CN208292947U - 一种流化床气化炉和重质焦油的轻质化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种流化床气化炉和重质焦油的轻质化处理系统，涉及煤化工技术领域。用于解决如何降低重质焦油在轻质化处理时的难度和成本的问题。本实用新型的流化床气化炉包括炉体、吹送气管、排渣管、排气管、进煤管和雾化造粒喷嘴，所述吹送气管和所述排渣管连接于所述炉体的底壁上，所述排气管连接于所述炉体的顶壁上，所述进煤管和所述雾化造粒喷嘴连接于所述炉体的侧壁上，所述雾化造粒喷嘴用于向所述炉体内喷入由重质焦油和配重粉混合形成的粉油浆。本实用新型的流化床气化炉用于重质焦油的轻质化处理。

Description

一种流化床气化炉和重质焦油的轻质化处理系统

技术领域

本实用新型涉及煤化工技术领域，尤其涉及一种流化床气化炉和重质焦油的轻质化处理系统。

背景技术

重质焦油是煤在干馏和/或气化过程中产生的具有刺激性臭味、黑色或黑褐色、黏稠状的液体副产品，随着我国对煤制天然气工艺的推广应用，由此伴生的重质焦油的数量也在急剧增长。与此同时，在国内市场对石油产品的需求日益增加，而原油供应不足日渐突出的大背景下，通过对重质焦油进行轻质化处理以生产车用燃料油或其他品种油，是对石油产品需求的重要补充。

现有技术中，重质焦油多采用悬浮床或浆态床等专用设备进行加氢轻质化处理，但是，由于重质重质焦油的黏稠度较大，此时容易堵塞这些专用设备，且在处理的过程中需用到专用设备进行处理，因此处理的难度较大、成本较高。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种流化床气化炉和重质焦油的轻质化处理系统，用于解决如何降低重质焦油在轻质化处理时的难度和成本的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种流化床气化炉，包括炉体、吹送气管、排渣管、排气管、进煤管和雾化造粒喷嘴，所述吹送气管和所述排渣管连接于所述炉体的底壁上，所述排气管连接于所述炉体的顶壁上，所述进煤管和所述雾化造粒喷嘴连接于所述炉体的侧壁上，所述雾化造粒喷嘴用于向所述炉体内喷入由重质焦油和配重粉混合形成的粉油浆。

优选的，所述雾化造粒喷嘴设置于所述炉体的侧壁沿所述炉体的高度方向的中心位置的上方。

优选的，所述炉体包括主体段以及设置于所述主体段上方的扩大段，所述扩大段的截面面积大于所述主体段的截面面积，所述雾化造粒喷嘴连接于所述扩大段上。

可选的，所述雾化造粒喷嘴的数量为多个，多个所述雾化造粒喷嘴被划分为多个雾化造粒喷嘴组，多个所述雾化造粒喷嘴组沿所述炉体的高度方向依次间隔设置，每个所述雾化造粒喷嘴组均包括至少一个所述雾化造粒喷嘴。

可选的，每个所述雾化造粒喷嘴组均包括多个雾化造粒喷嘴，所述多个雾化造粒喷嘴围绕所述炉体的侧壁一周均匀分布。

本实用新型提供的一种流化床气化炉，由于该流化床气化炉包括炉体、吹送气管、排渣管、排气管、进煤管和雾化造粒喷嘴，吹送气管和排渣管连接于炉体的底壁上，排气管连接于炉体的顶壁上，进煤管和雾化造粒喷嘴连接于炉体的侧壁上，雾化造粒喷嘴用于向炉体内喷入由重质焦油和配重粉混合形成的粉油浆。因此，该流化床气化炉在进行煤气化反应同时，还可以通过雾化造粒喷嘴将由重质焦油和配重粉混合形成的粉油浆呈粒状喷入流化床气化炉内，粒状粉油浆在进入流化床气化炉后的下落过程中，可与飞灰接触并团聚吸附飞灰，以形成较大的颗粒而下落至流化床气化炉的密相区内，由此使重质焦油借助密相区内的气化剂而实现轻质化的同时，使飞灰返回至密相区内进行煤气化反应，由此重质焦油的轻质化处理不需要专门设备，直接在流化床内的煤气化过程中实现轻质化即可，从而降低了重质焦油在轻质化处理时的难度和成本，同时降低了流化床气化炉内向上流动的粗煤气中夹带的飞灰量。

