一种流化床气化炉的结构及其热能回收系统的制作方法

技术领域：

本实用新型专利属于流化床气化炉排渣技术领域，具体涉及一种流化床气化炉的结构及其热能回收系统。

背景技术：
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流化床气化炉多被应用于气化劣质煤，产生工艺粗煤气，由于其富含甲烷，故其热值较高，因此被做为燃料气在工业上使用。传统的气化炉采用耐火层对设备进行隔热，防止气化炉外壁超温，耐火层可有效防止气化炉内部热量的热传递，保温耐磨性能均较理想，但是存在以下问题：1、耐火层在使用过程中容易出现裂纹、脱落等问题，最终导致耐火料脱落堵塞排渣通道及设备外壁超温等严重问题；而且耐火层施工及材料费用造价高，其损害脱落后维修困难，且其使用寿命一般不超过5年，这给生产带来了很大的困难；2、由于传统的气化炉侧壁设置有耐火层，因此气化炉整体的温度差异较小，并且气化炉内的炉温较高，不利于生成高热值的甲烷，甲烷的含量约为4％；3、气化炉的炉温整体较高，并且气化炉的出气口处的粗煤气的温度高达900℃，因此需要设置废热锅炉设备，以回收粗煤气中的热能；粗煤气中的温度较高，气流速度较快，旋风分离器无法有效的将气体中所携带的飞灰拦截，因此需要设置过滤器对飞灰拦截，投资较大，进而增加了生产成本。

技术实现要素：
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本实用新型的第一个目的在于提供一种结构简单，使用寿命长的流化床气化炉的结构。

本实用新型的第二个目的在于提供一种连接结构简单，实现了热能回收，且减少了设备投资成本的流化床气化炉的热能回收系统。

本实用新型的技术方案一方面公开了一种流化床气化炉的结构，其包括炉体，在所述炉体的顶部开设有出气口；在所述炉体侧壁上开设有进煤口；在所述炉体的底部设置有排渣通道，在所述排渣通道内设置有中心管；在所述排渣通道与所述炉体内壁之间固定设置有气体分布板；在所述气体分布板下方的所述炉体侧壁上连通设置有进气管；将所述炉体内从上向下依次划分为换热区、干燥干馏区、气化还原区和高温氧化区；在位于所述换热区的所述炉体侧壁上设置有换热夹套组；在位于所述换热区下方的所述炉体侧壁上设置有耐火层；所述进煤口位于所述干燥干馏区。

进一步的，所述换热夹套组从上向下依次设置有若干个夹套；在每个所述夹套内水平固定有若干个环板；在所述环板上开设有若干个通孔。

进一步的，所述换热夹套组从上向下依次包括夹套a、夹套b、夹套c和夹套d。

本实用新型的另一个方面还公开了一种流化床气化炉的热能回收系统，其包括上述的流化床气化炉，水源，汽包和储气柜；所述水源与夹套a的进水口通过管道连通；所述夹套a和夹套b的出水口与所述汽包的进水口连通；所述汽包的出水口与所述夹套b的进水口连通；所述汽包的出气口与夹套c的进气口连通；所述夹套c的出气口与夹套d的进气口通过管道连通；所述夹套d的出气口与所述储气柜的进气口通过管道连通；所述储气柜的出气口与所述流化床气化炉的进气管连通。

进一步的，其还包括减温器；所述夹套c的出气口和所述水源均与所述减温器的进口通过管道连通，所述减温器的出口与所述夹套d的进气口连通。

进一步的，在所述流化床气化炉的出气口处设置有第一温度传感器；在所述汽包上设置有液位传感器；在所述夹套d与所述储气柜之间的管道上设置有第二温度传感器、压力传感器和蒸汽出口阀；在所述水源与所述夹套a之间的管道上设置有进水控制阀；在所述水源与所述减温器之间的管道上设置有减温水控制阀；所述第一温度传感器、所述液位传感器、所述第二温度传感器和所述压力传感器的信号输出端均与控制器的信号输入端通过信号连接；所述控制器的信号输出端分别与所述蒸汽出口阀、所述进水控制阀和所述减温水控制阀的信号输入端通过信号连接。

进一步的，在所述蒸汽出口阀与所述夹套d之间的管道上连通设置有放空管；在所述放空管上设置有放空阀；所述控制器的信号输出端与所述放空阀的信号输入端通过信号连接。

本实用新型的优点：

1、本实用新型的流化床气化炉结构简单，易实现；将流化床气化炉内划分为换热区、干燥干馏区、气化还原区和高温氧化区，使流化床气化炉内出现温度梯度，更利于甲烷气体的生成，甲烷的含量在10％以上，使得粗煤气热值更高；

