CN213113227U - 流化床气化炉的排渣系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及气化炉领域，尤其涉及一种流化床气化炉的排渣系统。该结构包括冷渣器，冷渣器的底部设有用于使碳渣呈流化态的布风喷嘴组件，冷渣器的顶部设有用于与流化床气化炉出渣口连接的进料口，冷渣器的底部设有排渣口，冷渣器的顶部还设有供携带细颗粒碳渣的流化气体排出的出料口，冷渣器上设有用于向冷渣器内投放常温粗颗粒碳渣的床料进口，冷渣器内部还设有用于对碳渣进行降温的第二换热部。本公开可解决现有干法排渣工艺中因高温高压灰渣引发的设备、阀门选型困难，排渣设备及阀门磨损严重、长周期稳定运行困难等的问题。同时，可实现不同含碳量碳渣的分离，实现碳渣的二次有效利用。

Description

流化床气化炉的排渣系统

技术领域

本公开涉及气化炉领域，尤其涉及一种流化床气化炉的排渣系统。

背景技术

煤气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式。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。加压流化床气化炉因单炉处理量大、产生高压粗煤气更好的与后续系统匹配、无需二次加压等，近年来得到更多的利用。但加压流化床气化炉因操作压力、温度较高，产生的高温、高压气化灰渣排出气化炉后为后续排渣系统带来一定难度。

现有加压流化床气化技术中操作压力较低(1MPa以下)的U-GAS、灰融聚气化技术均采用干法排渣工艺，普遍存在排渣设备及阀门磨损严重、长周期稳定运行困难等问题，而操作压力较高的加压流化床气化技术则采用湿法排渣工艺，以规避干法排渣工艺中高温高压灰渣引发的设备、阀门选型困难问题，同时避免干法排渣带来的扬尘污染问题，但湿法排渣系统存在水耗高、渣水输运困难、灰渣堵塞设备、阀门磨损等问题。

另外，现有排渣系统排出的灰渣中包含较多粒径较大、炉内停留时间短、残碳含量较高的颗粒，与其他粒径较细、停留时间长、残碳低的细颗粒灰渣掺混在一起排出气化炉，因整体热值不高，二次利用价值不大，大都作为废弃物排放，导致残碳的浪费，如能在排渣系统中将含碳较高的颗粒分离出实现二次利用，将大大提高原料利用率。

因此，针对现有加压流化床气化炉排渣系统存在的问题，开发一种结构合理、输送稳定的干法排渣系统，将高温高压灰渣逐步降温、降压，同时实现不同含碳量灰渣颗粒的分离，实现气化炉中高温高压灰渣的安全分离、排放及系统的稳定运行。

发明内容

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，本公开提供了一种流化床气化炉的排渣系统。

本公开提供了一种流化床气化炉的排渣系统，包括冷渣器，冷渣器的底部设有用于使碳渣呈流化态的布风喷嘴组件，冷渣器的顶部设有用于与流化床气化炉出渣口连接的进料口，冷渣器的底部设有排渣口，冷渣器的顶部还设有供携带细颗粒碳渣的流化气体排出的出料口，冷渣器上设有用于向冷渣器内投放常温粗颗粒碳渣的床料进口，冷渣器内部还设有用于对碳渣进行降温的第二换热部。

可选的，在出料口的排气管路上设有第一换热部，第一换热部还与流化床气化炉的气化剂进入管道连接。

可选的，出料口的排气管路与布风喷嘴组件连通，出料口的排气管路上设有用于对细颗粒碳渣进行过滤的过滤部。

可选的，布风喷嘴组件包括第一喷嘴和第二喷嘴，第一喷嘴与出料口的排气管路连通，第二喷嘴用于向冷渣器内部引入新风。

可选的，第二换热部包括多个竖向设置且并联的换热管，多个换热管并联的两端用于通入冷却介质。

可选的，换热管包括上管和下管，上管的直径大于下管的直径。

可选的，冷渣器包括由上至下依次连接的圆形封头、筒身以及锥形封头，进料口设置在圆形封头的顶端，出料口设置在圆形封头的侧壁上，排渣口设置在锥形封头的底端，布风喷嘴组件设置在锥形封头的侧壁上。

