CN106753580B - 一种炉内自循环流化床气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种炉内自循环流化床气化炉。它通过进入循环流化床气化炉炉腔的高温气料混合物的中间是高速的气流，将落入气料混合物通孔的直径较大的物料吹起随气流快速向上，多次循环后最终经过高温气料导管进入下道设备。炉腔设置成上大下小倒圆台结构，炉腔顶设置成上凹的球冠结构，加之炉底设置的阶梯布风板，使得整个炉腔内形成中间向上的集束气流、边缘向下的气流漫流的内循环流动，实现了炉腔内中间集束气流向上，边缘气流漫流向下的内循环流动。本发明可实现炉内多次自循环燃烧气化，且具有炉内气化温度高、煤气化率高、无漏灰等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种气化炉，具体涉及一种在炉腔内产生自循环的气化炉，尤其涉及一种在异型炉腔内采用不均匀风束产生的中间向上、四周向下的一种沸腾状的自循环的气化炉。 属于煤气化设备的专用部件。
背景技术
随着社会不断进步，热能需求越来越大。传统的获取方式一般都是直接从燃煤中获得，然而在煤直接燃烧的过程中会产生大量的污染物，对人们的生存环境产生巨大的影响。因而国家近年出台了大量的关于禁止直接燃煤取热的文件。为此人们设计出各种各样将原煤转化为煤气的气化炉，改为将原煤转化为煤气的燃烧方式获取能源。如固定床、循环流化床等形式生产制作煤气的气化炉，在一定程度上减少了燃烧对环境的污染。但是深究现有各种形式的气化炉，人们发现每种气化炉都各有优缺点，如固定床气化炉，煤转化率和热效率都高，而煤气中含有大量焦油等污染物；循环流化床气化炉，生产制得的为不含焦油等污染物的洁净煤气，而原煤使用热效率低，煤渣中含有大量半焦，需将含焦煤渣运送到低要求燃烧环境进行再燃烧，如用于热电厂燃烧的原料。为了解决上述问题，立志于煤制气研究的人们设计出一种循环流化床与热解气化床相复合的组合式气化炉，在燃烧气化的过程中既不产生焦油等污染物，又能大幅提高煤的燃烧气化率。这种设计存在两个缺陷，一个是循环流化床循环次数的减少，循环流化床炉腔内的气化温度难以保证，达不到大颗粒煤块不产生焦油的燃烧温度；第二个是循环流化床炉腔内不设底排渣，质量较大的非煤物质易滞留气化炉底。解决第一个问题的办法一是让煤在循环流化床气化炉中进行多次自循环燃烧气化，二是将进入循环流化床的气化剂加热或初步燃烧，能够向炉腔内带入大量的热量，提升炉腔内的气化温度。解决第二个问题的办法是设计差别化的布风板。因此应用新设计的循环流化床与热解气化床相复合的组合式气化炉，就必须设计出可在炉腔内产生多次自循环燃烧气化的气化炉及与之相适配的产生阶梯风束的布风板。
发明内容
本发明的目的在于提出一种炉内自循环流化床气化炉，它通过上大下小的炉腔的设计和中间流速大的阶梯风束气流的设计，实现了炉腔内燃烧物料在炉腔内的自循环，保证了循环流化床气化炉燃烧所需的气化温度。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实施，一种炉内自循环流化床气化炉，其包括炉体及炉内腔，炉体为外壳，炉内腔是外壳包覆的空腔，炉内腔上部设置为炉腔、下部设置为混合气室、上部和下部之间设有布风板，炉腔中部设置输煤管，输煤管与炉腔相连通，炉腔的上部设置高温气料导管，高温气料导管的一端与炉腔相连通，另一端与下道装置相连通, 炉腔设置成上大下小倒圆台结构，炉腔的顶部设置成上凸的球冠结构；布风板顶面的中间部位设有气料混合物通孔，该气料混合物通孔与所述炉腔的底部相连通，布风板下底面为混合气室的顶，所述混合气室的顶与气料混合物通孔之间设有多个通气孔，通气孔上端出气口与气料混合物通孔底部相连通，下端进气口与混合气室相连通；混合气室中的气化剂、含碳飞灰、粉煤预燃烧产生的高温含碳飞灰的煤气及气化剂，由通气孔的下端进入到通气孔的上端喷出，进入气料混合物通孔集束冲向气化炉的炉腔，在炉腔中间形成流速大的阶梯风束气流，使炉腔内形成中间向上的集束气流、边缘向下的气流漫流的内循环流动；
