一种适用于流化床气化炉的气体分布器的制造方法
【专利摘要】一种适用于流化床气化炉的气体分布器，包括法兰（2），筒体（7），椭圆封头（15），下渣管（16），倒锥形气体分布板（4），在倒锥形分布板（4）与筒体（7）之间有1－9块分隔板（6），将倒锥形分布板（4）、异径下渣管（8）、直筒下渣管（14）、筒体（7）和椭圆封头（15）之间形成2-10个环形气室（10），每个环形气室（10）至少有2个进气管（5），进气管（5）在圆周方向均匀对称布置。本发明具有流化性能良好，适用于大型流化床气化，长周期稳定运行的优点。
【专利说明】一种适用于流化床气化炉的气体分布器
【技术领域】
[0001]本发明属于一种气化炉分布器，具体涉及一种适用于流化床气化炉的气体分布器。
【背景技术】
[0002]煤气化是煤炭高效、清洁利用的核心技术之一，是发展煤基化学品生产、煤基液体燃料、合成天然气(3如发电、制氢、工业燃气及多联产系统等过程工业的基础。我国是世界上最大的煤气化技术应用市场，大量煤气化技术引进国内，如16X^30水煤浆气化技术、31^11粉煤气化技术、⑶？粉煤气化技术等。国内也开发出许多自主气化技术，包括:华东理工大学的四喷嘴对置水煤浆气化技术；西北化工研究院的多元料浆气化技术；清华大学的非熔渣一熔渣两段水煤浆气化技术；西安热工院的两段式加压干煤粉气化技术；北京航天石化技术装备工程公司自行研发的肌一I (航天炉)气流床气化技术等。但这些技术大部分都属于气流床气化技术，美国电力研究院(即虹)的研究报告指出，现有工业气流床技术不适合高灰、高灰熔点煤的气化，而流化床气化技术无论燃烧或气化均具有适应高灰熔点、高灰煤种的特性。
[0003]中科院山西煤炭化学研究所成功开发了“灰熔聚流化床粉煤气化”成套技术，煤种范围宽(从褐煤到无烟煤),并适合高灰、高灰熔点、高硫煤的气化。目前已完成常压日处理100吨烟煤和0.61？3加压日处理320吨高硫无烟煤的工业应用，同时在3.01？3加压气化中试装置上已完成0.6-2.5腿^无烟煤加压灰熔聚气化试验。目前正在研发“多段分级转化流化床煤气化的方法与技术”，该技术是灰熔聚流化床气化技术与热解、燃烧分级转化的有效耦合，也是以灰熔聚流化床为基础进行气化的。但与现今的大型煤气化技术相比，还具备如下不足:气化炉单台处理能力低(目前工业单炉处理能力300吨煤/日),分布板进一步放大后可能形成局部高温发生流化不良和死区，影响气化炉稳定和长周期运行。
[0004]对于流化床气化技术来说，底部的分布板是至关重要的关键部件，煤气化的气化剂(如蒸汽、氧气、空气)均通过分布板进入气化炉内对煤粉进行燃烧气化。一个良好的分布板能稳定均匀分布气体，提供良好的起始流化条件，避免形成流化不良和死区。只有流化质量好了，气化炉才不易结渣保持长周期稳定运行。因此，设计一个优质的流化床分布板尤其重要。
[0005]目前灰熔聚流化床气化技术在工业炉和中试装置上均采用较为单一的倒锥形分布板，主要部分是一块倒锥形气体分布板，圆锥气体分布板上设有均勻分布的气体出口，使气化剂沿垂直于圆锥分布板的方向喷出，使物料进行良好流化，进而使得颗粒处于良好循环状态，有利于煤粉的气化。然而，我们在多年运行和操作的过程中发现，现有的分布板存在如下缺陷:(1)物料容易从分布板小孔中漏到气室中，导致气室温度超温或着火，主要原因在于锥形分布板斜面上各排流化小孔与气化炉的压差不同，在压差小的分布板小孔上就容易出现漏料现象(2)在工业炉放大过程中，由于床层截面积的放大，分布板上每排气孔的压降的差别更大，气体分配很不均匀，容易在气化炉壁和分布板相连接的部分出现流化死区导致结渣。
[0006]
【发明内容】
针对现有流化床气化炉的不足和存在的问题，本发明的目的在于提供一种流化性能良好，适用于大型流化床气化，长周期稳定运行的气化炉分布器装置。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