2、本实用新型中换热区部分的流化床气化炉外壁设置成换热夹套组，避免了出现流化床气化炉炉体上部耐火层脱落等问题，减少了维修成本；换热夹套组使用寿命长，保证了流化床气化炉的正常生产；

3、本实用新型的系统连接结构简单，易实现，并且实现了自动控制功能；水源的水进入夹套a中进行吸热，吸热后的水进入汽包，汽包中的水在进入到夹套b中吸热，吸热后的高温水再进入汽包中，汽包中的蒸汽依次进入夹套c和夹套d中吸热，夹套d中出来的过热蒸汽被回收到储气柜中，最后作为气化剂被送到流化床气化炉中参与煤气化反应；实现了热能的回收，节约了粗煤气的生产成本；

4、粗煤气经过流化床气化炉的换热区的降温，进而降低了流化床气化炉内换热区的气体流速，进而减少了粉尘的带出量，改善了流化床气化炉出气口处的粗煤气携带飞灰多的问题；流化床气化炉出气口的粗煤气温度及流速的降低，可有效的减少后续废热锅炉及过滤器的投入量，进而降低了后续废热锅炉及过滤器的投资成本，减少设备投资，改进后的厂区系统设备投资节约约2000万左右。

附图说明：

图1为本实用新型实施例1的整体结构示意图。

图2为图1中a-a部分的剖面示意图。

图3为图1中的b部分的剖面示意图。

图4为本实用新型实施例2的整体结构示意图。

图5为本实用新型实施例2的系统控制示意图。

流化床气化炉1，炉体1.1，进煤口1.11，换热区1.12，干燥干馏区1.13，气化还原区1.14，高温氧化区1.15，排渣通道1.2，中心管1.3，气体分布板1.4，进气管1.5，换热夹套组1.6，夹套a1.61，夹套b1.62，夹套c1.63，夹套d1.64，环板1.65，通孔1.66，耐火层1.7，水源2，汽包3，储气柜4，减温器5，第一温度传感器6，液位传感器7，第二温度传感器8，压力传感器9，蒸汽出口阀10，放空管11，放空阀12，进水控制阀13，减温水控制阀14，控制器15。

具体实施方式：

下面将结合附图通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1：如图1-3所示，一种流化床气化炉的结构，其包括炉体1.1，在炉体1.1的顶部开设有出气口；在炉体1.1侧壁上开设有进煤口1.11；在炉体1.1的底部设置有排渣通道1.2，在排渣通道1.2内设置有中心管1.3；在排渣通道1.2与炉体1.1内壁之间固定设置有气体分布板1.4；在气体分布板1.4下方的炉体1.1侧壁上连通设置有进气管1.5；将炉体1.1内从上向下依次划分为换热区1.12、干燥干馏区1.13、气化还原区1.14和高温氧化区1.15，使流化床气化炉1内出现温度梯度，更利于甲烷气体的生成，甲烷的含量在10％以上，使得粗煤气热值更高；在位于换热区1.12的炉体1.1侧壁上设置有换热夹套组1.6，避免了出现流化床气化炉1炉体1.1上部耐火层1.7脱落等问题，减少了维修成本；换热夹套组1.6使用寿命长，保证了流化床气化炉1的正常生产；在位于换热区1.12下方的炉体1.1侧壁上设置有耐火层1.7；进煤口1.11位于干燥干馏区1.13。

换热夹套组1.6从上向下依次包括夹套a1.61、夹套b1.62、夹套c1.63和夹套d1.64；在每个夹套内水平固定有若干个环板1.65；在环板1.65上开设有若干个通孔1.66，用于加强夹套内部的绕动，延长接触时间，加强换热效果；本实用新型的流化床气化炉1结构简单，易实现。

实施例2：如图4-5所示，本实用新型实施例另提供一种流化床气化炉的热能回收系统，其包括上述的流化床气化炉1，水源2，汽包3，储气柜4和减温器5；水源2与夹套a1.61的进水口通过管道连通；夹套a1.61和夹套b1.62的出水口与汽包3的进水口连通；汽包3的出水口与夹套b1.62的进水口连通；汽包3的出气口与夹套c1.63的进气口连通；夹套c1.63的出气口和水源2均与减温器5的进口通过管道连通，减温器5的出口与夹套d1.64的进气口连通；夹套d1.64的出气口与储气柜4的进气口通过管道连通；储气柜4的出气口与流化床气化炉1的进气管1.5连通。

在流化床气化炉1的出气口处设置有第一温度传感器6；在汽包3上设置有液位传感器7；在夹套d1.64与储气柜4之间的管道上设置有第二温度传感器8、压力传感器9和蒸汽出口阀10；在蒸汽出口阀10与夹套d1.64之间的管道上连通设置有放空管11；在放空管11上设置有放空阀12；在水源2与夹套a1.61之间的管道上设置有进水控制阀13；在水源2与减温器5之间的管道上设置有减温水控制阀14。

