CN204417433U - 旋转炉篦、氧气点火装置及其碎煤加压气化炉装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于煤加压气化领域。具体地，本实用新型涉及一种用于碎煤加压气化炉氧气点火装置的旋转炉篦、其氧气点火装置及其气化炉装置。具体地，本实用新型的用于碎煤加压气化炉氧气点火装置的旋转炉篦呈宝塔形，由四层依次重叠成梯锥状的炉篦块和顶部风帽组成，共5层炉篦，相互叠合固定在底座上，顶盖呈椎台体；所述炉篦为铬钢铸造，并在其表面加焊灰筋，炉篦上安装1～4把刮刀。
Description
技术领域
本实用新型属于煤加压气化领域。具体地，本实用新型涉及一种用于碎煤加压气化炉氧气点火装置的旋转炉篦、其氧气点火装置及其碎煤加压气化炉装置。
背景技术
目前世界上以煤为原料生产化工产品的工厂中，采用了各种煤气化工艺，可归纳为三大类：移动床、流化床和气流床煤气化技术。移动床加压气化过程是一个在高温和(高)压力下进行的复杂多相的物理化学反应过程，主反应是煤中的碳与气化剂(氧气和水蒸汽)之间的反应。主要工艺过程是采用一定粒度范围(5～50mm)的块煤为原料煤，在压力2～4.1MPa、温度900～1150℃的气化炉内，原料煤由上而下，气化剂(氧气和中压过热蒸汽)由下向上，逆流方式相接触，逐渐完成煤由固态向气态的转化。
目前运行的德国鲁奇公司开发的鲁奇加压气化炉和中国赛鼎工程有限公司开发的碎煤加压气化炉均采用空气点火，粗煤气成份合格后运行4～6小时，再切换氧气运行，升温升压后并网，气化炉开车时间长达13小时以上。存在开车时间长、浪费资源、工况不易培养等诸多问题，严重制约煤加压气化生产的发展。能否直接采用氧气直接点火的方式，是长期困扰移动床加压气化炉生产单位的一大难题。
现有碎煤加压气化炉空气点火开车的基本步骤是:
1、气化炉预热。首先向气化炉内加5～50mm的块煤至气化炉满,缓慢打开过热蒸汽控制阀，调节蒸汽流量加热煤层，升温约3小时，当气化炉出口温度大于100℃，预热结束。
2、空气点火。关闭入炉蒸汽流量调节阀，缓慢开启空气流量调节阀，控制入炉空气流量约1500Nm3/h。空气中氧气与炽热的煤层发生氧化反应， 使煤燃烧，再开过热蒸汽调节阀通蒸汽运行。当粗煤气中CO2在16～18％，O2﹤0.4％即说明空气点火成功。
3、空气运行。当气化炉出口粗煤气中CO2、O2含量基本稳定后，逐渐增大入炉空气量至3000～4000Nm3/h，同时相应的增加入炉蒸汽量以维持气化炉内温度。启动炉篦，以低转数运行，使炉内气化剂分布均匀，同时建立并培养灰床。当煤气中O2含量小于0.4％(体积)，将气化炉系统的粗煤气放空由冷火炬切换到开工火炬。
4、切换氧气。在空气运行约4～6小时后，气化炉内火层均匀建立，即可将空气切换为氧气运行。控制CO2含量为14～18％，O2含量为小于0.4％，将粗煤气从开工火炬切至冷火炬，关闭空气控制阀，调整过热蒸汽量3.6～6.0t/h,打开氧气控制阀，控制氧气流量为600～800Nm3/h,当粗煤气中CO2﹥30～35％,O2﹤0.4％,证明切氧成功，此时将粗煤气放空由冷火炬再切向开工火炬。
5、气化炉进行提压升温。通过缓慢提高气化炉系统废热锅炉出口管线上的煤气压力调节阀，控制升压速度小于0.05MPa/min，以100Nm3/10min的幅度提高氧气量,加快炉内反应,达到升温升压的目的。
6、并网操作。随着气化炉不断升温和提压,气化炉达到并网条件,通过切换，将粗煤气由开工火炬管线并入粗煤气产品管网。
