专利名称：一种含碳有机物加压气化固态湿式排渣装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种含碳有机物加压气化固态湿式排渣装置和方法，具体涉及一种固 态排渣气化过程中高温高压灰渣的冷却和排出装置和方法。
背景技术：
煤气化技术广泛应用于化工、冶金、机械、建材和民用燃气等方面，是这些行业的 龙头技术。煤气化技术按照原料煤在气化炉内的运动状态可分为移动床，流化床，气流床三 大类。固定床是块状煤与气化剂逆向加入，煤中碳等有机物气化后，灰渣从炉底排出，如果 床层被过量蒸汽作用而使灰渣特性限制在灰熔点以下，灰渣即以固态排出，如灰渣经高温 作用而成液态流出即称为液态排渣；在流化床气化中，煤通常以小于6mm的粒度入炉，操作 温度低于灰熔点，灰渣以固态高温从气化炉底部排出；气流床气化是粒度小于0. 13mm的煤 粉被气化剂夹带进入炉内，在高温和悬浮状态下进行气化，灰渣在高于灰熔点温度下以液 态排出。气流床排渣通常采用高温熔渣经过水激冷再经破渣机和锁斗排出；固定床和流化 床为固态渣以干法排出，其中高温灰渣需要使用气体或水冷螺旋冷却方法。对于固定床和流化床气化工艺，现有高温固态干法排渣方法存在诸多问题，严重 影响气化炉的长周期操作1)高温固态物料采取气体冷却，仅适用于固定床气化工艺，对 流化床不适用；流化床一般采取水冷螺旋机，但对大排渣量，由于间接换热，需要换热面积 大，因此不得不采用多级串联，设备复杂，机械转达部件也易损坏；2)对于高压干法排渣锁 斗，增压减压过程需要大量高压气体(氮气或CO2等气体)，并且在减压过程中卸放气中夹 带粉尘导致管道和阀门磨损，排出气体含可燃气体和硫化物等，可造成污染环境；3)干法 排出的灰渣在机运过程中扬尘严重。
发明内容
本发明的目的是克服加压煤(或含碳有机物)气化固态干法排渣工艺存在的上述 缺点，提出了一种结构简单、维护量小、运行周期长且操作环境友好的湿式排渣装置和使用 方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是1)采用充水锁斗系统，增压和减压 介质由水代替气体；2)锁斗水温控制在40 80°C，排水减压析出气体少并且排渣易于直接 输运；3)高温灰渣入口采用夹套结构，夹套内介质为水或低温气体(小于30(TC)，其作用 一为保证内部落灰管处于高温但里外等压工况，作用二可以起到对灰渣夹带作用，强化在 水中的润湿，使得细灰快速溶入水中。4)渣斗内衬防腐材料，包括金属、无机材料或耐温有 机材料。本发明的排渣装置是由上渣斗和下渣斗组成，其特征在于上渣斗的顶端有高温灰 渣入口管，在高温灰渣入口管外面有夹套管，在夹套管上有水或低温气体进口，夹套管环隙 下端为开口，上渣斗中部有有上渣斗测温口、液位计上安装口、液位计下安装口和高压水溢流口，高压水溢流口的高度位于液位计上安装口之下，在上渣斗下部有高压水入口和循环 水入口，在上渣斗底部有上渣斗落渣管，上渣斗落渣管上有松动水入口，下渣斗上部阀门与 上渣斗落渣管和下渣斗落渣管连接，下渣斗落渣管位于下渣斗顶部的中间，在下渣斗顶部 的下渣斗落渣管两侧有测压口和减压口，下渣斗上部有下渣斗增压水入口和循环水出口， 下渣斗中部有下渣斗测温口，在下渣斗底部有下渣斗下部阀门。所述的上渣斗和下渣斗内衬防腐材料。