CN203866265U - 液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统，解决了现有排渣系统存在的工艺过程复杂、操作繁琐、设备投资高、可靠性差的问题。技术方案包括加压气化炉，所述加压气化炉依次与破渣机、减压管、膨胀节、渣收集罐与捞渣机连接，所述减压管还经节流装置与排气罐连接，所述排气罐的底部出口与渣收集罐连接。本实用新型系统简单、设备投资低、可靠性高、使用寿命长。

Description

液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统

技术领域

本实用新型涉及煤气化领域，具体的说是一种液态排渣加压气化炉排渣系统。

背景技术

目前，加压气化炉已广泛应用于化工、冶金、机械等行业。根据气化炉内的反应温度和灰渣状态，加压气化炉排渣可分为固态排渣和液态排渣：当气化反应温度低于灰渣的熔融温度，灰渣将以固态形式排出；而当气化炉反应温度高压灰渣的熔融温度，熔融灰渣可以自由流动，灰渣将以液态形式排出。由于加压气化炉气化反应温度一般都比较高，以煤气化炉为例，采用气流床气化的加压气化炉，其气化炉内的反应温度高达1600℃以上，灰渣基本成熔融状态排出。当前应用广泛的加压气流床煤气化炉一般采用液态排渣的形式。采用液态排渣主要优点在于：由于气化反应温度高，可以确保原料中的含碳物质充分反应气化，保证高的碳转化率；同时，灰渣在高温熔融状态下经激冷形成玻璃体渣，性质稳定，对环境几乎没有影响；此外，经激冷形成玻璃体的炉渣还可用作水泥掺合剂或道路建造材料，进行进一步的综合利用。

当前加压气化炉液态排渣系统基本上都是采用带锁斗减压装置的排渣系统，该系统存在以下几个方面的缺点和不足：①气化炉排渣方式为间断进行，不能实现连续稳定的排渣过程；②采用锁斗系统，需要在锁斗上下游各增加一组排渣阀，系统容易出现故障；③锁斗系统分为集渣、减压、排渣、清洗、充压五个过程，并进行往复循环，操作和控制系统复杂；④锁斗排渣系统投资和操作费用高，维护困难，成本高。⑤锁斗系统工艺过程复杂，能耗高，可靠性不高，经济性较差。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种系统简单、设备投资低、可靠性高、使用寿命长、操作灵活简便、运行成本低，节能降耗的液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统。

本实用新型液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统，包括加压气化炉，所述加压气化炉依次与破渣机、减压管、膨胀节、渣收集罐与捞渣机连接，所述减压管还经节流装置与排气罐连接，所述排气罐的底部出口与渣收集罐连接，所述渣收集罐的不凝气出口与排气罐连接。

所述膨胀节与水力旋流器连接，所述水力旋流器的顶部和底部出口均与渣收集罐连接。

所述水力旋流器的底部出口和渣收集罐的底部出口均设冲洗管，所述冲洗管经管道与灰水泵连接。

所述渣收集罐底部的冲洗管的向下倾角为15～60度。

所述减压管包括套装的内管和外管，所述内、外管上开有多个减压孔，所述外管上的减压孔经管道与节流装置连接。

所述内管的内壁装有螺旋管板，沿螺旋管板的垂直中心线开有1个流通孔。

所述外管沿轴向均匀开有三排减压孔，每排有三个减压孔，沿外管径向呈正三角形均布。

所述内管沿轴向均匀开有5-15排减压孔，每排有6个减压孔，沿外管径向呈正六边形均布。

所述外管上的减压孔的孔径为10～150mm；所述内管上的减压孔的孔径为10～100mm，且内管的减压孔孔径小于外管的减压孔孔径。

所述流通孔的孔径为50～200mm，内管与外管间的间隙控制在50～150mm。

用上述系统的方法为：加压气化炉生成的高温熔渣进入气化炉底部进行水浴激冷后，再送入破渣机破碎(优选熔渣破碎至40mm以下)，破碎后的熔渣形成渣水混合物进入减压管，渣水混合物在通过减压管泄压时，产生的含高压气体和少量细渣水的混合物经节流装置进一步减压后送入排气罐进行洗涤和气液分离，泄压后的渣水混合物经膨胀节进入渣收集罐，最后排入捞渣机；所述排气罐内顶部的排放气送往火炬，底部的渣水送入渣收集罐。

