CN216192110U - 一种粉煤加氢气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种粉煤加氢气化炉。优点在于：1、采用两种流化气源，既能避免气孔被堵塞，也不会对反应造成负面影响，还能节约流化气的成本；2、半焦下料管内的半焦可起到料封的作用，不会有合成气进入后续的半焦锁斗系统，之后也无需再对半焦锁斗系统进行氮气置换放空操作，简化了氮气置换的操作流程，也避免了因置换造成的合成气浪费；3、流化气可以对半焦起到冷却的作用，还可以通过控制流化气的流量大小来控制半焦的出料速度；4、半焦以上行外送的方式排出，使出料速度可控，不会发生物料堵塞的情况，确保气化炉的稳定运行。

Description

一种粉煤加氢气化炉

技术领域：

本实用新型涉及煤化工领域，尤其涉及一种粉煤加氢气化炉。

背景技术：

粉煤加氢气化是指含碳化合物与氢气在中温(700-1000℃)和高压(5-10MPa)的条件下反应，生成富含甲烷的粗煤气、高附加值芳烃油品和高热值半焦的过程。

现有加氢装置的气化炉设计有上部的反应段和下部的半焦收集段。在气化炉顶部设有组合喷嘴，高温、高压的氢气和氧气、煤粉同时通过喷嘴进入反应段，首先高温氢气与氧气发生贫氧燃烧反应得到更高温(～1000℃)的氢气，与煤粉接触后发生煤的加氢热解反应。反应后所产的半焦、合成气下行进入半焦收集段后进行气固分离，所产的合成气从气化炉中上部出气化炉后，首先通过旋风分离器，初步净化后的合成气通过废热锅炉进行热能回收，相对低温的合成气进入粗煤气过滤器进行再次净化后送油品回收工段。气化炉所产高温半焦在重力作用下通过气化炉底部排焦管线进入半焦冷却器降温；由于半焦是在重力作用下自行进入排焦管线的，无法对半焦的下料速度进行控制，因而排焦管线经常发生半焦堵塞的情况，造成气化炉必须降负荷运行，甚至需要气化炉停车处理，严重影响气化炉的安全稳定运行，也严重制约了系统的连续生产。同时，因合成气与半焦在气化炉中不能完全进行有效分离，造成半焦中含有大量合成气，通常半焦冷却器降温后的半焦压力约为6.8Mpa，需要通过锁斗系统进行降压；而且在半焦锁斗系统降压后，需要对半焦锁斗系统进行氮气置换合格后，才能送往常压半焦收集罐后外排；由于置换出的合成气通常放空处理，因此造成了合成气的浪费，进而会影响企业的经济效益。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种结构合理、出料可控、避免堵塞、稳定运行的粉煤加氢气化炉。

本实用新型由如下技术方案实施：

一种粉煤加氢气化炉，包括封闭的炉体，在所述炉体内从上至下依次设有反应室、分离室、贮存室以及气室；

所述反应室与所述分离室通过固定设于所述炉体内部的漏斗形的排渣管分隔；所述分离室与所述贮存室通过固定于所述炉体内部的下料器分隔；所述贮存室和所述气室通过固定于所述炉体内部的气体分布板分隔，在所述气体分布板上均匀开设有若干连通所述贮存室和所述气室的气孔；

在所述反应室顶部的所述炉体上分别开设有煤粉进口、氢气进口和氧气进口；

在所述分离室上部的所述炉体上开设有粗煤气出口，在所述下料器顶部的所述分离室的所述炉体上开设有半焦下料口；在所述贮存室下部的所述炉体上开设有半焦进料口；所述半焦下料口与所述半焦进料口通过半焦下料管连通；

在所述气室底部的所述炉体上开设有流化气进口；

半焦出料管的进料端贯穿所述贮存室的炉体并固定设于所述气孔的上方，所述半焦出料管的出料端置于所述炉体外部，且所述半焦出料管沿进料端向出料端的方向向上倾斜设置。

优选的，所述煤粉进口、所述氢气进口和所述氧气进口的中心线汇聚于所述反应室内的一点。

优选的，所述下料器为圆锥形结构。

优选的，在每个气孔的上方均设有伞形的封帽，所述封帽与所述气体分布板固定连接。

优选的，沿所述炉体的周向均匀设有至少两个所述半焦下料管，沿所述炉体的周向均匀设有至少两个所述半焦出料管。

优选的，所述半焦出料管和所述半焦下料管均为弧形结构。

优选的，所述半焦出料管的进料端是竖直设置的。

优选的，所述流化气进口分别通过管线与高压氢气源和高压氮气源连通；

在连通所述流化气进口与所述高压氢气源的管线上设有氢气关断阀和氢气流量调节阀；

在连通所述流化气进口与所述高压氮气源的管线上设有氮气关断阀和氮气流量调节阀。

本实用新型的优点：

1、采用两种流化气源，在开车初期，由于此时半焦下料管内的料封还没有形成，采用小流量的高压氢气作为流化气，既能避免气孔被堵塞，同时，即便有氢气经半焦下料管、分离室进入反应室，也不会对反应造成负面影响；在气化炉稳定运行后，逐渐将流化气切换为高压氮气，如此，可减少高压氢气的用量，进而节约流化气的成本；