相应地，上述现有碎煤加压气化炉空气点火开车工艺存在的问题为：
1、操作程序复杂，从空气运行切换到氧气运行，环节多，生产运行人员工作量加大，容易出现误操作。
2、点火时间长，开车点火整个过程时间在13小时以上，影响生产效率，生产运行压力大。
3、空气运行期间消耗6小时的空气、煤、电、水、蒸汽等，产生的粗煤气排入大气，环境污染严重，能源浪费巨大。
4、增加了投资费用，空气点火需有空气管线、流量计和调节阀等，增加设备投资。
发明内容
如前所述，目前国内外运行的鲁奇炉和碎煤加压气化炉，气化炉的点火开车都采用空气点火，合格运行4～6小时后再切换成氧气运行。存在开车点火操作程序复杂、周期长、空气切换氧气容易出现误操作、气化剂系统仪表、控制阀门及管材投资大等问题。
因此，本实用新型的一个目的是提供一种用于碎煤加压气化炉氧气点火装置的旋转炉篦。本实用新型的另一个目的是提供一种包括前述旋转炉篦的用于碎煤加压气化炉氧气点火装置。本实用新型的还一个目的是提供一种包括前述旋转炉篦的碎煤加压气化炉装置。
为了解决上述技术问题并实现上述发明目的，本实用新型进行了大量的研究和探索，创造性地提出简化开车点火流程，直接运行氧气点火的方法，同时保障气化炉系统安、稳、长、满、优的正常开车周期。
具体地，本实用新型提供以下技术方案：
一方面，本实用新型提供一种用于碎煤加压气化炉氧气点火装置的旋转炉篦，所述旋转炉篦呈宝塔形，由四层依次重叠成梯锥状的炉篦块和顶部风帽组成，共5层炉篦，相互叠合固定在底座上，顶盖呈椎台体；所述炉篦为铬钢铸造，并在其表面加焊灰筋，炉篦上安装1～4把刮刀。
优选地，根据如前所述的旋转炉篦，所述炉篦的各层上依次开有不同数目的气孔，气化剂从各层炉篦侧面的缝隙中喷出上升进入煤层中均匀分布。更优选地，所述炉篦各层开孔数从上到下依次为：第一层26个，第二层40个，第三层32个，第四层36个。
进一步优选地，根据如前所述的旋转炉篦，所述旋转炉篦采用两台液压马达或两台变频电机对称布置驱动。
另一方面，本实用新型提供一种用于碎煤加压气化炉的氧气点火装置，所述氧气点火装置包括：
如前所述的旋转炉篦；
加煤装置，所述加煤装置为带有两个液压缸驱动的圆筒阀的煤料溜槽或者采用带单个液压缸驱动的插板阀的煤筐和煤锁组合上下安装组成；
点火装置，用于直接运行氧气点火；
排灰装置，通过灰锁系统阀门开关来完成循环，同时利用装有灰水的膨胀冷凝器洗涤冷凝灰锁泄压气来完成泄压过程；
气化炉夹套装置，气化炉上部夹套水采用带有锥形挡板的内置汽包进行汽液分离，并通过夹套气液分离器进一步分离，中压过热蒸汽并入气化剂系统参与气化反应，液滴返回气化炉夹套。
优选地，根据如前所述的氧气点火装置，所述煤锁带有系统阀门开关，用于改变煤锁压力完成加煤循环。
优选地，根据如前所述的氧气点火装置，所述的灰锁和/或煤锁的系统阀门均包括共计6个液压阀，分别为：
煤锁系统阀门开关包括：圆筒阀或插板阀1个，煤锁上锥阀、煤锁下锥阀各1个，煤锁泄压角阀1个，煤锁充压角阀2个；
灰锁系统阀门开关包括：灰锁上、下锥阀各1个或各配一个翻板阀，灰锁充压角阀1个，泄压角阀和球阀各1个，充水角阀1个。
还一方面，本实用新型提供一种碎煤加压气化炉装置，所述气化炉装置包括：
煤仓，供筛分后13～50mm的合格块煤由输煤皮带供到气化炉系统中；
煤锁，设于煤仓下方、气化炉上方；经煤溜槽或加煤筐经定期加入气化炉；
用于中压过热蒸汽与氧气混合的气化剂混合管，经管线与气化炉底部法 兰连接，并通过如前所述的旋转炉篦中心管进入气化炉底部；
