气化炉用旋转犁的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种气化炉用旋转犁。具体地，本发明涉及一种固体处理设备旋转犁， 涉及一种固体处理设备旋转犁零件或部件，涉及一种用于使产生灰的含碳材料气化的气化 炉用可旋转炉栅组件，以及涉及一种用于使含碳材料气化的气化炉。
【背景技术】
[0002] 对于诸如Sas〇i? FBDB?的气化炉之类的一些气化炉，断续地或者连续地装载或 卸载颗粒物质、例如颗粒状的含碳材料（例如煤）和灰是必要的。因此，例如，在加压的气 化炉（例如，固定床型干底气化炉）的情况下，例如煤的颗粒状的含碳的给料被装载到气化 炉的加压的气化室中，以形成床（在固定床型气化炉的情况下），并且在升高的温度和压力 下气化，并在气化之后，任何剩余的未气化的物质作为灰经由可旋转的炉栅组件和闭锁式 灰斗从气化炉中除去。
[0003] 可旋转的炉栅组件具有两个主要的机械功能。首先，可旋转的炉栅组件用于从气 化室的底部取出灰，但还用于压碎并除去可能在气化过程中形成的任何灰烧结块（炉渣）。 可旋转的炉栅组件通常还用于将气化剂（通常为蒸汽和氧气的混合物）分配到含碳材料的 床中。
[0004] 通常，常规的可旋转的炉栅组件包括多个部件，这些部件主要是：上部的大致圆 锥形的可旋转的炉栅部件、下部的可旋转支承结构、以及连接在可旋转支承结构的下周缘 处的齿圈，其中下部的可旋转支承结构在可旋转支承结构的上周缘处刚性地连接到上部的 可旋转炉栅部件上，使得可旋转的炉栅部件和可旋转的支承结构绕共同的旋转轴线一起旋 转。设置有最下方的固定支承结构，可旋转的部件支承在该固定支承结构上。在使用中，当 驱动性地连接到下部的可旋转的支承结构上的齿圈经由使可旋转的炉栅组件的可旋转的 部件旋转的马达和齿轮箱组件驱动时，可旋转的炉栅组件旋转。
[0005] 当可旋转的炉栅组件旋转时，刚性地连接到上部可旋转炉栅部件的外周的一个或 多个对称地周向间隔开的犁用于从气化炉的底部移除灰。灰包括干的粗灰和炉渣，干的粗 灰和炉渣是气化过程的副产品。炉渣是熔化的灰的颗粒的固体烧结块。炉渣需要被压碎， 以便有效地从气化炉中除去。犁连续地将灰刮掉通过排灰通道，该排灰通道限定在可旋转 炉栅组件的上部可旋转炉栅部件与气化炉的壁之间。当可旋转炉栅组件旋转时，炉渣在安 装在上部可旋转炉栅部件上的护板与安装在气化炉的壁上的耐磨砖之间被压碎。灰和炉渣 在重力作用下从排灰通道下落到与排灰通道连通的闭锁式灰斗中，从而离开气化炉。
[0006] 固定床气化炉的操作和灰从固定床气化炉的移除在本领域是公知的，并且在 W02006/061738中进行了详细的描述。
[0007] 本发明人已经体验过具有两个已有的犁的设计。第一个是传统的"短直犁"，以 及第二个是目前在南非的Sasol? FBDBtm气化炉中进行商业使用的Saso丨⑧香蕉型犁 ?( S鋪 ol? Banana Plough?)。：]SaS::Ql 藤:Banana Plough? 已经在商业使用中使用多于 40 年，并且因此对气化炉领域的技术人员而言是众所周知的。短直犁与Sasoi?香蕉型犁? 的主要不同在于，短直犁具有平坦的前导面和后曳面，而Sasol香蕉型犁"具有弯曲的前导 面和后曳面（leading and trailing faces)，其中前导面和后曳面沿着相同的方向弯曲， 在一定程度上与香蕉类似。因此下文所提及的Sasol?.昏蕉型犁"指的是具有弯曲的前导 面和后曳面的犁，其中前导面和后曳面沿着相同的方向弯曲，在一定程度上与香蕉类似。
[0008] 短直犁和SasolO香蕉型犁?均安装在可旋转炉栅组件的上部可旋转炉栅部件上， 与旋转方向成一角度，使得犁的前导面起作用以从气化室中的灰床上将灰颗粒刮掉并使灰 颗粒径向向内地经由中心排灰通道或环形空间进入到布置在可旋转炉栅组件的下方的灰 腔中。通常，多个犁、例如四个犁对称地安装在可旋转炉栅组件上。因此，在可旋转炉栅组件 的正向旋转期间，每个犁的前导面通过刮擦和切割运动从气化炉中除灰并压碎炉渣颗粒， 其造成灰颗粒跟随径向向内的路径从气化炉的壁到达中心排灰环形空间并进入灰腔。
