CN211570571U - 一种气体分布器及具有该气体分布器的流化床气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气体分布器及具有该气体分布器的流化床气化炉。该气体分布器包括：锥形分布板和设置在锥形分布板底部的排渣通道；其中，排渣通道内设有至少两个沿排渣通道的轴向依次排布的斜板，各斜板均倾斜设置且任意相邻两个斜板之间倾斜方向相反，以使锥形分布板内的灰渣以折线形式排出。本实用新型通过在排渣通道内设置的至少两个斜板，以使锥形分布板内的灰渣以折线形式排出，解决了现有气体分布装置环管气控排渣存在的灰渣贴壁下行的问题，斜板与排渣通道管壁之间间隙的宽度可控制该排渣通道的排渣量，无需通入气体进行排渣量的控制，解决了现有气体分布装置环管气控排渣存在环隙通入气体短路、排渣量不可控的问题。

Description

一种气体分布器及具有该气体分布器的流化床气化炉

技术领域

本实用新型涉及煤气化技术领域，具体而言，涉及一种气体分布器及具有该气体分布器的流化床气化炉。

背景技术

煤气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式。我国煤炭资源丰富，油气资源相对匮乏，将丰富的煤炭转化成清洁的气体，近年来受到众多关注及应用。流化床气化炉因炉内温度均匀，气固混合均匀、接触佳，气化效率高等原因广泛应用于煤气化工艺。

流化床工作质量的好坏取决于流态化质量及气固接触效果，而气体分布装置的结构设计及运行稳定性影响了炉内流态化质量、气化反应程度及气化炉运行稳定性。锥形分布器是目前煤气化流化床常用的分布器。

参见图1，其为现有技术中锥形分布器的结构示意图。如图所示，该锥形布气装置均为在锥形板面1'上开设小孔11'，气化剂先进入流化床下部的气室均匀分布后再经锥形板面1'上的小孔11'进入气化炉内；锥形板面1'底部的中间设置有圆柱形中心射流管2'，用于强化床层中心湍动效果、增强气固接触；中心射流管2'外侧为圆柱形环管3'，其与中心射流管2'构成的环形间隙为排渣通道4'，灰渣经该排渣通道4'排出气化炉，该排渣通道4'中通入气体，控制气体通入量的多少来调节灰渣的排出量。

对于床层较高、床层压差较大的流化床来说，通过增减排渣通道4'内的气量即采用气控排渣的方式来控制排渣量、保持床层稳定相对困难，即因为气流分布不均匀、排渣量不稳定，同样的气量下某时排的多、某时排的少，为了保证排渣量稳定需要频繁调整气量控制，导致环隙中大部分灰渣贴着圆柱形环管3'的内壁向下流动，排渣通道4'中气体则在灰渣较少或无灰渣的远离圆柱形环管3'的区域向上流动，即环隙气体走了短路，且越是规模较大的工业化规模气化炉、环隙越大的分布板，该偏流现象越明显，致使气化炉整体波动较大，排渣不稳定、不可控。

另外，也有排渣通道4'内不通入气体，而是在排渣通道4'的下部加设阀门或旋转结构的方式，通过控制阀门开度或旋转结构转频来控制排渣量，但流化床气化炉排渣温度高、灰渣颗粒不均匀，排渣通道4'下部加设阀门或旋转结构在该环境下使用磨损问题较大，不能长期运行，存在阀门无法顺利启闭、旋转结构阀芯磨损泄露等的问题，无法实现灰渣的长期稳定控制。

发明内容

鉴于此，本实用新型提出了一种气体分布器及具有该气体分布器的流化床气化炉，旨在解决现有分布器存在灰渣贴壁下行、环隙通入气体短路、排渣量不可控的问题。

一方面，本实用新型提出了一种气体分布器，该气体分布器包括：锥形分布板和设置在所述锥形分布板底部的排渣通道；其中，所述排渣通道内设有至少两个沿所述排渣通道的轴向依次排布的斜板，各所述斜板均倾斜设置且任意相邻两个所述斜板之间倾斜方向相反，以使所述锥形分布板内的灰渣以折线形式排出。