可选的，筒身包括上筒和下筒，上筒的直径大于下筒的直径，上筒与下筒之间通过变径筒连接。

可选的，排渣口的底端连接有变压灰锁。

可选的，变压灰锁的出口连接有常压灰斗。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开可解决现有干法排渣工艺中因高温高压灰渣引发的设备、阀门选型困难，排渣设备及阀门磨损严重、长周期稳定运行困难等的问题。同时，可实现不同含碳量碳渣的分离，实现碳渣的二次有效利用。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开的结构示意图；

图2为本公开中冷渣器的结构示意图。

其中，1、冷渣器；2、布风喷嘴组件；201、第一喷嘴；202、第二喷嘴；3、进料口；4、排渣口；5、出料口；6、床料进口；7、第一换热部；8、过滤部；9、换热管；901、上管；902、下管；10、变压灰锁；11、常压灰斗；12、圆形封头；13、筒身；14、锥形封头；15、调控阀；16、上筒；17、下筒；18、变径筒。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1，本公开实施例提供的一种流化床气化炉的排渣系统，包括冷渣器1，冷渣器1的底部设有用于使碳渣呈流化态的布风喷嘴组件2，冷渣器1的顶部设有用于与流化床气化炉出渣口连接的进料口3，冷渣器1的底部设有排渣口4，冷渣器1的顶部还设有供携带细颗粒碳渣的流化气体排出的出料口5。

在上述实施例中，碳渣经流化床气化炉的出渣口排出并进入冷渣器1内部，在布风喷嘴组件2喷出的流化风的作用下，碳渣可以保持流化态，且使得含碳量高的粗颗粒碳渣与含碳量低的细颗粒碳渣呈分离状态，且随着流化风的流动，流化风可携带重量较轻的细颗粒碳渣上行，进而便于细颗粒碳渣随着流化风气体经出料口5排出。

在上述过程中，流化风在与碳渣的接触中可有效吸收碳渣的热量，从而在带出细颗粒碳渣的过程中，同时还带走了大量的热量，进而便于对碳渣整体进行降温处理。

在本实施例中，根据碳渣本身的构成特点，即碳渣存在着较重的粗颗粒碳渣与较轻的细颗粒碳渣，利用流化风使得碳渣整体呈流化态，再通过流化风携带较轻的细颗粒碳渣运动，可轻松实现粗颗粒碳渣和细颗粒碳渣的分离。本实施例通过将流化技术运用在对碳渣的处理上，且使具有高含碳量的粗颗粒碳渣得以二次利用，具有较强的巧妙性。同时提高整体碳利用效率，实现碳渣的资源化利用。

需要说明的是，本实施例中所提及的冷渣器1的顶部和底部并不是单指冷渣器的顶端和底端，而是可以理解为包括顶端、底端以及其周围的部位，是一个范围上的概念。

请参阅图1，在一些实施例中，冷渣器1上设有用于向冷渣器1内投放常温粗颗粒碳渣的床料进口6。

在上述实施例中，工作人员可将已经过上述降温和筛分处理后的常温粗颗粒碳渣通过床料进口6投入冷渣器1内部，从而可实现与高温碳渣之间的直接接触换热，从而有效实现对高温碳渣的降温处理。

需要注意的是，由于高温碳渣是直接经流化床气化炉的出渣口排出的，因此无法提前与常温粗颗粒碳渣进行混合。在本实施例中，由于流化风的存在，则可巧妙的解决二者混合这一难题，从而通过二者之间相互换热来实现对高温碳渣的降温处理。

不难发现，在本公开中，流化风至少存在以下三个优点：1、实现碳渣的流化态，从而便于粗细碳渣的分离；2、可携带大量碳渣的热量，实现对高温碳渣的降温；3、实现常温粗颗粒碳渣与高温碳渣的快速混合，从而加快二者的换热效率，进而实现对高温碳渣的降温处理。

