一种流化床气体分布器及气化炉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及化工设备技术领域，尤其设及一种流化床气体分布器及气化炉。
【背景技术】
[0002] 流化床煤气化技术作为最早工业化的气化工艺之一，其工艺为原料煤在自下而上 的气化剂的作用下保持着连续不断的沸腾和悬浮状态运动，迅速进行混合与热交换的气化 技术。
[0003] 气化剂分布装置（一般称"分布板"或"分布器"）作为流化床设备中的主要构件， 起着均匀布气和支撑固相颗粒的重要作用，其形状结构极大影响着设备的传热与传质等生 产操作性能。
[0004] 工业规模的流化床所应用的气化剂分布板多为平板分布板和锥形分布板（角度 多为45度），分布板布满小孔，小孔方面垂直于板面且孔径较小。平板分布板的气流方向正 对床层，易使床层造成沟流，并且平板分布板在操作过程中，小孔易被物料堵塞，停车时又 易漏料，因此平板分布板在工业应用中比较少。锥形分布板在一定程度上克服了平板分布 板的缺点，但在煤催化气化应用过程中，由于加压气化锥形分布板小孔气速相对减小，射流 比较弱，易使分布板区域流化状况欠佳。
[0005] 特别是在宽粒径分布原料煤的气化过程中使用现有气体分布器存在如下问题：
[0006] 由于锥形分布板区速度变化梯度较大，炉内流场分布不均，大颗粒很容易失流化 形成流动死区；锥形分布板与气化炉筒体连接处由于流化受限也容易形成流动死区，如图 5所示；另外，由于常规分布板通常采用一个孔径尺寸均一分布，没有考虑到分布板区由于 直径、床高的改变而导致的分布板压差的变化，往往会导致布气不均匀进而导致分布板区 出现流动死区。在通氧情况下，由于存在流动死区氧浓度扩散受阻，导致煤粉剧烈燃烧局部 过热、煤颗粒发生黏结，使得气化炉气化效率降低，甚至在分布板上引起结渣而致使气化炉 无法实现排渣，最终导致整个装置非正常停车。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了一种流化床气体分布器，通过对分布板进行分区设计，针对流化床 中不同部位物料的特性设计不同的流化分布板，其能均匀分布气化剂流体，保证在分布板 附近形成良好的气固接触条件，W及所有颗粒都处于运动状态，从而消除流动死区，提高气 化效率，也能降低气化炉的运行维护成本。
[000引一种流化床气体分布器，包括流化区，所述流化区至少包括第一流化区和第二流 化区，第一流化区分布板的下端与第二流化区分布板的上端相连，所述第一流化区分布板 与第二流化区分布板的夹角为纯角。
[0009] 上述方案优选的是，所述第二流化区分布板为一块直板或多块折板。
[0010] 上述任一方案优选的是，所述第二流化床分布板上的开孔为竖直开孔与水平开孔 和/或垂直开孔相结合的方式布孔，且所述开孔至少有一排为竖直开孔。
[0011] 上述任一方案优选的是，所述开孔在第二流化区分布板上的不同环面采用不同的 孔径分布。
[0012] 上述任一方案优选的是，所述第一流化区分布板与第二流化区分布板的垂直高度 比为0. 2-1。
[0013] 上述任一方案优选的是，所述第一流化区分布板上设有旋孔。
[0014] 上述任一方案优选的是，所述旋孔设置在所述第一流化区分布板的中间环面上。
[0015] 上述任一方案优选的是，所述第一流化区分布板的开孔率为0. 2-2%。
[0016] 上述任一方案优选的是，所述第二流化区分布板总的开孔率为0. 1-0. 8%。
[0017] 上述任一方案优选的是，所述第一流化区分布板的上端与气化炉壁相连，所述第 一流化区分布板与所述气化炉壁的夹角a为8-30度。
[001引上述任一方案优选的是，所述第二流化区分布板与分布器中屯、线的夹角b为 40-60 度。
[0019] 上述任一方案优选的是，所述第一流化区分布板与所述第二流化区分布板的连接 处采用弧形过渡，和/或所述第二流化区分布板与渐扩管的连接处采用弧形过渡。
[0020] 一种含有上述任一流化床气体分布器的气化炉。
[0021] 本发明的流化床气体分布器对分布板进行合理分区设计，结合气化反应发生的不 同位置及物料性质分别设计不同的流场进行气化控制，一方面使分布板区速度梯度变化减 小，解决了分布板区大颗粒失流化、边界死区等问题，同时使得分布板区流场分布更加均 一，有效的避免结渣；另一方面通过对分布板进行有效的分区，减少了分布板的设计高度， 降低了分布板的加工难度及运行维护成本；与大锥角分布板相比分区设计使得分布板的有 效高度降低20-30%，气化炉的设计运行维护成本降低15-23% ;第一流化区分布板和第 二流化区分布板的设计进一步提高了气化炉的气化效率，同时降低了排灰管附近的结渣风 险。通过采用渐扩管、排灰管设计使得床料W移动床的形式由螺旋出料机控制将物料排出， 可W准确随意的控制排料量。本发明为气化炉稳定运行提供了可靠保障。
