CN113684064A

CN113684064A - 一种流化床气化炉

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Publication number: CN113684064A
Application number: CN202110916616.3A
Authority: CN
Inventors: 郝梅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-08-11
Filing date: 2021-08-11
Publication date: 2021-11-23
Anticipated expiration: 2041-08-11
Also published as: CN113684064B

Abstract

本发明涉及气化炉技术领域，且公开了一种流化床气化炉，包括炉体和进气口，所述进气口位于炉体的底部，所述炉体底部侧壁开设有气腔，所述气腔的底部设有进气管道，所述进气管道的另一端连通到进气口的一侧。本发明通过在炉体内部设置气腔以及进气管道，通过进气管道上的温控装置，来检查氧化区的温度变化，当氧化区温度超过大多数灰分熔点，此时通过活塞腔内部的相变物质状态的变化，来打开进气管，使得原本在底部氧化区的气化剂，分成两部分，减缓底部氧化反应的发生，减少氧化区放热，同时利用低温的气化剂在氧化区的外部吸热，来降低氧化区温度，避减少灰分粘结，减少炉底结焦的概率。

Description

一种流化床气化炉

技术领域

本发明涉及气化炉技术领域，具体为一种流化床气化炉。

背景技术

流化床气化炉主要是利用炉体底部的锥形布风气，将炉体内部的煤粉吹动使其悬浮在气流中，通过富氧空气气化剂与煤粉发生氧化发生，使其产生用于燃烧的煤气，氧化反应主要发生在炉体底部，气流往上走，带动煤粉向上循环，产生可燃气体以及半焦，半焦通过返料装置再回到炉体中二次反应，可燃气体除尘后再使用。

在流化床气化炉中，一般在炉体的底部产生的都是大颗粒半焦，并且含灰量高，底部是高温区，一旦底部氧化反应过度，容易造成灰份达到熔点，使得灰分粘连在炉底结焦，同时由于炉体上部的产物是小颗粒半焦，小颗粒半焦由于体积小质量轻，因此很容易随可燃气体排出去，且不会回到返料装置中，造成了煤粉浪费。

发明内容

针对背景技术中提出的现有流化床气化炉在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种流化床气化炉，具备降低气化炉炉底结焦概率、减少小颗粒半焦的浪费、提高煤粉利用率的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种流化床气化炉，包括炉体和进气口，所述进气口位于炉体的底部，所述炉体底部侧壁开设有气腔，所述气腔的底部设有进气管道，所述进气管道的另一端连通到进气口的一侧，所述气腔的顶部一侧安装有出气管，所述进气管道与进气口连接处设有温控装置，所述温控装置位于进气管道中截断进气管道;

所述出气管包括管口，所述管口的一端与气腔的顶部固定连接并连通到气腔内部，所述管口共设有六个，六个所述管口沿着炉体的轴心周向均布，所述管口的内部被隔板分为三个管道，所述管口与气腔的竖直线之间的夹角度，从底部往上分别是第一管道、第二管道、第三管道，所述三个管道从底部向上的体积比为1：3：3，所述第一管道的另一端连通到第一分管，所述第一分管垂直与进气口的竖直线，所述第二管道的另一端连通到第二分管中，所述第二分管与气腔的竖直线之间的夹角为度，所述第三管道的另一端连通到第三分管，所述第三分管沿着第三通道的射线安装。

优选的，所述气腔分为腔体和内折壁，所述内折壁位于腔体靠近炉体的轴心线的一侧，所述腔体为波浪形。

优选的，所述温控装置包括活塞腔，所述活塞腔位于进气管道与进气口的接口处，且活塞腔阻断进气管道的流通，所述活塞腔的顶部设有上通道，所述上通道的另一端连通到炉内氧化区，所述活塞腔的内部活动安装有活塞，所述活塞上开设有第一通孔，所述第一通孔的倾斜角度与进气管道的倾斜角度相同，所述活塞的底部安装有弹簧，所述弹簧的另一端固定安装在活塞腔的底部，所述活塞腔位于进气管道的内部位置开设有第二通孔，所述第二通孔与第一通孔倾斜角度相同，所述活塞的上方放置有相变物质，所述相变固体为1000摄氏度以下为固体状态，1000摄氏度以上为气态。

优选的，所述进气管道的直径小于进气口的直径。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过在炉体内部设置气腔以及进气管道，通过进气管道上的温控装置，来检查氧化区的温度变化，当氧化区温度超过大多数灰分熔点，此时通过活塞腔内部的相变物质状态的变化，来打开进气管，使得原本在底部氧化区的气化剂，分成两部分，减缓底部氧化反应的发生，减少氧化区放热，同时利用低温的气化剂在氧化区的外部吸热，来降低氧化区温度，避减少灰分粘结，减少炉底结焦的概率。

