CN86105182A - 固体燃料气化反应器用的渣滓排除装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于排除来自加压的固体燃料气化反应器的渣—水泥浆的装置及方法。这种装置包括：至少一个与反应器排出端相连的加压的破碎装置，以及在导管内的一系列节流元件，所述导管与破碎装置的排出端相连。水以控制的流速与从破碎装置排出的泥浆混合，因而冷却泥浆并控制泥浆在导管中的流速。

Description

本发明涉及固体碳质材料如焦炭、煤或褐煤之类的气化过程。更确地说，本发明涉及排除来自固体燃料气化反应器的渣滓和/或重的灰渣。

正如本项技术中为人们熟知的那样，固体燃料如焦炭、煤或褐煤等能被辗成细颗粒尺寸，并与油或水混合成用于气化反应器的供料流，以便制造出实用的合成气体产品。在实施这一过程中，反应器中会形成大量需要排除的熔渣。在固体燃料气化过程中产生的这些废渣或重的灰渣一般包括：固化的无机物质和少量没有反应的碳。通常，这些渣滓具有较高的温度和压力，以泥浆的形式从反应器的底部排出。被排出的泥浆温度可能高达150-350°F（65-177℃），压力可能高达每平方英寸100-500磅（690-3450KPa）。现有技术所用的设备和方法通常包括：破碎渣滓以减小其颗粒尺寸，用闭锁料斗系统来降低压力，以及从渣滓中放水以便进一步降低被排放泥浆的温度和压力。

概括地说，本发明提供一种改进的装置和过程，它用于连续不断地从有压力的固体燃料气化反应器中排除渣-水泥浆。这种装置包括：至少一个用来减小固体渣滓颗粒尺寸的加压破碎装置，所述破碎装置与反应器的渣滓排出端相连;一个减压装置，它具有一个导管，渣-水泥浆连续地流过此导管，所述导管与破碎装置的排出口相连;以及至少一个节流元件，它限制渣-水泥浆连续流过此导管的流体流量，此节流元件设置在导管内部，元件上有一个开孔，其直径小于导管直径，所述节流元件使得燃压装置排出端处泥浆的压力减力减小到大大低于反应器压力的水平。

泥浆的最后排出压力可以基本上等于大气压，如果泥浆被输送到其它设备，最后排出压力也可高于或低于大气压。本装置还可包括附加的成串排列的破碎装置和节流元件，以便进一步减小来自反应器的渣滓的颗粒尺寸以及造成压降。在反应器的泥浆输送通道中节流元件限制泥浆的流量，因此当流体连续流动穿过此元件时产生压降。

本发明用于排除来自煤气发生器的渣-水泥浆的过程包括：首先破碎从反应器排出的泥浆中的固体渣滓，以便减小其颗粒尺寸，所述的从反应器排出的泥浆的压力基本上等于反应器压力;然后使泥浆通过一个减压装置，此减压装置包括一个泥浆从中连续流过的导管，以及至少一个节流元件，所述节流元件用于限制泥浆的连续流动的流量，因而使泥浆在减压装置排出端的压力降低到大大低于反应器压力的水平，所述节流元件安置在导管内部并具有一个开孔，开孔的直径小于导管的直径。本过程还可以包括一些破碎泥浆中的固体物和限制泥浆流量的附加步骤，以便进一步减小渣滓的粒度和降低减压装置出口处泥浆的压力。本发明还进一步在渣滓固体被破碎之后，在控制的流速下注水并使水与泥浆混合，从而冷却泥浆并调节通过反应器减压装置的泥浆的流量和压力。

本装置为渣滓从加压的气化反应器中连续流动排出创造了条件，这种排出与熟知的闭锁料斗系统所提供的间歇排出相比，减少了堵塞的危险。通过下文更详细的介绍，熟悉本技术的人们将能对本发明的上述和其它方面特点有更清楚的了解。

对照附图会使本发明的优点更为明显。在几个附图中相同的参考标号标出相应的部件和零件，其中：

图1是根据本发明原理构成的，在固体燃料气化过程中的渣滓排除装置的示意图;

图2是根据本发明制成的减压装置的一个具体的节流元件的横截面图;

图3是根据本发明制成的减压装置的另一个节流元件的横截面图;

