CN2568664Y - 导向式喷动流化床气化炉 - Google Patents

导向式喷动流化床气化炉 Download PDF

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肖睿
章名耀
金保升
仲兆平
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    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Abstract

本实用新型公开了一种用于煤、生物质或城市生活垃圾气化的导向式喷动流化床气化炉，由悬浮室、风室和气化室组成，在气化室上设有加料器，在风室上设有流化管，在风室与气化室之间设有布风板，在布风板上设有孔，在气化室的下部设有排渣机和喷动管，位于喷动管出口上方的气化室内设有导向管。本实用新型通过导向管的设置，提高了碳转化率，降低了动力消耗。锥形布风板、定向风帽，尤其是两者的组合方案，更能引导颗粒进行有序运动，从而对碳转化率的提高更加有利。飞灰循环装置能使离开悬浮室的未燃的碳重新参与反应，从而进一步提高了碳转化率。

Description

导向式喷动流化床气化炉
(一)技术领域
本实用新型涉及一种喷动流化床气化炉，尤其是指一种导向式喷动流化床气化炉。
(二)技术背景
直接燃烧煤，生物质，城市生活垃圾等一次能源，如处理不善，会造成严重的环境污染。气化技术可以将它们转换成洁净的可燃气，可燃气不仅可以燃烧，而且可以用于制造高价值化工产品，如合成氨，甲醇等的原料气，从而实现多联产。实现从燃料-可燃气转换的装置是气化炉，因此气化炉的炉型结构决定了这一过程的转换效率。传统流化床气化炉如高温温克勒炉，因细小颗粒的扬析造成碳转换率较低；喷动流化床气化炉如U-gas和KRW炉，该炉型采用高温灰团聚技术来提高碳转换率，由于受最大可喷动床高的限制，动力消耗大，操作不方便。
(三)技术内容
技术问题本实用新型提供一种能够降低动力消耗，提高碳转化率的导向式喷动流化床气化炉。
技术方案一种用于煤、生物质或城市生活垃圾气化的导向式喷动流化床气化炉，由悬浮室1、风室5和气化室11组成，在气化室11上设有加料器3，在风室5上设有流化管4，在风室5与气化室11之间设有布风板8，在布风板8上设有孔，在气化室11的下部设有排渣机6和喷动管7，位于喷动管7出口上方的气化室11内设有导向管2。
有益效果①本实用新型在喷动管的上方设置了导向管，在稳定喷泉形成时床层总压降减少，动力消耗降低；导向管有助于床内的颗粒和气体在导向管内自下而上的运动和抑制残余焦碳炭向悬浮室的扬析，通过调节导向管的位置可改变炉内颗粒循环量和气体旁路特性，从而改变了炉内的传热、传质特性，达到调节可燃气成份的目的。此外，加入导向管后，消除了传统喷动床最大可喷动床高的限制，使得稳定的可喷动区域增加，可操作床高增加易于大型化。因此，本实用新型通过导向管的设置，提高了碳转化率，降低了动力消耗。②锥形布风板、定向风帽，尤其是两者的组合方案，更能引导颗粒进行有序运动，从而，对碳转化率的提高更加有利。③飞灰循环装置能使离开悬浮室的未燃的碳重新参与反应，从而进一步提高了碳转化率。
(四)附图说明：
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
图2是本实用新型定向风帽的AOA剖示图
图3是本实用新型定向风帽的截面图。
(五)实施方案：
本实用新型是一种用于煤、生物质或城市生活垃圾气化的导向式喷动流化床气化炉，由悬浮室1、风室5和气化室11组成，在气化室11上设有加料器3，在风室5上设有流化管4，在风室5与气化室11之间设有布风板8在布风板8上设有孔，在气化室11的下部设有排渣机6和喷动管7，位于喷动管7出口上方的气化室11内设有导向管2，布风板8为锥形布风板，布风板8还可以采用平板布风板，在布风板8的孔上设有定向风帽9，在定向风帽9内设有风孔9a，该风孔的出风口方向指向锥形布风板8的下部区域，所谓“风孔的出风口方向指向锥形布风板8的下部区域”是指出风口指向锥形风板的锥形顶部或者使出风口方向与锥形布风板的轴向剖面成一夹角且指向锥形布风板的锥形顶部，该出风口可以是一个，也可以是若干个，在本实施例中，出风口选为3个，位于两边的出风口，与中间出风口的夹角为45°，为提高碳转化率，本实用新型使在悬浮室1连通于飞灰循环装置，悬浮室1通过飞灰循环装置连通于气化室11，且飞灰循环装置位于悬浮室1和气化室11的外部，飞灰循环装置由旋风分离器10a和回料控制器10b组成，悬浮室1与旋风分离器10a相连通，回料控制器10b与气化室11相通，可燃气出口设在旋风分离器10a顶部。本实用新型的工作过程如下：初始启动时，热烟气从本体底部喷动管进入炉内，形成高温烟气中心射流，通过螺旋加料器，向炉内加入一定量的炉渣，热烟气与冷炉渣发生热交换，将冷炉渣加热至500℃左右，向炉内加入燃料。将热烟气切换至空气，燃料在热炉渣的加热下着火燃烧，床温迅速从500℃升至950℃，此时炉内处于燃烧状态。调节喷动风流量和螺旋给料器的转速，将炉内温度维持在950℃左右，并使射流速度超过此时的最小喷动速度，处于稳定的喷动区。当主体和下游设备预热完成后，保持喷动气流量不变，加大螺旋给料器的转速，使炉内燃料处于富燃状态，蒸汽由流化管进入风室后，经锥形布风板上的定向风帽进入气化炉。调整氧燃比，维持炉温在950℃左右，从而完成了从燃烧向气化工况的转换。在气化工况下，整个工艺流程如下：燃料由螺旋加料器加入至环形区，在该区内迅速被四周的灼热颗粒加热，完成了水分的蒸发和挥发份析出，残余焦碳与蒸汽发生水煤气反应生成H2、CO和CO2，该反应为吸热反应。未完全反应的碳粒在喷动管与导向管之间又重新被中心射流卷吸进入导向管，在导向管内，未完全反应的碳粒与氧气发生燃烧反应，释放热给颗粒和气体，加热后的颗粒在导向管上方形成喷泉，形成喷泉的颗粒到达最高点后，落入周边环形区，重新为气化吸热反应提供热量，经过多次内循环，颗粒中碳含量越来越低。在喷动管出口处的中心射流区，由于氧含量高而形成高温燃烧区，细灰在该区熔融团聚生成熔渣，熔渣经喷动管四周的环隙，由水冷螺旋排出，排渣量由螺旋转速控制，水冷螺旋可将熔渣冷却。生成的可燃气经旋风分离器将未完全反应的碳粒分离，由流化床回料控制器送回环形区再次反应以提高碳转换率。流化床回料控制器为气控设备，可在较大幅度调节回送灰量。

