CN211401249U - 防止堵塞的测温测压仪表保护气套管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤气化技术领域，提供了一种防止堵塞的测温测压仪表保护气套管。该保护气套管包括套管本体，套管本体向上倾斜设置，套管本体内设有测温元件，套管本体内设有分布器，处于分布器一侧的套管本体上设有喉口，处于分布器另一侧的套管本体上设有测压接口。本申请，通过设置分布器使得套管本体内气速均匀，便于保护气能够将煤粉吹出，将测压装置设置在分布器远离气化炉的一侧，确保测量的气压结果的准确性，同时，防止气压不稳造成测压装置损坏的现象，在套管本体上设置喉口，保护气经过喉口时加速，用于吹落煤粉颗粒与冷凝的水汽和焦油的混合物，且套管本体向上倾斜设置，经吹落的混合物进入到气化炉内，避免套管本体出现堵塞的现象。

Description

防止堵塞的测温测压仪表保护气套管

技术领域

本实用新型涉及煤气化技术领域，具体涉及一种防止堵塞的测温测压仪表保护气套管。

背景技术

近年来随着煤气化技术的推广，越来越多的煤制气技术得到工业化应用。煤制气过程是通过气化炉将煤炭由固体燃料能源转化为便于运输的清洁气体能源的过程。煤炭在气化炉内气化的过程中，设备仪表的作用十分重要，一方面可以对气化过程进行实时监控，另一方面可以对恶性事故的发生起到预警和防范的作用。气化炉的测温测压结构包括保护套管，保护套管的一端通常跟气化炉直接相连，保护套管的另一端通入保护气，保护套管内设有用于检测温度的热电偶，保护套管上连接有用于测量气体压力的测压装置，以便可以直接得到气化炉内的真实工况参数。但是，该种设计方式还存在以下缺陷：

(1)由于气化过程的工况通常处于高温高压状态下，检测介质相态往往多变复杂，且测温测压电子元件属于精密检测元件，所以气化炉的各类测温压元件极易出现故障，仪表控制系统通常出现监控失灵的状态，从而带来气化炉操作困难及问题判断不明等技术难题，存在安全隐患；

(2)保护套管中会通入部分保护气以保护温压元件工作环境的清洁度，但是，由于气化炉气相空间内中含有很多未被分解的水蒸气同时含有部分热解产生的焦油，在扩散的作用下，蒸汽和焦油会扩散至保护套管内，遇到冷的保护气随即发生冷凝，冷凝的水、焦油与炉内煤粉固体颗粒混合即会导致保护套管堵塞。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供了一种防止堵塞的测温测压仪表保护气套管。

上述防止堵塞的测温测压仪表保护气套管包括用于与气化炉连接的套管本体，所述套管本体向上倾斜设置，所述套管本体的自由端用于通入保护气，所述套管本体内设有用于检测所述气化炉内部温度的测温元件，所述套管本体内沿着其径向方向设有用于均布气体的分布器，在所述套管本体的轴向方向上，处于所述分布器靠近所述气化炉一侧的部分所述套管本体上设有用于保护气加速的喉口，处于所述分布器远离所述气化炉一侧的部分所述套管本体上设有用于与测压装置连接的测压接口。

可选的，所述喉口的直径小于所述套管本体的直径，所述喉口的两端与所述套管本体之间通过收缩段连接。

可选的，所述喉口与所述气化炉和所述套管本体的连接处之间的距离为所述套管本体的直径的1-2倍。

可选的，所述保护气进入所述喉口的速度为30-50m/s。

可选的，所述套管本体上设有伴热系统。

可选的，所述伴热系统为电加热系统或蒸汽加热系统。

可选的，所述分布器为锥形，所述分布器的锥顶朝向所述套管本体远离所述气化炉的一端，所述分布器上均布有若干通孔，各个所述通孔的轴线均与所述套管本体的轴线平行。

可选的，所述分布器的开孔率为0.6-1.1％。

可选的，所述套管本体的轴线与竖直方向之间的夹角为45-60°。

可选的，所述套管本体的内壁上设有防油涂层。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请，通过设置分布器使得套管本体内气速均匀，便于保护气能够将落入套管本体内的煤粉吹出，同时将测压装置设置在分布器远离气化炉的一侧，确保测量的气压结果的准确性，同时，防止气压不稳造成测压装置损坏的现象，增加测压装置的使用寿命。在套管本体上设置喉口，保护气经过喉口时加速，用于吹落煤粉颗粒与冷凝的水汽和焦油的混合物，且套管本体向上倾斜设置，经吹落的混合物进入到气化炉内，避免套管本体出现堵塞的现象。