设于所述旋转炉篦下方的灰锁，用于将气化反应生成的灰由旋转炉篦转动排入，所述灰锁通过上、下锥阀或上、下翻板阀及上、下锥阀配对设置，操作来完成排灰循环，以保证气化炉连续稳定长周期运行。
优选地，根据如前所述的碎煤加压气化炉装置，所述气化炉装置还包括用于排出灰渣的水力冲渣系统。包括灰渣水通过沉渣池、沉清池及清水池三级沉淀，灰水经离心泵循环利用，灰渣经桥式抓斗机提升到凉渣台，汽车运送外售。
进一步优选地，根据如前所述的碎煤加压气化炉装置，所述气化炉装置还包括用于洗涤冷却粗煤气的洗涤冷却器，所述洗涤冷却器内件为一通流式文丘里喷射器，与所述气化炉的粗煤气出口垂直相接；高压喷射煤气水从洗涤冷却器上部入口处的返水环螺旋叶片与粗煤气混合一起进入文丘里收缩段，水流出顶部返水环后呈旋流状，沿文丘里器壁旋流而下，从而使得粗煤气在此得到洗涤、冷却。
本实用新型所提供的气化炉氧气点火装置具有以下优势：
1.缩短碎煤加压气化炉的点火时间4～6小时，提高生产效率；
2.节约能源，减少工艺空气、原煤、水、电、仪表空气等资源的浪费；
3.简化操作程序，保障安全生产；
4.减少工程建设投资，减少工艺空气系统管线、仪表阀门等的投资，降低设备维护保养费用；
5.改变传统加压气化炉的工艺现状，推动煤加压气化行业的发展；
6.采用低阶煤气化，煤质活性好，点火性能好，氧气点火开车是最有发展的操作方式；
7.气化反应迅速，粗煤气成分好，有利于气化系统生产能力的提高；
8.氧气点火后气化炉工况稳定，氧负荷调整迅速，保证了煤气产量，经 济效益显著。
附图说明
以下结合附图来详细地说明本实用新型，其中：
图1为本实用新型实施例1-2中所用氧气点火移动床装置的工作流程图，其中，各附图标记含义如下：
1为中压蒸汽管线，2为氧气管线，3为粗煤气管线，4为煤气水管线，5为低压蒸气管线，6为加煤方向，7为排灰方向，8为冷火炬管线，9为开工火炬管线；
a为煤锁，b为气化炉，c为灰锁，d为洗涤冷却器，e为废热锅炉，f为粗煤气分离器，g为煤仓，h为旋转炉篦，i为煤溜槽或煤筐，j为夹套气液分离器，k为气化剂混合管，l为开车煤气洗涤器，m为开车煤气分离器，n为冷火炬，o为开车煤气洗涤泵，p为旋转炉篦驱动装置。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述，以下所给出的实施例仅为了阐明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
实施例1
本实施例描述了使用本实用新型碎煤加压气化炉装置的工艺流程：
首先，将经筛分后6.3～50mm的合格块煤由输煤皮带供到气化炉煤仓(g)中，煤通过加煤筐(i)经安装在气化炉顶部的煤锁(a)定期加入气化炉(b)，中压过热蒸汽与氧气按一定比例在气化剂混合管(k)中充分混合，经管线从气化炉底部经过旋转炉篦(h)进入气化炉。煤在炉内下降过程中与气化剂逆流接触反应。
在加压气化炉(b)中，煤与气化剂(中压过热蒸汽和氧气混合物)在2.0～4.1MPa压力下，逆流接触进行气化反应,气化反应温度900～1150℃。反应 生成含碳量约为5～7％的灰由旋转炉篦(h)转动排入灰锁(c)，灰锁通过上、下翻板阀及上、下锥阀配对安装开关操作定期进行压力转换至常压，将灰渣通过水力冲渣系统排出。
