返料系统及气化炉系统的制作方法

本实用新型涉及煤炭气化技术领域，具体而言，涉及一种返料系统及气化炉系统。

背景技术：

粉煤加氢气化是煤和氢气在中温(800-1000℃)、高压(6-10mpa)条件下反应生成富甲烷合成气、高附加值芳烃油品和高热值半焦的过程。煤加氢气化产生的半焦的颗粒堆密度小，跟随性好，很容易在气化炉的合成气出口被合成气夹带进入气化的后系统中，因此，为了得到干净的合成气，需要对夹带有半焦的合成气进行气固分离。

通常，气化炉的合成气出口外接一旋风分离器，含尘气流经旋风分离得到的分离后的合成气进入后系统进一步精除尘，分离后的半焦由旋风分离器的半焦出口排出后输送至返料系统中，在引射气的作用下返回至气化炉中。在气化炉中，煤加氢气化产生的半焦与由旋风分离器返回的半焦混合后一起输送至半焦冷却流化床中。

然而，由旋风分离器返回的半焦输送至气化炉的半焦稀密交界料层，由于返料系统中引射气的冲击作用，气化炉内的半焦料层原有的稳定移动床层被破坏，上部床层产生波动，导致半焦被扬起并跟随合成气从气化炉的合成气出口再一次进入旋风分离器中，增加了旋风分离器的工作负荷，同时还引起了气化炉内部压力的波动，不利于气化反应过程。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型提出了一种返料系统，旨在解决现有技术中旋风分离器分离出的半焦直接输送至气化炉内易增加旋风分离器的工作负荷的问题。本实用新型还提出一种具有该返料系统的气化炉系统。

一个方面，本实用新型提出了一种返料系统，该系统包括：旋风分离器和调压装置；其中，旋风分离器的入口用于与气化炉的合成气出口相连通，旋风分离器的半焦出口与调压装置的入口相连通，调压装置的出口用于与流化床的物料入口相连通；旋风分离器用于将气化炉输出的合成气和夹带的半焦进行分离；调压装置用于接收分离后的半焦，并调节压力以使半焦输送至流化床。

进一步地，上述返料系统中，调压装置包括：串联连接的收集罐和锁斗；其中，收集罐的入口与旋风分离器的半焦出口相连通，锁斗的出口与流化床的物料入口相连通；收集罐用于接收并收集分离后的半焦；锁斗用于在接收收集罐输送的半焦前调节压力以与收集罐内的压力相匹配，并在向流化床输送半焦前调节压力以与流化床内的压力相匹配。

进一步地，上述返料系统中，锁斗开设有开口，开口用于在接收收集罐输送的半焦前向锁斗内输送具有预设压力的气体，并在向流化床输送半焦前呈打开状态。

进一步地，上述返料系统中，调压装置还包括：平衡管和切断阀；其中，平衡管的第一端与收集罐相连通，平衡管的第二端与锁斗相连通，平衡管用于平衡收集罐与锁斗内的压力；切断阀设置于平衡管，切断阀用于在收集罐输送半焦时呈打开状态，并在收集罐停止输送后呈关闭状态。

进一步地，上述返料系统中，平衡管的第一端靠近收集罐的顶部设置；平衡管的第二端靠近锁斗的顶部设置。

进一步地，上述返料系统中，收集罐内设置有第一料位检测装置，以在达到第一料位时向锁斗内输送半焦；和/或，收集罐内设置有第二料位检测装置，以在达到第二料位时停止输送。