附图说明

图1是本实用新型一实施方式中保护气套管的示意图；

图2是本实用新型一实施方式中保护气套管上设有喉口的示意图；

图3是本实用新型一实施方式中分布器的示意图。

附图标记：

1、气化炉；2、套管本体；3、分布器；31、通孔；4、喉口；41、第一收缩段；42、第二收缩段；5、测压接口；6、伴热系统；7、防油涂层。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1和图2所示，本申请实施例提供的防止堵塞的测温测压仪表保护气套管包括用于与气化炉1连接的套管本体2，套管本体2向上倾斜设置。优选的，套管本体2的轴线与竖直方向之间的夹角为45-60°。在正常工作状态下，气化炉1竖直向上设置，而套管本体2则相对于气化炉1向上倾斜，使得冷凝的水珠或焦油能够沿着套管本体2的内壁流向气化炉1。套管本体2的自由端用于通入保护气，通过保护气吹落套管本体2内的煤粉，其中，保护气优选为氮气等。

套管本体2内设有用于检测气化炉1内部温度的测温元件，其中，测温元件为热电偶或热电阻等。测温元件的测量端与气化炉1的内壁在竖直方向上平齐，或者朝向套管本体2的方向偏出一段距离，可根据具体的使用状况确定，且测温元件不但可以用于测量气化炉1内部温度，也可用于测量气化炉1内壁的温度，只需更换测温元件的位置即可。在另一些实施例中，测温元件也可用于测量套管本体2内部不同位置的温度，只需使得测温元件能够沿着套管本体2的长度方向移动即可。

套管本体2内沿着其径向方向设有用于均布气体的分布器3，测温元件可设置在分布器3的中部，测温元件的测量端沿着套管本体2的中心线方向延伸设置，且为了增加使用的多样性，测温元件可相对于分布器3沿着其自身长度方向移动。

如图2所示，在套管本体2的轴向方向上，处于分布器3靠近气化炉1一侧的部分套管本体2上设有用于保护气加速的喉口4，处于分布器3远离气化炉1一侧的部分套管本体2上设有用于与测压装置连接的测压接口5。具体地，喉口4的直径小于套管本体2的直径，喉口4的两端与套管本体2之间通过收缩段连接。优选的，两个收缩段的倾斜角度相同。且为了便于描述，将靠近气化炉1一侧的收缩段称为第一收缩段41，将远离气化炉1一侧的收缩段称为第二收缩段42。

当气化炉1内的混合气体通过第一收缩段41进入到喉口4时，混合气体加速，而当混合气体进入到第二收缩段42时，第二收缩段42可作为混合气体的扩展段，混合气体减速，混合气体经过喉口4后速度不变，再通过分布器3均速，进入到测压装置内进行测量，增加测量结果的准确性。

当保护气通过分布器3均速后进入到处于分布器3靠近气化炉1一侧的套管本体2后，保护气速度均匀，再经过第二收缩段42时，保护气加速，用于吹落混合有煤粉颗粒的冷凝水和冷凝的焦油。

使用时，套管本体2内的气体通过分布器3后，进入到分布器3远离气化炉1的一侧，再通过测压接口5进入到测压装置内，进行压力的测量。

本申请，通过设置分布器3使得套管本体2内气速均匀，便于保护气能够将落入套管本体2内的煤粉吹出，同时将测压装置设置在分布器3远离气化炉1的一侧，确保测量的气压结果的准确性，同时，防止气压不稳造成测压装置损坏的现象，增加测压装置的使用寿命。在套管本体2上设置喉口4，保护气经过喉口4时加速，用于吹落煤粉颗粒与冷凝的水汽和焦油的混合物，且套管本体2向上倾斜设置，经吹落的混合物进入到气化炉1内，避免套管本体2出现堵塞的现象。

如图2所示，由于套管本体2一端与气化炉1的外壁相连，在套管本体2靠气化炉1一端的温度通常与气化炉1外壁温度相近，故在套管本体2靠气化炉1一端处不易发生水蒸气、焦油冷凝或者煤粉颗粒堵塞的情况。但是随着套管本体2朝向远离气化炉1的一端延伸，套管本体2内的温度逐渐降低，同时由于保护气的存在导致该处套管本体2内的温度下降剧烈，故容易发生冷凝及堵塞的情况。故根据实验测试并确定气化炉1内水蒸气在套管本体2中扩散的范围，在交界点处设计如图2所示的喉口4，由于喉口4的存在使得在临界点处的保护套管内的气速提高。一旦出现冷凝的液滴可通过高气速将液滴带入套管本体2的高温区，从而保证在低温区无液滴冷凝的情况发生。从而降低了保护套管本体2内发生冷凝的几率。其中，喉口4与气化炉1和套管本体2的连接处之间的距离为套管本体2的直径的1-2倍，该处的距离是指沿着套管本体2的长度方向的距离。保护气进入喉口4的速度为30-50m/s。