一种适用于流化床气化炉的气体分布器，包括法兰，筒体，椭圆封头，下渣管，倒锥形气体分布板，其特征在于法兰与筒体的顶端连接，筒体的底端与椭圆封头连接，筒体内上部有圆环板，法兰内有耐火隔热衬里，耐火隔热衬里的底端位于圆环板上面，筒体和封头内有隔热衬里，隔热衬里与圆环板下面连接，在筒体有倒锥形分布板、异径下渣管和直筒下渣管，倒锥形分布板的顶端与圆环板连接，倒锥形分布板的底端与异径下渣管大端连接，异径下渣管小端和直筒下渣管连接，直筒下渣管与椭圆封头底部的下渣管相连，异径下渣管、直筒下渣管和下渣管内均设置有耐火隔热衬里，倒锥形分布板上有若干个流化孔，在倒锥形分布板与筒体之间有1 一 9块分隔板，将倒锥形分布板、异径下渣管、直筒下渣管、筒体和椭圆封头之间形成2-10个环形气室，每个环形气室至少有2个进气管，进气管在圆周方向均匀对称布置，在筒体上设置有人孔。
[0007]所述的倒锥形分布板与下渣管的轴线夹角为20。一 90。。
[0008]所述流化孔直径范围为1 一 100臟。
[0009]所述的异径下渣管与下渣管的轴线夹角为0 —15。。
[0010]所述的每个环形气室最好有3 — 6个进气管。
[0011]气室通过锥形分布板上的流化孔与气化炉密相区相通，气室与气化炉密相区维持一定压差，流化床中的气化剂通常有氧气、饱和水蒸汽、二氧化碳以及空气，气化剂进入气室充分混合，并通过锥形分布板上的流化孔进入气化炉内，起到流化物料，提供反应能量的作用。
[0012]本发明根据气化炉工艺要求，以及倒锥形分布板上的开孔数量和流化孔在分布板的位置，把气室分为2-10个。每个气室均可提供不同的气化剂气量和不同的气化剂比例，如在气室1中可只通入氧气，气室2中可通入氧气和蒸汽的混合气化剂等多种组合，调控分布板出气孔的气速，改善分布板流化状态，防止结渣。这样就达到了气化剂比例和数量的可控，特别是气化炉大型化后，通过气量的控制，保证所有流化孔气速，预防死区，优化物料流化状态。
[0013]对于流化床气化炉分布器来说，分布器的作用就是提供气化剂原料，使物料流化状态良好。气室的作用是为分布板提供稳定的气化剂来源，一般为氧气和蒸汽。在原流化床气化炉中，均采用单个气室为整个分布板提供气源，整个气室中氧气和蒸汽的比例是单一的，提供给分布板的也是单一比例的气化剂原料。且由于分布板为倒锥形分布板，在气化炉直径放大后，锥形分布板上各排流化孔的压差差别很大，各流化孔气速差别很大，靠近气化炉边壁的流化孔气速较小，靠近分布板中心的流化孔气速较大。直接导致分布板边缘流化状态差，易结渣，结渣后气化炉即不能正常运转，严重影响了气化炉的稳定长周期运行。
[0014]本发明所述的具有多个气室的流化床气化炉分布器，从根本上解决了单气室锥形分布板上各个流化孔压差较大，气体分布不均匀的问题，避免了边壁流化状态差，易结渣的情况。采用多气室为分布板提供气化剂，实现了各个气室气化剂气量的多少和气化剂比例的不同配置，使分布板边壁流化孔气速得到提高，物料流化状态良好，使整个分布板上的各个流化孔气速均匀，物料流化状态良好。且多气室提供气化剂气源，根本上解决了原单气室单一比例氧气和蒸汽的气化剂条件下，氧浓度太高，容易结渣，氧浓度太低，不能提供物料气化能量的难题，实现了不同氧和蒸汽比例的调节，在分布板边壁可使氧浓度较低，避免结渣，在分布板中心可提供较高氧浓度，为物料提供足够的气化能量，提高了气化炉气化能力。
[0015]本发明分布器与现有技术的分布板相比具有以下优点:
1、本发明采用法兰与圆筒体以及椭圆封头相连接的结构，加大了气室空间，有利于气化剂混合均匀以及多气室的布置，利于气化炉的大型化。
[0016]2、本发明根据气化炉工艺条件，把给分布板提供气化剂的气室分为若干个，可达到分布板上布气更加均匀和气化剂气源的可控性和多样化。同时可解决分布板的漏料问题，强化了流化状态，避免结渣，提高了气化炉的运行周期。
[0017]3、本发明的分布板和异径下渣管以及圆筒形下渣管的内壁均布置有耐火隔热衬里，既防止金属的热变形，又能提高耐磨耐热性能，大大了提高了气化炉的运行周期。
[0018]4、本发明解决了大型流化床气化炉的分布板设计难题，有利于流化床气化技术的大规模化。