第二方面，本实用新型提供了的一种重质焦油的轻质化处理系统，包括如上技术方案所述的流化床气化炉。

可选的，还包括粉油浆制备单元，所述粉油浆制备单元包括重质焦油入口和配重粉入口，所述粉油浆制备单元用于混合由所述重质焦油入口通入的重质焦油和由所述配重粉入口通入的配重粉，以制成粉油浆。

可选的，还包括粉油浆供给单元，所述粉油浆供给单元用于将所述粉油浆制备单元制备的粉油浆供给至所述流化床气化炉的雾化造粒喷嘴。

可选的，还包括气固分离单元，所述气固分离单元的入口与所述流化床气化炉的排气管连接，所述气固分离单元的固体物排出口与所述粉油桨制备单元的配重粉入口连接。

可选的，还包括气体供应单元，所述气体供应单元用于在通过所述粉油浆供给单元将粉油浆供给至所述雾化造粒喷嘴的同时，向所述雾化造粒喷嘴提供气体，并使得所述气体进入所述雾化造粒喷嘴的方向与所述粉油浆进入所述雾化造粒喷嘴的方向保持一致。

由于在本实用新型的重质焦油的轻质化处理系统中使用的流化床气化炉与上述流化床气化炉的各实施例中提供的流化床气化炉相同，因此二者能够解决相同的技术问题，并达到相同的预期效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例流化床气化炉的结构示意图；

图2为本实用新型实施例重质焦油的轻质化处理系统的结构示意图。

其中：

10－流化床气化炉，11－炉体、12－吹送气管、13－排渣管、14－排气管、15－进煤管，16－雾化造粒喷嘴，17－锥形分布板，111－主体段，112－扩大段，20－粉油浆制备单元，30－粉油浆供给单元，40－气固分离单元，50－飞灰锁斗，60－飞灰灰斗。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，为了方便描述，本实用新型中所描述的流化床气化炉内各结构之间的方位关系，均是指流化床气化炉在安装后的使用过程中，其内部各结构之间的方位关系，而不是指示或暗示所指结构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实用新型的限制。

参照图1，图1为本实用新型实施例流化床气化炉10的一个具体实施例，本实施例的流化床气化炉10包括炉体11、吹送气管12、排渣管13、排气管14、进煤管15和雾化造粒喷嘴16，所述吹送气管12和所述排渣管13连接于所述炉体11的底壁上，所述排气管14连接于所述炉体11的顶壁上，所述进煤管15和所述雾化造粒喷嘴16连接于所述炉体11的侧壁上，所述雾化造粒喷嘴16用于向所述炉体11内喷入由重质焦油和配重粉混合形成的粉油浆。

本实用新型提供的一种流化床气化炉，如图1所示，由于该流化床气化炉10包括炉体11、吹送气管12、排渣管13、排气管14、进煤管15和雾化造粒喷嘴16，吹送气管12和排渣管13连接于炉体11的底壁上，排气管14连接于炉体11的顶壁上，进煤管15和雾化造粒喷嘴16连接于炉体11的侧壁上，雾化造粒喷嘴16用于向炉体11内喷入由重质焦油和配重粉混合形成的粉油浆。因此，该流化床气化炉10在进行煤气化反应同时，还可以通过雾化造粒喷嘴16将由重质焦油和配重粉混合形成的粉油浆呈粒状喷入流化床气化炉10内，粒状粉油浆在进入流化床气化炉10后的下落过程中，可与飞灰接触并团聚吸附飞灰，以形成较大的颗粒而下落至流化床气化炉10的密相区内，由此使重质焦油借助密相区内的气化剂而实现轻质化的同时，使飞灰返回至密相区内进行煤气化反应，由此重质焦油的轻质化处理不需要专门设备，直接在流化床内的煤气化过程中实现轻质化即可，从而降低了重质焦油在轻质化处理时的难度和成本，同时降低了流化床气化炉10内向上流动的粗煤气中夹带的飞灰量。