煤与气化剂的气化反应完成后，含有未分解水蒸气的粗煤气离开气化炉进入洗涤冷却器(d)，洗涤冷却器内件为一通流式文丘里喷射器，与气化炉粗煤气出口垂直相接。内径为716㎜，总高度为5150㎜，喉管处直径270mm。从煤气水分离装置来的净煤气水和从废热锅炉底部来的循环煤气水混合后从洗涤冷却器中部的煤气水入口进入洗冷器，煤气水上升进入洗涤器上部入口处的返水环螺旋叶片(叶片共16片)与粗煤气混合一起进入文丘里收缩段，水流出顶部返水环后呈旋流状，沿文丘里器壁旋流而下，在此粗煤气得到洗涤、冷却。
粗煤气中的焦油、粉尘等重组份也由于温度的降低，由气态冷凝下来在洗涤冷却器(d)中被煤气水洗涤冷却，煤气水部分气化使粗煤气饱和，进入废热锅炉(e)利用低压锅炉给水回收余热,副产低压蒸汽后送往冷火炬排放⑧系统；粗煤气成分合格后切入开工火炬⑨系统；经过提高氧气负荷、提高气化炉压力等操作，满足并网条件后切换到粗煤气正常生产管网③系统。
本实施例采用氧气点火方法，在国内中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司PKM加压气化炉的点火方式是氧气点火，煤与气化剂逆流接触，在0.2MPa下，中压蒸汽3.6t/h，氧气负荷600NM3/h,进行块煤气化的点火方式，自开车以来，安全开车点火千余次、已连续稳定运行20年，目前年产40万甲醇和利用甲醇驰放气提取1亿NM3天然气，创造了很好的经济效益。
实施例2
本实施例描述了使用本实用新型碎煤加压气化炉装置的氧气点火开车流程：
1.气化炉夹套建立液位
⑴关闭气化炉底部的夹套排污阀，中压锅炉给水调节阀开10～30％ 左右，给气化炉夹套注水建立液位，当液位达50～70％左右时即为液位建立完成。
⑵气化炉正常运行时气化炉夹套水与煤燃烧反应过程进行间接换热副产中压过热蒸汽，通过上部的环状锥形挡板进行汽液分离，由汽液分离器(j)进一步分离后进入气化剂管线系统,正常负荷产气量约4t/h。
2.气化炉(b)加煤
⑴向气化炉(b)内加入粒度5～100mm的块煤,上、下限粒径分布不超出5％，13～50mm的粒度分布应不小于40％，采用褐煤为原料要提高50％以上，直至气化炉、煤锁(a)满煤，本过程可以采用带有两个液压缸驱动的圆筒阀的煤料溜槽(i)，或者采用带单个液压缸驱动的插板阀的煤筐和煤锁组合上下安装来完成加煤过程；
⑵通过煤锁(a)系统阀门(圆筒阀或插板阀1个，煤锁上锥阀、煤锁下锥阀各1个，煤锁泄压角阀1个，煤锁充压角阀2个，共计6个液压阀)开关，来改变煤锁压力完成加煤循环。
3.气化炉系统预热
⑴打开中压蒸汽电动阀约10～15％，再打开中压蒸汽调节阀2～10％左右，对气化剂管线进行预热；
⑵气化炉内加满煤后，中压蒸汽电动阀全开，向气化炉(b)送入3.6～4.8MPa中压蒸汽，流量为4～6t/h对煤层进行预热,维持气化剂温度300～350℃；
⑶煤层温度逐渐升高,废热锅炉(e)出口粗煤气温度大于100℃时,此时达到煤的燃点(即着火点)温度，预热过程结束；
⑷根据煤质实际情况,预热时间具体调整到3～4h，每间隔10～15min排一次冷凝液，此过程通过灰锁(c)系统阀门(灰锁上、下锥阀各1个或各配一个翻板阀，灰锁充压角阀1个，泄压角阀和球阀各1个，充水阀1个，共计6个液压阀)开关来完成循环。
4.通氧点火核心设备—旋转炉篦(h)
⑴旋转炉篦整体呈宝塔形状。由四层依次重叠成梯锥状的炉篦块和 顶部风帽组成，共5层炉篦，相互叠合固定在底座上，顶盖呈椎台体。材质选用耐热的铬钢铸造，并在气表面加焊灰筋。炉篦上安装刮刀，刮刀的数量取决于下灰量。灰分低，装1～2把，对于灰分较高的煤可装3～4把。
⑵炉篦各层上开有气孔，气化剂从各层炉篦侧面的缝隙中喷出上升进入煤层中均匀分布，各层开孔数不太一样。一般开孔数从上到下一次是：第一层26个，第二层40个，第三层32个，第四层36个。