图4是根据本发明制成的减压装置的又一个节流元件的横截面图;

下面将介绍运用本发明原理的方法，但本发明的范围不受所述方法的限制。

更准确地说，图1所示的渣滓排除装置10用于破碎冷却和减压从煤气发生器1的底部排出的渣-水泥浆。来自反应器1的无用排出物包括固体渣滓，这种渣滓或者是固化的无机渣，或者是重的灰渣。渣滓与水在反应器1中混合成泥浆。反应器1在人们所熟知的将焦炭、煤或褐煤转化成气体燃料的温度、压力和浓度的条件下工作。反应器1排出端的温度在150-350°F（65-177℃）之间，压力在每平方英寸100-500磅（690-3450KPa）之间。反应器1最好是连续工作，反应器中渣-水泥浆的破碎、冷却和减压连续进行。

渣-水泥浆从反应器1排出，流经第一导管2，到达初级破碎装置3。破碎装置3配备的外壳能承受反应器1排出端的全部压力。导管2和破碎装置3由法兰4连接在一起。

来自初级破碎装置3的、经过初步破碎的渣滓排至次级破碎装置3a，并在该处进一步破碎。破碎装置3a也配备有外壳，它象初级破碎装置3的外壳一样，能承受反应器1排出端的全部工作压力。破碎装置3和3a由法兰4a连接在一起。

然后，经过破碎的渣滓呈泥浆状，由次级破碎装置3a排至第二导管5，而导管5通过法兰4b和4c连接到破碎装置3a上。通过导管5的流量能够由第一阀门5a进行控制。在阀门5a的下游，将水自导管6通过阀门6a引入导管5。然后，渣-水泥浆通过一系列设在导管5内部的节流元件7。阀门5a、6a用来调节和控制所述水以及渣-水泥浆的流速。当此流体连续地流过导管5时，由于每个节流元件7对流动的阻碍，造成压力的下降。然后，泥浆流从最后一个节流元件7排出，其压力基本上等于大气压。

由于通过导管6加水以及在导管5内设置节流元件7，在泥浆流离开减压装置以后，就不再需要从泥浆流中放水来降低泥浆流的温度和压力。此外，由于使用阀门6a来控制加入渣流中水的流速，就不再需要在导管5内设置下游阀门来控制泥浆的流速。因为在那样一个阀门中机械磨损的速度，会由于泥浆的磨耗特性，而此仅仅由水造成的磨损大得多，所以这种将水注入泥浆来控制流量的方法是非常有益、经济而且便利的。将水引入导管5还提供了防止渣滓堵塞导管5的绝对安全并且最为有益的方法。

图2介绍一种优先选用的、经过改进设计的节流元件20，它已经被成功地用于导管5中。如图2所示，元件20类似于图1中的直径缩小的管子元件7，元件20包括一块耐磨板8，穿过耐磨板8的直径缩小的节流孔8a用于限制渣-水泥浆的流量。法兰4d使耐磨板保持在导管5内的应有位置上。所述耐磨板8也可以采用由薄片迭成的结构，其上游层为非常耐磨的材料如碳化硅、碳化钨、氧化铝、耐磨金属或陶瓷材料等。如果导管5不是直接由耐磨材料制成，也可以为此导管装备一个耐磨的衬套（图中没有画出）。

图3和图4示出另外两种节流板30和40，它们也已经被成功地用于导管5中。图3介绍一种节流板30，它包括一个被导管5中的法兰4e保持在应有位置的截顶圆锥支座9，此支座9本身又支承着一个耐磨的圆锥形衬套9a，衬套9a通过渣-水泥浆的位置具有一个节流孔9b。在元件30两侧的导管5上也具有耐磨衬套插件11。图4介绍了另一种实用的节流元件40，它包括一个带有节流孔12a的节流芯子12，导管5内的耐磨衬套插件13将节流芯子12保持在应有位置上。节流元件40还进一步被一个图中没有画出的、装在导管5下游法兰中的阻挡物保持在应有位置。芯子12最好由整块的硬质耐磨陶瓷材料如氧化铝做成。