进一步地，上述返料系统中，锁斗内设置有第三料位检测装置，以在达到第三料位时停止向流化床内输送半焦。

本实用新型中，通过调压装置接收旋风分离器输出的分离后的半焦并调节压力以使调压装置内的压力与流化床内的压力相匹配，便于半焦由调压装置稳定地输送至流化床内，则分离后的半焦可以直接输送至流化床内，无需如现有技术中将分离后的半焦输送至气化炉内与煤加氢气化反应产生的半焦混合后再由气化炉输送至流化床内，避免了分离后的半焦对气化炉内稳定床层的扰动，进而避免了床层波动导致旋风分离器的旋风负荷增加，减少了旋风分离器的工作负荷，提高了旋风分离的工作效率，并且，确保了气化炉内的正常工作，解决了现有技术中旋风分离器分离出的半焦直接输送至气化炉内易增加旋风分离器的工作负荷的问题。

另一方面，本实用新型还提出了一种气化炉系统，该系统包括：气化炉、流化床和上述任一种返料系统；其中，气化炉的合成气出口与返料系统中旋风分离器的入口相连通，返料系统中调压装置的出口与流化床的第一物料入口相连通；气化炉的半焦出口与流化床的第二物料入口相连通。

进一步地，上述气化炉系统中，第一物料入口与第二物料入口置于流化床的同一径向截面。

进一步地，上述气化炉系统中，第一物料入口与第二物料入口对称布置。

本实用新型中，旋风分离器输出的分离后的半焦可以经调压装置后直接稳定地输送至流化床内，无需如现有技术中将分离后的半焦输送至气化炉内与煤加氢气化反应产生的半焦混合后再由气化炉输送至流化床内，避免了分离后的半焦对气化炉内稳定床层的扰动，进而避免了床层波动导致旋风分离器的旋风负荷增加，减少了旋风分离器的工作负荷，提高了旋风分离的工作效率和分离效果，并且，确保了气化炉内的正常工作，结构简单，还能够节省设备投资。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的返料系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的返料系统的又一结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

返料系统实施例：

参见图1，图1为本实用新型实施例提供的返料系统的结构示意图。如图所示，返料系统包括：旋风分离器1和调压装置2。其中，旋风分离器1的入口11用于与气化炉3的合成气出口31相连通，旋风分离器1的半焦出口12与调压装置2的入口相连通，调压装置2的出口用于与流化床4的物料入口相连通。旋风分离器1的入口11用于接收气化炉3输出的夹带有半焦的合成气，旋风分离器1用于将合成气和夹带的半焦进行分离。旋风分离器1的气体出口用于将分离后的合成气输出，旋风分离器1的半焦出口12用于将分离后的半焦输送至调压装置2。调压装置2用于接收旋风分离器1输送的分离后的半焦，并调节其内的压力，使得半焦输送至流化床4。

本领域技术人员应该理解，气化炉3内进行煤加氢气化反应，产生富甲烷合成气、高附加值芳烃油品和高热值半焦，其中，合成气由气化炉3的合成气出口31输送至旋风分离器1中，半焦由气化炉3的半焦出口32输送至流化床4内。半焦是依靠气化炉3与流化床4之间的压差来稳定输送的，该压差控制在80～100kpa。然而，旋风分离器1的半焦出口12处的压力与流化床4之间的压差并不是80～100kpa，所以，旋风分离器1中分离出的半焦无法直接输送至流化床4内，则需要调压装置2接收分离出的半焦，并调节自身压力使其压力调节至与流化床4之间的压差为80～100kpa，以保证半焦稳定地输送至流化床4内。

可以看出，本实施例中，通过调压装置2接收旋风分离器1输出的分离后的半焦并调节压力以使调压装置2内的压力与流化床4内的压力相匹配，便于半焦由调压装置2稳定地输送至流化床4内，则分离后的半焦可以直接输送至流化床4内，无需如现有技术中将分离后的半焦输送至气化炉内与煤加氢气化反应产生的半焦混合后再由气化炉输送至流化床内，避免了分离后的半焦对气化炉内稳定床层的扰动，进而避免了床层波动导致旋风分离器的旋风负荷增加，减少了旋风分离器1的工作负荷，提高了旋风分离的工作效率，并且，确保了气化炉3内的正常工作，解决了现有技术中旋风分离器分离出的半焦直接输送至气化炉内易增加旋风分离器的工作负荷的问题。