所述泄压后的渣水混合物经膨胀节先送入水力旋流器进行旋流分离后再送入渣收集罐，所述水力旋流器顶部溢流出的溢流液也送入渣收集罐。

冲洗水经加压后分别送入水力旋流器的底部出口和渣收集罐的底部出口用于冲渣。

所述减压管包括套装的内管和外管，所述内管的内壁装有螺旋管板，沿螺旋管板的垂直中心线开有1个流通孔；所述内、外管上开有多个减压孔，所述外管上的减压孔经管道和节流装置与排气罐连接；所述渣水混合物在减压管的内管中沿螺旋管板及其流通孔螺旋下行的同时迅速泄压减压，泄压时产生的含高压气体和少量细渣水混合物先通过内管上的减压孔及外管上的减压孔减压后，再经管道及节流装置被进一步减压后送入排气罐，泄压后的渣水混合物进入膨胀节。

发明人针对现有加压气化炉间歇式泄压排渣过程进行了深入研究，发现泄压过程是无法进行连续排渣的问题所在，能够对来自加压气化炉的熔渣持续释放压力是解决上述问题的关键，因此，申请人对加压气化炉泄压排渣过程进行改进，先将来自气化炉底部的熔渣进行破碎，然后将碎渣送入减压管中，利用减压管的特殊结构及相连装置使熔渣在减压管内下落的同时进行泄压，泄压时产生的含高压气体和少量细渣水的混合物经节流装置进一步减压后送入排气罐进行洗涤和气液分离后排放，从而实现泄压的目的。

为了避免压力下熔渣下行时对设备的冲击，在减压管的底部设置膨胀节，以消除高压渣水混合物泄压减压过程中产生的应力。

由于连续减压管为疲劳设备，为了保证装置连续稳定可靠运行，所述减压管可以采取1开1备的配置形式，一旦运行的减压管出现故障或不能实现减压目的时，立即切换到备用的减压管，故障的减压管切换出系统并进行相应的检修。

所述排气罐可以对送来的含高压气体及少量细渣水的混合物进行洗涤和分离，气体由顶部排出，渣水混合物由底部排出。

由减压管经膨胀节引出的熔渣由于之前经过破碎和泄压，因此部分细小熔渣和水的混合物会以类似悬浮乳液状态存在，不利于后续捞渣操作，为了使渣水能更充分有效分离，发明人将由膨胀节引出的泄压后的渣水混合物送入水力旋流器，利用旋流分离的原理，消除渣水的乳液混合状态，使渣水更易分离，熔渣随重力由旋流器底部排入渣收集罐，顶部溢流的溢流液也送入渣收集罐。

在水力旋流器的底部出口和渣收集罐的底部出口引入冲洗水的目的为了冷却高温渣水和冲渣，减少高温熔渣对设备的损害，降低相关设备的材料等级，也使渣水排出更加顺畅，最终保证从渣收集罐排出的渣水温度降到50～80℃。

所述减压管采用双层套管结构，内管设有螺旋管板，沿螺旋管板的垂直中心线开有流通孔。所述内、外管上开有多个减压孔，所述外管上的减压孔经管道和节流装置与排气罐连接。当高压渣水混合物(包括熔渣、水和加压溶解在渣水中的高压气体的固液气三相混合物)在经过减压管时，沿内管上螺旋管板及其流通孔下落，下落过程中，一方面内管上的螺旋管板对高压渣水混合物起到螺旋减压作用，延缓了渣水的通过速度；另一方面，渣水混合物中减压释放出的高压气体和少量细渣水的混合物会沿内管的减压孔排出，经内、外管的间隙扩散形成一次减压，然后再经外管的减压孔送入管道经节流装置形成二次减压，减压时产生的含高压气体和少量细渣水的混合物经节流装置进一步减压后送入排气罐洗涤和气液分离释放，最终起到了将高压渣水混合物的连续泄压减压的作用和目的。

所述节流装置可以是一个或多个串联的限流孔板、或者是压力调节阀。

进一步的，优选内管的减压孔数量多于外管的减压孔，且内管的减压孔的孔径小于外管的减压孔孔径，这样可以提高减压的效果。为了保证均匀泄压，外管上减压孔应沿外管的轴向均匀开有三排减压孔，每排有三个减压孔，沿外管径向呈正三角形均布。而内管沿轴向均匀开有5-15排减压孔，每排有6个减压孔，沿外管径向呈正六边形均布，具体可根据不同泄压要求控制内管上减压孔的大小和排数，所述内管的减压孔和外管的减压管最好不在同一个水平面上。通过对内、外管减压孔的位置排布、孔径大小、数量及内外管间隙的限定，可以最大程度保证泄压的最优效果，提高泄压效率。

