专利名称：灰熔聚流化床汽化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种含碳物质的流化床气化装置，更具体地说，涉及一种灰熔聚流化床气化装置。
国内外近年来研究开发的气化装置大致分为三大类高压固定床气化(以Lurgi炉为代表)、气流床气化(Texaco、Dow等)和加压流化床气化等。本实用新型属于一种加压(或常压)流化床气化技术。
流化床气化能使被气化的物料与气化剂充分混合，有利于传动、传热、传质和气化反应，有利于粉状物料的利用，但同时也带来了排灰及飞灰中碳损失较高的缺点。后来研究开发的流化床气化大致上从排灰方法(特别是采用灰熔聚法排灰)、飞灰循环及废热利用三个方面着手。
USP2.906.608早在60年代末就提出了一种采用灰熔聚法排灰的密相流化床气化技术，它是根据射流原理，在流化床底部设计了熔聚灰的分离装置，形成床内局部高温，使灰渣团聚成球，借助重量差异，达到灰球与含碳物料的分离，从而提高了原料的碳利用率。其主要结构是在密相流化床的底部有圆锥形分布板，其下部接一个圆锥角小于前者的渐缩管，该管与文丘里管段相连，文丘里管与垂直分离管相接，在分离管下部适当部位，连接一水平的气化剂进气管。在所述的分布板、渐缩管与文丘里管周围，有一圆柱形气室，部分气化剂经气室进入流化床。控制文丘里喉管的气速，可以控制下落灰球的大小或重量。
由上所述，灰熔聚分离装置的必要技术特征或关键发明点是文丘里喉管结构，美国专利USP3.935.825，USP4.057.402，USP4.229.289，USP4.369.45，USP4.023.280，USP4.191.539等都采用了文丘里喉管的结构，这些专利的形成主要是改变文丘里管的结构参数或在其中增设分配板或射流管等结构，因而使操作或结构更为复杂。
USP4.229.289和USP4.544.375介绍了一种在文丘里喉管中插入一个可以通入氧气或空气的射流管，以便造成流化床中心部位的局部高温。它仍然保留了结构复杂、加工制造麻烦的文丘里喉管。
USP4.191.539提出了一种飞灰分离及循环的方案，在气化炉的上部空间设一旋风分离器，炉外再设一旋风分离器，分离后的飞灰经文丘里喉管下面的垂直分离管进入密相流化床。其缺点是气化炉内的旋风分离器处于高温状态，对材质要求高；飞灰通过垂直分离管进行循环，操作控制困难。
所述专利都没有炉内废热回收设备，出口煤气温度过高，使连接管道及旋风分离器在高温下工作，即要求很高的耐热材料，也不利于灰的分离。
本实用新型的目的在于设计一种熔聚排灰结构简单、飞灰循环操作控制方便并带有废热回收的灰熔聚流化床气化装置。
本实用新型的灰熔聚流化床气化装置由熔聚灰分离单元、流化床气化单元、飞灰循环单元及废热回收单元四个部分组成。
所述熔聚灰分离单元由圆锥形分布板、圆锥形缩管、垂直分离管及其水平气化剂进气管、圆柱形气室及其水平气化剂进气管以及中心射流管(氧化剂进气管)构成，其特征在于，垂直分离管与渐缩管直接相连，省去了结构复杂、加工困难的文丘里管段，所述的飞灰分离循环单元由炉外旋风分离器、立式循环管、差压监测仪、灰循环量调节阀及气力输送管所构成。夹带飞灰的煤气先经过炉内废热回收设备降温后从气化炉顶导出，经旋风分离，粗煤气进净化系统，飞灰由旋风分离器下部立式循环管，经调节阀和气力输送管进入流化床气化单元。
所述的废热回收设备是列管式锅炉系统。
所述的流化床气化单元由下部的密相流化段和上部的扩大段组成，原始物料及循环物料直接进入密相段。
本实用新型的实施例结合
如下图1为灰熔聚流化床气化装置总体结构示意图。
图2为熔聚灰分离单元示意图。
图3为分布板顶视意图。
图4为熔聚灰分离单元局部断面图。
如图所示，流化床气化单元由炉体1、上部扩大段17、进料管9、密相流化段16构成；炉内废热回收设备由列管式锅炉8构成；飞灰分离循环单元由煤气出口管15、旋风分离器6、差压计21、立式循环管19、飞灰循环量调节阀7、气力输送管14构成；熔聚灰分离单元由圆锥形分布板2、渐缩管3、中心射流管4、立式分离管5、圆柱形气室18、气化剂进气管12、10及11、排灰管13构成。
