一种流化床气化炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤气化领域，尤其涉及一种流化床气化炉。
【背景技术】
[0002]煤催化气化制备甲烷等清洁能源已经成为煤炭洁净高效利用的一种重要方式。在煤催化气化工艺中，煤与气化剂(主要包括水蒸气、氢气、一氧化碳等)在催化剂的催化作用下发生煤催化气化反应，生成富含甲烷煤气。
[0003]为了提高煤催化气化的碳转化率，现有技术中提供了一种多级气化工艺，即采用多个气化炉对煤进行分级气化，这种工艺由于采用多个气化炉，使得设备投资较高，操作较复杂。为了降低成本，提高操作效率，现有技术还提供了一种分层气化工艺，即对流化床气化炉中的空间进行分层，并在所述气化炉内部设置溢流管，进入每一层空间内的煤粉在气化剂的流化作用下发生煤气化反应，煤粉处于不断地运动状态，当煤粉在每一层空间内的高度大于所述溢流管的进口高度时，煤粉在不断反应过程中经所述溢流管溢流至下一层空间内继续进行反应，因此，能够提高煤粉在气化炉内的停留时间，从而能够提高煤粉的综合利用率。但这种分层气化工艺中，每层物料所形成的流场基本相同，容易受到相邻的下一层空间内所生成流化气的影响，造成失流化、沟流短路等非正常工作状态，同时由于炉内气固颗粒的剧烈流动和撞击，所述炉内溢流管容易被磨损，影响正常生产过程。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的主要目的在于，提供一种流化床气化炉，能够在所述流化床气化炉内各层流化床内形成均匀稳定流场，增强上部各层流化床内煤粉的返混流动，能够提高产品气中甲烷含量，提高煤粉的碳转化率，防止物料流化造成溢流管磨损和堵塞，便于溢流管的维护和检修。
[0005]为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]本实用新型实施例提供一种流化床气化炉，包括:所述壳体内从上到下依次间隔设置有至少两级气体分布孔板，除最底部的气体分布孔板以外的气体分布孔板将所述最底部的气体分布孔板上方的空间分隔为至少两层流化床，每一级气体分布孔板分别一一对应设置在每一层所述流化床的下方，最顶部的流化床的壳体上设置有产品气出口，最底部的气体分布孔板上设置有连通口以及与所述连通口连通的排渣管，所述排渣管伸出所述壳体底部的一端为排渣口，除所述最底部的气体分布孔板以外的气体分布孔板的中部设置有中心射流管，每两层相邻的所述流化床分别通过至少一个溢流管连通，且每一个所述溢流管位于所述壳体的外部。
[0007]可选的，每一层所述流化床包括上部稀相区与下部密相区，每一个所述溢流管的进口与出口均设置在密相区。
[0008]优选的，每一个所述溢流管包括相互连通的上段与下段，所述上段和所述下段与水平方向之间的夹角为30-75度，且所述上段与下段的连接处为弧形过渡区。
[0009]进一步地，每一个所述溢流管还包括连通所述上段与下段的过渡段，所述过渡段竖直设置。
[0010]优选的，每一级所述气体分布孔板均呈倒锥形，所述连通口设置在最底部的气体分布孔板的锥角处。可选的，每一级所述气体分布孔板与水平方向之间的夹角为30-75度，且除最底部的气体分布孔板以外的每一级所述气体分布孔板与水平方向之间的夹角大于所述最底部的气体分布孔板与水平方向之间的夹角。
[0011]可选的，每一个所述中心射流管为“L”型结构。
[0012]优选的，每一个所述中心射流管的管径小于所述排渣管的管径。
[0013]优选的，最底部的流化床的下部密相区的高径比为5-10，除所述最底部的流化床以外的每一层所述流化床的下部密相区的高径比为2-5。
[0014]进一步地，所述产品气出口设置在所述最顶部的流化床的顶部壳体上，所述气化炉还包括气固分离装置，所述气固分离装置的进口与所述产品气出口连通，所述气固分离装置的固体出口与最底部的至少一个溢流管连通。
[0015]本实用新型实施例提供的一种流化床气化炉，通过在气化炉的壳体内设置至少两级气体分布孔板，除最底部的气体分布孔板以外的气体分布孔板将所述最底部的气体分布孔板上方的空间分隔为至少两层流化床，最底部的流化床通过所述排渣管和最底部的气体分布孔板供入含氧气体，所述含氧气体为氧气或空气的至少一种与水蒸气的混合物，根据含氧浓度调节相应比例。
[0016]在最底部的流化床内，煤粉与所述含氧气体发生燃烧、气化、水煤气变化等反应生成的一氧化碳、氢气、二氧化碳以及水蒸汽的高温混合气体，通过气体分布孔板进入为与之相邻的上部的流化床作为流化气体，并与进入相邻的上部的流化床内的煤粉发生热解、气化反应生成富含甲烷的煤气，依次类推，每一层流化床生成的富含甲烷的高温混合气体经气体分布孔板进入与之相邻的上部的流化床内，与进入上部的流化床的煤粉发生热解、气化反应，最顶部的流化床发生煤气化反应生成富含甲烷的高温混合气体经所述产品气出口进入后续处理，而最底部的流化床发生燃烧、气化等反应产生的灰渣通过所述排渣口排出。
[0017]根据煤粉的流化特性，在初始启动阶段，在煤粉以密相输送方式进行每层流化床内时，通过设于各层流化床的溢流管实现煤粉物料的连续流动和反应。具体描述为最底部的流化床上部各个流化床内的煤粉在流化作用下的高度大于所述溢流管的进口高度时，煤粉会溢流至所述溢流管内，并经所述溢流管回到与之相邻的下一层流化床内继续发生煤气化反应，依次类推，与最底部流化床相邻的流化床内的处于流化状态的煤粉经溢流管进入最底部的流化床内继续发生气化、燃烧反应，生成的灰渣可以经排渣口排出，在此过程中，能够提高煤粉在气化炉内的停留时间，避免了高床层流化床操作的风险，提高了煤粉的综合利用率，而由于所述溢流管设置在所述壳体的外部，与所述溢流管设置在所述壳体内相比，避免物料流化造成溢流管磨损和堵塞，便于溢流管的维护和检修，进一步地，由于除所述最底部的气体分布孔板以外的气体分布孔板的中部设置有中心射流管，可以经所述中心射流管向上部的流化床内通入含氧蒸汽或者气化剂，形成射流流化床，加强上部各层流化床内煤粉的返混流动，保证床层温度均匀，提高上部各层流化床内产品气中的甲烷与轻质焦油含量。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0019]图1为本实用新型实施例提供的一种流化床气化炉的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型实施例提供的另一种流化床气化炉的结构示意图；
[0021]图3为本实用新型实施例提供的另一种流化床气化炉的结构示意图；
[0022]图4为本实用新型实施例提供的再一种流化床气化炉的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0024]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0025]参见图1，为本实用新型实施例提供一种流化床气化炉，包括:壳体1，