2、当气化炉稳定运行后，半焦下料管内的半焦可起到料封的作用，使分离室和贮存室相互隔离，确保分离室内的合成气不会进入贮存室，不会有合成气进入后续的半焦锁斗系统，之后也无需再对半焦锁斗系统进行氮气置换放空操作，简化了氮气置换的操作流程，也避免了因置换造成的合成气浪费；同时，贮存室内的流化气也不会进入分离室，避免氮气进入反应室而影响反应的正常进行；

3、流化气经气体分布板均匀分布后，可确保整个半焦贮存室内半焦均匀的由半焦出料管外送至后续系统，流化气可以对半焦起到冷却的作用，还可以通过控制流化气的流量大小来控制半焦的出料速度；

4、通过半焦出料管将贮存室内的半焦以上行外送的方式排出，使出料速度可控，不会发生物料堵塞的情况，且通过将半焦出料管的进料端竖直设置，更便于流化气将半焦吹至半焦出料管内，通过将半焦出料管和半焦下料管设置为弧形结构，使半焦输送更加顺畅，确保气化炉的稳定运行。

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为本实施例的整体结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图。

图中：炉体1、反应室2、分离室3、贮存室4、气室5、排渣管6、下料器7、气体分布板8、气孔9、封帽10、煤粉进口11、氢气进口12、氧气进口13、粗煤气出口14、半焦下料管15、流化气进口16、高压氢气源17、高压氮气源18、氢气关断阀19、氢气流量调节阀20、半焦出料管21、氮气关断阀22、氮气流量调节阀23。

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。

实施例1：

如图1、图2所示的一种粉煤加氢气化炉，包括封闭的炉体1，在炉体1内从上至下依次设有反应室2、分离室3、贮存室4以及气室5；

反应室2与分离室3通过固定设于炉体1内部的漏斗形的排渣管6分隔；分离室3与贮存室4通过固定于炉体1内部的圆锥形结构的下料器7分隔；贮存室4和气室5通过固定于炉体1内部的气体分布板8分隔，在气体分布板8上均匀开设有若干连通贮存室4和气室5的气孔9，在每个气孔9的上方均设有伞形的封帽10，封帽10与气体分布板8固定连接。

在反应室2顶部的炉体1上分别开设有煤粉进口11、氢气进口12和氧气进口13，且煤粉进口11、氢气进口12和氧气进口13的中心线汇聚于反应室2内的一点，利于煤粉与高温氢气的充分融合,使加氢气化反应更彻底.

在分离室3上部的炉体1上开设有粗煤气出口14，在下料器7顶部的分离室3的炉体1上开设有半焦下料口；在贮存室4下部的炉体1上开设有半焦进料口；半焦下料口与半焦进料口通过半焦下料管15连通；

在气室5底部的炉体1上开设有流化气进口16；流化气进口16分别通过管线与高压氢气源17和高压氮气源18连通；

在连通流化气进口16与高压氢气源17的管线上设有氢气关断阀19和氢气流量调节阀20；

在连通流化气进口16与高压氮气源18的管线上设有氮气关断阀22和氮气流量调节阀23。

半焦出料管21的进料端贯穿贮存室4的炉体1并通过固定支撑架固定设于气孔9的上方，半焦出料管21的出料端置于炉体1外部，且半焦出料管21沿进料端向出料端的方向向上倾斜设置。

本实施例中，沿炉体1的周向均匀设有两个半焦下料管15。沿炉体1的周向均匀设有四个半焦出料管21。半焦出料管21和半焦下料管15均为弧形结构，且半焦出料管21的进料端是竖直设置的，半焦出料管21的管径为40mm。