进一步地，上述气体分布器，所述排渣通道为环形排渣通道，各所述斜板的第一端为固定端且设置在所述环形排渣通道的内管或外管上，第二端与所述环形排渣通道的外管或内管之间设有排渣间隙。

进一步地，上述气体分布器，任意相邻两个所述斜板之间中，上斜板的第二端位于下斜板的固定端的上方，并且，所述上斜板的第二端与所述下斜板的固定端之间的垂直距离为所述环形排渣通道中内管与外管之间距离的1/4-1/3。

进一步地，上述气体分布器，各所述斜板固定端为圆口结构，第二端为方口结构或圆口结构。

进一步地，上述气体分布器，所述内管内设有中心射流气化剂通道，用以向所述锥形分布板内通入气化剂，以强化气化炉内流场。

进一步地，上述气体分布器，各所述斜板与所述环形排渣通道的轴向之间的夹角为45-65°。

进一步地，上述气体分布器，所述排渣通道为环形排渣通道时，所述斜板的固定端与所述环形排渣通道的内管或外管可转动地相连接，用以调节排渣间隙的宽度，以调节所述环形排渣通道的排渣量；或，所述排渣通道为圆形排渣通道时，所述斜板的固定端与所述圆形排渣通道的管体可转动地相连接，用以调节所述斜板的第二端与所述圆形排渣通道的管体之间间隙的宽度，以调节所述排渣通道的排渣量。

进一步地，上述气体分布器，各所述斜板的底部均设置有支撑结构，用以支撑所述斜板。

进一步地，上述气体分布器，所述排渣通道为环形排渣通道时，所述锥形分布板和所述环形排渣通道的外管之间通过喇叭状结构的过渡段相连接，用以缓冲所述锥形分布板内存储的灰渣；所述排渣通道为圆形排渣通道时，所述锥形分布板和所述圆形排渣通道的管体之间通过喇叭状结构的过渡段相连接，用以缓冲所述锥形分布板内存储的灰渣。

本实用新型提供的气体分布器，通过在环形排渣通道内设置的至少两个斜板，以使锥形分布板内的灰渣以折线形式排出，解决了现有气体分布装置环管气控排渣存在的灰渣贴壁下行的问题，同时，斜板与排渣通道管壁之间的间隙的宽度可控制该环形排渣通道的排渣量，实现了排渣量的可控性，无需通入气体进行排渣量的控制，故可避免现有技术中环隙通入气体短路现象的出现，解决了现有气体分布装置环管气控排渣存在环隙通入气体短路、排渣量不可控的问题。另外，环形排渣通道无气体通入，可避免了环隙气化剂对锥形分布板通入气流的干扰，保证锥形分布板布气更均匀，实现了气化炉底部气固混合更均匀、接触更充分，有利于实现流化床气化炉的长期稳定运行。而灰渣沿各层斜板逐次下落后，温度逐渐降低，排入下部排渣系统中，亦可以通过控制排出排渣系统的灰渣量，来进一步调控整体排渣速度，排渣系统中灰渣堆满后，环形排渣通道内的灰渣不再排出。

另一方面，本实用新型还提出了一种流化床气化炉，该流化床气化炉上设置有上述气体分布器。

由于气体分布器具有上述效果，所以具有该气体分布器的流化床气化炉也具有相应的技术效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为现有技术中锥形分布器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的气体分布器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的固定端固定在外管上的斜板位置的俯视图；

图4为本实用新型实施例提供的固定端固定在外管上的斜板位置的又一俯视图；

图5为本实用新型实施例提供的固定端固定在内管上的斜板位置的俯视图；

图6为本实用新型实施例提供的固定端固定在内管上的斜板位置的又一俯视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种气体分布器，该气体分布器包括：锥形分布板1和排渣通道；其中，