[0019]5、本发明提供一种流化性能好，避免结渣适应长周期运行且能适用于大型流化床气化炉包括灰熔聚流化床和多段分级转化流化床气化炉等所用的气体分布器。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例1的结构示意图。
[0021]图2为本发明实施例2的结构示意图。
[0022]图3为本发明实施例3的结构示意图。
[0023]如图所示:1为耐火隔热衬里，2为法兰，3为流化孔，4为倒锥形分布板，5为进气管，6为分隔板，7为筒体，8为异径下渣管，(9)为人孔，(10)为环形气室，11为隔热衬里，12为圆环板，13为耐火隔热衬里，14为直筒下渣管，15椭圆封头，16为下渣管。八为气室1，8为气室2，气室3，0为气室4。
具体实施例
[0024]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0025]实施例1
如图1所示，是两个气室的分布器的【具体实施方式】，包括法兰2，筒体7，椭圆封头15，下渣管16，倒锥形气体分布板4，其特征在于法兰2与筒体7的顶端连接，筒体7的底端与椭圆封头17连接，筒体7内上部有圆环板12，法兰2内有耐火隔热衬里1，耐火隔热衬里1的底端位于圆环板12上面，筒体7和封头15内有隔热衬里11，隔热衬里11与圆环板12下面连接，在筒体7有倒锥形分布板4、异径下渣管8和直筒下渣管14，倒锥形分布板4的顶端与圆环板12连接，倒锥形分布板4的底端与异径下渣管8大端连接，异径下渣管8小端和直筒下渣管14连接，直筒下渣管14与椭圆封头15底部的下渣管16相连，异径下渣管8、直筒下渣管14和下渣管16内均设置有耐火隔热衬里13，倒锥形分布板4上有若干个流化孔3，在倒锥形分布板4与筒体7之间有I块分隔板6，将倒锥形分布板4、异径下渣管8、直筒下渣管14、筒体7和椭圆封头15之间形成的环形气室10分隔成气室IA和气室2B，气室IA和气室2B分别有3个进气管5，进气管5在圆周方向均匀对称布置，在筒体7上设置有人孔9。
[0026]所述的倒锥形分布4与下渣管16的轴线夹角为45°。
[0027]所述流化孔3直径范围为3mm。
[0028]所述的异径下渣管8与下渣管16的轴线夹角为9°。
[0029]气室IA通入的气化剂为90%浓度的蒸汽和氧气混合气，可通过调节气量，提高气室IA内流化孔的气速，优化了边壁的流化状态，避免了结渣，提高了气化炉的运行周期。气化剂气源通过气室2B的进气管5进入气室2B。气室2B通入的气化剂为蒸汽和氧气的混合气体，氧气浓度为20%，较单气室分布板情况下提高了氧浓度，也就是提高了气化反应强度。通过2个气室分别为倒锥形分布板4提供气化剂，使倒锥形分布器4的流化孔3气体分布更加均匀，解决了气化炉大型化后分布板边壁的流化死区，强化了流化状态，使物料循环更好，提高了反应速度。同时通过提高气室的氧浓度，提高了气化强度。
[0030]实施例2
如图2所示，是3个气室的分布器的【具体实施方式】，在倒锥形分布板4与筒体7之间有2块分隔板6，将倒锥形分布板4、异径下渣管8、直筒下渣管(14)、筒体7和椭圆封头15之间形成的环形气室10分隔成气室1，气室2B和气室3C，气室1A、气室2B和气室3C分别有3个进气管5。倒锥形分布板4与下渣管16的轴线夹角为30°。流化孔3直径范围为10mm。异径下渣管8与下渣管16的轴线夹角为10°。其余结构同实施例1。
[0031]气室IA通入的气化剂90%浓度蒸汽的混合气体，可通过调节气量，提高气室IA内流化孔的气速，优化了边壁的流化状态，避免了结洛，提高了气化炉的运行周期。气化剂气源通过气室2B进气管5进入气室2B，气室2B通入的气化剂为蒸汽和氧气的混合气体，氧气浓度为25%较单气室分布板情况下提高了氧浓度，也就是提高了气化反应强度。气化剂气源通过气室3C进气管5进入气室3C，气室3C通入的气化剂为蒸汽和氧气的混合气体，氧气浓度为30%较单气室分布板情况下提高了氧浓度，也就是提高了气化反应强度。通过3个气室分别为倒锥形分布板4提供气化剂，使分布器的出气孔气体分布更加均匀，解决了气化炉大型化后分布板边壁的流化死区，强化了流化状态，使物料循环更好，提高了反应速度。同时通过提高气室的氧浓度，提高了气化强度。