工作说明：

在炉体顶部设有组合喷嘴，高温、高压的氢气和氧气、煤粉同时通过喷嘴进入气化炉，首先高温氢气(450℃)与氧气发生贫氧燃烧反应得到更高温(～1000℃)的氢气，(～1000℃)的高温氢气与煤粉接触后发生煤的加氢热解反应，生成富含甲烷的粗煤气、高附加值芳烃油品和高热值的半焦，并由排渣管6一同进入分离室3。高附加值芳烃油品随富含甲烷的粗煤气由分离室3上部的粗煤气出口14出炉体1去后热能回收工序。半焦则在反应室2下部设置的圆锥形下料器7的作用下，通过半焦下料管15在自重和压差的作用下进入贮存室4。流化气从所述气室5底部进入，通过气体分布板8进行均匀分布后，可将贮存室4内的半焦通过半焦出料管21外送至后续的半焦锁斗系统，可确保整个半焦贮存室4内半焦外送受理均衡，且气体分布板8上开设的气孔9处均设有伞形的封帽10，可避免气孔9被堵塞。

本实施例中，流化气采用两种气体，分别为高压氢气和高压氮气。在开车初期，即烘炉和初始投煤过程中，采用高压氢气作为流化气，且控制小流量气量，确保气体分布板8上的气孔9不会被堵塞即可，且避免大量氮气进入反应室2而影响反应的正常进行，待分离室3底部堆积半焦料层，半焦由半焦下料管15顺利进入贮存室4后，逐渐增大氢气流量，半焦在流化气的作用下通过半焦出料管21送往下游半焦锁斗系统。当分离室3内下料器7顶部的半焦料层稳定后，且半焦下料管15内的半焦已起到料封的作用，即能够通过半焦下料管15内的半焦料层将分离室3和贮存室4进行隔离，使分离室3和贮存室4内的气体不能互串，确保分离室3内的合成气不会进入贮存室4，贮存室4内的流化气也不会进入分离室3。当半焦下料管15内的料封形成后，逐渐将流化气切换为高压氮气，将高压氢气逐渐退出系统。半焦出料管21将贮存室4内的半焦以上行外送的方式排出，半焦的出料速度受流化气的流量大小控制，即便在流化气的流量较小的情况下，半焦出料管21内的半焦在自重的作用下，也会重新回到贮存室4，而不会积聚在半焦出料管21中发生堵塞，在实际应用中，出料稳定，且能简单的通过流化气的流量对半焦的出料量进行有效的控制。同时，流化气还能对半焦起到一定的冷却作用。此外，由于半焦下料管15内的料封将分离室3和贮存室4进行了有效的隔离，因此，不会有合成气进入后续的半焦锁斗系统，之后也无需再对半焦锁斗系统进行氮气置换放空操作，简化了氮气置换的操作流程，也避免了传统的因置换造成的合成气和高压氮气的浪费，大大节约了运行成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种粉煤加氢气化炉，其特征在于，包括封闭的炉体，在所述炉体内从上至下依次设有反应室、分离室、贮存室以及气室；

所述反应室与所述分离室通过固定设于所述炉体内部的漏斗形的排渣管分隔；所述分离室与所述贮存室通过固定于所述炉体内部的下料器分隔；所述贮存室和所述气室通过固定于所述炉体内部的气体分布板分隔，在所述气体分布板上均匀开设有若干连通所述贮存室和所述气室的气孔；

在所述反应室顶部的所述炉体上分别开设有煤粉进口、氢气进口和氧气进口；

在所述分离室上部的所述炉体上开设有粗煤气出口，在所述下料器顶部的所述分离室的所述炉体上开设有半焦下料口；在所述贮存室下部的所述炉体上开设有半焦进料口；所述半焦下料口与所述半焦进料口通过半焦下料管连通；

在所述气室底部的所述炉体上开设有流化气进口；

半焦出料管的进料端贯穿所述贮存室的炉体并固定设于所述气孔的上方，所述半焦出料管的出料端置于所述炉体外部，且所述半焦出料管沿进料端向出料端的方向向上倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述煤粉进口、所述氢气进口和所述氧气进口的中心线汇聚于所述反应室内的一点。

3.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述下料器为圆锥形结构。

4.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢气化炉，其特征在于，在每个气孔的上方均设有伞形的封帽，所述封帽与所述气体分布板固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢气化炉，其特征在于，沿所述炉体的周向均匀设有至少两个所述半焦下料管，沿所述炉体的周向均匀设有至少两个所述半焦出料管。

6.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述半焦出料管和所述半焦下料管均为弧形结构。

7.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述半焦出料管的进料端是竖直设置的。

8.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述流化气进口分别通过管线与高压氢气源和高压氮气源连通；

在连通所述流化气进口与所述高压氢气源的管线上设有氢气关断阀和氢气流量调节阀；

在连通所述流化气进口与所述高压氮气源的管线上设有氮气关断阀和氮气流量调节阀。

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