上述所有节流元件的节流孔断面可以做成所需的任何形状。例如，圆形、椭圆形、方形、三角形和矩形的节流孔均能成功地用于导管5中。而横截面为圆形，直径为其所在的导管直径的10-30%的节流孔最为适用，各种不同形状节流孔的尺寸应选择为使它们的节流孔相对于导管尺寸的比例大致相同。渣滓排除装置10所用的结构材料，可以从已知的、能承受上文指出的温度和压力的材料中进行选择，但最好的材料是碳钢。另外，在受到渣-水泥浆剧烈机械磨损的区域内，应该使用上文指出的高耐磨材料。

所述的初级和次级破碎装置3和3a最好是旋转式破碎装置，它包括转动板和破碎板（未画出）。这样的破碎装置在本技术领域中是众所周知的。渣滓最好在初级破碎装置3中破碎成最大尺寸不超过大约2 1/2 英寸（63.5mm），然后在次级破碎装置3a中破碎到1/8至1英寸（3.2至25mm）的尺寸范围。

这个由渣滓破碎装置、节流元件以及将水引至破碎装置下游的装置组成的联合装置，提供了一个连续、可靠、可控制的设备，用以排除来自固体燃料气化反应器的渣滓。这种联合装置与其它已知的渣滓排除装置相比，被渣滓堵塞的可能性要小得多。

为了描述本发明，上文中已介绍了一些典型实施例和细节，十分明显，熟悉本技术的人可以据此在不脱离本发明的范围内，作出各种改变。

Claims (9)

1、一种用于连续不断地从加压的固体燃料气化反应器排除渣-水泥浆的装置，这种装置包括：至少一个用来减小固体渣滓颗粒尺寸的加压破碎装置，所述破碎装置与反应器的渣滓排出端相连；一个减压装置，它具有一个导管，渣--水泥浆连续地流过此导管，所述导管与破碎装置的排出口相连；以及至少一个节流元件，它限制渣--水泥浆连续流过此导管的流体流量，此节流元件设置在导管内部，元件上有一个开孔，其直径小于导管直径，所述节流元件使得减压装置排出端处泥浆的压力减小到大大低于反应器压力的水平。

2、根据权利要求1所述具有两个加压的破碎装置的装置，它包括：

一个用于减小固体渣滓颗粒尺寸的初级破碎装置，它与反应器的渣滓排出端相连;

一个用于进一步减小固体渣滓颗粒尺寸的次级破碎装置，它与初级破碎装置的排出端相连;

一个减压装置，它包括一根渣-水泥浆在其中连续流过的导管，所述导管与次级破碎装置的排出口相连;

一个在权利要求1中说明过的节流元件。

3、根据权利要求1或2所述的装置，包括在固体渣滓的颗粒尺寸已用破碎装置减小之后，注水并使水与泥浆混合的装置。

4、根据权利要求3所述的装置，其中将水注入泥浆流的装置包括一个控制所述水的流速的阀门，从而冷却渣-水泥浆，并调节通过减压装置的泥浆的流量和压力。

5、根据权利要求1或2所述的装置，其中节流元件具有一个直径缩小的节流孔，所述节流孔限制了泥浆的流量。

6、根据权利要求1或2所述的装置，其中节流元件包括一个带节流孔的节流芯子，所述芯子用导管内的衬套插件保持在应有位置。

7、根据权利要求5或6所述的装置，其特征为，节流孔的直径为它所在的导管直径的10-30%。

8、一个用于连续不断地排出来自加压的固体燃料气化反应器的渣-水泥浆的方法，所述方法包括如下步骤：

a）破碎从反应器排出的泥浆中的固体渣滓，以便减小其颗粒尺寸，所述的从反应器排出的泥浆的压力基本上等于反应器的压力;

b）使泥浆通过一个减压装置，所述减压装置包括一个泥浆从中连续流过的导管以及至少一个节流元件，所述节流元件用于限制泥浆连续流动的流量，因而将泥浆在减压装置排出端的压力降低到大大低于反应器压力的水平，所述节流元件安置在导管内部并具有一个开孔，开孔的直径小于导管的直径。

9、根据权利要求8所述的方法，还包括有：在固体渣滓的颗粒尺寸已破碎减小之后，注水并使水与泥浆混合，以便冷却泥浆并调节通过减压装置的泥浆的流量和压力。

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