排渣通道设置在锥形分布板1的底部，用以排出锥形分布板1内以及锥形分布板1上方气化炉内的灰渣。具体地，锥形分布板1为倒锥形结构，即其锥顶端朝向下，锥形的锥底端朝向上，排渣通道设置在锥形的锥底端的中心位置处，以使锥形分布板1能够确保灰渣完全掉落至排渣通道处，并通过排渣通道将灰渣排出，实现了灰渣的快速、完全地排出。为进一步确保灰渣排出的顺畅性，优选地，排渣通道与锥形分布板同轴设置。锥形分布板1上沿其轴向设有若干层进气孔11，每层进气孔11均为若干个且沿锥形分布板1的周向设置，用以向锥形分布板1内通入气化剂。

排渣通道内设有至少两个沿排渣通道的轴向依次排布的斜板4，各斜板4均倾斜设置且任意相邻两个斜板4之间倾斜方向相反，以使锥形分布板1内的灰渣以折线形式排出。具体地，各个斜板4在排渣通道内沿排渣通道的轴向即竖直方向依次呈类似折线型排布，即各个斜板4自排渣通道的一侧至排渣通道的另一侧向上或向下倾斜且任意相邻两个斜板4之间的倾斜方向相反，以使锥形分布板1内的灰渣以折线排出，解决了现有气体分布装置环管气控排渣存在的灰渣贴壁下行的问题，同时，斜板4与排渣通道的管壁之间的间隙的宽度可控制该排渣通道的排渣量，实现了排渣量的可控性，无需通入气体进行排渣量的控制，故可避免现有技术中环隙通入气体短路现象的出现，解决了现有气体分布装置环管气控排渣存在环隙通入气体短路、排渣量不可控的问题。另外，排渣通道无气体通入，可避免了气化剂对锥形分布板1通入气流的干扰，保证锥形分布板1布气更均匀，实现了气化炉底部气固混合更均匀、接触更充分，有利于实现流化床气化炉的长期稳定运行。而灰渣沿各层斜板4逐次下落后，温度逐渐降低，排入下部排渣系统中，亦可以通过控制排出排渣系统的灰渣量，来进一步调控整体排渣速度，排渣系统中灰渣堆满后，排渣通道内的灰渣不再排出。

在本实施例中，排渣通道可以为圆形排渣通道或环形排渣通道2，以下以环形排渣通道2为例对其进行说明:

参见图2，其为本实用新型实施例提供的气体分布器的结构示意图。如图所示，

环形排渣通道2包括依次套设且同轴设置的内管21和外管22，两者之间围设呈环形通道即环形排渣通道2，以使灰渣自内管21和外管22之间围设的环形排渣通道2排出。为强化气化炉内的流场，优选地，内管21内设有中心射流气化剂通道23，用以向锥形分布板1和气化炉内通入气化剂作为中心射流气化剂，以强化气化炉内流场，强化气固颗粒间的返混，利于颗粒粒径分布相对均匀。为避免灰渣的堆积，锥形分布板1和环形排渣通道2的外管22之间通过过渡段3相连接，用以缓冲锥形分布板1内存储的灰渣，以使其逐步流动至环形排渣通道2内。优选地，过渡段3自锥形分布板1至外管22的直径逐步减小；进一步优选地，过渡段3为喇叭状结构。

环形排渣通道2内设有至少两个沿环形排渣通道2的轴向依次排布的斜板4，各斜板4均倾斜设置且任意相邻两个斜板4之间倾斜方向相反。具体地，各个斜板4在环形排渣通道2内沿环形排渣通道2的轴向即竖直方向依次呈类似折线型排布，即各个斜板4自环形排渣通道2的轴线至环形排渣通道2的四周向上或向下倾斜且任意相邻两个斜板4之间的倾斜方向相反，也就是说，任意相邻两个斜板4中一个斜板4自环形排渣通道2的轴线至环形排渣通道2的四周向上倾斜的话，另一个斜板4自环形排渣通道2的轴线至环形排渣通道2的四周向下倾斜。