实施例3
如图3所示，有4个气室的分布器的【具体实施方式】，在倒锥形分布板4与筒体7之间有3块分隔板6，将倒锥形分布板4、异径下渣管8、直筒下渣管14、筒体7和椭圆封头15之间形成的环形气室10分隔成气室IA和气室2B，气室3C和气室4D，气室1A、气室2B、气室3C和气室4D分别有4个进气管5。倒锥形分布板4与下渣管16的轴线夹角为20°。流化孔3直径范围为50mm。异径下渣管8与下渣管16的轴线夹角为8°。其余结构同实施例1。
[0032]气室IA通入的气化剂90%浓度蒸汽的混合气体，可通过调节气量，提高气室IA内流化小孔的气速，优化了边壁的流化状态，避免了结渣，提高了气化炉的运行周期。气化剂气源通过气室2B进气管5进入气室2B，气室2B通入的气化剂为蒸汽和氧气的混合气体，氧气浓度为18%，较单气室分布板情况下提高了氧浓度，也就是提高了气化反应强度。气化剂气源通过气室3(:进气管5进入气室30，气室3(:通入的气化剂为蒸汽和氧气的混合气体，氧气浓度为25%，较单气室分布板情况下提高了氧浓度，也就是提高了气化反应强度。气室40通入的气化剂为蒸汽和氧气的混合气体，氧气浓度为30%，较单气室分布板情况下提高了氧浓度，提高了气化反应强度。通过4个气室分别为倒锥形分布板4提供气化剂，使分布器的流化孔气体分布更加均匀，解决了气化炉大型化后分布板边壁的流化死区，强化了流化状态，使物料循环更好，提高了反应速度。同时通过梯度提高气室的氧浓度，提高了气化强度避免了结渣。
【权利要求】
1.一种适用于流化床气化炉的气体分布器，它包括法兰(2)，筒体(7)，椭圆封头(15)，下渣管(16)，倒锥形气体分布板(4)，其特征在于法兰(2)与筒体(7)的顶端连接，筒体(7)的底端与椭圆封头(15)连接，筒体(7)内上部有圆环板(12)，法兰(2)内有耐火隔热衬里(I)，耐火隔热衬里(I)的底端位于圆环板(12)上面，筒体(7)和封头(15)内有隔热衬里(II)，隔热衬里(11)与圆环板(12)下面连接，在筒体(7)有倒锥形分布板(4)、异径下渣管(8)和直筒下渣管(14)，倒锥形分布板(4)的顶端与圆环板(12)连接，倒锥形分布板(4)的底端与异径下渣管(8)大端连接，异径下渣管(8)小端和直筒下渣管(14)连接，直筒下渣管(14)与椭圆封头(15)底部的下渣管(16)相连，异径下渣管(8)、直筒下渣管(14)和下渣管(16)内均设置有耐火隔热衬里(13)，倒锥形分布板(4)上有若干个流化孔(3)，在倒锥形分布板(4)与筒体(7)之间有I 一 9块分隔板(6)，将倒锥形分布板(4)、异径下渣管(8)、直筒下渣管(14)、筒体(7)和椭圆封头(15)之间形成2-10个环形气室(10)，每个环形气室(10)至少有2个进气管(5)，进气管(5)在圆周方向均匀对称布置，在筒体(7)上设置有人孔(9)。
2.如权利要求1所述的一种适用于流化床气化炉的气体分布器，其特征在于所述的倒锥形分布板(4)与下渣管(16)的轴线夹角为20° — 90°。
3.如权利要求1所述的一种适用于流化床气化炉的气体分布器，其特征在于所述流化孔(3)直径范围为I一 100mm。
4.如权利要求1所述的一种适用于流化床气化炉的气体分布器，其特征在于所述的异径下渣管(8)与下渣管(16)的轴线夹角为O —15°。
5.如权利要求1所述的一种适用于流化床气化炉的气体分布器，其特征在于所述的每个环形气室(10)有3 — 6个进气管(5)。
【文档编号】C10J3/56GK104277882SQ201410543299
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】郭金霞, 房倚天, 陈寒石, 李春玉, 聂伟, 陈友川 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所