专利名称：固气混合物的汽提与减压的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对从高温高压容器中排放出的细颗粒与气体的混合物进行汽提与减压处理的装置和方法。本发明特别涉及一种对煤气化反应器(以后称作气化器)产生的烟灰和合成气的混合物进行汽提与减压处理的装置和方法。
用于高温高压下操作的容器(例如旋风分离器-汽提装置)中排放的细颗粒与气体(例如烟灰与合成气)混合物的汽提和减压的常规系统，通常在分离器-汽提装置后面使用一个节流阀或闭锁料斗，以便当混合物从分离器一汽提装置中排放出时，平衡分离器-汽提装置与低压接收容器之间的压力。
但是，与汽提装置相连的闭锁料斗所产生的压力波动，使烟灰从汽提装置的底床又淘析和重新夹带入合成气中，从而降低了分离器-汽提装置的清除效率。另外，节流阀会迅速磨蚀。
本发明旨在克服先有技术中的这些问题。
为此，本发明提供一种装置，用于对从高温高压容器中排放出的细颗粒和气体混合物进行汽提与减压，装置的特点在于-接收与输送从该容器中排放的上述混合物的装置，该接收与输送装置从容器处向下伸展，有上端及下端;
-用于向上述接收与输送混合物的装置中选择性地喷入气体的装置;
-用于在上述接收与输送混合物的装置中维持大体恒定的气体与颗粒体积比的装置;
-用于在上述接收与输送混合物的装置的下端保持较容器内高的压力的装置;
-用于在上述接收与输送混合物的装置中降低压力的装置。
本发明还提供了一种方法，用于从在高温与高压下操作的容器中排放的细颗粒与气体混合物的洗提和减压，其特点在于以下步骤-自上述容器中接收与输送该混合物;
-向上述接收与输送混合物的装置中选择性地喷入气体;
-在上述接收与输送混合物的装置中保持大体恒定的气体与颗粒体积比;
-在上述接收与输送混合物的装置的下端维持较容器内高的压力;
-在上述接收与输送混合物的装置中降低压力。
合成气产生于碳质燃料(例如煤)在气化器中于氧或含氧气体存在下的不完全燃烧，其燃烧温度相当高，在800-2000℃的范围，压力范围约为1-200巴。含氧气体包括空气、富氧空气、和任选地用蒸汽、二氧化碳和/或氮稀释的氧气。
在本发明中，燃料与气体混合物从进料槽放出，进料槽最好有多个出口，每个出口至少与一个接在气化器上的燃烧嘴相连。气化器通常有按正好相对的位置排布的多个燃烧嘴。通常，燃烧嘴的出口排布在能将生成的火焰与燃烧剂引入气化器的位置上。
煤的气化产生一种称作合成气的气体，它主要含有一氧化碳和氢，同时还生成不同数量的其它气体，例如二氧化碳和甲烷，以及各种液体和固体物质，例如通常称作灰和碳的小颗粒，在这里统称为烟灰或飞渣。因为这种烟灰是从“还原”气氛中产生的，所以其成分和性质与通常的燃烧锅炉中的烟灰不同，在锅炉中应用的是完全氧化气氛。例如，煤的不完全燃烧所产生的烟灰可能含有元素铁、硫化物和沉积碳，这些组分在锅炉烟灰中通常不存在。
本发明特别涉及从旋风分离器-汽提装置向三级处理装置(例如袋滤器)排放的细粒烟灰固体与合成气混合物的汽提和减压。因为分离-汽提装置在高温(例如250℃)与高压(例如27巴)下操作，通常在分离-汽提装置之后装有一个闭锁料斗或节流阀以均衡分离-汽提装置和低压容器间的压力。但是，如前所述，闭锁料斗中的压力波动会降低分离-汽提装置的固体清除效率。另外，节流阀会很快磨蚀与堵塞。闭锁料斗和节流阀都妨碍烟灰固体与合成气的混合物的流动，结果造成流态化停滞和烟灰固体的桥连。因为从分离-汽提装置排出的“干净”气流可以再循环到动力回收装置，例如压缩机或汽轮机中，分离-汽提装置的固体清除效率对于防止这类动力回收装置受腐蚀十分重要。
本发明的一个优点是能够使从在高温高压下操作的容器中排放出的细颗粒与气体混合物减压，而不必在分离-汽提装置之后使用闭锁料斗或节流阀。
本发明的另一优点是将分离-汽提装置的压力波动减至极小，从而提高了分离-汽提装置的固体清除效率。
本发明的再一个优点是在磨耗/腐蚀维修中免除了多级阀门。
本发明还有一个优点，即保持固体连续流动，这就防止了烟灰固体的流态化停滞和/或桥连。
虽然在后面描述的本发明主要是关于粉煤和气化器，但本发明的方法和装置也适用于催化剂和能够不完全燃烧的其它细的有反应的固体，例如褐煤、无烟煤、烟煤、不固结褐煤、烟、石油焦炭等。碳质固体燃料的粒度最好是燃料重量的90%具有小于6目(A.S.T.M)的颗粒尺寸。
现参照附图举例对本发明进行详细叙述。其中
图1图示说明本发明的一个具体实施方案;图2图示说明了本发明的另一个具体实施方案。
这些图是流程图，辅助设施诸如泵、压缩机、清洗装置等未在图中画出。
参照附图中的图1，一个在高温与高压下操作的容器，例如分离-汽提装置10，排放出的细颗粒与气体的混合物，一种汽提与减压该混合物的装置和方法通常包括接收和输送混合物的装置，例如导管11，它由分离-汽提装置10开始向下伸展，并具有上端11A和下端11B。