如图1所示，套管本体2上设有伴热系统6。优选的，伴热系统6设置在套管本体2靠近气化炉1的一端。伴热系统6为电加热系统或蒸汽加热系统，其中，电加热系统或蒸汽加热系统均为现有技术中比较常见的手段，故不作描述。由于在边界不连续的区域气流的走向会受到压力的波动而发生改变，气体会向低压的区域流动。在气化炉1和套管本体2根部区域影响压力的因素有气化炉1内压力、炉内气泡波动频率及测温测压保护气压力。当气化炉1内炉压发生波动，气化炉1压力高于保护气压力，或者炉内大气泡处于破裂状态的时候，气化炉1内的水蒸气和含有焦油的合成气会反窜入保护气管道，造成水汽冷凝和焦油冷凝，加装伴热系统6可有效进一步增加处于靠近气化炉1一侧的套管本体2内的保护气的温度，可以很好的避免由于炉内波动导致的水汽冷凝情况，同时，伴热系统6产生的热量可以及时的将冷凝的水蒸干，波动消除后保护气正常运行，不会造成冷凝堵管的风险。

由于保护气压力波动及气化炉1内气泡破裂会导致保护气在套管本体2内分布不均的情况发生，本申请在套管本体2内设置分布器3。分布器3可以为圆片开孔结构也可以为锥形开孔结构。优选的，如图3所示，分布器3为锥形，分布器3的锥顶朝向套管本体2远离气化炉1的一端，分布器3上均布有若干通孔31，各个通孔31的轴线均与套管本体2的轴线平行。进一步优化地，分布器3的开孔率为0.6-1.1％。分布器3可增大测温测压保护管内局部气速，使得管内气速更为均匀，可以及时将落入管中的煤粉吹出，避免由于炉内气泡影响的管内气速不均的问题。

结合图1和图2所示，套管本体2的内壁上设有防油涂层7。常规的套管本体2内壁通常为耐火衬里或者金属钢管，由于表面不光滑容易使得冷凝的焦油在管壁不光滑处集聚冷凝，日积月累造成管内焦油堵塞。加涂防油涂层7后，使得焦油冷凝团聚的几率减少，延长了稳定运行的周期。

本申请提供的保护气套管可以保证用于监测的温压系统长期稳定的运行，有效的避免了由于水蒸气、焦油及煤粉导致的套管本体2堵塞的问题。提高了气化炉1运行周期，有效的降低了温压系统事故发生频率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种防止堵塞的测温测压仪表保护气套管，其特征在于，包括用于与气化炉连接的套管本体，所述套管本体向上倾斜设置，所述套管本体的自由端用于通入保护气，所述套管本体内设有用于检测所述气化炉内部温度的测温元件，所述套管本体内沿着其径向方向设有用于均布气体的分布器，在所述套管本体的轴向方向上，处于所述分布器靠近所述气化炉一侧的部分所述套管本体上设有用于保护气加速的喉口，处于所述分布器远离所述气化炉一侧的部分所述套管本体上设有用于与测压装置连接的测压接口。

2.根据权利要求1所述的防止堵塞的测温测压仪表保护气套管，其特征在于，所述喉口的直径小于所述套管本体的直径，所述喉口的两端与所述套管本体之间通过收缩段连接。

3.根据权利要求1所述的防止堵塞的测温测压仪表保护气套管，其特征在于，所述喉口与所述气化炉和所述套管本体的连接处之间的距离为所述套管本体的直径的1-2倍。

4.根据权利要求1所述的防止堵塞的测温测压仪表保护气套管，其特征在于，所述保护气进入所述喉口的速度为30-50m/s。

5.根据权利要求1所述的防止堵塞的测温测压仪表保护气套管，其特征在于，所述套管本体上设有伴热系统。

6.根据权利要求5所述的防止堵塞的测温测压仪表保护气套管，其特征在于，所述伴热系统为电加热系统或蒸汽加热系统。

7.根据权利要求1所述的防止堵塞的测温测压仪表保护气套管，其特征在于，所述分布器为锥形，所述分布器的锥顶朝向所述套管本体远离所述气化炉的一端，所述分布器上均布有若干通孔，各个所述通孔的轴线均与所述套管本体的轴线平行。

8.根据权利要求7所述的防止堵塞的测温测压仪表保护气套管，其特征在于，所述分布器的开孔率为0.6-1.1％。

9.根据权利要求1所述的防止堵塞的测温测压仪表保护气套管，其特征在于，所述套管本体的轴线与竖直方向之间的夹角为45-60°。

10.根据权利要求1所述的防止堵塞的测温测压仪表保护气套管，其特征在于，所述套管本体的内壁上设有防油涂层。

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