一種流化床氣化爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及煤氣化領(lǐng)域，尤其涉及一種流化床氣化爐。
【背景技術(shù)】
[0002]煤催化氣化制備甲烷等清潔能源已經(jīng)成為煤炭潔凈高效利用的一種重要方式。在煤催化氣化工藝中，煤與氣化劑(主要包括水蒸氣、氫氣、一氧化碳等)在催化劑的催化作用下發(fā)生煤催化氣化反應(yīng)，生成富含甲烷煤氣。
[0003]為了提高煤催化氣化的碳轉(zhuǎn)化率，現(xiàn)有技術(shù)中提供了一種多級氣化工藝，即采用多個氣化爐對煤進(jìn)行分級氣化，這種工藝由于采用多個氣化爐，使得設(shè)備投資較高，操作較復(fù)雜。為了降低成本，提高操作效率，現(xiàn)有技術(shù)還提供了一種分層氣化工藝，即對流化床氣化爐中的空間進(jìn)行分層，并在所述氣化爐內(nèi)部設(shè)置溢流管，進(jìn)入每一層空間內(nèi)的煤粉在氣化劑的流化作用下發(fā)生煤氣化反應(yīng)，煤粉處于不斷地運動狀態(tài)，當(dāng)煤粉在每一層空間內(nèi)的高度大于所述溢流管的進(jìn)口高度時，煤粉在不斷反應(yīng)過程中經(jīng)所述溢流管溢流至下一層空間內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，因此，能夠提高煤粉在氣化爐內(nèi)的停留時間，從而能夠提高煤粉的綜合利用率。但這種分層氣化工藝中，每層物料所形成的流場基本相同，容易受到相鄰的下一層空間內(nèi)所生成流化氣的影響，造成失流化、溝流短路等非正常工作狀態(tài)，同時由于爐內(nèi)氣固顆粒的劇烈流動和撞擊，所述爐內(nèi)溢流管容易被磨損，影響正常生產(chǎn)過程。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的主要目的在于，提供一種流化床氣化爐，能夠在所述流化床氣化爐內(nèi)各層流化床內(nèi)形成均勻穩(wěn)定流場，增強上部各層流化床內(nèi)煤粉的返混流動，能夠提高產(chǎn)品氣中甲烷含量，提高煤粉的碳轉(zhuǎn)化率，防止物料流化造成溢流管磨損和堵塞，便于溢流管的維護(hù)和檢修。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]本實用新型實施例提供一種流化床氣化爐，包括:所述殼體內(nèi)從上到下依次間隔設(shè)置有至少兩級氣體分布孔板，除最底部的氣體分布孔板以外的氣體分布孔板將所述最底部的氣體分布孔板上方的空間分隔為至少兩層流化床，每一級氣體分布孔板分別一一對應(yīng)設(shè)置在每一層所述流化床的下方，最頂部的流化床的殼體上設(shè)置有產(chǎn)品氣出口，最底部的氣體分布孔板上設(shè)置有連通口以及與所述連通口連通的排渣管，所述排渣管伸出所述殼體底部的一端為排渣口，除所述最底部的氣體分布孔板以外的氣體分布孔板的中部設(shè)置有中心射流管，每兩層相鄰的所述流化床分別通過至少一個溢流管連通，且每一個所述溢流管位于所述殼體的外部。
[0007]可選的，每一層所述流化床包括上部稀相區(qū)與下部密相區(qū)，每一個所述溢流管的進(jìn)口與出口均設(shè)置在密相區(qū)。
[0008]優(yōu)選的，每一個所述溢流管包括相互連通的上段與下段，所述上段和所述下段與水平方向之間的夾角為30-75度，且所述上段與下段的連接處為弧形過渡區(qū)。
[0009]進(jìn)一步地，每一個所述溢流管還包括連通所述上段與下段的過渡段，所述過渡段豎直設(shè)置。
[0010]優(yōu)選的，每一級所述氣體分布孔板均呈倒錐形，所述連通口設(shè)置在最底部的氣體分布孔板的錐角處?？蛇x的，每一級所述氣體分布孔板與水平方向之間的夾角為30-75度，且除最底部的氣體分布孔板以外的每一級所述氣體分布孔板與水平方向之間的夾角大于所述最底部的氣體分布孔板與水平方向之間的夾角。
[0011]可選的，每一個所述中心射流管為“L”型結(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選的，每一個所述中心射流管的管徑小于所述排渣管的管徑。