2、本发明通过在气腔的顶部设置出气管，并将出气管分成三个不同倾斜角度的分管，使得分管内的气流形成高、中、低三个气流层，既为中上层的煤粉和气流提供继续向上的风能，又为炉内中上部补偿温度，为中上部的小颗粒半焦提供氧化剂，加快小颗粒半焦的氧化反应，减少小颗粒半焦中的含碳量，减少煤粉的浪费，同时低层气流层减缓煤粉以及煤气上升速度，增加氧化区煤粉停留时间，提高了氧化反应效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明图1中A处结构示意图；

图3为本发明图1中B处结构示意图。

图中：1、炉体；2、进气口；3、气腔；31、腔体；32、内折壁；4、进气管道；5、出气管；51、管口；52、第一分管；53、第二分管；54、第三分管；6、温控装置；61、活塞腔；62、上通道；63、活塞；64、第一通孔；65、弹簧；66、第二通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种流化床气化炉，包括炉体1和进气口2，进气口2位于炉体1的底部，炉体1底部侧壁开设有气腔3，气腔3分为腔体31和内折壁32，内折壁32位于腔体31靠近炉体1的轴心线的一侧，腔体31为波浪形，既增加了腔体31内部气体与炉体内部煤粉以及气体的换热效率，又增加了煤粉与下方的接触时间，当半焦撞击到波浪状的内折壁32时，会使得煤粉回弹到下部，增加煤粉与气化剂的接触时间，气腔3的底部设有进气管道4，进气管道4的另一端连通到进气口2的一侧，气腔3的顶部一侧安装有出气管5，进气管道4与进气口2连接处设有温控装置6，温控装置6位于进气管道4中截断进气管道4。

其中，出气管5包括管口51，管口51的一端与气腔3的顶部固定连接并连通到气腔3内部，管口51共设有六个，六个管口51沿着炉体1的轴心周向均布，管口51的内部被隔板分为三个管道，管口51与气腔3的竖直线之间的夹角45度，从底部往上分别是第一管道、第二管道、第三管道，三个管道从底部向上的体积比为1：3：3，第一管道的另一端连通到第一分管52，第一分管52垂直与进气口2的竖直线，第二管道的另一端连通到第二分管53中，第二分管53与气腔3的竖直线之间的夹角为60度，第三管道的另一端连通到第三分管54，第三分管54沿着第三通道的射线安装，由于第三分管54、第二分管53以及第一分管52的存在，三根管道分别在炉体的轴心线上形成三个交点，其中六个第一分管52会在最底层形成低层气流，低层层流与炉体1的轴心线垂直，低层气流在M点撞击相交，一半气流向上流动，一半向下流动，第二分管53会在中层形成中层气流，中层气流与轴心线之间有一个倾斜向上的趋势，并且在轴心线上有一个交点P，中层气流在P点撞击，大多气流向上流动，少数气流向下流动，第三分管54会在上部形成高层气流，高层气流的人向上倾斜趋势更大，并且绝大多数气流向上，极少数气流向下，高层向下气流在中层向上气流带动下向上运动，中层向下气流在低层向上气流带动下向上运动，低层的向下气流会对炉底部的富氧气化剂以及煤粉向上气流形成阻力，使得煤粉在氧化区以及低层气流中停留时间增长，使得大颗粒半焦能够反应时间增长，反映程度加剧，同时由于低层气流以及中层气流之间存在无加速区，也会增加煤粉与气化剂的反应时间，由于气流阻力的存在，为了避免气流在炉体中上层气流动力不足，影响循环，此时利用第二分管53、第三分管54的气流为煤粉与气流向上运动提供风能。

其中，温控装置6包括活塞腔61，活塞腔61位于进气管道4与进气口2的接口处，且活塞腔61阻断进气管道4的流通，活塞腔61的顶部设有上通道62，上通道62的另一端连通到炉内氧化区，活塞腔61的内部活动安装有活塞63，活塞63上开设有第一通孔64，第一通孔64的倾斜角度与进气管道4的倾斜角度相同，便于气流从进气口2中流通到进气管道4中，避免形状的限制形成气流阻力，导致气流速度减缓，活塞63的底部安装有弹簧65，弹簧65的另一端固定安装在活塞腔61的底部，活塞腔61位于进气管道4的内部位置开设有第二通孔66，第二通孔66与第一通孔64倾斜角度相同，活塞63的上方放置有相变物质，相变固体为1000摄氏度以下为固体状态，1000摄氏度以上为气态，为了保证传热以及避免相变物质受热不便，以及气态相变物质进入到炉内，可以将上通道62出口端封住，同时在上通道62内侧设耐高温导热层，导热层的另一端连通到炉内，因此炉内氧化区温度没有达到1000摄氏度以下时，相变物质为固体，此时相变物质的重力作用于活塞63上，使得活塞63下移，压缩弹簧，此时第一通孔64与第二通孔66之间不连通，进气管道4不连通，气流只能从进气口2进入炉内，在1000摄氏度时，炉内属于正常反应温度，结焦概率较低，当温度超过1000摄氏度，超过了内部大多数灰分的熔点温度，使得灰分熔化粘接，结焦，因此当内部超过1000度，此时相变物质受温度影响，由固态变成气态，活塞63重力消失，活塞63在弹簧65弹力作用下向上运动至第二通孔66与第一通孔64之间完美契合，温控装置6不能阻断进气管道4，气流形成两条通路，分别通过进气口2和进气管道4在炉体1的底部以及中上部喷射气化剂，当氧化区温度超过限定温度时，此时温控装置6打开，形成两条气流通路，减少氧化区的气化剂的分子量，减缓氧化反应的发生，降低氧化气的放热，减缓温度的上升，同时利用进气管道4将温度较低的气化剂引导到气腔3中，经过氧化区的温度交换，降低氧化区的温度，减少灰分熔化，同时对气腔3中氧气预热，使得带有一定温度的气化剂在炉内中上层处使得小颗粒半焦发生氧化反应，提高小颗粒半焦的反应程度，减少小颗粒半焦内部含碳量，同时由于炉内中上层温度较低，因此气化剂也有补充温度的作用，使得小颗粒半焦反应彻底，使得小颗粒半焦含量降低，避免了小颗粒半焦被可燃气炉体带走造成煤粉浪费。