各斜板4的第一端（如图2所示的上端）为固定端且设置在环形排渣通道2的内管21或外管22上，第二端（如图2所示的下端）与环形排渣通道2的外管22或内管21之间设有排渣间隙5，以使锥形分布板1内的灰渣以折线形式排出。具体地，任意相邻两个斜板4中的第一个斜板的第一端即固定端与环形排渣通道2的内管21相连接，第二端为与环形排渣通道2的外管22间隔设置；该相邻两个斜板4中的第二个斜板的靠近第一个斜板的第一端即固定端与环形排渣通道2的外管22相连接，第二端与环形排渣通道2的内管21间隔设置，以使锥形分布板1内的灰渣以折线排出，解决了现有气体分布装置环管气控排渣存在的灰渣贴壁下行的问题，同时，排渣间隙5的宽度可控制该环形排渣通道2的排渣量，实现了排渣量的可控性，无需通入气体进行排渣量的控制，故可避免现有技术中环隙通入气体短路现象的出现，解决了现有气体分布装置环管气控排渣存在环隙通入气体短路、排渣量不可控的问题。另外，环形排渣通道2无气体通入，可避免了环隙气化剂对锥形分布板1通入气流的干扰，保证锥形分布板1布气更均匀，实现了气化炉底部气固混合更均匀、接触更充分，有利于实现流化床气化炉的长期稳定运行。而灰渣沿各层斜板4逐次下落后，温度逐渐降低，排入下部排渣系统中，亦可以通过控制排出排渣系统的灰渣量，来进一步调控整体排渣速度，排渣系统中灰渣堆满后，环形排渣通道2内的灰渣不再排出。其中，各个斜板4的第二端可以为自由端即自然下垂，亦可通过其他结构固定在内管21或外管22上，本实施例例中对其不做任何限定。

例如，图2中以四个斜板4为例，当然，斜板4的个数亦可为其他数量，图2中四个斜板4自上至下依次记为第一斜板410、第二斜板420、第三斜板430和第四斜板440，现以图2所示最上端的两个斜板4即第一斜板410和第二斜板420为例进行说明：第一斜板410自环形排渣通道2的轴线至环形排渣通道2的四周向上倾斜，并且，第一斜板410的上端连接在外管22的内壁上，第一斜板410的下端与内管21之间存在间隙，以使锥形分布板1内的灰渣流动至第一斜板410上并沿第一斜板410的顶壁流动至第一斜板410的下端与内管21之间的间隙内，以便自该间隙内继续向下流动；第二斜板420 自环形排渣通道2的轴线至环形排渣通道2的四周向下倾斜，并且，第二斜板420的上端连接在内管21的外壁上，第二斜板420的下端与外管22之间存在间隙，自第一斜板410的下端与内管21之间的间隙流动的灰渣流动至第二斜板420上并沿第二斜板420的顶壁流动至第二斜板420的下端与外管22之间的间隙内，以便自该间隙内继续向下流动。第三斜板430和第四斜板440的结构和连接方式分别与第一斜板410、第二斜板420相同，区别仅在于上下位置不同。当然，环形排渣通道2内最上端的斜板4自环形排渣通道2的轴线至环形排渣通道2的四周亦可向下倾斜，本实施例中对其不做任何限定。

由于锥形分布板1内的灰渣流动至环形排渣通道2内时大部分靠近外管，故本实施例中环形排渣通道2内最上端的斜板4自环形排渣通道2的轴线至环形排渣通道2的四周向上倾斜，可通过最上端的斜板4直接阻止大部分灰渣贴外管22的内壁下行，而与最上端的斜板4向下倾斜相比，可提高斜板4控制排渣量的效果。

在本实施例中，为提高斜板4的稳定性，优选地，各斜板4上均设置有支撑结构（图中未示出），用以支撑斜板4，以防止斜板4的变形或晃动。具体地，支撑结构可以为支撑钢筋，亦可为其他支撑结构；为避免支撑结构干涉灰渣的流动，优选地，支撑结构一端固定在其上方斜板4固定端连接的内管21或外管22上，另一端设置在斜板4上，以支撑斜板4，即自环形排渣通道2的轴线至环形排渣通道2的四周向上倾斜的斜板4上的支撑结构，其一端固定在外管22上，另一端固定在该斜板4上，自环形排渣通道2的轴线至环形排渣通道2的四周向下倾斜的斜板4上的支撑结构，其一端固定在内管21上，另一端固定在该斜板4上。进一步优选地，支撑结构设置在其对应斜板4的底壁的中心位置。