通气孔出气口与气料混合物通孔连接部设有封帽，气料混合物通孔下底面为阻料台；
混合气室的顶的形状为上凸的球冠拱面，所述通气孔设置于上凸的球冠拱面与气料混合物通孔之间；
混合气室中部设置粉煤输送管和含碳飞灰输送管，也可以只设置一条粉煤输送管或只设置一条含碳飞灰输送管，粉煤输送管和含碳飞灰输送管与混合气室相连通，混合气室底部设置气化剂导管，气化剂导管与混合气室相连通；
所述气料混合物通孔位于所述炉腔的底部中心；
所述炉腔上部设置的高温气料导管的入口处设有导料台，导料台的台面向上，导料台上台面为圆弧面，其弧面与高温气料导管下管壁内壁相接；
导料台的纵向截面形状为圆环的一部分；
炉腔底部设置的布风板为阶梯风束布风板；
炉腔底部设置的混合气室是可预燃烧的混合物气室。
本发明中，由于阶梯风束布风板的设计，使得进入循环流化床气化炉炉腔的高温气料混合物的中间是高速的气流，将落入气料混合物通孔的直径和质量较大的物料吹起随气流快速向上，多次循环后最终经过高温气料导管进入下道设备。上述中间的高速气流和上大下小倒圆台结构的炉腔设计，实现了炉腔内中间集束气流向上，边缘气流漫流向下的内循环流动。
本发明可实现炉内多次自循环燃烧气化，且具有炉内气化温度控制好、煤气化率高、无漏灰等优点。
附图说明
附图1为本发明实施例的示意图。
附图中：1为炉腔、2为布风板、3为预热装置，201为通气孔、202为阻料台、203为气料混合物通孔、204为封帽、205为球冠拱面、301为混合气室，4为导料台，a为输煤管、b为高温气料导管、c为粉煤输送管、d为含碳飞灰输送管、e为气化剂导管。
具体实施方式
炉内腔上部设置为炉腔1、下部设置为混合气室301、上部和下部之间设有布风板2，炉腔1中部设置输煤管a，输煤管a与炉腔1相连通，炉腔1的上部设置高温气料导管b，高温气料导管b的一端与炉腔1相连通，另一端与下道装置相连通；炉腔1底部设置布风板2，布风板2的上面在炉腔1内，中间部位设有一个气料混合物通孔203，气料混合物通孔203下底面为阻料台202，布风板2下底面为混合气室301的顶，其形状为上凸的球冠拱面205，球冠拱面205与气料混合物通孔203之间设有多个通气孔201，通气孔201上端出气口与气料混合物通孔203底部相连通，下端进气口与混合气室301相连通，通气孔201出气口与气料混合物通孔203连接部设有封帽204；混合气室301中部设置粉煤输送管c和含碳飞灰输送管d，也可只设置一条粉煤输送管c或只设置一条含碳飞灰输送管d，粉煤输送管c和含碳飞灰输送管d与混合气室301相连通，混合气室301底部设置气化剂导管e，气化剂导管e与混合气室301相连通，混合气室301中的气化剂、含碳飞灰、粉煤预燃烧产生的高温含碳飞灰的煤气及气化剂，由通气孔201的下端进入到通气孔201的上端喷出，进入气料混合物通孔203集束冲向气化炉的炉腔1，在炉腔1内形成中间流速大的阶梯风束气流，炉腔1设置成上大下小倒圆台结构，炉腔顶设置成上凸的球冠结构，炉腔1内形成中间向上的集束气流、边缘向下的气流漫流的内循环流动，所述炉腔1上部设置的高温气料导管b的入口处设有导料台4，导料台4的台面向上，导料台4上台面为圆弧面，其弧面与高温气料导管b下管壁内壁相接，炉腔1内落入导料台的物料沿高温气料导管b内壁平滑进入下道设备。
本设计中，由于阶梯风束布风板的设计，使得进入循环流化床气化炉炉腔1的高温气料混合物的中间是高速的气流，将落入气料混合物通孔203的直径较大的物料吹起随气流快速向上，多次循环后最终经过高温气料导b管进入下道设备。上述中间的高速气流和上大下小倒圆台结构的炉腔设计，实现了炉腔内中间集束气流向上，边缘气流漫流向下的内循环流动。