需要强调的一点是，在本实施例中，利用了常温粗颗粒碳渣作为换热介质，这样设置也极具巧妙性。大部分换热材料一般多为流动的液体介质，例如水、冷却液等介质，其与高温物体之间为接触换热，通过该流动介质可以吸收热量并转移的特点从而起到有效的散热效果。

在本实施例中，通过向高温碳渣中加入常温粗颗粒碳渣首先可以起到换热的效果，这对高温碳渣会起到直接降温的效果，高温碳渣将大量热量传导至常温粗颗粒碳渣上，从而使得常温粗颗粒碳渣也承载了大量的热量，在二者的配合下，实际上承载热量受体的表面积有效增大，配合上述流化风的第二个优点，则可进一步扩大流化风与热量受体之间的接触面积，从而进一步加强流化风携带热量的能力，进而有效增强对碳渣的降温效果，因此本实施例中，常温粗颗粒碳渣的加入不但起到换热效果，更重要的是，可以优化结构自身的散热效果，相对于现有技术中的换热介质，起到了一加一大于二的效果。

另外一点，由于常温粗颗粒碳渣与高温碳渣的组成基本一致，也不会对后期碳渣处理产生任何影响，因此以常温粗颗粒碳渣作为换热介质还具有较强的实用性。

具体的，常温粗颗粒碳渣可在开车前期通过床料进口6加入冷渣器1，床料进口6应尽量设置在冷渣器1的中上部，这样即使在运行过程中也可适当补充部分常温粗颗粒碳渣。

请参阅图1，在一些实施例中，在出料口5的排气管路上设有第一换热部7，第一换热部7还与流化床气化炉的气化剂进入管道连接。

在上述实施例中，出料口5会排出带有大量热量的流化风以及细颗粒碳渣，细颗粒碳渣作为废料无法继续利用，但是流化风中的大量热量则会损失，为此设置第一换热部7，通过第一换热部7可对流化风中的大量热量进行利用，并用于加热流化床气化炉中所需的气化剂中，气化炉所需气化剂吸收夹带细颗粒灰渣流化风的高温热量，预热后较高温度的气化剂再进入气化炉中，从而使得整个系统的配置更为科学、合理以及高效。

进一步的，第一换热部7可包含用于流化风通过的第一管道以及同轴设置在第一管道内部或外部的用于通入气化剂的第二管道。

请参阅图1，在一些实施例中，出料口5的排气管路与布风喷嘴组件2连通，出料口5的排气管路上设有用于对细颗粒碳渣进行过滤的过滤部8。

在上述实施例中，由于带有大量热量的流化气对气化剂进行了预热，因此其温度也会相对应的下降，因此可对该流化气进行重复利用，出料口5的排气管路与布风喷嘴组件2连通，从而可继续向冷渣器1内送风，这样可有效减少流化风的排放量，从而减少整个系统对外界环境的影响。为了避免细颗粒碳渣重新进入冷渣器1内部，因此还需设置过滤部8。

请参阅图2，在一些实施例中，布风喷嘴组件2包括第一喷嘴201和第二喷嘴202，第一喷嘴201与出料口5的排气管路连通，第二喷嘴202用于向冷渣器1内部引入新风。

在上述实施例中，由于上述流化风在运动过程中会不断出现损耗，因此增设第二喷嘴202，通过向冷渣器1内补入新风从而维持整个系统的流化风的稳定输送。

请参阅图1和图2，在一些实施例中，冷渣器1内部还设有用于对碳渣进行降温的第二换热部。

在上述实施例中，则是对冷渣器1内部的高温碳渣降温处理的进一步优化，通过设置第二换热部，可进一步实现高温碳渣的降温，从而提高高温碳渣的降温速度。

请参阅图1，在一些实施例中，第二换热部包括多个竖向设置且并联的换热管9，多个换热管9并联的两端用于通入冷却介质。

在上述实施例中，则是对第二换热部结构的具体公开，通过设置换热管组件，在换热管组件内部流通的冷却水介质则可起到与高温碳渣的间接接触换热，从而提高高温碳渣的降温速度。本实施例中，换热管组件是由多个换热管9组成的，其可在冷渣器1的水平截面上均匀分布，从而既不影响碳渣的下降，又可与碳渣之间进行充分的接触换热。配合常温粗颗粒碳渣与高温碳渣之间的接触换热，还可有效降低冷却水的用量，即降低耗水量。