继续参见图2，为确保灰渣流动的顺畅性，优选地，任意相邻两个斜板4之间中，上斜板的第二端位于下斜板的固定端的上方即上斜板的底部位于下斜板的顶部的上方，以避免斜板4与环形排渣通道2之间夹角较小时灰渣的堆积。例如，第一斜板210的第二端位于第二斜板220的第一端的上方。进一步优选地，上斜板的第二端与下斜板的固定端之间的垂直距离为环形排渣通道2中内管21与外管22之间距离的1/4-1/3，即下斜板的上部与上斜板的底部垂直距离为内管21与外管22形成的环隙排渣通道2的单侧宽度的1/4-1/3，以进一步保证上下斜板间无灰渣的堆积。其中，为避免灰渣在斜板4上的堆积，优选地，各斜板4与环形排渣通道2的轴向之间的夹角为45-65°，以使灰渣沿斜板4的顶壁顺畅流动。

在本实施例中，为便于环形排渣通道2内排渣量的调节，优选地，斜板4的固定端与环形排渣通道2的内管21或外管22可转动地相连接，用以调节排渣间隙的宽度，进而调节环形排渣通道2的排渣量。此时，支撑结构亦可与内管21或外管22可转动地相连接，以便避免与斜板4的干涉且实现对斜板4的支撑。对于成熟的气化炉设计，其排渣量已知确认，无需进行排渣量的调节，则斜板4的固定端和支撑结构可通过焊接固定在内管21或外管22上，以确保其连接的稳定性。

图2中实线箭头表示灰渣的流动方向，虚线箭头为气化剂通道内气化剂的流动方向，双点划线箭头为锥形分布板内通入气化剂的通入方向。

参见图3至图6，其示出了本实用新型实施例提供的斜板的优选结构。如图所示，斜板4的固定端为圆口结构，第二端可以为方口结构或圆口结构。例如，第一斜板210和第三斜板220的第二端即下端可以为中心方口结构或中心圆口结构，中心方口结构或中心圆口结构与内管21之间形成上层环隙斜板底部的上排渣间隙51，第二斜板220和第四斜板240的第二端即下端可以为外侧方口结构或外侧圆口结构，外侧方口结构或外侧圆口结构与外管22之间形成下层环隙斜板底部的下排渣间隙52。斜板4均可分成多片焊接成一个整体，图中以四片为例进行说明，当然，斜板4亦可为一片围设的锥台形结构，本实施例中对其不做任何限定。

对于圆形排渣通道而言，其斜板等相关结构可参考环形排渣通道2，例如，斜板的固定端可固定在圆形排渣通道的管体的一侧，斜板的第二端可为自由端且与圆形排渣通道的管体的另一侧之间存在间隙，以便于灰渣的下落。斜板与圆形排渣通道的轴向之间的夹角可以为45-65°，以使灰渣沿斜板4的顶壁顺畅流动。其中，斜板的固定端与圆形排渣通道的管体之间可以可转动地相连接，用以调节斜板的第二端与圆形排渣通道的管体之间间隙的宽度，以调节排渣通道的排渣量。圆形排渣通道的管体与锥形分布板之间亦可通过喇叭状结构的过渡段相连接，用以缓冲锥形分布板内存储的灰渣。