[0013]優(yōu)選的，最底部的流化床的下部密相區(qū)的高徑比為5-10，除所述最底部的流化床以外的每一層所述流化床的下部密相區(qū)的高徑比為2-5。
[0014]進(jìn)一步地，所述產(chǎn)品氣出口設(shè)置在所述最頂部的流化床的頂部殼體上，所述氣化爐還包括氣固分離裝置，所述氣固分離裝置的進(jìn)口與所述產(chǎn)品氣出口連通，所述氣固分離裝置的固體出口與最底部的至少一個溢流管連通。
[0015]本實用新型實施例提供的一種流化床氣化爐，通過在氣化爐的殼體內(nèi)設(shè)置至少兩級氣體分布孔板，除最底部的氣體分布孔板以外的氣體分布孔板將所述最底部的氣體分布孔板上方的空間分隔為至少兩層流化床，最底部的流化床通過所述排渣管和最底部的氣體分布孔板供入含氧氣體，所述含氧氣體為氧氣或空氣的至少一種與水蒸氣的混合物，根據(jù)含氧濃度調(diào)節(jié)相應(yīng)比例。
[0016]在最底部的流化床內(nèi)，煤粉與所述含氧氣體發(fā)生燃燒、氣化、水煤氣變化等反應(yīng)生成的一氧化碳、氫氣、二氧化碳以及水蒸汽的高溫混合氣體，通過氣體分布孔板進(jìn)入為與之相鄰的上部的流化床作為流化氣體，并與進(jìn)入相鄰的上部的流化床內(nèi)的煤粉發(fā)生熱解、氣化反應(yīng)生成富含甲烷的煤氣，依次類推，每一層流化床生成的富含甲烷的高溫混合氣體經(jīng)氣體分布孔板進(jìn)入與之相鄰的上部的流化床內(nèi)，與進(jìn)入上部的流化床的煤粉發(fā)生熱解、氣化反應(yīng)，最頂部的流化床發(fā)生煤氣化反應(yīng)生成富含甲烷的高溫混合氣體經(jīng)所述產(chǎn)品氣出口進(jìn)入后續(xù)處理，而最底部的流化床發(fā)生燃燒、氣化等反應(yīng)產(chǎn)生的灰渣通過所述排渣口排出。
[0017]根據(jù)煤粉的流化特性，在初始啟動階段，在煤粉以密相輸送方式進(jìn)行每層流化床內(nèi)時，通過設(shè)于各層流化床的溢流管實現(xiàn)煤粉物料的連續(xù)流動和反應(yīng)。具體描述為最底部的流化床上部各個流化床內(nèi)的煤粉在流化作用下的高度大于所述溢流管的進(jìn)口高度時，煤粉會溢流至所述溢流管內(nèi)，并經(jīng)所述溢流管回到與之相鄰的下一層流化床內(nèi)繼續(xù)發(fā)生煤氣化反應(yīng)，依次類推，與最底部流化床相鄰的流化床內(nèi)的處于流化狀態(tài)的煤粉經(jīng)溢流管進(jìn)入最底部的流化床內(nèi)繼續(xù)發(fā)生氣化、燃燒反應(yīng)，生成的灰渣可以經(jīng)排渣口排出，在此過程中，能夠提高煤粉在氣化爐內(nèi)的停留時間，避免了高床層流化床操作的風(fēng)險，提高了煤粉的綜合利用率，而由于所述溢流管設(shè)置在所述殼體的外部，與所述溢流管設(shè)置在所述殼體內(nèi)相比，避免物料流化造成溢流管磨損和堵塞，便于溢流管的維護(hù)和檢修，進(jìn)一步地，由于除所述最底部的氣體分布孔板以外的氣體分布孔板的中部設(shè)置有中心射流管，可以經(jīng)所述中心射流管向上部的流化床內(nèi)通入含氧蒸汽或者氣化劑，形成射流流化床，加強上部各層流化床內(nèi)煤粉的返混流動，保證床層溫度均勻，提高上部各層流化床內(nèi)產(chǎn)品氣中的甲烷與輕質(zhì)焦油含量。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0019]圖1為本實用新型實施例提供的一種流化床氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實用新型實施例提供的另一種流化床氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本實用新型實施例提供的另一種流化床氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本實用新型實施例提供的再一種流化床氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0024]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0025]參見圖1，為本實用新型實施例提供一種流化床氣化爐，包括:殼體1，