气固分离装置及气化炉的制作方法

本实用新型涉及煤气化技术领域，具体而言，涉及一种气固分离装置及气化炉。

背景技术：

目前，通常运用煤气化技术将煤转化为煤气和油品，同时生成固体颗粒，少量的固体颗粒会随煤气排出，经后续的气固分离和冷却过程得到洁净的煤气和油品，进而对煤气和油品进行利用。比如，煤气化技术中较为常用的煤加氢气化，在气化炉中，煤粉和气化剂在高温高压环境下发生煤加氢气化反应，反应生成合成气、油品以及半焦颗粒；所产生的半焦颗粒大部分经气化炉半焦口排出，少部分跟随合成气经过合成气出口排出气化炉，经后续的气固分离和冷却过程得到洁净的合成气和油品，进而对合成气和油品进行利用。

现有技术中，产生的合成气和固体颗粒在气化炉中部的导流筒作用下进行了初步的预分离，但由于产生的固体颗粒堆密度小，跟随性好，容易被夹带，往往导致气化炉合成气出口含尘量过大，给后续的气固分离工段造成了较重的负担。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型提出了一种气固分离装置，旨在解决现有气固分离装置气固分离效果差的问题。

一个方面，本实用新型提出了一种气固分离装置，包括：锥形壳体；设置于所述锥形壳体内的导流筒，所述导流筒外壁的下部沿其周向设置有若干个导流叶片。

进一步地，上述气固分离装置，所述若干个导流叶片均与所述导流筒的轴向呈锐角设置。

进一步地，上述气固分离装置，所述若干个导流叶片与所述导流筒的轴向之间的夹角均为50°~70°。

进一步地，上述气固分离装置，所述若干个导流叶片上开设有若干供气体通过且阻挡固体颗粒通过的导气结构。

进一步地，上述气固分离装置，所述导气结构为通孔；所述通孔的轴向垂直于所述导流叶片的壁厚方向。

进一步地，上述气固分离装置，所述导气结构为沿所述导流叶片壁厚方向贯穿的横缝；若干个所述横缝的横切方向与所述导流叶片的壁厚方向呈夹角设置。

进一步地，上述气固分离装置，所述若干个导流叶片的厚度均小于或等于所述导流筒的壁厚。

进一步地，上述气固分离装置，所述锥形壳体于所述若干个导流叶片的上方处设置有气体出口端；所述锥形壳体的内壁上沿其周向设置有环形挡板，所述环形挡板位于所述若干个导流叶片与所述气体出口端之间且绕设于所述导流筒的外侧。

进一步地，上述气固分离装置，所述环形挡板与所述锥形壳体的内壁呈预设角度设置。

进一步地，上述气固分离装置，所述预设角度为50°~70°。

进一步地，上述气固分离装置，所述锥形壳体包括：两端开口的中空筒体部；设置于所述中空筒体部上方的两端开口的上缩口部，所述上缩口部的上端为将气固混合物导入的进口端；设置于所述中空筒体部下方的两端开口的下缩口部，所述下缩口部的下端为将分离的固体颗粒排出的颗粒出口端；设置于所述中空筒体部或所述上缩口部上，且位于所述若干个导流叶片上方的气体出口端，其用以将分离的气体排出。

进一步地，上述气固分离装置，所述导流筒的顶端固定至所述上缩口部或所述中空筒体部上。

本实用新型提供的气固分离装置，通过在锥形壳体内设置的导流筒，将导入的气固混合物在惯性力的作用下对其进行初步分离，使得分离出的固体颗粒于锥形壳体内向下移动进而将其排出；分离出的夹带有固体颗粒的气体自导流筒的底端排出后，在其上升过程中，在导流筒外壁的下部设置导流叶片可阻挡气体中夹带的固体颗粒使其向下移动，同时可使得经过此处的气体流形成旋流，进而再次将气体流夹带的固体颗粒甩至锥形壳体的内壁上，从而对夹带有固体颗粒的气体进行二次分离，进而提高了该气固分离装置的气固分离效果，从而降低气体出口中固体颗粒的含量，减轻后续系统气固分离的负担。

