管的两端穿过所述封闭式炉体的外壁、置于所述封闭式炉体的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种新型粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述变径出料器包括敞口端与所述废热锅炉的炉膛口连通进料漏斗和U形出料管，所述U形出料管的一端与所述进料漏斗的缩口端连通，所述U形出料管的另一端口为向上设置的所述变径出料器的出料口。
3.根据权利要求1所述的一种新型粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述变径出料器包括敞口端与所述废热锅炉的炉膛口连通进料漏斗、下料管和U形出料管；竖直设置的所述下料管一端与所述进料漏斗的缩口端连通，在所述下料管的另一端设有堵板；在所述下料管的管壁上沿周长均匀分布设有两个以上的所述U形出料管；每个所述U形出料管的一端与所述下料管连通，所述U形出料管的另一端口为向上设置的所述变径出料器的出料口。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种新型粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述变径出料器的出料口与所述分离仓进料口通过进料变径管连通；所述进料变径管的敞口端与所述变径出料器的出料口连通，所述进料变径管的缩口端与所述分离仓进料口连通。
5.根据权利要求1至3任一所述的一种新型粉煤加氢气化炉，其特征在于，在所述分离仓出料口上设有竖直设置的出料变径管，所述出料变径管的敞口端与所述分离仓出料口连通，在所述出料变径管的缩口端上竖直设有落料管。
6.根据权利要求4所述的一种新型粉煤加氢气化炉，其特征在于，在所述分离仓出料口上设有竖直设置的出料变径管，所述出料变径管的敞口端与所述分离仓出料口连通，在所述出料变径管的缩口端上竖直设有落料管，所述落料管的底端管口与所述下料管的另一端管口处于同一水平线。
7.根据权利要求1、2、3、6任一所述的一种新型粉煤加氢气化炉，其特征在于，在所述合成气管上方的所述气固分离仓内腔设有开口向下的弧形导向板；所述弧形导向板的轴向与所述合成气管的轴向平行设置。
8.根据权利要求4所述的一种新型粉煤加氢气化炉，其特征在于，在所述合成气管上方的所述气固分离仓内腔设有开口向下的弧形导向板；所述弧形导向板的轴向与所述合成气管的轴向平行设置。
9.根据权利要求5所述的一种新型粉煤加氢气化炉，其特征在于，在所述合成气管上方的所述气固分离仓内腔设有开口向下的弧形导向板；所述弧形导向板的轴向与所述合成气管的轴向平行设置。
10.根据权利要求1所述的一种新型粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述进气口为沿所述合成气管轴向开设的长条孔。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202211109260.3A CN117736770A (zh) | 2022-09-13 | 2022-09-13 | 一种新型粉煤加氢气化炉 |
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Family Applications (1)
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2022
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