[0022] 本发明中流化床气体分布器的第一流化区分布板和第二流化区分布板及其各自 的开孔设计不限于只有两个流化区，本领域技术人员根据实际操作，可应用于其他多个流 化区。本发明中所述开孔率，是指分布板孔面积占每个流化区分布板面积的比率。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明实施例提供的一种流化床气体分布器的部分截面图；
[0024] 图2为本发明实施例提供的一种含流化床气体分布器的气化炉剖面图；
[0025] 图3为图2所示实施例的流化床气体分布器的俯视图；
[0026] 图4为本发明实施例提供的另一种含流化床气体分布器的气化炉剖面图；
[0027] 图5为现有技术的含流化床气体分布器的气化炉的剖面图。
[002引 图中；
[0029] 1-第一流化区分布板，2-第二流化区分布板，3-渐扩管，4-排灰管，5-旋孔，6-竖 直开孔，7-水平开孔，8-第二流化区分布板的第一块折板，9-第二流化区分布板的第二块 折板，10-气化炉壁。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本发明实施例流化床气体分布器及气化炉进行详细描述。
[0031] 实施例中，所述气体组成，是指各气体组分占总气体的体积百分比。
[0032] 实施例1
[0033] 一种流化床气体分布器，如图1所示，包括流化区，所述流化区至少包括第一流化 区和第二流化区，第一流化区分布板1的下端与第二流化区分布板2的上端相连，所述第一 流化区分布板1与第二流化区分布板2的夹角位纯角。
[0034] 根据不同流化床的要求及原料的性质，做出至少两个流化区分布板，进而形成多 个流化区。多个流化区分布板可W顺次相连，也可W根据不同要求进行其他方式连接。为 了使第一流化区上的物料能够顺利流入第二流化区，第一流化区分布板1与第二流化区分 布板2的夹角采用纯角。
[0035] 本发明的流化床气体分布器对分布板进行合理分区设计，结合气化反应发生的不 同位置及物料性质分别设计不同的流场进行气化控制，一方面使分布板区速度梯度变化减 小，解决了分布板区大颗粒失流化、边界死区等问题，同时使得分布板区流场分布更加均 一，有效的避免结渣；另一方面通过对分布板进行有效的分区，减少了分布板的设计高度， 降低了分布板的加工难度及运行维护成本。本发明为气化炉稳定运行提供了可靠保障。
[0036] 较佳地，第二流化区分布板2可为一块直板或多块折板。当第二流化区分布板采 取多块折板时，每块折板的角度可不做具体限定，本专业技术人员需根据物料性质确定具 体相关角度，目的W有利于提高气化效率和有利于灰渣排出为准则。
[0037] 其中，第二流化区分布板2上设有开孔。所述第二流化区位于第一流化区的下端， 主要是处理经过第一流化区后下落的大颗粒，该些颗粒与第二流化区通入的气化剂发生进 一步气化反应W提高气化炉的气化效率。
[003引优选的是，第二流化区分布板2上的开孔方式采用竖直开孔6与水平开孔7和/ 或垂直开孔相结合的方式布孔。竖直开孔，即为开孔方向为竖直方向；水平开孔，即为开孔 方向为水平方向；垂直开孔，即垂直于第二流化区分布板方向的垂直开孔。竖直开孔，可减 少由于流化受限造成的死区；水平开孔或垂直于第二流化区分布板方向的垂直开孔，均可 W提供水平方向的动力，可W促使气泡尽量在中屯、处发生聚集，并形成内循环，增加了物料 在第二流化区的停留时间，加强对第一流化区排出的灰渣的残炭进行进一步气化。同时来 源于开孔的射流，提供足够的动力避免主反应区（第一流化区）下落的渣块发生团聚，增加 了分布板区的流化强度。进一步，第二流化区分布板2上的开孔至少有一排为竖直开孔6。 实际应用中具体形式不受限定，例如：可W在第二流化区分布板上沿两排孔都为竖直开孔， 其余为水平开孔\垂直开孔；或竖直开孔与水平开孔\垂直开孔间隔排布。可优选的是，所 述第二流化区分布板为多块折板时，每块折板的开孔特征为竖直开孔与水平开孔和/或垂 直开孔相结合的方式布孔。
[0039] 优选的是，所述开孔在第二流化区分布板上的不同环面采用不同的孔径分布。不 同的孔径分布可W减少由于锥形变径带来的不同环面上分布板阻力各异的问题。实际应用 中孔径的选择可W根据需要进行设定，只要有渐变趋势即可。
[0040] 其中，第一流化区分布板1与第二流化区分布板2的垂直高度可W根据实际物料 的流化性质进行设计，W避免不同流化区间流场脱节或流场相互交叠干扰为目的。优选的 是，第一流化区分布板1与第二流化区分布板2的垂直高度比为0. 2-1。
[0041] 为了使气化炉提供充足的流化动力，本领域技术人员可W采取多种方式。优选的 是，第一流化区分布板1上设有旋孔5。第一流化区分布板1的开孔方式为具有一定仰角和 斜角的旋孔，仰角和斜角的范围不做限定。采用旋孔其目的在于为气化炉提