CN207552263U - 一种循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统 - Google Patents

Abstract

一种循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，属于煤气化工领域，包括气化炉；其特征在于：氧气源、氧气线气动切断阀、氧气线气动调节阀、氧气加热器和气动切断阀依次连接，经气动切断阀后分为三条氧气干线，包括上混区干线、下混区干线和底部干线；所述蒸汽线包括蒸汽源；所述蒸汽源与前述蒸汽接入点相连接；所述氮气线包括氮气源和配比氮气气动调节阀。通过每条干线接入氮气源及时调整气化剂中氧气的浓度，提高了气化剂的操作弹性。降低了设备的建设及运行费用。同时多喷嘴的气化剂分布，使气化剂与原料能够在炉内充分混合，避免气化炉内形成热点造成局部超温结疤。

Description

一种循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统

技术领域

本实用新型属于煤气化工领域，尤其涉及一种循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统。

背景技术

化石能源的粗放式利用，导致环境压力日趋增大，煤炭的清洁利用迫在眉睫。发展大型煤气化技术是清洁利用煤炭资源的关键。在大型煤气化技术当中，流化床气化技术有诸多吸引人的优点，日前工业化大规模应用的流化床煤气化技术主要有德国温克勒煤气化技术、鲁奇循环流化床煤气化技术、美国U-Gas气化炉、KRW气化炉以及中国有ICC灰熔聚流化床粉煤气化炉、CAGG灰熔聚煤气化技术、恩德炉粉煤气化技术。

气化剂组成为氧气、蒸汽的混合气体。流化床进气化剂的方式一般为进煤喷嘴下部或者进煤喷嘴上下部，上部通入的气化剂能使上升的煤气夹带细煤粉和灰尘发生二次反应。局部通入气化剂容易造成气化炉内局部超温，形成热点，熔融结焦，造成气化炉壁面挂渣。影响大型气化炉的研究开发。

当前的循环流化床气化炉气化剂中氧浓度调节固化，操作弹性小，气化反应局限性强。

一般的流化床气化炉进气化剂的装置包括气体再分布器，管道混合器，结构复杂，易于损坏，价格昂贵，并且破损后也不易更换。

发明内容

本实用新型旨在解决现有技术中存在的问题，提供一种循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统。

本实用新型所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，包括气化炉；所述气化炉的炉体从上往下依次为上部混合区、下部混合区和底部混合区；还包括氧气线、氮气线和蒸汽线；所述氧气线包括氧气源、氧气线气动切断阀、氧气线气动调节阀、氧气加热器和气动切断阀；所述氧气源、氧气线气动切断阀、氧气线气动调节阀、氧气加热器和气动切断阀依次连接，经气动切断阀后分为三条氧气干线，包括上混区干线、下混区干线和底部干线；所述三条氧气干线分别与前述气化炉的上部混合区、下部混合区和底部混合区相连通；所述三条氧气干线上均依次设置有导淋阀、气动调节阀、蒸汽接入点和氮气接入点；所述氧气加热器与气动切断阀之前设置有蒸汽接入点；所述蒸汽线包括蒸汽源；所述蒸汽源与前述蒸汽接入点相连接；所述氮气线包括氮气源和配比氮气气动调节阀；所述氮气源经三条氮气干线分别与前述三条氧气干线上的氮气接入点相连接；每条所述氮气干线上均设置一配比氮气气动调节阀。

本实用新型所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，所述蒸汽线还包括蒸汽线气动调节阀、备用蒸汽线气动调节阀和备用蒸汽线气动切断阀；所述蒸汽源经蒸汽线气动调节阀与前述氧气加热器和气动切断阀之间的蒸汽接入点相连接；所述蒸汽源经备用蒸汽线气动调节阀与上混区干线上的蒸汽接入点相连接；所述蒸汽源经备用蒸汽线气动切断阀分别与下混区干线和底部干线上的蒸汽接入点相连接。

本实用新型所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，所述上混区干线、下混区干线和底部干线与气化炉的接入端分别设置有若干支路。

本实用新型所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，所述支路的尾端均设置有变径喷嘴，使得气化剂能均匀喷入气化炉内。通过调节各支路变径喷嘴，完成氧气、蒸汽的混合，实现气化剂的稳定输送和流量调节。

本实用新型所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，所述上混区干线与气化炉的接入端设置有6-12条支路；所述下混区干线与气化炉的接入端设置有18-24条支路；所述底部干线与气化炉的接入端设置有1条支路。

本实用新型所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，所述氧气加热器的壳程预热介质为4.0MPa的蒸汽。将氧气预热至100℃左右，预热后的氧气与蒸汽更好的混合，满足反应要求的同时，避免大量凝液生成。该蒸汽就是本技术方案所述的蒸汽源，通过氧气加热器出口氧气温度相应的调节蒸汽流量的大小。