在图1所示的实施例中，炉体11的形状可以为圆柱状、方柱状、棱柱状等等，在此不做具体限定。

在图1所示的实施例中，进煤管15用于向炉体11内通入煤料，吹送气管12用于向炉体11内吹送介质气体，以使炉体11内的煤料呈向上的流化状态，排气管14用于排出炉体11内煤气化反应产生的粗煤气，排渣管13用于排出炉体11内煤气化反应后产生的焦渣。

在上述实施例中，为了分散由吹送气管12向炉体11内吹送的介质气体，可选的，如图1所示，炉体11内的底部、进煤管15和雾化造粒喷嘴16的下方设有锥形分布板17，该锥形分布板17的较大开口的一周与炉体11的内侧壁固定，该锥形分布板17的较小开口朝下，并与排渣管13连通，锥形分布板17的侧壁与吹送气管12连通炉体11的一端开口相对，由此，通过锥形分布板17可分散由吹送气管12向炉体11内吹送的介质气体。

在本实用新型实施例中，雾化造粒喷嘴16可以设置于炉体11的侧壁沿炉体11的高度方向的中心位置的上方，也可以直接设置于炉体11的侧壁沿炉体11的高度方向的中心位置，还可以设置于炉体11的侧壁沿炉体11的高度方向的中心位置的下方，在此不做具体限定。但是，为了使粒状的粉油浆在炉体11内的下落过程中能够裹挟更多的飞灰，优选的，如图1所示，雾化造粒喷嘴16设置于炉体11的侧壁沿炉体11的高度方向的中心位置的上方，这样，由雾化造粒喷嘴16喷入炉体11内的粒状粉油浆下落的路径较长，能够裹挟的飞灰较多，由此能够进一步降低排气管14内排出的粗煤气中夹带的飞灰的量，减小粗煤气后续的气固分离负担，且由于粒状的粉油浆裹挟的飞灰较多，这些被裹挟的飞灰随粉油浆一起进入炉体11的密相区进行煤气化反应，由此能够进一步提高流化床气化炉10的煤气化效率。

进一步的，为了提高流化床气化炉10内的煤气化效率，优选的，如图1所示，炉体11包括主体段111以及设置于主体段111上方的扩大段112，扩大段112的截面面积大于主体段111的截面面积，雾化造粒喷嘴16连接于该扩大段112上。由于气流由炉体11的主体段111流动至炉体11的扩大段112时，空间变大，流动速度快速减小，气流中夹带的飞灰在扩大段112内循环运动并滞留，由此可知扩大段112内的飞灰较多，将雾化造粒喷嘴16连接于扩大段112上，由雾化造粒喷嘴16喷入炉体11内的粉油浆能够裹挟的飞灰量更大，使得更多的飞灰返回至炉体11内的密相区以进行煤气化反应，从而进一步提高了煤气化效率。

为了提高重质焦油的轻质化处理效率，优选的，如图1所示，雾化造粒喷嘴16的数量为多个，多个雾化造粒喷嘴16被划分为多个雾化造粒喷嘴组，多个雾化造粒喷嘴组沿炉体11的高度方向依次间隔设置，每个雾化造粒喷嘴组均包括至少一个雾化造粒喷嘴16。这样，通过多个雾化造粒喷嘴组能够将粉油浆分散喷入炉体11内，使粉油浆能够进行充分的轻质化处理，从而提高了重质焦油的轻质化处理效率。