本发明排渣装置的使用方法如下(1)、高温灰渣进入高温灰渣入口管，在来自夹套管的水或低温气体，以2 60m/s 速度夹带灰渣落入上渣斗中，与高压水接触被冷却至40 80°C，并随向下水流通过下渣斗 上部阀门进入下渣斗；(2)上渣斗内的温度通过上渣斗高压水入口进入的高压水量控制，流量范围为 5 200t/h，上渣斗内水的液位通过调节高压水溢流口排出的高压水量控制，为保证灰渣 顺利落入下渣斗，由下渣斗循环水出口排出5 30t/h的水经过循环水入口进入上渣斗，形 成下行水流促进灰渣向下流动；(3)当下渣斗灰渣积攒到30 60min需向外排渣时，首先关闭下渣斗上部阀门和 下渣斗循环水出口，打开下渣灰斗的减压口减压，当压力小于0. 5MPa时，打开下渣斗下部 阀门，使灰渣与水混合物一起排出；(4)当灰渣水混合物从下渣斗排完以后，关闭下渣斗下部阀门，开启增压水入口向 下渣斗充水，下渣斗注满水后，关闭减压口，然后用高压水给下渣斗增压，当下渣斗压力达 到与气化炉压力相差小于0. 5MPa时，关闭增压水入口，打开下渣斗上部阀门，然后开启松 动水入口，开启下渣斗循环水出口，使下渣斗循环水出口流出的水经过循环水入口循环进 入上渣斗。如上所述的气体为N2、CO2、蒸汽或煤气等。本发明可实现常压或加压固定床、流化床气化炉高温灰渣的冷却和排渣，该方法 的优点在于1)增压和减压介质为水，操作环境清洁，可消除管道阀门磨损问题；2)排水温度控制在40 80°C，排水减压析出气体少，处理简单；排渣温度适宜，易 于输运，无扬尘问题；3)高温灰渣通过气体夹带作用，强化了在水中的润湿，使得细灰快速进入水中；4)渣斗内温度低，内衬防腐材料易选择，寿命长；5)无需高温阀门，开工率提高。
图1是本发明装置的结构示意图。如图所示1-夹套管，2-水或低温气体进口，3-液位计上安装口，4-高压水溢流 口，5-液位计下安装口，6-上渣斗测温口，7-高压水入口，8-循环水入口，9-松动水入口， 10-下渣斗上部阀门，11-测压口，12-减压口，13-下渣斗落渣管，14-下渣斗增压水入口， 15-下渣斗测温口，16-下渣斗下部阀门，17-高温灰渣入口管，18-上渣斗落渣管，19-循环 水出口。
具体实施例方式下面结合附图对发明的结构原理和工作原理做进一步详细阐述。实施例1排渣装置是由上渣斗和下渣斗组成，上渣斗的顶端有高温灰渣入口管17，在高温 灰渣入口管17外面有夹套管1，在夹套管1上有水或低温气体进口 2，夹套管1环隙下端为 开口，上渣斗中部有上渣斗测温口 6、液位计上安装口 3、液位计下安装口 5和高压水溢流口 4，高压水溢流口 4的高度位于液位计上安装口 3之下，在上渣斗下部有高压水入口 7和循 环水入口 8，在上渣斗底部有上渣斗落渣管18，上渣斗落渣管18上有松动水入口 9，下渣斗 上部阀门10与上渣斗落渣管18和下渣斗落渣管13连接，下渣斗落渣管13位于下渣斗顶 部的中间，在下渣斗顶部的下渣斗落渣管13两侧有测压口 11和减压口 12，在下渣斗上部有 下渣斗增压水入口 14和循环水出口 19，下渣斗中部有下渣斗测温口 15，在下渣斗底部有下 渣斗下部阀门16。将本发明的排渣装置的高温灰渣入口管17与气化炉排渣口连接，从气化炉排渣 口排出的高温灰渣进入高温灰渣入口管17，在来自夹套管1的水，以2m/s速度夹带灰渣落 入上渣斗中，与高压水接触被冷却至40°C，并随向下水流通过下渣斗上部阀门10进入下渣 斗；上渣斗内的温度通过上渣斗高压水入口 7进入的高压水量控制，流量为5t/h，上 渣斗内水的液位通过调节高压水溢流口 4排出的高压水量控制，为保证灰渣顺利落入下渣 斗，由下渣斗循环水出口 19排出5t/h的水循环经过循环水入口 8进入上渣斗，形成下行水 流促进灰渣向下流动；当下渣斗灰渣积攒到60min需向外排渣时，首先关闭下渣斗上部阀 门10和下渣斗循环水出口 19，打开下渣灰斗的减压口 12减压，当压力小于0. 