请参阅图2，在一些实施例中，换热管9包括上管901和下管902，上管901的直径大于下管902的直径。

在上述实施例中，则是对换热管9的结构进行了进一步优化，由于碳渣是自上而下降落，则刚与换热管9接触的碳渣热量最高，因此上管901直径较大可以保证上部间接换热的换热面积足够、换热量充分，将高温碳渣快速降温。在实际应用过程中，上管901的直径可为下管902直径的1.2-1.7倍。

当碳渣下落后，主要集中在冷渣器1的中下部，此时主要通过下管902发挥换热作用，由于下管902的直径相对较小，因此其内部的冷却介质与下管902之间的换热效率较高，即冷却介质的利用效率较高，可以实现下管902对碳渣良好的降温效果。且由于上管901的直径较大，因此其内部与冷却介质的之间的换热效率较低，即冷却介质的利用效率相对较低，因此冷却介质自上管901流动至下管902后，不会使冷却介质的温度上升过高，从而可保证下管902与碳渣之间的换热效果。

请参阅图1，在一些实施例中，排渣口4的底端连接有变压灰锁10。

在上述实施例中，经排渣口4排出的碳渣为低温高压碳渣，因此在排渣口4的底端连接有变压灰锁10，低温高压碳渣在变压灰锁10中泄压，得到低温低压碳渣或低温常压碳渣。变压灰锁10排空后，进行充压操作，充压至同上部冷渣器1压力相同后，继续接收冷渣器1排出的低温高压碳渣。

请参阅图1，在一些实施例中，变压灰锁10的出口连接有常压灰斗11。

在上述实施例中，常压灰斗11可对碳渣进行收集、存储，一定量后进行外排，因粗颗粒碳渣中含有一定量残碳，热值较高，可以作为动力原料送锅炉系统继续利用，部分低温粗颗粒碳渣可以返回排渣系统，送入冷渣器1中作为同高温碳渣进行换热的冷介质床料使用。

请参阅图2，在一些实施例中，冷渣器1包括由上至下依次连接的圆形封头12、筒身13以及锥形封头14，进料口3设置在圆形封头12的顶端，出料口5设置在圆形封头12的侧壁上，排渣口4设置在锥形封头14的底端，布风喷嘴组件2设置在锥形封头14的侧壁上。

在上述实施例中，则是对冷渣器1结构的具体公开，其中，圆形封头12、筒身13以及锥形封头14可由金属制成，内衬为耐磨耐火材料。通过上述结构设置，可实现整个系统的安全稳定运行。

具体的，锥形封头14的下锥角为20-90°，优选30-60°，这样可以便于碳渣的顺畅下落。锥形壁面上开设有多圈多组布风喷嘴组件2，即布风喷嘴组件2上的各个喷嘴沿轴向多圈布置，单圈沿周向均匀分布，相邻两圈喷嘴错列分布，且保证从下部到上部各圈喷嘴喷射压力、喷射速度递增，喷嘴角度保持与锥面垂直设置或水平设置即可。

锥形封头14的底端排渣口4处还可设置调控阀15，该调控阀15可以为机械阀如旋转排料机、或非机械阀如L阀等，用以调节碳渣的流量，并送至后续变压灰锁10中。

换热管组件的主体则可位于筒身13处，其进水口和回水口延伸至冷渣器1外部。

请参阅图2，在一些实施例中，筒身13包括上筒16和下筒17，上筒16的直径大于下筒17的直径，上筒16与下筒17之间通过变径筒18连接。

在上述实施例中，则是对筒身13结构的进一步优化，通过设置较大直径的上筒16部位，当流化气经过该段区域位置时，会因为该段的面积增大而导致气流速度降低，这样则有利于部分粗颗粒碳渣下沉返回冷渣器1的下部区域，从而进一步优化粗细颗粒之间的筛分效果，避免粗颗粒碳渣因流化风气流速度过大而被意外夹带出冷渣器1。