参见图1，上述实施例中，调压装置2可以包括：收集罐21和锁斗22。其中，收集罐21和锁斗22串联连接，收集罐21的入口211与旋风分离器1的半焦出口12相连通，收集罐21的出口212与锁斗22的入口221相连通，锁斗22的出口222与流化床4的物料入口相连通。收集罐21用于接收旋风分离器1输送的分离后的半焦，并将该半焦进行收集。锁斗22用于在接收收集罐21输送的半焦前调节压力以与收集罐21内的压力相匹配，并在向流化床4输送半焦前调节压力以与流化床4内的压力相匹配。

输送过程为：旋风分离器1输出的分离后的半焦输送至收集罐21后，收集罐21对该半焦进行收集，并在达到一定储量时，向锁斗22内输送半焦。锁斗22在收集罐21输送半焦前调节其内的压力，使得锁斗22内的压力与收集罐21的压力相匹配，然后，收集罐21内的半焦输送至锁斗22内，待收集罐21内的半焦输送至一定量时，停止输送。锁斗22在向流化床4输送半焦前调节其内的压力，使得锁斗22内的压力与流化床4内的压力相匹配，锁斗22内的半焦输送至流化床4内，待锁斗22内的半焦输送至一定量时，停止输送。

具体实施时，收集罐21置于旋风分离器1的下方，锁斗22置于收集罐21的下方，则在收集罐21与锁斗22内的压力相匹配时，收集罐21内的半焦可以在重力作用下下落至锁斗22内。

具体实施时，在收集罐21输送半焦前，锁斗22将其自身的压力调节至与收集罐21内的压力相等。在向流化床4输送半焦前，锁斗22将自身的压力调节至与流化床4内的压力具有预设差值。该预设差值应与气化炉3与流化床4之间的压差相等，在本实施例中，预设差值应控制在80～100kpa。

在本实施例中，气化炉3与流化床4之间的压差维持在100kpa，则相应的，锁斗22与流化床4之间的压差也维持在100kpa，这样才能保证半焦稳定输送至流化床4内，也能保证流化床4内稳定地床层，进而使得半焦达到稳定流化冷却的效果。

具体实施时，收集罐21的入口211与旋风分离器1的半焦出口12之间设置有连通管，连通管上设置有控制通断的切断阀。收集罐21的出口212与锁斗22的入口221之间也设置有连通管，该连通管上设置有控制通断的切断阀。锁斗22的出口222与流化床4的物料入口之间也设置有连通管，该连通管上设置有控制通断的切断阀。

具体实施时，收集罐21的容积按照旋风分离器1输出的半焦量来设计，应能够满足旋风分离器1持续输料2h。

优选的，收集罐21内设置有第一料位检测装置，以在达到第一料位时向锁斗22内输送半焦；和/或，收集罐21内设置有第二料位检测装置，以在达到第二料位时停止向锁斗22内输送半焦。也就是说，可以单独是，收集罐21内设置有第一料位检测装置，以在达到第一料位时向锁斗22内输送半焦；也可以单独是，收集罐21内设置有第二料位检测装置，以在达到第二料位时停止向锁斗22内输送半焦；还可以是，收集罐21内设置有第一料位检测装置，以在达到第一料位时向锁斗22内输送半焦，并且，收集罐21内还设置有第二料位检测装置，以在达到第二料位时停止向锁斗22内输送半焦。这样，能够准确控制向锁斗22内输送半焦的量，还能便于锁斗22内压力的控制，进而便于半焦稳定地输送至锁斗22内。