本实用新型所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统的实施方法，包括如下步骤：

1）建立循环：投料前气化炉内加入石英砂，打开配比氮气气动调节阀引入配比氮气使砂子在炉内循环流化；

2）暖管排凝：初始环境下各阀门均为关闭状态；打开气动切断阀，再打开蒸汽线气动调节阀，蒸汽进入氧气干线，打开氧气干线上导淋阀，进行暖管排凝；

3）引入蒸汽：当气化炉投料后，依次打开上混区干线、下混区干线和底部干线三条氧气干线上的气动调节阀，引蒸汽进气化炉，流量由气动调节阀后流量计计量；

4）引入氧气：气化炉投料且蒸汽引入后，关闭步骤2中所述导淋阀，打开氧气线气动切断阀，并调节氧气线气动调节阀，引入氧气；

5）氧浓度精确控制：根据投料工况，结合实际配比要求，调整氮气源上的配比氮气气动调节阀，氧气流量由气动调节阀进行调节，通过氮气来配比气化剂中氧气的浓度，达到具体工况下的配比要求；通过氧气线气动调节阀与蒸汽线气动调节阀控制气化剂中氧气和蒸汽的比例；通过气动调节阀控制进入气化炉上部混合区、下部混合区、底部的气化剂的流量比例。

本实用新型所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统的实施方法，步骤5）中所述进入气化炉上部混合区、下部混合区、底部的气化剂流量比例为3:6:1。

本实用新型所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，通过每条干线接入氮气源及时调整气化剂中氧气的浓度，在发生气化反应的过程中，根据循环流化床气化炉内的反应条件和反应程度，使用氮气配比气化剂中氧气的比例，提高了气化剂的操作弹性。气化剂氧气和蒸汽不需要通过管道混合器进行混合，两者直接在管道内混合后喷入炉内，降低了设备的建设及运行费用。同时多喷嘴的气化剂分布，使气化剂与原料能够在炉内充分混合，避免气化炉内形成热点，造成局部超温结疤。每条支路都有相应的调节阀，根据炉内的反应工况可以及时调整分配各支路气化剂的流量。

附图说明

图1为本实用新型所述循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度系统的结构示意图；

其中1-氧气加热器、2-蒸汽线气动调节阀、3-气动切断阀、 4-气动调节阀、5-蒸汽源、6-氮气源、7-配比氮气气动调节阀、8-氧气源、9-气化炉、10-备用蒸汽线气动调节阀、11-备用蒸汽线气动切断阀、12-上部混合区、13-下部混合区、14-底部混合区、15-氧气线气动切断阀、16-氧气线气动调节阀、17-导淋阀。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型所述循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统进行详细说明。

如图1所示，本实施例中的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，包括气化炉9；所述气化炉9的炉体从上往下依次为上部混合区12、下部混合区13和底部混合区14；还包括氧气线、氮气线和蒸汽线；所述氧气线包括氧气源8、氧气线气动切断阀15、氧气线气动调节阀16、氧气加热器1和气动切断阀3；氧气源8、氧气线气动切断阀15、氧气线气动调节阀16、氧气加热器1和气动切断阀3依次连接，经气动切断阀3后分为三条氧气干线，包括上混区干线、下混区干线和底部干线；三条氧气干线分别与前述气化炉9的上部混合区12、下部混合区13和底部混合区14相连通；所述三条氧气干线上均依次设置有导淋阀17、气动调节阀4、蒸汽接入点和氮气接入点；所述氧气加热器1与气动切断阀3之前设置有蒸汽接入点；蒸汽线包括蒸汽源5；所述蒸汽源5与前述蒸汽接入点相连接；所述氮气线包括氮气源6和配比氮气气动调节阀7；所述氮气源6经三条氮气干线分别与前述三条氧气干线上的氮气接入点相连接；每条所述氮气干线上均设置一配比氮气气动调节阀7。蒸汽线还包括蒸汽线气动调节阀2、备用蒸汽线气动调节阀10和备用蒸汽线气动切断阀11；所述蒸汽源5经蒸汽线气动调节阀2与前述氧气加热器1和气动切断阀3之间的蒸汽接入点相连接；所述蒸汽源5经备用蒸汽线气动调节阀10与上混区干线上的蒸汽接入点相连接；所述蒸汽源5经备用蒸汽线气动切断阀11分别与下混区干线和底部干线上的蒸汽接入点相连接。

本实用新型所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，所述上混区干线与气化炉9的接入端设置有6条支路；所述下混区干线与气化炉9的接入端设置有18条支路；所述底部干线与气化炉9的接入端设置有1条支路。各支路的尾端均设置有变径喷嘴。所述氧气加热器1的壳程预热介质为4.0MPa的蒸汽。该蒸汽就是本技术方案所述的蒸汽源5，通过氧气加热器1出口氧气温度相应的调节蒸汽流量的大小。