⑶由于气化炉炉径较大，为是炉篦受力均匀，旋转炉篦采用两台液压马达或两台变频电机(p)对称布置驱动。液压传动机构有调速方便、结构简单及工作平稳等优点。
5.氧气点火
⑴启动气化炉(b)底部的旋转炉篦(h)转动累计1～2r，利用灰锁循环操作排出气化炉底部粉煤；
⑵保证气化炉压力小于0.2MPa,粗煤气出口温度大于100℃条件下，将中压过热蒸汽调整到4～6t/h，全开氧气管线上氧气电动阀，利用氧气气动调节阀控制流量为600～800Nm3/h(温度100℃,纯度99.9％)送入气化炉内,使炽热的煤层发生燃烧反应,为气化反应提供足够热量。
⑶点火过程中汽氧比维持在7～9kg/Nm3,正常运行时降低到5～7kg/Nm3左右；
⑷间断启动炉篦(h)，以1～2r/h的转速培养，同时每隔10～15分钟灰锁(c)打循环一次，排除气化炉(b)内的冷凝液。
⑸每隔10分钟取样分析，连续三次分析粗煤气中O2含量均小于0.4％，CO2在30～35％之间时,证明点火成功，此时粗煤气放空气经洗涤冷却器(d)、废热锅炉(e)、冷火炬洗涤器(l)、分离器(m)及冷火炬(n)管线⑧切换到开工火炬管线⑨。
6.气化炉(b)升温提压
⑴以100-200Nm3/15～20min的幅度提高氧气量,提高炉温；
⑵以0.02～0.05MPa/min幅度缓慢给气化炉(b)提压，注意夹套与气化炉(b)压差≦100kpa,分别在1.0MPa、2.1MPa不同压力等级下进行系统检 查、热紧，消除气化炉(b)漏点和缺陷；最终提高气化炉(b)压力到系统压力,此阶段要密切注意气化炉(b)床层和工况的培养，保障床层均匀移动，避免偏床。
7.并网操作
⑴当粗煤气成分CO2≦30～35％，O2≦0.4％；氧负荷1400～1800Nm3/h；粗煤气出口温度大于150℃三个条件同时满足；
⑵同时气化炉(b)压力升至略高于系统压力,将气化炉(b)产生粗煤气从开工火炬⑨切换到正常生产粗煤气管线③，完成并网操作，向下游工号送合格的粗煤气。
本实施例采用移动床加压气化，利用块煤与气化剂逆流接触，在0.2～0.4MPa下，中压过热蒸汽流量4～6t/h，氧气负荷600～800NM3/h,进行氧气直接进行点火方式，为煤燃烧提供气化主反应所需热量，保证气化反应顺利进行，进而对气化炉提温、提压，达到粗煤气并网条件，完成并网操作为下游提供合格的粗煤气，保障加压气化连续稳定运行。
Claims (10)
1.一种用于碎煤加压气化炉氧气点火装置的旋转炉篦，其特征在于，所述旋转炉篦呈宝塔形，由四层依次重叠成梯锥状的炉篦块和顶部风帽组成，共5层炉篦，相互叠合固定在底座上，顶盖呈椎台体；所述炉篦为铬钢铸造，并在气表面加焊灰筋，炉篦上安装1～4把刮刀。
2.根据权利要求1所述的旋转炉篦，其特征在于，所述炉篦的各层上依次开有不同数目的气孔，气化剂从各层炉篦侧面的缝隙中喷出上升进入煤层中均匀分布。
3.根据权利要求2所述的旋转炉篦，其特征在于，所述炉篦各层开孔数从上到下依次为：第一层26个，第二层40个，第三层32个，第四层36个。
4.根据权利要求1-3任一项所述的旋转炉篦，其特征在于，所述旋转炉篦采用两台液压马达或两台变频电机对称布置驱动。
5.一种用于碎煤加压气化炉的氧气点火装置，其特征在于，所述氧气点火装置包括：
根据权利要求1-4任一项所述的旋转炉篦；
加煤装置，所述加煤装置为带有两个液压缸驱动的圆筒阀的煤料溜槽或者采用带单个液压缸驱动的插板阀的煤筐和煤锁组合上下安装组成；