第一温度传感器6、液位传感器7、第二温度传感器8和压力传感器9的信号输出端均与控制器15的信号输入端通过信号连接；控制器15的信号输出端分别与蒸汽出口阀10、放空阀12、进水控制阀13和减温水控制阀14的信号输入端通过信号连接。

工作原理：

气化剂(氧气+蒸汽)从中心管1.3和进气管1.5进入炉体1.1下方的高温氧化区1.15内；在高温氧化区1.15内，气化剂与原煤反应，由于该区域为富氧区，反应以氧化反应为主，还原反应为辅，主要生成co2和co等高温气体，反应放出大量的热，该区温度为流化床气化炉1内最高温度区域(1000-1100℃)，原煤的反应速率快，确保煤与气化剂可充分反应，进而保证得到的灰渣中含碳量低。

高温气体上升至气化还原区1.14内，在该区域内，氧气基本耗净，高温的co2和h20等气体与原煤发生还原反应，主要产生co、h2等粗煤气，同时该区域的温度降至850-900℃。

粗煤气继续上升至干燥干馏区1.13，上升的高温粗煤气co2、h20、co、h2等与常温的原煤进行换热，进一步降低粗煤气的温度至700-750℃，同时原煤被快加热至700℃左右。在原煤被加热的过程中，原煤快速脱挥发分(ch4)，使得粗煤气中的ch4含量升高至10％以上，粗煤气的热值迅速提高；如果原煤的加热温度过高会导致ch4分解，因此传统的流化床气化炉1所制备的ch4较低；

降温后的粗煤气继续上升至换热区1.12，该区域为流化床气化炉1内的稀相区，粗煤气(750℃)与炉体1.1外壁的换热夹套组1.6进行逐级换热，直至炉体1.1顶部的出气口处的粗煤气的温度降至600℃左右；流化床气化炉1所产的粗煤气量一定，粗煤气的温度降低后，其气体体积必然下降，体积下降后其气体流速必将下降；粗煤气的气体流速下降后减少了粉尘的带出量，改善了炉体1.1出气口处的粗煤气携带飞灰多的问题；炉体1.1出气口的粗煤气温度及流速的降低，可有效的减少后续废热锅炉及过滤器的投入量，进而降低了后续废热锅炉及过滤器的投资成本，减少设备投资，改进后的厂区系统设备投资节约约2000万左右。

温度为100-132℃的水先进入夹套a1.61中进行吸热，吸热后的温度为200-220℃的水进入汽包3，汽包3中的水再进入到夹套b1.62中吸热，吸热后的温度为258-260℃的水和蒸汽再进入汽包3中，汽包3中的蒸汽依次进入夹套c1.63和夹套d1.64中吸热，夹套d1.64中出来的温度为450-480℃的过热蒸汽被回收到储气柜4中，最后作为气化剂被送到流化床气化炉1中参与煤气化反应；实现了热能的回收，节约了粗煤气的生产成本。

第一温度传感器6时刻检测炉体1.1出气口处的粗煤气温度，并将信号传输到控制器15上，当所检测的温度高于设定值时，控制器15控制进水控制阀13开大，进而增大进入换热夹套组1.6中的给水流量，增大换热夹套组1.6中的蒸发量，确保温度可控；当所检测到的温度低于设定值时，控制器15控制进水阀关小，进而减小进入换热夹套组1.6中的给水流量，减小换热夹套组1.6中的蒸发量，确保温度可控。

液位传感器7时刻检测汽包3内的水位，并将信号传输到控制器15上，当所检测到的水位高于设定值时，控制器15控制进水控制阀13开小，减少进水量；当所检测到的水位低于设定值时，控制器15控制进水控制阀13开大，增大进水量。

第二温度传感器8时刻检测夹套d1.64出气口处的过热蒸汽的温度，并将信号传输到控制器15上，当所检测的温度高于设定值时，控制器15控制减温水控制阀14打开，水源2的水进入减温器5中给蒸汽降温；当所检测到的温度低于设定值时，控制器15减温水控制阀14关闭，以保证过热蒸汽的温度在合适的范围内。

压力传感器9时刻检测夹套d1.64出气口处的过热蒸汽的压力，并将信号传输到控制器15上，当所检测的压力低于设定值时或者流化床气化炉1停车时，控制器15控制蒸汽出口阀10关闭，放空阀12打开，将蒸汽外排；本实用新型的系统连接结构简单，易实现，并且实现了自动控制功能。

以上是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。