其中，雾化造粒喷嘴组的数量可以为2个、3个、4个等等，在此不做具体限定。

另外，每个雾化造粒喷嘴组所包括的雾化造粒喷嘴16的数量可以为1个、2个、3个等等，在此不做具体限定。

再者，为了进一步提高重质焦油的轻质化处理效率，优选的，每个雾化造粒喷嘴组均包括多个雾化造粒喷嘴16，多个雾化造粒喷嘴16围绕炉体11的侧壁一周均匀分布。这样，进一步增大了雾化造粒喷嘴16的设置数量和排布均匀性，能够进一步将粉油浆分散喷入炉体11内，使粉油浆能够进行更充分的轻质化，从而进一步提高了重质焦油的轻质化处理效率。

为了提高煤料在炉体11内的气化效率，优选的，如图1所示，进煤管15的数量为多个，多个进煤管15被划分为多个进煤管组，多个进煤管组沿炉体11的高度方向依次间隔设置，每个进煤管组均包括至少一个进煤管15。这样，通过多个进煤管组能够将煤料分散通入炉体11内，使煤料能够在炉体11内充分流化，从而提高了煤料在炉体11内的煤气化效率。

其中，进煤管组的数量可以为2个、3个、4个等等，在此不做具体限定。

另外，每个进煤管组所包括的进煤管15的数量可以为1个、2个、3个等等，在此不做具体限定。

再者，为了进一步提高煤料在炉体11内的气化效率，优选的，如图1所示，每个进煤管组均包括多个进煤管15，多个进煤管15围绕炉体11的侧壁一周均匀分布。这样，进一步增大了进煤管15的设置数量和排布均匀性，能够进一步将煤料分散通入炉体11内，使煤料能够在炉体11内更为充分地实现流化，从而进一步提高了煤料在炉体11内的煤气化效率。

经实验验证，在将馏分高于350℃的重质焦油与配重粉混合后得到的粉油浆通入本实用新型流化床气化炉内与煤料混合换热，同时通入气化剂，可以得到清洁煤气和馏分低于250℃的轻油。

参照图2，图2为本实用新型实施例重质焦油的轻质化处理系统的一个具体实施例，本实施例的重质焦油的轻质化处理系统包括如上任一实施例所述的流化床气化炉10。

由于在本实用新型的重质焦油的轻质化处理系统中使用的流化床气化炉10与上述流化床气化炉10的各实施例中提供的流化床气化炉10相同，因此二者能够解决相同的技术问题，并达到相同的预期效果。

在上述实施例中，由流化床气化炉10的雾化造粒喷嘴16喷入流化床气化炉10的炉体内的粉油浆可以通过人工制作，也可以通过自动化设备制作，在此不做具体限定。但是，为了降低人工劳动强度，优选的，粉油浆通过自动化设备制作，具体的，如图2所示，重质焦油的轻质化处理系统还包括粉油浆制备单元20，该粉油浆制备单元20包括重质焦油入口和配重粉入口，粉油浆制备单元20用于混合由该重质焦油入口通入的重质焦油和由配重粉入口通入的配重粉，以制成粉油浆。由此，通过粉油浆制备单元20制备了粉油浆，从而降低了人工劳动强度。

其中，由重质焦油入口通入的重质焦油可以来自煤气化系统后续冷却净化单元分离的煤焦油或其他重质焦油，在此不做具体限定。配重粉可以为砂子、煤粉等等，也可以为由煤气化反应产生的粗煤气中分离出的飞灰，在此不做具体限定。