5MPa时，打开 下渣斗下部阀门16，使灰渣与水混合物一起排出；当灰渣水混合物从下渣斗排完以后，关 闭下渣斗下部阀门16，开启增压水入口 14向下渣斗充水，下渣斗注满水后，关闭减压口 12， 然后用高压水给下渣斗增压，当下渣斗压力达到与气化炉压力相差小于0. 5MPa时，关闭增 压水入口 14，打开下渣斗上部阀门10，然后开启松动水入口 9，开启下渣斗循环水出口 19， 使下渣斗循环水出口 19流出的水经过循环水入口 8循环进入上渣斗。实施例2将本发明的排渣装置的高温灰渣入口管17与气化炉排渣口连接，从气化炉排渣 口排出的高温灰渣进入高温灰渣入口管17，在来自夹套管1的C02，以30m/s速度夹带灰渣 落入上渣斗中，与高压水接触被冷却至60°C，上渣斗内的温度通过上渣斗高压水入口 7进 入的高压水量控制，流量为120t/h，上渣斗内水的液位通过调节高压水溢流口 4排出的高 压水量控制，为保证灰渣顺利落入下渣斗，由下渣斗循环水出口 19排出15t/h的水循环经 过循环水入口 8进入上渣斗，形成下行水流促进灰渣向下流动；当下渣斗灰渣积攒到45min 需向外排渣时，首先关闭下渣斗上部阀门10和下渣斗循环水出口 19，打开下渣灰斗的减压 口 12减压，当压力小于0. 5MPa时，打开下渣斗下部阀门16，使灰渣与水混合物一起排出； 当灰渣水混合物从下渣斗排完以后，关闭下渣斗下部阀门16，开启增压水入口 14向下渣斗 充水，下渣斗注满水后，关闭减压口 12，然后用高压水给下渣斗增压，当下渣斗压力达到与 气化炉压力相差小于0. 5MPa时，关闭增压水入口 14，打开下渣斗上部阀门10，然后开启松动水入口 9，开启下渣斗循环水出口 19，使下渣斗循环水出口 19流出的水经过循环水入口 8循环进入上渣斗。实施例3将本发明的排渣装置的高温灰渣入口管17与气化炉排渣口连接，从气化炉排渣 口排出的高温灰渣进入高温灰渣入口管17，在来自夹套管1的水蒸气(270°C )，以60m/s 速度夹带灰渣落入上渣斗中，与高压水接触被冷却至80°C，并随向下水流通过下渣斗上部 阀门10进入下渣斗；上渣斗内的温度通过上渣斗高压水入口 7进入的高压水量控制，流量 为200t/h，上渣斗内水的液位通过调节高压水溢流口 4排出的高压水量控制，为保证灰渣 顺利落入下渣斗，由下渣斗循环水出口 19排出30t/h的水循环经过循环水入口 8进入上 渣斗，形成下行水流促进灰渣向下流动；当下渣斗灰渣积攒到30min需向外排渣时，首先关 闭下渣斗上部阀门10和下渣斗循环水出口 19，打开下渣灰斗的减压口 12减压，当压力小 于0. 5MPa时，打开下渣斗下部阀门16，使灰渣与水混合物一起排出；当灰渣水混合物从下 渣斗排完以后，关闭下渣斗下部阀门16，开启增压水入口 14向下渣斗充水，下渣斗注满水 后，关闭减压口 12，然后用高压水给下渣斗增压，当下渣斗压力达到与气化炉压力相差小于 0. 5MPa时，关闭增压水入口 14，打开下渣斗上部阀门10，然后开启松动水入口 9，开启下渣 斗循环水出口 19，使下渣斗循环水出口 19流出的水经过循环水入口 8循环进入上渣斗。
权利要求