[0009] 在短直犁的操作中，已经观察到可旋转炉栅组件的犁和其他部件上的严重的腐 蚀。这导致了对可旋转炉栅组件的构造材料做出的改进，例如通过引入定制的硬化表面以 减轻腐蚀，以及通过引入犁和暴露于灰颗粒的其他耐磨表面的几何形状中的多种改变来进 行改进。这些改变等等导致了 Sasol?.香蕉型犁"的发展。
[0010] 本发明人已在随后了解到利用：Sasol?.香蕉型犁?除灰的方式造成可旋转炉栅 组件的某些部件、犁和暴露于灰的气化炉壁的腐蚀。离散元件建模已经出人意料地表明了 其上安装有Sasol?.香蕉型犁?的可旋转炉栅组件的正向旋转造成在后面的犁的前导面 迫使灰颗粒积聚在前面的犁的后曳面上。因此，灰颗粒在前面的犁的后曳面、气化炉壁以及 后面的犁的前导面之间被压缩。这造成了灰颗粒在两个犁之间的积聚和压缩，其导致了在 气化炉壁上的向外的力。楔入在犁与气化炉壁之间的灰颗粒造成了气化炉壁上和炉栅组件 的部件上的腐蚀图案。
[0011] 为了试图释放楔入的灰颗粒，炉栅可以暂时地按照反向模式操作。然而，该操作引 起驱动系统上的高转矩载荷，其可最终导致机械设备失效。另外，在反向操作时期，腐蚀有 所增加，并且灰提取率也极大地降低。腐蚀导致了增加的维护成本、设备停机时间和产量的 损失。这些是由现有技术的犁在可旋转的炉栅组件的正向和反向操作模式中除灰能力不足 导致的主要的操作低效。
[0012] DD 267780描述了一种用于压碎和排出混合有炉渣的灰以及用于压碎渣块以确保 加压煤气化炉的连续排出的解决方案。使用一种组合元件用于排出灰和炉渣。该元件包括 主刮板、中间压碎机或者颚式压碎机以及次级刮板。刮板-压碎机-刮板元件安装至旋转 炉栅的周缘。主刮板和次级刮板相对于旋转炉栅成一定角度安装。主刮板在平面图中显示 为楔形形状，远离旋转轴线变窄。
[0013] DD 267550描述了一种用于加压煤气化炉用碎渣机。所述碎渣机用于压碎并从固 定床压力气化炉排出固体紧凑的渣块。DD 267550旨在提供一种装置，其在不引起堵塞并当 灰流的确发生时防止来自气化炉的灰不受控制的流出的情况下压碎并排出较大的渣块。使 用一种具有两个不同部品的灰压碎组件。固定压碎元件固定至加压气化炉的壳体，而灰渣 移除器固定至旋转炉栅并且能够绕加压气化炉的中心轴线旋转。固定压碎元件由朝向旋转 轴线倾斜的至少一个圆锥表面形成。该表面的半径在旋转方向上不断地减小直至成为不一 致的点。不一致的点形成为具有突然增大的半径的偏移量。灰渣移除器为在径向方向上从 邻近发生器的外壳的中空轴安装至竖直定向的金属板。灰渣移除器沿着其纵向轴线弯曲， SP，其在平面图中弯曲。
[0014] US 3, 516, 078涉及垃圾焚化并且涉及一种焚化设备，其中垃圾通过在搅拌的同时 在固定炉栅上燃烧被消毁并且通过一系列传送犁沿着所述炉栅运送。燃烧室一般包括位于 燃烧室内的穿孔固定格栅。一对槽沿格栅纵向延伸并且环形驱动链设置在每个槽中。犁沿 着每个驱动链的长度安装在每个驱动链的长度的中点上。在使用时，链在格栅的各端部绕 穿过链轮的中心的水平定向的旋转轴线通过。每个犁为向后V形形状，具有从其翼部的中 心顶端至外端的均衡线性向下及向后的帚部。每个犁的后缘是基本竖直的并且在使用时， 该犁用圆形端部描述细长矩形通路。
[0015] GB 909931公开了用于保持向上穿过蒸馏区的固体的床的顶部的大体形状的刮 板。该刮板包括与水平平台相连接的中央轴。倾斜的刮杆连接至平台并且从平台径向向下 及向外延伸。刮杆与水平方向成一定角度。水平刮杆从轴径向向外延伸以与刮条相交。刮 杆在平面图中不是楔形形状并且刮杆与共面的面处于同一竖直平面。