其中，进气管道4的直径小于进气口2的直径，进气管道4与进气口2的直径比例，可根据具体情况来实验寻求最佳比例，使得整体的产气效率最高，且不会影响氧化区氧化反应的发生。

本发明的使用方法如下：

正常使用时，富氧气化剂从进气口2进入底部布风气器，气化剂在布风器的作用下在氧化区与煤粉反应，生成可燃煤气、半焦以及高温，当氧化区温度正常，此时相变物质重力作用于活塞63，使得第二通孔66与第一通孔64之间不连通，进气管道4阻断，当氧化区温度上升，此时相变物质由固态变气态，气态的相变物质重量大大减轻，此时活塞63在弹簧65弹力作用下上移，第二通孔66与第一通孔64通路打开，此时气流一部分筒进气口2进入到布风器中，另一部分通过进气管道4到气腔3中，气腔3中气化剂与氧化区气体热交换，带有一定温度的气体通过管口51在气化炉中上部形成三层气流层，气流层为中上部的炉内气体以及半焦提供风能、富氧气化剂以及补偿温度，氧化区温度正常后，温控装置6中又会复位，进气管道4被阻断。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种流化床气化炉，包括炉体（1），其特征在于：包括炉体（1）和进气口（2），所述进气口（2）位于炉体（1）的底部，所述炉体（1）底部侧壁开设有气腔（3），所述气腔（3）的底部设有进气管道（4），所述进气管道（4）的另一端连通到进气口（2）的一侧，所述气腔（3）的顶部一侧安装有出气管（5），所述进气管道（4）与进气口（2）连接处设有温控装置（6），所述温控装置（6）位于进气管道（4）中截断进气管道（4）;

所述出气管（5）包括管口（51），所述管口（51）的一端与气腔（3）的顶部固定连接并连通到气腔（3）内部，所述管口（51）共设有六个，六个所述管口（51）沿着炉体（1）的轴心周向均布，所述管口（51）的内部被隔板分为三个管道，所述管口（51）与气腔（3）的竖直线之间的夹角（45）度，从底部往上分别是第一管道、第二管道、第三管道，所述三个管道从底部向上的体积比为1：3：3，所述第一管道的另一端连通到第一分管（52），所述第一分管（52）垂直与进气口（2）的竖直线，所述第二管道的另一端连通到第二分管（53）中，所述第二分管（53）与气腔（3）的竖直线之间的夹角为（60）度，所述第三管道的另一端连通到第三分管（54），所述第三分管（54）沿着第三通道的射线安装。

2.根据权利要求1所述的一种流化床气化炉，其特征在于：所述气腔（3）分为腔体（31）和内折壁（32），所述内折壁（32）位于腔体（31）靠近炉体（1）的轴心线的一侧，所述腔体（31）为波浪形。

3.根据权利要求1所述的一种流化床气化炉，其特征在于：所述温控装置（6）包括活塞腔（61），所述活塞腔（61）位于进气管道（4）与进气口（2）的接口处，且活塞腔（61）阻断进气管道（4）的流通，所述活塞腔（61）的顶部设有上通道（62），所述上通道（62）的另一端连通到炉内氧化区，所述活塞腔（61）的内部活动安装有活塞（63），所述活塞（63）上开设有第一通孔（64），所述第一通孔（64）的倾斜角度与进气管道（4）的倾斜角度相同，所述活塞（63）的底部安装有弹簧（65），所述弹簧（65）的另一端固定安装在活塞腔（61）的底部，所述活塞腔（61）位于进气管道（4）的内部位置开设有第二通孔（66），所述第二通孔（66）与第一通孔（64）倾斜角度相同，所述活塞（63）的上方放置有相变物质，所述相变固体为1000摄氏度以下为固体状态，1000摄氏度以上为气态。

4.根据权利要求1所述的一种流化床气化炉，其特征在于：所述进气管道（4）的直径小于进气口（2）的直径。