所述分布板的圆锥母线与中心轴的夹角为45度，分布板16上的孔为圆形。
所述渐缩管的圆锥母线与中心轴的夹角为10－25度。
流化床气化过程如下(一定粒度的)含碳材料经进料管9进入密相流化段16，在此处与分布板2通入的气化剂充分混合、气化，在渐缩管13段，中心射流管4喷出的氧气或空气，造成气化炉内的局部高温使灰渣熔融、团聚成球，灰的粒度及重量逐渐增大。在一定的喉管线连下，当灰球的重量达到一定程度时，灰球下落至排灰管13。改变喉管气速，可以改变下落灰球的粒度和重量。气化剂经管12及管10两处导入，根据物料性质，排灰要求等参数调节其比例与组成。生成的煤气与飞灰经炉上部扩大段17及炉顶的废热锅炉8到旋风分离器6，经分离后，煤气经管15入煤气净化系统，飞灰进入立式飞灰循环管19，该管上有压差监测仪21，及飞灰循环量调节阀7，用以控制飞灰的循环量。飞灰经气力输送管14直接进入密相流化段16。
本实用新型的灰熔聚流化床气化装置的特点如下(1)在这单一的装置中实现了煤的破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分离、焦油及酚类的裂解。
(2)气化剂水蒸汽从分布板进入气化段，使分布板处保持一定氧浓度，形成相对低温区，有效地防止了炉内结渣。
(3)部分氧气或空气从中心射流管喷入气化区，使炉内形成一局部高温，促使灰团聚成球，促使灰与煤的有效分离，提高了碳的利用率。
(4)增设了飞灰分离循环单元，使飞灰中的碳进一步气化，提高了碳的利用率。
(5)高温煤气先经废热回收，产生蒸气用作气化剂，然后还可用于空气或氧气的予热，提高了过程的总热效率。
(6)试验结果表明，本装置的煤种适应性广(焦炭、无烟煤、烟煤及劣质煤等)、气化强度高(固定床的3－10倍)，操作温度适中。
(7)对高硫煤能在炉内脱硫，简化了煤气净化系统。
(8)产品气中不含焦油、含酚量低。
此外，本装置加工制造容易，操作控制简单。
实验结果如下原料焦炭、瘦煤、气煤、洗中煤等。气化炉直径1.0m，高14m。气化剂空气／蒸汽，进煤量500－1050公斤／0.3MPa，排灰含碳量5－25％，碳转化率70－90％，空气／煤0.45－0.65kg／kg， 煤气组成V％CO10.21－15.38％，CO211.81－16.72％CH40.86－1.68％，H212.14－21.42％N254.16－60.79％煤气热值3912－4548KJ／Nm3。
权利要求1.一种灰熔聚流化床气化装置，由流化床气化单元及熔聚灰分离单元构成，所述的熔聚灰分离单元由圆锥形分布板、圆锥形渐缩管、垂直分离管及其水平气化剂进气管、圆柱形气室及其水平气化剂进气管以及中心射流管构成，其特征在于所述的垂直分离管与圆锥形渐缩管直接相连。
2.如权利要求1所述的气化装置，其特征在于所述的分布板的圆锥形母线与中轴线的夹角为45度，分布板上的气孔为圆形。
3.如权利要求1所述的气化装置，其特征在于所述的渐缩管圆锥形母线与中心轴的夹角为10－20度。
4.如权利要求1所述的气化装置，其特征在于增设了飞灰分离循环单元，该单元由炉外旋风分离器、立式循环管、飞灰循环量调节阀、压差监测仪、气力输送管所组成。
5.如权利要求4所述的气化装置，其特征在于增设了列管式废热锅炉。
专利摘要一种灰熔聚流化床汽化装置，它由流化床汽化单元、熔聚灰分离单元、飞灰循环单元及废热回收单元所构成，其突出的特征是在传统的熔聚灰分离单元中省去了结构复杂制造困难的文丘里喉管。即垂直分离管与圆锥形渐缩管直接相连。本装置同时实现了煤的破粘、脱挥发份、汽化、灰困聚分离、焦油及酚的裂解，对煤种的适应性强，能进行炉内脱硫。此外，本装置加上制造容易，操作控制简单。
文档编号C10J3/56GK2180643SQ94202278
公开日1994年10月26日 申请日期1994年1月27日 优先权日1994年1月27日
发明者王洋, 邹国雄, 张海生, 张建民, 杨金权, 黄戒介, 徐奕丰, 陈寒石, 张志刚, 翟更太, 李家宗, 张耀臣, 张碧江 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所