另一方面，本实用新型提出了一种气化炉，该气化炉设置有上述的气固分离装置。

由于气固分离装置具有上述效果，所以具有该气固分离装置的气化炉也具有相应的技术效果。

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气固分离装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的气固分离装置的局部放大图；

图3为本实用新型实施例提供的气固分离装置中，导流筒下部和导流叶片的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的气固分离装置中，导流叶片的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的气固分离装置中，导流叶片的又一结构示意图。

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。

气固分离装置实施例：

参见图1和图2，该装置包括：锥形壳体1和导流筒2，其中，锥形壳体1与导流筒2可以通过焊接固定或者通过连接件固定，导流筒2的下部沿其周向设置有若干个导流叶片3；导流叶片3可以通过焊接固定至导流筒2上，当然也可以与导流筒2一体成型。

具体而言，锥形壳体1为立式锥形结构；中间为两端开口的中空筒体部c，中空筒体部c的上方设置有两端开口的上缩口部d，其上端（相对于图1所示的位置而言）为进口端（图中未示出），以便导入气体和固体颗粒组成的气固混合物；中空筒体部c的下方设置有两端开口的下缩口部e，其下端为颗粒出口端a，以便将导流筒2分离的固体颗粒排出；导流筒2为两端开口的中空筒体，且中空筒体的两端均设置有扩口，导流筒2设置于锥形壳体1内且通过上端设置的扩口与上缩口部d焊接固定或通过连接件相连接；中空筒体部c或上缩口部d上设置有气体出口端b且气体出口端b设置于若干个导流叶片3的上方，以便导流筒2分离的气体通过导流筒2与锥形壳体1之间的区域上升自气体出口端b排出；由于固体颗粒的惯性或自身重力，该装置分离出的固体颗粒脱离气体的流动沿锥形壳体1的内壁向下移动，以便固体颗粒从颗粒出口端a排出；为防止导流筒2分离的气体内含有固体颗粒，导流筒2外壁的下部设置有若干个导流叶片3；导流叶片3为平面板例如近似矩形叶片，当然可以为中间弯折的板状或者曲面板尤其是圆弧面板；其中，导流叶片3的具体尺寸根据气化炉和导流筒2之间的空间确定，为达到分离气体和固体颗粒的目的，导流叶片3之间的空间距离不易过大，以便可将气体通过同时阻挡固体颗粒的通过；另外考虑到颗粒对构件的冲蚀作用，导流叶片3的厚度略小于或等于导流筒2的壁厚。

显然可以得到的是，本实施例中提供的气固分离装置，通过在锥形壳体1内设置的导流筒2，将导入的气固混合物在惯性力的作用下对其进行初步分离，使得分离出的固体颗粒于锥形壳体1内向下移动进而将其排出；分离出夹带有固体颗粒的气体自导流筒2的底端排出后，在其上升过程中，在导流筒2外壁的下部设置导流叶片3可阻挡气体中夹带的固体颗粒的经过使其向下移动，同时可使得经过此处的气体流形成旋流，进而再次将气体流夹带的固体颗粒甩至锥形壳体1的内壁上，从而对夹带有固体颗粒的气体进行二次分离，进而提高了该气固分离装置的气固分离效果，从而降低气体出口中固体颗粒的含量，减轻后续系统气固分离的负担。

继续参见图1和图2，为防止导流叶片2分离出的固体颗粒向上移动，锥形壳体1的内壁上沿锥形壳体1的周向设置有环形挡板4，其位于若干个导流叶片3和气体出口端b之间且绕设于导流筒2的外侧。

具体而言，为防止导流叶片2甩至锥形壳体1内壁上的固体颗粒被气体流夹带向上移动，导流叶片3和气体出口端b之间设置一周环形挡板4；环形挡板4绕设于导流筒2的外侧且固定至锥形壳体1的内壁上，可通过焊接或螺栓固定，本实施例对其不做任何限定。