本实用新型方法可将气化炉内压力1.0～6.5MPaG的高压渣水混合物连续减压至0.1～0.5MPaG，从而实现连续排渣过程。为了保证减压系统的稳定性和可靠性，所述减压管采用1开1备的形式。

所述冲洗水可以为气化装置后续系统经过处理冷却后的灰水，灰水温度控制在40～60℃。

有益效果：

1.本实用新型的系统取消了锁斗系统，取消了昂贵且易于出现故障的固体排渣阀，同时取消了渣锁斗循环泵和渣水冷却器，改变过去的间歇式减压排渣过程为连续减压排渣过程，解决了间歇式减压带来的各种问题。

2.降低了设备投资成本和操作费用，减少了维护费用，使得操作和控制更加简单，降低了排渣系统的故障率，提高了气化装置运行的稳定性和可靠性。

3.利用排气罐释放压力、收集减压过程中产生的废气，通过洗涤分离使渣水和不凝气分离，减压过程产生的废气直接送往火炬燃烧排放，无有毒污染废气排放，过程环保，操作安全。

4.利用膨胀节减少渣水冲击压力，保证设备长周期稳定运行；利用水力旋流器和渣收集罐实现渣水有效分离和集渣过程，保证后续捞渣作业效率；减压管的设计简单巧妙、设备投资低、泄压效果好、可控性高，配合排气罐能有效实现压力的连续释放。

5.本实用新型系统流程简单、排渣量大、操作灵活简便，运行成本低、安全可靠、节能降耗。

附图说明

图1为本实用新型系统图暨工艺流程图；

图2为本实用新型减压管A-A剖面示意图；

图3为图1中的B部放大图。

其中：1—加压气化炉；2—破渣机；3—减压管，3.1—外管、3.2—内管、3.3—螺旋管板、3.4—外管减压孔、3.5—内管减压孔、3.6—流通孔；4—膨胀节；5—水力旋流器；6—渣收集罐；7—捞渣机；8—运渣车；9—节流装置；10—排气罐；11—灰水泵；12-冲洗管；13—渣水泵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：

参照图1，加压气化炉1的渣水出口依次与破渣机2、减压管3、膨胀节4、水力旋流器5、渣收集罐6和捞渣机7连接，所述减压管3还经节流装置9与排气罐10连接，所述排气罐10的的底部出口和水力旋流器的顶部出口还与渣收集罐6连接。所述水力旋流器5的底部出口和渣收集罐6的底部出口均设冲洗管12，所述冲洗管12经管道与灰水泵11连接。所述渣收集罐6的不凝气出口与排气罐10连接，所述渣收集罐6底部的冲洗管12的向下倾角a为15～60度。

参照图2，所述减压管3包括套装的内管3.2和外管3.1，所述内、外管3.1、3.2上开有多个减压孔，所述外管3.1上的外管减压孔3.4经管道与节流装置9连接。所述内管3.2的内壁装有螺旋管板3.3，沿螺旋管板的垂直中心线开有1个流通孔3.6(孔径为50～200mm)，下落的高压渣水混合物能够沿上述螺旋管板形成的螺旋通道及其流通孔3.6旋转下行，延长了减压管3内单位高度下高压渣水混合物的下落行程，起到螺旋减压的作用。所述外管3.1沿轴向均匀开有三排减压孔，每排有三个外管减压孔3.4，沿外管3.1径向呈正三角形均布。所述内管3.2沿轴向均匀开有5-15排减压孔，每排有6个内管减压孔3.5，沿外管径向呈正六边形均布。所述外管3.1上的外管减压孔3.4的孔径为10～150mm；所述内管3.2上的内管减压孔3.5的孔径为10～100mm。内管3.2与外管3.1间的间隙L控制在50～150mm，内管减压孔3.5的孔径小外管减压孔3.4的孔径。