[0016] WO 2006/061738描述了固定床型煤气化炉的部件和操作。WO 2006/061738公开 了 Sasol?.香蕉型犁?在固定床型气化炉中的使用及其反向操作模式。技术的Sasol?. 香蕉型犁的形态是附接在可旋转炉栅部件上，使得Sasol·.香蕉型犁?以有限的间隙在灰 收集表面上经过。通过可旋转炉栅部件的旋转，灰被连续地从气化区域的底部抽出，并且 Sasol?.香蕉型犁?经由排灰通道连续地将灰排出。WO 2006/061738公开了 Sasol?. 香蕉型犁TM的位置和使用，但是没有述及Sasol?.香蕉型犁?的功能设计。而且，wo 2006/061738也没有公开与Sasol⑧香蕉型犁?相关联的任何操作问题或者解决问题的方 法。
[0017] WO 1999/10094特别地着重于固定床型煤气化炉的炉栅部件并且公开了关于灰提 取组件的操作的信息。WO 1999/10094还公开了在反向模式下操作的SasolO香蕉型犁"的 使用，但是还是没有公开关于其操作方法的任何信息。
[0018] US 4, 014, 664描述了用于固定床型煤气化炉的旋转炉栅组件的部件和操作，并且 该组件似乎与在WO 2006/061738和TO 1999/10094中描述的炉栅组件类似。US 4,014,664 公开了刮刀设置在炉栅部件的周缘上并且刮刀可以在反向模式下操作。
[0019] GB 389251描述了在Kerpely煤气发生炉（Kerpely煤气发生炉通常用于底部加热 的焦炉）中的排灰机构的改进。GB389251公开了刮刀定位在炉栅部件的周缘并且设置为与 半径成角度，使得刮刀的旋转将灰扫向炉栅部件的中心并且扫进排灰料斗中。
[0020] US 5, 230, 716描述了用于固定床型煤气化炉的可反向旋转炉栅组件的部件和操 作，US 5, 230, 716公开了铲部（犁）位于锥形炉栅部件的上表面上并且邻近顶端。另外， 每个铲部定位为与气化室的半径成角度，并且从气化室中的气化区域的中心区朝向炉栅部 件的周缘区将灰排到排灰通道。铲部的定位和操作因此与前文描述的技术的Sasol?.香蕉 型犁?的形态不同。
[0021] US 5, 138, 957描述了从底部给料的生物质气化系统，其不使气体再循环通过固定 床。气体被导入二级加热腔，以保持在初级加热腔中的期望的操作温度。US 5, 138, 957公 开了排灰系统具有四个对称地间隔开的桨部，这些桨部安装在沿顺时针方向旋转的旋转带 的周缘上。桨部包括似乎是竖直的"大致径向的前壁"。桨部表面（径向的前壁）将灰向前 扫到位于腔壁与排灰系统之间的排灰通道中。当形成炉渣时，其在桨部的后壁与反应腔的 壁之间被压碎。在US 5, 138, 957中没有提到暂存于犁之间的灰或者桨部或腔壁的腐蚀。
[0022] JP 2011083773描述了将生物质气化过程中产生的熔化的灰除去的过程。旋转刮 刀横越反应腔的底面的水平面。"刮指"连接到旋转刮刀的端部。熔渣通过"刮指"被向前 引导，并在旋转刮刀的单次旋转之后，熔渣经由位于反应腔的壁与旋转刮刀之间的排放出 口排出。"刮指"的设计没有被公开，然而，由"刮指"的俯视图得出其为具有竖直面的矩形。
[0023] GB 548082描述了用于将可旋转的气体发生炉中的旋转的犁保持固定的机构。在 正常操作中，犁与灰盘和气体发生器一起旋转，并且不排出灰。当该机构被接合并且犁保持 固定时，灰将会从发生器中除去。灰犁本身没有被示出，并且其设计或者具体的功能也没有 被描述。
[0024] CN 2518061描述了从竖直的石灰窑中提取块状石灰。提取装置是可旋转的且可反 转的，并且具有绕其圆周对称地定位的六个刮刀。CN 2518061公开了刮刀是"三角形"的， 并且"将灰向内刮到排灰管"中。需要反向操作模式以"破坏熔炉状态"。
[0025] CA 2188736描述了固定床型生物质气化系统，该系统的初级腔具有用于支