一种含碳有机物加压气化固态湿式排渣装置，它是由上渣斗和下渣斗组成，其特征在于上渣斗的顶端有高温灰渣入口管(17)，在高温灰渣入口管(17)外面有夹套管(1)，在夹套管(1)上有水或低温气体进口(2)，夹套管(1)环隙下端为开口，上渣斗中部有上渣斗测温口(6)、液位计上安装口(3)、液位计下安装口(5)和高压水溢流口(4)，高压水溢流口(4)的高度位于液位计上安装口(3)之下，在上渣斗下部有高压水入口(7)和循环水入口(8)，在上渣斗底部有上渣斗落渣管(18)，上渣斗落渣管(18)上有松动水入口(9)，下渣斗上部阀门(10)与上渣斗落渣管(18)和下渣斗落渣管(13)连接，下渣斗落渣管(13)位于下渣斗顶部的中间，在下渣斗顶部的下渣斗落渣管(13)两侧有测压口(11)和减压口(12)，在下渣斗上部有下渣斗增压水入口(14)和循环水出口(19)，下渣斗中部有下渣斗测温口(15)，在下渣斗底部有下渣斗下部阀门(16)。
2.如权利要求1所述的一种含碳有机物加压气化固态湿式排渣装置，其特征在于所述 上渣斗和下渣斗的内衬防腐材料。
3.如权利要求1或2所述的一种含碳有机物加压气化固态湿式排渣装置的使用方法， 其特征在于包括如下步骤(1)、高温灰渣进入高温灰渣入口管，在来自夹套管的水或低温气体，以2 60m/s速度 夹带灰渣落入上渣斗中，与高压水接触被冷却至40 80°C，并随向下水流通过下渣斗上部 阀门进入下渣斗；(2)上渣斗内的温度通过上渣斗高压水入口进入的高压水量控制，流量范围为5 200t/h，上渣斗内水的液位通过调节高压水溢流口排出的高压水量控制，为保证灰渣顺利 落入下渣斗，由下渣斗循环水出口排出5 30t/h的水经过循环水入口进入上渣斗，形成下 行水流促进灰渣向下流动；(3)当下渣斗灰渣积攒到30 60min需向外排渣时，首先关闭下渣斗上部阀门和下渣 斗循环水出口，打开下渣灰斗的减压口减压，当压力小于0. 5MPa时，打开下渣斗下部阀门， 使灰渣与水混合物一起排出；(4)当灰渣水混合物从下渣斗排完以后，关闭下渣斗下部阀门，开启增压水入口向下渣 斗充水，下渣斗注满水后，关闭减压口，然后用高压水给下渣斗增压，当下渣斗压力达到与 气化炉压力相差小于0. 5MPa时，关闭增压水入口，打开下渣斗上部阀门，然后开启松动水 入口，开启下渣斗循环水出口，使下渣斗循环水出口流出的水经过循环水入口循环进入上 渣斗。
4.如权利要求3所述的一种含碳有机物加压气化固态湿式排渣装置的使用方法，其特 征在于所述的气体为N2、CO2、蒸汽或煤气。
全文摘要
一种含碳有机物加压气化固态湿式排渣装置是由上渣斗和下渣斗组成，上渣斗的顶端有高温灰渣入口管(17)，在高温灰渣入口管(17)外面有夹套管(1)，在夹套管(1)上有水或低温气体进口(2)，夹套管(1)环隙下端为开口，上渣斗中部有上渣斗测温口(6)、液位计上安装口(3)、液位计下安装口(5)和高压水溢流口(4)，高压水溢流口(4)的高度位于液位计上安装口(3)之下，在上渣斗下部有高压水入口(7)和循环水入口(8)，在上渣斗底部有上渣斗落渣管(18)，上渣斗落渣管(18)上有松动水入口(9)，下渣斗上部阀门(10)与上渣斗落渣管(18)和下渣斗落渣管(13)连接，下渣斗落渣管(13)位于下渣斗顶部的中间，在下渣斗顶部的下渣斗落渣管(13)两侧有测压口(11)和减压口(12)，在下渣斗上部有下渣斗增压水入口(14)和循环水出口(19)，下渣斗中部有下渣斗测温口(15)，在下渣斗底部有下渣斗下部阀门(16)。本发明具有结构简单、维护量小、运行周期长且操作环境友好的优点。
文档编号C10J3/54GK101942343SQ201010291580
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者刘于英, 原丰贞, 宋新朝, 张尚武, 张永奇, 房倚天, 杨金权, 王志宇, 王毅, 王洋, 郭金霞, 马小云, 黄戒介 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所