另外，粉油浆制备单元20的结构可以有多种，在此不做具体限定，示例的，粉油浆制备单元20可以制作为以下结构，即，粉油浆制备单元20包括粉油浆制备容器(图中未示出)、搅拌装置(图中未示出)和加热装置(图中未示出)，重质焦油入口和配重粉入口设置于粉油浆制备容器上，重质焦油入口和配重粉入口用于分别向粉油浆制备容器内通入重质焦油和配重粉，搅拌装置设置于粉油浆制备容器内，用于搅拌混合重质焦油和配重粉，加热装置用于在搅拌重质焦油和配重粉时，加热重质焦油和配重粉，以使两者充分混合，并保证粉油浆的流动性。此结构简单，且能够实现重质焦油和配重粉的充分混合。

在上述实施例中，可选的，粉油浆中配重粉的质量百分含量可以为20-50％；加热装置的加热温度可以为80-100℃，以保证粉油浆在移动至雾化造粒喷嘴16处时的温度为75℃到85℃之间；且在通过搅拌装置搅拌重质焦油和配重粉的过程中，可选择性地通入一定溶剂，以使制作的粉油浆的粘度保持在50mpa.s到500mpa.s之间，从而保证粉油浆具有较好的流动性。

在图2所示的实施例中，为了将粉油浆制备单元20制备的粉油浆传送至流化床气化炉10的雾化造粒喷嘴16处，优选的，重质焦油的轻质化处理系统还包括粉油浆供给单元30，该粉油浆供给单元30用于将粉油浆制备单元20制备的粉油浆供给至流化床气化炉10的雾化造粒喷嘴16处。由此实现了粉油浆的自动化供给，能够进一步降低人工劳动强度。

在上述实施例中，可选的，粉油浆供给单元30包括连接于粉油浆制备单元20与雾化造粒喷嘴16之间的传输管道和串接于该传输管道中的传输泵，传输泵用于驱动粉油浆制备单元20中制备的粉油浆由传输管道进入雾化造粒喷嘴16处喷出。

在图2所示的实施例中，为了进一步提高流化床气化炉10内的煤气化效率，优选的，如图2所示，重质焦油的轻质化处理系统还包括气固分离单元40，气固分离单元40的入口与流化床气化炉10的排气管14连接，气固分离单元40的固体物排出口与粉油桨制备单元的配重粉入口连接。这样，可将由流化床气化炉10排出的粗煤气中分离出的飞灰作为配重粉与重质焦油混合，并再次进入流化床气化炉10内，由此能够进一步提高流化床气化炉10的煤气化效率。

在上述实施例中，气固分离单元40可以为旋风分离器，也可以为过滤式分离器，还可以为其他形式的分离器，在此不做具体限定。

此外，需要说明的是，为了卸除气固分离单元40的固体物排出口的压力，以使气固分离单元40分离出的飞灰能够在常压下与重质焦油混合，如图2所示，气固分离单元40的固体物排出口与粉油桨制备单元的配重粉入口之间需串接飞灰锁斗50和飞灰灰斗60，飞灰锁斗50的入口与气固分离单元40的固体物排出口连接，飞灰灰斗60的入口与飞灰锁斗50的出口连接，飞灰灰斗60的出口与粉油浆制备单元20的配重粉入口连接，飞灰锁斗50的入口处、飞灰锁斗50的出口处以及飞灰灰斗60的出口处均设置有阀门，且飞灰锁斗50的顶部还开设有泄压口，该泄压口处设有泄压阀门。在气固分离单元40运行时，打开飞灰锁斗50的入口阀门，同时关闭泄压阀门和飞灰锁斗50的出口阀门，以使气固分离单元40分离出的固体飞灰落入飞灰锁斗50内，在飞灰锁斗50料满后，可关闭飞灰锁斗50的入口阀门，并打开泄压阀门，以卸除飞灰锁斗50内的压力，然后打开飞灰锁斗50的出口阀门，以使飞灰锁斗50内的飞灰被收集至飞灰灰斗60内，并在打开飞灰灰斗60的出口阀门时通入粉油浆制备单元20内，由此卸除了气固分离单元40的固体物排出口的压力，使气固分离单元40分离出的飞灰能够在常压下与重质焦油混合。