进一步的，上管901和下管902的位置与上筒16和下筒17的位置相对应。由于上管901的直径也相对于下管902的直径更大，因此设置更大直径的上筒16也可以提供更充足的空间用以安装换热管组件，从而提高换热效率。

在具体实施过程中，上筒16的直径可为下筒17直径的1.05倍-1.5倍。

优选地，床料进口6可设置于上筒16的中部。

综合上述描述，本公开可解决现有干法排渣工艺中因高温高压灰渣引发的设备、阀门选型困难，排渣设备及阀门磨损严重、长周期稳定运行困难等的问题。同时，可实现不同含碳量碳渣的分离，实现碳渣的二次有效利用。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种流化床气化炉的排渣系统，其特征在于，包括冷渣器(1)，所述冷渣器(1)的底部设有用于使碳渣呈流化态的布风喷嘴组件(2)，所述冷渣器(1)的顶部设有用于与流化床气化炉出渣口连接的进料口(3)，所述冷渣器(1)的底部设有排渣口(4)，所述冷渣器(1)的顶部设有供携带细颗粒碳渣的流化气体排出的出料口(5)，所述冷渣器(1)上设有用于向冷渣器(1)内投放常温粗颗粒碳渣的床料进口(6)，所述冷渣器(1)内部还设有用于对碳渣进行降温的第二换热部。

2.根据权利要求1所述的流化床气化炉的排渣系统，其特征在于，在所述出料口(5)的排气管路上设有第一换热部(7)，所述第一换热部(7)还与流化床气化炉的气化剂进入管道连接。

3.根据权利要求2所述的流化床气化炉的排渣系统，其特征在于，所述出料口(5)的排气管路与布风喷嘴组件(2)连通，所述出料口(5)的排气管路上设有用于对所述细颗粒碳渣进行过滤的过滤部(8)。

4.根据权利要求3所述的流化床气化炉的排渣系统，其特征在于，所述布风喷嘴组件(2)包括第一喷嘴(201)和第二喷嘴(202)，所述第一喷嘴(201)与所述出料口(5)的排气管路连通，所述第二喷嘴(202)用于向所述冷渣器(1)内部引入新风。

5.根据权利要求1所述的流化床气化炉的排渣系统，其特征在于，所述第二换热部包括多个竖向设置且相并联的换热管(9)，多个所述换热管(9)并联的两端用于通入冷却介质。

6.根据权利要求5所述的流化床气化炉的排渣系统，其特征在于，所述换热管(9)包括上管(901)和下管(902)，所述上管(901)的直径大于所述下管(902)的直径。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的流化床气化炉的排渣系统，其特征在于，所述冷渣器(1)包括由上至下依次连接的圆形封头(12)、筒身(13)以及锥形封头(14)，所述进料口(3)设置在所述圆形封头(12)的顶端，所述出料口(5)设置在所述圆形封头(12)的侧壁上，所述排渣口(4)设置在所述锥形封头(14)的底端，所述布风喷嘴组件(2)设置在所述锥形封头(14)的侧壁上。

8.根据权利要求7所述的流化床气化炉的排渣系统，其特征在于，所述筒身(13)包括上筒(16)和下筒(17)，所述上筒(16)的直径大于所述下筒(17)的直径，所述上筒(16)与所述下筒(17)之间通过变径筒(18)连接。

9.根据权利要求1所述的流化床气化炉的排渣系统，其特征在于，排渣口(4)的底端连接有变压灰锁(10)。

10.根据权利要求9所述的流化床气化炉的排渣系统，其特征在于，变压灰锁(10)的出口连接有常压灰斗(11)。

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