气体，例如象氮气这样的惰性气体，由气源15供给，在压力下喷入导管11，最好是象图1所示的从不止一处喷入，以便从烟灰中清洗或除去夹带的合成气，并且保持烟灰在导管11中的流态化。沿导管11的喷入点的位置依烟灰固体和气体混合物的悬浮物密度和烟灰的流态化性质而定。
利用控制自导管11排出的混合物的质量流速或者控制11B处的反压，使导管11中的气体与颗粒体积比保持基本恒定。
最好是控制自导管11排入的混合物的质量流速，控制分离-汽提装置10中的烟灰固体物料量，并监测产生的烟灰的数量。
从导管11向低压接收容器24排放的混合物的质量流速用以下的方法方便地进行控制用质量流速计20测定混合物的质量流速，向程序控制器22传送信号(为清楚起见，在图1用虚线21表示)，与用控制器22对预选定的质量流速的测定结果相比较，再由控制器22向气源15传送信号以调节喷入导管11的气体流速，这样来调节质量流速。
另一种办法是，改变来自气源17的传送气的喷射速度，从而控制11B处的反压，实现对混合物质量流速的调节。
通过操纵在导管11的下端11B处的闸式阀，或是利用反压控制器31(图2)调节来自气源17的传送气的喷射，使导管11的下端11B保持较分离-汽提装置10还高的压力，例如28巴，以便在导管11A中维持一个气封。在导管11的低端11B处保持较高的压力，对于防止已分离的烟灰被合成气污染是很重要的。
另外，由气源17向导管11中喷入气动输送气，防止导管堵塞。
烟灰和气体混合物的压力从导管11的下端11B开始降低，这是由于均匀地分布在导管11的设计长度上的摩阻所致。
降低导管11内压力的这种机构，由于前面提到的原因，优于诸如闭锁料斗、节流阀、阻尼孔之类的其它常规减压机构。
烟灰固体和气体混合物在导管11内发生减压，这是因为自其下端11B开始，导管11设计得能维持穿过导管的混合物的速度基本恒定，同时又在导管容许的磨蚀速度下提供了相当可观的单位长度导管上的摩擦压力损失。常用的约6米/秒的速度，足以在约3米的导管之内将压力由约24巴降至2巴，而其对导管的磨蚀是可容许的。
另外，混合物的温度可以用散热片32或技术上熟知的其它任何手段来降低。
虽然本发明的系统在图1和图2中是作为分离的组元以分布的形式列出的，技术上的内容不难理解，这些组元可以结合成一个整体或其它对当时的具体使用最方便的形式。另外，虽然列出的实施例使用的是电子程序控制系统，内行们会理解本发明可以用手动或气动控制来实施。
上面对本发明的描叙只是说明性的，所述方法与装置的细节可以在附加的权利要求范围内变动，而不偏离本发明的要旨。
权利要求
1.一种用于将从在高温高压下操作的容器中排入出的细颗粒与气体混合物进行汽提和减压的装置，其特点为-接收与传送自上述容器排放的该混合物的装置，该接收与传送装置从容器开始向下伸展，有上端和下端；-向上述接收与传送混合物的装置中选择性地喷入气体的装置；-在上述接收与传送混合物的装置中保持气体与颗粒体积比基本恒定的装置；-在上述接收与传送混合物的装置的下端保持比容器内较高的压力的装置；和-在上述接收与传送混合物的装置中降低压力的装。
2.权利要求1中声称的装置，其特点在于所说的用于操作较高压力的装置包括在接收与传送混合物的装置的下部装设阀门。
3.权利要求1或2中声称的装置，其特点在于所说的减压装置包括将上述接收与传送混合物的装置的直径逐渐加大的装置。
4.权利要求1-3中声称的装置，其特点在于控制自上述接收与传送混合物的装置中排放出的混合物的质量流速的装置，该控制装置包括在向接收与传送混合物装置中选择性地喷入气体的装置的下游处测量混合物的质量流速的装置，将测得的质量流速与预先选定的质量流速相比较的装置，以及调节质量流速的装置。
5.一种用于将从在高温高压下操作的容器中排放的细颗粒与气体混合物洗提和减压的方法，其特点在于以下步骤-接收与传送自上述容器排放的混合物;-向上述接收与传送混合物的装置中选择性地喷入气体;-在上述的接收与传送混合物的装置中维持气体与颗粒体积比基本恒定;-在上述的接收与传送混合物的装置的下端处保持比较容器内高的压力;和-在上述的接收与传送混合物的装置内减压。
6.权利要求5中声称的方法，其特点在于，所说的保持较高压力包括操纵位于接收与传送混合物的装置下部的装阀装置。
7.权利要求5或6中声称的方法，其特点在于，所说的减压包括逐渐加大接收与传送混合物装置的直径。
8.权利要求5-7中声称的方法，其特点在于控制自接收与传送混合物的装置中排放的混合物的质量流速，这种控制包括测量向接收与传送混合物装置选择性地喷入气体的装置下游处混合物的质量流速，将测得的质量流速与预先选定的质量流速相比较，调节质量流速。
全文摘要
一种用于对从高温高压容器排放入低压容器的细颗粒与气体的混合物进行汽提与减压处理的设备和方法，使用清洗气喷入一个设计成单位长度上有可观的摩擦压力损失的导管，同时将所输送的混合物的速度保持基本恒定。
文档编号C10J3/72GK1032502SQ8810666
公开日1989年4月26日 申请日期1988年9月14日 优先权日1987年9月18日
发明者托马斯·沙温·戴维茨 申请人:国际壳牌研究有限公司