显然可以理解的是，本实施例提供的气固分离装置通过环形挡板4的设置阻挡导流叶片3甩至锥形壳体1内壁的固体颗粒的向上移动即防止其被气体流夹带向上移动，使得固体颗粒向下移动进而从颗粒出口端a排出。

继续参见图2，环形挡板4与锥形壳体1的内壁呈预设角度设置。具体而言，环形挡板4与锥形壳体1的内壁之间的预设角度即如图2所示的夹角α；优选地，α为锐角；进一步优选地，α为50°~70°。显然可以得到的是，相对于直角设置时气体直接水平收缩向中心流动形成二次旋流，容易将固体颗粒夹带使其向上移动，环形挡板4与锥形壳体1的内壁呈锐角设置可防止气体流二次旋流的形成，进而防止固体颗粒被夹带向上移动，从而提高了该气固分离装置的分离效果。

参见图3，其为本实用新型实施例提供的气固分离装置中，导流筒下部和导流叶片的结构示意图，若干个导流叶片3并列设置且均与导流筒2的轴向呈锐角设置。

具体而言，为进一步实现气体和固体颗粒的分离，导流叶片3与导流筒2的轴向呈锐角设置，即如图3所示的两者之间的夹角β为锐角，优选地，β为50°~70°；当然，导流叶片3底端到顶端可以为自左向右倾斜；为便于经过导流叶片3的气体在此处形成旋流以便将气体流夹带的固体颗粒甩至锥形壳体1的内壁上，若干个导流叶片3并列设置，优选地，若干个导流叶片3沿导流筒2的周向对称均匀设置；为进一步防止气体经导流叶片3之间的通道向上移动时夹带固体颗粒，导流叶片3之间的距离不宜过大；优选地，导流叶片3之间的距离小于导流叶片3沿水平方向的投影。

显然可以理解的是，本实施例中若干个导流叶片3与导流筒2的轴向呈锐角设置，使得导流筒2排出的气体需更改方向才可经过导流叶片3之间的通道向上移动，而气体中夹带的固体颗粒可以碰撞至导流叶片3的表面上后向下移动以便与气体分离。

为进一步提高导流叶片3分离气体和固体颗粒的分离效率，导流叶片3开设有若干个供气体通过并阻挡固体颗粒通过的导气结构。

具体而言，导气结构可以为通孔也可以为其他结构，导流筒2分离的气体可经导流叶片3之间的通道向上移动或通过导气结构向上移动，即导流叶片3上所有的导气结构面积及导流叶片3之间的流通面积之和构成了气体的总通流面积，以便气体向上移动经气体出口端b排出；同时，导气结构阻挡固体颗粒的通过，使得固体颗粒向下移动，以便固体颗粒向下移动经颗粒出口端a排出。

参见图4，本实施例的一种实施方式，导气结构为通孔，若干个通孔于导流叶片3上均匀设置，同时，通孔的轴向与导流叶片3的壁厚方向呈夹角设置。

具体而言，为进一步提高气体的通过率，若干个通孔于导流叶片3的顶面上均匀设置，当然也可以为不均匀设置；若干个通孔可以为自导流叶片3的顶面且垂直于导流叶片3的顶面开设，当然也可以为与导流叶片3的壁厚方向或顶面呈夹角开设，本实施例中对其不做任何限定。

本实施例中，由于导流叶片3与导流筒2的轴向呈锐角设置，故若干个通孔的轴向与导流筒2的轴向也呈锐角设置；因此，气体流中夹带的固体颗粒可在通孔处急剧更改其运动方向才可通过通孔或横缝；但是，由于固体颗粒相比于气体而言密度较大，故其惯性力较大无法实现急剧转向，所以，导流叶片3垂直于其顶面开设有若干个通孔阻挡了气体流中夹带的固体颗粒的向上移动，进而达到气固分离的目的，从而提高了导流叶片3分离气体和固体颗粒的分离效率；同时可以阻挡固体颗粒的通过，使得固体颗粒向下移动，以便达到固体颗粒向下移动经颗粒出口端a排出的目的。