Claims (5)

1、一种用于煤、生物质或城市生活垃圾气化的导向式喷动流化床气化炉，由悬浮室(1)、风室(5)和气化室(11)组成，在气化室(11)上设有加料器(3)，在风室(5)上设有流化管(4)，在风室(5)与气化室(11)之间设有布风板(8)，在布风板(8)上设有孔，在气化室(11)的下部设有排渣机(6)和喷动管(7)，其特征在于位于喷动管(7)出口上方的气化室(11)内设有导向管(2)。
2、根据权利要求1所述的导向式喷动流化床气化炉，其特征在于布风板(8)为锥形布风板。
3、根据权利要求1或2所述的导向式喷动流化床气化炉，其特征在于在布风板(8)的孔上设有定向风帽(9)，在定向风帽(9)内设有风孔(9a)，该风孔的出风口方向指向锥形布风板(8)的下部区域。
4、根据权利要求3所述的导向式喷动流化床气化炉，其特征在于在悬浮室(1)连通于飞灰循环装置，悬浮室(1)通过飞灰循环装置连通于气化室(11)，且飞灰循环装置位于悬浮室(1)和气化室(11)的外部，在飞灰循环装置上设有可燃气出口。
5、根据权利要求4所述的导向式喷动流化床气化炉，其特征在于飞灰循环装置由旋风分离器(10a)和回料控制器(10b)组成，悬浮室(1)与旋风分离器(10a)相连通，回料控制器(10b)与气化室(11)相通，可燃气出口设在旋风分离器(10a)顶部。
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