优选的，锁斗22内设置有第三料位检测装置，以在达到第三料位时停止向流化床4内输送半焦。

可以看出，本实施例中，收集罐21对分离后的半焦进行收集，锁斗22在接收该半焦前调节其自身压力以与收集罐21内的压力相匹配，便于收集罐21内的半焦平稳地输送至锁斗22内，避免锁斗22内的压力过高或过低导致的半焦无法稳定输送。并且，锁斗22在向流化床4输送半焦前调节其自身压力以与流化床4内的压力相匹配，使得半焦能够稳定地输送至流化床4内，能够在锁斗22与流化床4之间建立稳定地输送环境，避免锁斗22与流化床4的压力相差太大导致半焦无法输送。通过锁斗22调节压力，能够使得旋风分离器1输出的半焦稳定输送至流化床4内，避免旋风分离器1与流化床4之间的压力相差太大导致的半焦无法输送，并保证了旋风分离器1的分离效果，结构简单，还能够节省设备投资。

继续参见图1，上述实施例中，锁斗22的调压方式可以有很多种，在本实施例中，锁斗22是通过向锁斗22内输送具有预设压力的气体或者呈放空状态来实现的，但并不限于此，本实施例对此不作任何限制。具体地，锁斗22开设有开口223，开口223用于在接收收集罐21输送的半焦前向锁斗22内输送具有预设压力的气体，以便平衡收集罐21和锁斗22之间的压差；并在向流化床4输送半焦前呈打开状态，以便平衡锁斗22和流化床4之间的压差。具体实施时，预设压力可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限制。

具体实施时，该开口223处可以与第一连接管5相连通，第一连接管5设置有放空阀7，通过打开放空阀7以使锁斗22内的压力与流化床4内的压力相匹配。还可以设置有第二连接管6，第二连接管6的第一端与第一连接管5相连通且置于开口223与放空阀7之间，具有预设压力的气体通过第二连接管6输送至锁斗22内，该第二连接管6设置有控制气体是否输送的切断阀。

可以看出，本实施例中，通过向锁斗22内输送具有预设压力的气体以及将锁斗22内的压力进行放空来调节锁斗22的压力，结构简单，便于实施。

参见图2，上述各实施例中，调压装置2还可以包括：平衡管23和切断阀24。其中，平衡管23的第一端(图2所示的上端)与收集罐21相连通，平衡管23的第二端(图2所示的下端)与锁斗22相连通，平衡管23用于平衡收集罐21与锁斗22内的压力。切断阀24设置于平衡管23，切断阀24用于在收集罐21输送半焦时呈打开状态，并在收集罐21停止输送后呈关闭状态。

在收集罐21向锁斗22内输送半焦的过程中，随着半焦不断输送至锁斗22内，收集罐21内的压力会不断降低，而锁斗22内的压力不断升高，从而导致锁斗22内的压力大于收集罐21的压力，进而导致半焦无法顺利输送至锁斗22内，则在收集罐21向锁斗22内输送半焦时打开切断阀24，平衡管23呈畅通状态，能够维持收集罐21与锁斗22之间的压力，保证收集罐21内的半焦在重力作用下顺利地下落至锁斗22内。在收集罐21停止输送半焦后，关闭切断阀24。

优选的，平衡管23的第一端靠近收集罐21的顶部(图2所示的上部)设置，平衡管23的第二端靠近锁斗22的顶部(图2所示的上部)设置。这样，能够有效地保证平衡管23始终处于将收集罐21和锁斗22进行连通的状态，起到平衡收集罐21与锁斗22内压力的作用，避免平衡管23设置在收集罐21和锁斗22的中部或者底部，导致半焦将平衡管23封堵而导致平衡管23无法实现平衡的作用。

可以看出，本实施例中，通过设置平衡管23，能够有效地保证收集罐21在向锁斗22内输送半焦过程中保持与锁斗22内的压力相匹配，确保了半焦稳定、顺利地输送至锁斗22内。