参见图5，本实施例的一种实施方式，导气结构为横缝，且各横缝沿导流叶片3的壁厚方向贯穿于导流叶片3；横缝的横切方向与导流叶片3的壁厚方向呈夹角设置。

具体而言，若干个横缝为自导流叶片3上与导流筒2相对的侧边向内延设且沿导流叶片3的壁厚方向贯穿于导流叶片3，同时若干个横缝沿导流叶片3与导流筒2相对的侧边均匀设置；若干个横缝的横切方向与导流叶片3的顶面（相对于图5而言）呈夹角设置；为进一步阻挡固体颗粒的通过，其横切方向与导流叶片3的壁厚方向呈锐角设置；为进一步提高气体的通过率，若干个横缝沿导流叶片3与导流筒2相对的侧边均匀设置，当然也可以为不均匀设置；若干个横缝横切时均自导流叶片3与导流筒2相对的侧边向内延设，当然也可以于导流叶片3的顶面直接向底面钻设或通过冲床直接加工横缝，此处不限定于自侧边向内延设。

本实施例中，由于导流叶片3与导流筒2的轴向呈锐角设置，故若干个横缝的横切方向与导流筒2的轴向也呈锐角设置；因此，气体流中夹带的固体颗粒需要在横缝处需急剧更改其移动方向才可通过横缝；但是，由于固体颗粒相比于气体而言密度较大，故其惯性力较大无法实现急剧转向，所以，导流叶片3开设有若干个横缝阻挡了气体流中夹带的固体颗粒的向上移动，进而达到气固分离的目的，从而提高了导流叶片3分离气体和固体颗粒的分离效率；同时可以阻挡固体颗粒的通过，使得固体颗粒向下移动，以便达到固体颗粒向下移动经颗粒出口端a排出的目的。

下面将举例说明本实施例提供的气固分离装置的工作过程：

通过进口端将气体和固体颗粒组成的混合物导入至锥形壳体1内经过扩口进入导流筒2内，混合物在惯性力的作用下进行初步分离；分离的固体颗粒在其惯性或自身重力的作用下经导流筒2出口端排出后向下移动，分离的气体流夹带固体颗粒沿导流叶片3处形成旋流，气体经过导流叶片3之间的通道或经其开设的通孔或横缝向上移动进而经气体出口端b排出，而气体中夹带的固体颗粒受导流叶片3的阻挡甩至锥形壳体1的内壁上；环形挡板4可阻挡甩至锥形壳体1的内壁上的固体颗粒向上移动，进而使其沿锥形壳体1的内壁向下移动以便经气体出口端b排出，气体和固体颗粒移动方向具体可参见图1和图2，在此，实线箭头表示固体壳体的流动方向，虚线箭头表示气体的流动方向。

综上，本实施例中提供的气固分离装置，通过在锥形壳体1内设置的导流筒2，将导入的气固混合物在惯性力的作用下对其进行初步分离，使得分离出的固体颗粒于锥形壳体1内向下移动进而将其排出；分离出夹带有固体颗粒的气体自导流筒2的底端排出后，在其上升过程中，在导流筒2外壁的下部设置导流叶片3可阻挡气体中夹带的固体颗粒的经过使其向下移动，同时可使得经过此处的气体流形成旋流，进而再次将气体流夹带的固体颗粒甩至锥形壳体1的内壁上，从而对夹带有固体颗粒的气体进行二次分离，进而提高了该气固分离装置的气固分离效果，从而降低气体出口中固体颗粒的含量，减轻后续系统气固分离的负担。

气化炉实施例：

本实施例还提出了一种气化炉，该气化炉上设置有上述气固分离装置。其中，气固分离装置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。

由于气固分离装置具有上述效果，所以具有该气固分离装置的气化炉也具有相应的技术效果。

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。