为了提高粉油浆进入流化床气化炉10内时的粒化程度，优选的，重质焦油的轻质化处理系统还包括气体供应单元(图中未示出)，该气体供应单元用于在通过粉油浆供给单元30将粉油浆供给至雾化造粒喷嘴16时，向此雾化造粒喷嘴16提供气体，并使得该气体进入该雾化造粒喷嘴16的方向与粉油浆进入该雾化造粒喷嘴16的方向保持一致。这样，在气体供应单元所供应的气体的推动作用下，能够提高粉油浆进入流化床气化炉10内时的粒化程度，提高重质焦油的轻质化处理效率。

其中，气体供应单元提供的气体可以为合成气、粗煤气、二氧化氮、空气等等，在此不做具体限定。且由气体供应单元向雾化造粒喷嘴16处提供气体的质量流量为由粉油浆供给单元30向雾化造粒喷嘴16处提供粉油浆的质量流量的3～10％。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种流化床气化炉，其特征在于，包括炉体、吹送气管、排渣管、排气管、进煤管和雾化造粒喷嘴，

所述吹送气管和所述排渣管连接于所述炉体的底壁上，所述排气管连接于所述炉体的顶壁上，所述进煤管和所述雾化造粒喷嘴连接于所述炉体的侧壁上，所述雾化造粒喷嘴用于向所述炉体内喷入由重质焦油和配重粉混合形成的粉油浆。

2.根据权利要求1所述的流化床气化炉，其特征在于，所述雾化造粒喷嘴设置于所述炉体的侧壁沿所述炉体的高度方向的中心位置的上方。

3.根据权利要求1所述的流化床气化炉，其特征在于，所述炉体包括主体段以及设置于所述主体段上方的扩大段，所述扩大段的截面面积大于所述主体段的截面面积，所述雾化造粒喷嘴连接于所述扩大段上。

4.根据权利要求1所述的流化床气化炉，其特征在于，所述雾化造粒喷嘴的数量为多个，多个所述雾化造粒喷嘴被划分为多个雾化造粒喷嘴组，多个所述雾化造粒喷嘴组沿所述炉体的高度方向依次间隔设置，每个所述雾化造粒喷嘴组均包括至少一个所述雾化造粒喷嘴。

5.根据权利要求4所述的流化床气化炉，其特征在于，每个所述雾化造粒喷嘴组均包括多个雾化造粒喷嘴，所述多个雾化造粒喷嘴围绕所述炉体的侧壁一周均匀分布。

6.一种重质焦油的轻质化处理系统，其特征在于，包括权利要求1～5中任一项所述的流化床气化炉。

7.根据权利要求6所述的重质焦油的轻质化处理系统，其特征在于，还包括粉油浆制备单元，所述粉油浆制备单元包括重质焦油入口和配重粉入口，所述粉油浆制备单元用于混合由所述重质焦油入口通入的重质焦油和由所述配重粉入口通入的配重粉，以制成粉油浆。

8.根据权利要求7所述的重质焦油的轻质化处理系统，其特征在于，还包括粉油浆供给单元，所述粉油浆供给单元用于将所述粉油浆制备单元制备的粉油浆供给至所述流化床气化炉的雾化造粒喷嘴。

9.根据权利要求7所述的重质焦油的轻质化处理系统，其特征在于，还包括气固分离单元，所述气固分离单元的入口与所述流化床气化炉的排气管连接，所述气固分离单元的固体物排出口与所述粉油桨制备单元的配重粉入口连接。

10.根据权利要求8所述的重质焦油的轻质化处理系统，其特征在于，还包括气体供应单元，所述气体供应单元用于在通过所述粉油浆供给单元将粉油浆供给至所述雾化造粒喷嘴的同时，向所述雾化造粒喷嘴提供气体，并使得所述气体进入所述雾化造粒喷嘴的方向与所述粉油浆进入所述雾化造粒喷嘴的方向保持一致。