附图1所示的是本发明运用在炉内自循环流化床气化炉中的情况，混合气室301中部设置的粉煤输送管c和含碳飞灰输送管d将粉煤和含碳飞灰送进混合气室301中，混合气室301底部设置气化剂导管e将气化剂送进混合气室301，粉煤和含碳飞灰与气化剂在混合气室301相遇并燃烧气化，混合气室301中的气化剂及燃烧产生的带有高温飞灰的煤气，由通气孔201的下端进入到通气孔201的上端喷出，进入气料混合物通孔203集束冲向气化炉的炉腔1。由于气料混合物通孔203的直径较大和流过气料混合物通孔203的气量较大，因此从气料混合物通孔203中冲向炉腔1的气料混合物的流速不相同，中间流速大边缘流速小形成阶梯风束。因此进入气化炉的气化剂及带有高温飞灰的煤气的阶梯风束流，在气化炉的炉腔1内向上快速流动，遇炉腔1中部设置的输煤管a输送进入炉腔的煤迅速燃烧热解气化，由于进入气化炉的是中间流速大边缘流速小形成阶梯风束，加之炉腔1的特别设计，使得气化炉炉腔内的物料及气流产生自上至下的菊花状的内循环现象，从而实现了煤在气化炉炉腔1内多次循环燃热解气化，保证了炉腔内的气化温度，提高了煤的气化率；同时进入循环流化床气化炉炉腔1的高温气料混合物的中间是高速的气流，将落入气料混合物通孔203的直径较大的物料吹起随气流快速向上，多次循环后最终经过高温气料导b管进入下道设备。上述中间的高速气流和上大下小倒圆台结构的炉腔设计，实现了炉腔内中间集束气流向上，边缘气流漫流向下的内循环流动。
Claims (11)
1.一种炉内自循环流化床气化炉，其包括炉体及炉内腔，炉体为外壳，炉内腔
是外壳包覆的空腔，其特征在于：
炉内腔上部设置为炉腔、下部设置为混合气室、上部和下部之间设有布风板，炉腔中部设置输煤管，输煤管与炉腔相连通，炉腔的上部设置高温气料导管，高温气料导管的一端与炉腔相连通，另一端与下道装置相连通, 炉腔设置成上大下小倒圆台结构，炉腔的顶部设置成上凸的球冠结构；布风板的顶面的中间部位设有气料混合物通孔，该气料混合物通孔与所述炉腔的底部相连通，布风板下底面为混合气室的顶，所述混合气室的顶与气料混合物通孔之间设有多个通气孔，通气孔上端出气口与气料混合物通孔底部相连通，下端进气口与混合气室相连通；混合气室中的气化剂、含碳飞灰、粉煤预燃烧产生的高温含碳飞灰的煤气及气化剂，由通气孔的下端进入到通气孔的上端喷出，进入气料混合物通孔集束冲向气化炉的炉腔，在炉腔中间形成流速大的阶梯风束气流，使炉腔内形成中间向上的集束气流、边缘向下的气流漫流的内循环流动。
2.根据权利要求1所述的一种炉内自循环流化床气化炉，其特征在于：通气孔
出气口与气料混合物通孔连接部设有封帽，气料混合物通孔下底面为阻料台。
3.根据权利要求1所述的一种炉内自循环流化床气化炉，其特征在于：混合气
室顶的形状为上凸的球冠拱面，所述通气孔设置于上凸的球冠拱面与气料混合物通孔之间。
4.根据权利要求1所述的一种炉内自循环流化床气化炉，其特征在于：混合气
室中部设置粉煤输送管和含碳飞灰输送管，粉煤输送管和含碳飞灰输送管与混合气室相连通，混合气室底部设置气化剂导管，气化剂导管与混合气室相连通。
5.根据权利要求1所述的一种炉内自循环流化床气化炉，其特征在于：所述气
料混合物通孔位于所述炉腔的底部中心。
6.根据权利要求1所述的一种炉内自循环流化床气化炉，其特征在于：所述炉
腔上部设置的高温气料导管的入口处设有导料台，导料台的台面向上，导料台上台面为圆弧面，其弧面与高温气料导管下管壁内壁相接。
7.根据权利要求6所述的一种炉内自循环流化床气化炉，其特征在于：导料台
的纵向截面形状为圆环的一部分。
8.根据权利要求1所述的一种炉内自循环流化床气化炉，其特征在于：炉腔底
部设置的布风板为阶梯风束布风板。
9.根据权利要求4所述的一种炉内自循环流化床气化炉，其特征在于：炉腔底
部设置的混合气室是可预燃烧的混合物气室。
10.根据权利要求4所述的一种炉内自循环流化床气化炉，其特征在于：混合气
室中部只设置一条粉煤输送管。
11.根据权利要求4所述的一种炉内自循环流化床气化炉，其特征在于：混合气
室中部只设置一条含碳飞灰输送管。
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