工艺过程：

1.0～6.5MPaG的加压气化炉1高温反应生成的炉渣落入到气化炉1底部进行水浴激冷后，大块熔渣经破渣机2破碎至小于40mm后，碎渣随水流(简称高压渣水混合物)进入到与气化炉底部相连的减压管3内，经减压管3连续泄压减压至0.1～0.5MpaG后，进入到与减压管3底部的膨胀节4减缓下落的作用力，然后渣水混合物一起送入水力旋流器5，在水力旋流器5的作用下，渣水分层，渣水混合物由水力旋流器底部进渣收集罐6，水力旋流器5顶部的溢流液也由顶部出口送入渣收集罐6，最后渣水混合物被冷却降温至50～80℃后通过导管将渣排放到捞渣机7，并由捞渣机7捞出至运渣车8送往界外，捞渣后的渣池水经渣水泵13送入下游工序处理后回用。

水力旋流器5底部出口连有气化装置后续系统送来的作为冲洗水的40～60℃的低温灰水，经灰水泵11加压后，经冲洗管12分别送入水力旋流器5和渣收集罐3的底部出口处，用于冲渣和冷却高温渣水混合物，保证由渣收集罐6排出的渣水混合物被冷却降温至50～80℃。

减压管3的减压过程如下：破碎后的高压渣水混合物进入减压管3时，沿着内管3.2与螺旋管板3.3之间形成的螺旋通道及螺旋管板上的减压孔3.6下落，下落过程中，高压渣水混合物迅速降压。与此同时，由于减压管3为套管结构，内外管3.2、3.1的管壁都均匀开有减压孔，高压渣水混合物泄压时释放的高压气体和少量细渣水依次经内管3.2的内管减压孔3.5和外管3.1上的外管减压孔3.4排出，由于减压孔的限流降压作用，也使得沿减压管3下行的高压渣水混合物迅速泄压。由外管3.1的外管减压孔3.4排出的高压气体和少量细渣水通过连有节流装置9的管道进一步降压后送入排气罐10，将减压管3减压泄放的压力通过排气罐10释放，最终实现高压渣水的减压和泄压目的。排气罐10可以为一塔板式容器，从减压管3排出的高压气体和少量细渣水在排气罐10中被从界外送来的工艺水洗涤，在排气罐10顶部经汽液分离装置分离后，气体送往火炬燃烧排放，分离出的渣水混合物通过底部出口经管道回送到渣收集罐6。另外，罐收集罐6中的不凝气也可经不凝气出口送入排气罐10进行洗涤分离。

通过以上装置和措施，起到了将高压渣水混合物连续泄压减压的作用，最终实现了液态排渣的加压气化炉的连续泄压和排渣目的。

Claims (10)

1.一种液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统，包括加压气化炉，其特征在于，所述加压气化炉依次与破渣机、减压管、膨胀节、渣收集罐与捞渣机连接，所述减压管还经节流装置与排气罐连接，所述排气罐的底部出口与渣收集罐连接，所述渣收集罐的不凝气出口与排气罐连接。 

2.如权利要求1所述的液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统，其特征在于，所述膨胀节与水力旋流器连接，所述水力旋流器的顶部和底部出口均与渣收集罐连接。 

3.如权利要求2所述的液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统，其特征在于，所述水力旋流器的底部出口和渣收集罐的底部出口均设冲洗管，所述冲洗管经管道与灰水泵连接。 

4.如权利要求1所述的液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统，其特征在于，所述渣收集罐底部的冲洗管的向下倾角为15～60度。 

5.如权利要求1-4任一项所述的液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统，其特征在于，所述减压管包括套装的内管和外管，所述内、外管上开有多个减压孔，所述外管上的减压孔经管道与节流装置连接。 

6.如权利要求5所述的液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统，其特征在于，所述内管的内壁装有螺旋管板，沿螺旋管板的垂直中心线开有1个流通孔。 

7.如权利要求5所述的液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统，其特征在于，所述外管沿轴向均匀开有三排减压孔，每排有三个减压孔，沿外管径向呈正三角形均布。 

8.如权利要求5所述的液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统，其特征在于，所述内管沿轴向均匀开有5-15排减压孔，每排有6个减压孔，沿外管径向呈正六边形均布。 

9.如权利要求5所述的液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统，其特征在于，所述外管上的减压孔的孔径为10～150mm；所述内管上的减压孔的孔径为10～100mm，且内管减压孔的孔径小于外管减压孔的孔径。 

10.如权利要求6所述的液态排渣加压气化炉连续泄压排渣系统，其特征在于，所述流通孔的孔径为50～200mm，内管与外管间的间隙控制在50～150mm。