点火装置，用于直接运行氧气点火,点火过程中汽氧比维持在7～9kg/Nm3,正常运行时降低到5～7kg/Nm3左右；
排灰装置，通过灰锁系统阀门开关来完成循环；
气化炉夹套装置，所述气化炉上部夹套水采用带有锥形挡板的内置汽包进行汽液分离，并通过夹套气液分离器进一步分离，中压过热蒸汽并入气化剂系统参与气化反应，液滴返回所述气化炉夹套装置。
6.根据权利要求5所述的氧气点火装置，其特征在于，所述煤锁通过液压控制阀门开关操作，用于改变煤锁压力完成加煤循环。
7.根据权利要求5或6所述的氧气点火装置，其特征在于，所述的灰锁和/或煤锁的系统阀门均包括共计6个液压阀，分别为：
煤锁系统阀门开关包括：圆筒阀或插板阀1个，煤锁上锥阀、煤锁下锥阀各1个，煤锁泄压角阀1个，煤锁充压角阀2个；
灰锁系统阀门开关包括：灰锁上、下锥阀各1个或各配一个翻板阀，灰锁充压角阀1个，泄压角阀和球阀各1个，充水阀1个。
8.一种碎煤加压气化炉装置，其特征在于，所述气化炉装置包括：
煤仓，供筛分后13～50mm的合格块煤由输煤皮带供到气化炉中；
煤锁，设于煤仓下方、气化炉上方，经煤溜槽或加煤筐经定期加入气化炉；
用于中压过热蒸汽与氧气混合的气化剂混合管，经管线与气化炉底部法兰连接，如权利要求1-4任一项所述的旋转炉篦中心管进入气化炉底部；
设于所述旋转炉篦下方的灰锁，用于将反应生成的灰由旋转炉篦转动排入，所述灰锁通过上、下锥阀或上、下翻板阀及上、下锥阀配对设置，上翻板阀及上锥阀依次安装在灰锁正上方，下翻板阀及下锥阀依次安装在灰锁正下方，通过上述阀门操作完成排灰，以保证气化炉连续稳定运行。
9.根据权利要求8所述的碎煤加压气化炉装置，其特征在于，所述气化炉装置还包括用于排出灰渣的水力冲渣系统，所述水力冲渣系统包括灰渣水通过沉渣池、沉清池及清水池三级沉淀，灰水经离心泵循环利用，灰渣经桥式抓斗机提升到凉渣台，汽车运送外售。
10.根据权利要求8或9的所述的碎煤加压气化炉装置，其特征在于，所述气化炉装置还包括用于洗涤冷却粗煤气的洗涤冷却器，所述洗涤冷却器内件为一通流式文丘里喷射器，与所述气化炉的粗煤气出口垂直相接；高压喷射煤气水从洗涤冷却器上部入口处的返水环螺旋叶片与粗煤气混合一起进入文丘里收缩段，水流出顶部返水环后呈旋流状，沿文丘里器壁旋流而下，从而使得粗煤气在此得到洗涤、冷却。
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|---|---|---|---|
| CN201420626307.8U CN204417433U (zh) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | 旋转炉篦、氧气点火装置及其碎煤加压气化炉装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109536225A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-03-29 | 西安科技大学 | 一种应用于坑口煤制天然气的造气系统及方法 |
-
2014
- 2014-10-27 CN CN201420626307.8U patent/CN204417433U/zh not_active Expired - Fee Related
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