综上，本实施例提供的气体分布器，通过在排渣通道内设置的至少两个斜板4，以使锥形分布板1内的灰渣以折线形式排出，解决了现有气体分布装置环管气控排渣存在的灰渣贴壁下行的问题，同时，斜板与排渣通道管壁之间的间隙的宽度可控制该排渣通道的排渣量，实现了排渣量的可控性，无需通入气体进行排渣量的控制，故可避免现有技术中环隙通入气体短路现象的出现，解决了现有气体分布装置环管气控排渣存在环隙通入气体短路、排渣量不可控的问题。另外，排渣通道无气体通入，可避免了环隙气化剂对锥形分布板1通入气流的干扰，保证锥形分布板1布气更均匀，实现了气化炉底部气固混合更均匀、接触更充分，有利于实现流化床气化炉的长期稳定运行。而灰渣沿各层斜板4逐次下落后，温度逐渐降低，排入下部排渣系统中，亦可以通过控制排出排渣系统的灰渣量，来进一步调控整体排渣速度，排渣系统中灰渣堆满后，排渣通道内的灰渣不再排出。

流化床气化炉实施例：

本实施例还提出了一种流化床气化炉，该流化床气化炉上设置有上述气体分布器。其中，气体分布器的具体实施过程参见上述说明即可，本实施例在此不再赘述。

由于气体分布器具有上述效果，所以具有该气体分布器的流化床气化炉也具有相应的技术效果。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种气体分布器，其特征在于，包括：锥形分布板（1）和设置在所述锥形分布板（1）底部的排渣通道；其中，

所述排渣通道内设有至少两个沿所述排渣通道的轴向依次排布的斜板（4），各所述斜板（4）均倾斜设置且任意相邻两个所述斜板（4）之间倾斜方向相反，以使所述锥形分布板（1）内的灰渣以折线形式排出；

各所述斜板（4）上均设置有支撑结构，用以支撑所述斜板（4）。

2.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，

所述排渣通道为环形排渣通道（2）；

各所述斜板（4）的第一端为固定端且设置在所述环形排渣通道（2）的内管（21）或外管（22）上，第二端与所述环形排渣通道（2）的外管（22）或内管（21）之间设有排渣间隙（5）。

3.根据权利要求2所述的气体分布器，其特征在于，

任意相邻两个所述斜板（4）之间中，上斜板的第二端位于下斜板的固定端的上方，并且，所述上斜板的第二端与所述下斜板的固定端之间的垂直距离为所述环形排渣通道（2）中内管（21）与外管（22）之间距离的1/4-1/3。

4.根据权利要求2所述的气体分布器，其特征在于，

各所述斜板（4）的固定端为圆口结构，第二端为方口结构或圆口结构。

5.根据权利要求2所述的气体分布器，其特征在于，

所述内管（21）内设有中心射流气化剂通道（23），用以向所述锥形分布板（1）内通入气化剂，以强化气化炉内流场。

6.根据权利要求1至3任一项所述的气体分布器，其特征在于，

各所述斜板（4）与所述排渣通道（2）的轴向之间的夹角为45-65°。

7.根据权利要求1至3任一项所述的气体分布器，其特征在于，

所述排渣通道为环形排渣通道（2）时，所述斜板（4）的固定端与所述环形排渣通道（2）的内管（21）或外管（22）可转动地相连接，用以调节排渣间隙（5）的宽度，以调节所述环形排渣通道（2）的排渣量；或，

所述排渣通道为圆形排渣通道时，所述斜板（4）的固定端与所述圆形排渣通道的管体可转动地相连接，用以调节所述斜板（4）的第二端与所述圆形排渣通道的管体之间间隙的宽度，以调节所述排渣通道的排渣量。

8.根据权利要求1至3任一项所述的气体分布器，其特征在于，

所述排渣通道为环形排渣通道（2）时，所述锥形分布板（1）和所述环形排渣通道（2）的外管（22）之间通过喇叭状结构的过渡段（3）相连接，用以缓冲所述锥形分布板（1）内存储的灰渣；或，

所述排渣通道为圆形排渣通道时，所述锥形分布板（1）和所述圆形排渣通道的管体之间通过喇叭状结构的过渡段（3）相连接，用以缓冲所述锥形分布板（1）内存储的灰渣。

9.一种流化床气化炉，其特征在于，设置有如权利要求1至8任一项所述的气体分布器。

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