结合图1和图2具体介绍返料系统的使用过程：气化炉3内进行煤加氢气化反应产生的合成气夹带部分半焦由合成气出口31输送至旋风分离器1中，半焦由气化炉3的半焦出口32依靠气化炉3与流化床4之间的压差输送至流化床4内。旋风分离器1对合成气和半焦进行旋风分离，分离出的合成气输送至下一个工段进行精除尘，分离出的半焦输送至收集罐21中。在收集罐21内的半焦达到第一料位前，向锁斗22内输送具有预设压力的气体，以对锁斗22进行充压，使得锁斗22内的压力与收集罐21内的压力相等。打开收集罐21与锁斗22之间连通管的切断阀，并同时打开平衡管23上的切断阀24，收集罐21内的半焦在重力作用下输送至锁斗22内。当收集罐21内的半焦达到第二料位时，关闭收集罐21与锁斗22之间连通管的切断阀和平衡管23上的切断阀24，停止向锁斗22内输送半焦。在本实施例中，气化炉3与流化床4之间的压差维持在100kpa，相应的，锁斗22与流化床4之间的压差也需要维持在100kpa，则锁斗22在向流化床4输送半焦前需要对锁斗22进行泄压，则打开锁斗22的开口223处第一连接管5上的放空阀7进行放空，直至压差达到100kpa后关闭放空阀7。打开锁斗22与流化床4之间连通管的切断阀，锁斗22内的半焦输送至流化床4内。当锁斗22内的半焦达到第三料位时，关闭锁斗22与流化床4之间连通管的切断阀，停止向流化床4内输送半焦，完成一次循环。重复上述步骤，将旋风分离器1中分离出的半焦不断地输送至流化床4内。

综上所述，本实施例中，旋风分离器1输出的分离后的半焦可由调压装置2后可直接稳定地输送至流化床4内，无需如现有技术中将分离后的半焦输送至气化炉内与煤加氢气化反应产生的半焦混合后再由气化炉输送至流化床内，避免了分离后的半焦对气化炉内稳定床层的扰动，进而避免了床层波动导致旋风分离器的旋风负荷增加，减少了旋风分离器1的工作负荷，提高了旋风分离的工作效率，并且，确保了气化炉3内的正常工作。

气化炉系统实施例：

本实施例还提出了一种气化炉系统，该气化炉系统包括：气化炉3、流化床4和上述任一种返料系统。其中，气化炉3的合成气出口31与返料系统中旋风分离器的入口11相连通，返料系统中调压装置2的出口与流化床4的第一物料入口41相连通，气化炉3的半焦出口32与流化床4的第二物料入口42相连通。其中，返料系统的具体实施过程参见上述说明即可，本实施例在此不再赘述。

优选的，第一物料入口41与第二物料入口42置于流化床4的同一径向截面，具体地，当流化床4竖向放置时，第一物料入口41与第二物料入口42处于同一水平面处。更为优选的，第一物料入口41与第二物料入口42对称布置，这样，锁斗22输送的半焦与气化炉3输送的半焦在流化床4内对撞喷射，有利于流化床4内两股半焦混合，强化流化床4内流化和换热效果。

具体实施时，流化床4还设置有物料出口43，第一物料入口41与第二物料入口42均设置于物料出口43的下部，更为具体地，第一物料入口41与第二物料入口42均设置于流化床4的底部，物料出口43设置在流化床4的顶部。这样，半焦在流化床4内逆重力流动，能够更为有效地降低半焦的温度，使得半焦冷却至所需的温度。

可以看出，本实施例中，旋风分离器1输出的分离后的半焦可以经调压装置2后直接稳定地输送至流化床4内，无需如现有技术中将分离后的半焦输送至气化炉内与煤加氢气化反应产生的半焦混合后再由气化炉输送至流化床内，避免了分离后的半焦对气化炉内稳定床层的扰动，进而避免了床层波动导致旋风分离器的旋风负荷增加，减少了旋风分离器1的工作负荷，提高了旋风分离的工作效率和分离效果，并且，确保了气化炉3内的正常工作，结构简单，还能够节省设备投资。

需要说明的是，本实用新型中的返料系统及具有该返料系统的气化炉系统的原理相同，相关之处可以相互参照。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。