本实用新型所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的方法，包括如下步骤：

1）建立循环：投料前气化炉9内加入石英砂，打开配比氮气气动调节阀7引入配比氮气使砂子在炉内循环流化；

2）暖管排凝：初始环境下各阀门均为关闭状态；打开气动切断阀3，再打开蒸汽线气动调节阀2，蒸汽进入氧气干线，打开氧气干线上导淋阀17，进行暖管排凝；

3）引入蒸汽：当气化炉9投料后，依次打开上混区干线、下混区干线和底部干线三条氧气干线上的气动调节阀4，引蒸汽进气化炉9，流量由气动调节阀4后流量计计量；

4）引入氧气：气化炉9投料且蒸汽引入后，关闭步骤2中所述导淋阀17，打开氧气线气动切断阀15，并调节氧气线气动调节阀16，引入氧气；

5）氧浓度精确控制：根据投料工况，结合实际配比要求，调整氮气源6上的配比氮气气动调节阀7，氧气流量由气动调节阀4进行调节，通过氮气来配比气化剂中氧气的浓度，达到具体工况下的配比要求，使炉内气化反应的气氛环境能够实现贫氧气化、空气气化、富氧气化；通过氧气线气动调节阀16与蒸汽线气动调节阀2控制气化剂中氧气和蒸汽的比例；通过气动调节阀4控制进入气化炉9上部混合区12、下部混合区13、底部的气化剂的流量比例。

本实用新型所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的方法，步骤5）中所述进入气化炉9上部混合区12、下部混合区13、底部的气化剂流量比例为3:6:1，确保气化炉9内温度分布均匀，气速稳定，压差平稳。当系统连锁跳车时，气动切断阀3关闭，备用蒸汽线气动调节阀10、备用蒸汽线气动切断阀11自动打开，通入蒸汽降低气化炉9内的物料温度，防止炉内瞬间形成焦疤。

以上所述，仅为具体的实施方式，但本实用新型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实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，包括气化炉（9）；所述气化炉（9）的炉体从上往下依次为上部混合区（12）、下部混合区（13）和底部混合区（14）；其特征在于：还包括氧气线、氮气线和蒸汽线；

所述氧气线包括氧气源（8）、氧气线气动切断阀（15）、氧气线气动调节阀（16）、氧气加热器（1）和气动切断阀（3）；所述氧气源（8）、氧气线气动切断阀（15）、氧气线气动调节阀（16）、氧气加热器（1）和气动切断阀（3）依次连接，经气动切断阀（3）后分为三条氧气干线，包括上混区干线、下混区干线和底部干线；所述三条氧气干线分别与前述气化炉（9）的上部混合区（12）、下部混合区（13）和底部混合区（14）相连通；所述三条氧气干线上均依次设置有导淋阀（17）、气动调节阀（4），蒸汽接入点和氮气接入点；所述氧气加热器（1）与气动切断阀（3）之前设置有蒸汽接入点；

所述蒸汽线包括蒸汽源（5）；所述蒸汽源（5）与前述蒸汽接入点相连接；

所述氮气线包括氮气源（5）和配比氮气气动调节阀（7）；所述氮气源（5）经三条氮气干线分别与前述三条氧气干线上的氮气接入点相连接；每条所述氮气干线上均设置一配比氮气气动调节阀（7）。

2.根据权利要求1所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，其特征在于：所述蒸汽线还包括蒸汽线气动调节阀（2）、备用蒸汽线气动调节阀（10）和备用蒸汽线气动切断阀（11）；所述蒸汽源（5）经蒸汽线气动调节阀（2）与前述氧气加热器（1）和气动切断阀（3）之间的蒸汽接入点相连接；所述蒸汽源（5）经备用蒸汽线气动调节阀（10）与上混区干线上的蒸汽接入点相连接；所述蒸汽源（5）经备用蒸汽线气动切断阀（11）分别与下混区干线和底部干线上的蒸汽接入点相连接。

3.根据权利要求2所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，其特征在于：所述上混区干线、下混区干线和底部干线与气化炉（9）的接入端分别设置有若干支路。

4.根据权利要求3所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，其特征在于：所述支路的尾端均设置有变径喷嘴。

5.根据权利要求3或4所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，其特征在于：所述上混区干线与气化炉（9）的接入端设置有6-12条支路；所述下混区干线与气化炉（9）的接入端设置有18-24条支路；所述底部干线与气化炉（9）的接入端设置有1条支路。

6.根据权利要求5所述的循环流化床气化炉控制气化剂中氧浓度的系统，其特征在于：所述氧气加热器（1）的壳程预热介质为4.0MPa的蒸汽。