本发明专利技术涉及一种用于气流床的干法排渣装置及方法。所述装置从上至下依次分为反应段、冷却段及排渣段；所述反应段包括内筒，所述内筒固定于反应段顶壁上并向下开口，所述反应段顶壁贯穿设置有向内筒内部空间开口的进料喷嘴；所述反应段侧壁上设有产物气体出口。本发明专利技术利用气体折流实现气态产物和固体产物的初步分离，再对固体焦渣和气态产物分别进行冷却，以满足将固体产物和气态产物冷却至不同温度的要求；将气流床操作与移动床操作相结合，替代现有气流床下部的渣池对焦渣进行进一步冷却，有效减少黑水排放量，实现煤炭资源的洁净转化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤气化
，尤其涉及。本专利技术尤其适用于煤加氢气化等对气态产物和固体产物冷凝温度有不同要求的生产过程。
技术介绍
煤气化技术已成为实现煤炭洁净转化的一项重要技术，正向着大型化、粉煤适应性强、低污染、易净化的方向发展。近年来气流床气化技术因其原料适应性强、碳转化率高、冷煤气效率高的优点而受到越来越多的重视，成为气化技术发展的主流。现有的几种主流气流床气化技术流程基本相近，选择高温高压的反应条件，液态排渣，炉底设置渣池，对液态的焦渣进行冷却。随着技术发展，液态排渣的缺点逐渐被人们所认识，如氧耗高、液膜不利于气化介质扩散而影响碳转化率、不适用于高灰熔点煤种等，因此，固态排渣流化床气化技术得到不断发展。但无论是液态排渣还是固态排渣均采用炉底设置渣池的方式对灰渣进行最终的冷却，以达到排渣温度要求，减少对阀门和管路的高温磨损。在这一冷却过程中会产生大量的黑水，其中含有大量的污染物需要进一步处理，在增加生产成本的同时增加了气化过程的水耗，不利于气化技术的发展。特别是对于气流床加氢气化技术而言，反应后生成的固体产物半焦和气态产物，气态产物中除含有合成气产物外还包含油品产物，如气态产物冷却温度过低则油品产物会冷凝析出，粘附于管路中，不仅大大降低油品收率，而且极易堵塞管路，造成事故隐患，为提闻油品收率、减少管路堵塞危险并保证半焦排禮:温度不闻于300°C，需要对固体产物和气态产物分别进行冷却，此外加氢气化过程的半焦产物特点是多孔而且密度小，粉状半焦会浮于水面之上，炉底设置焦渣池方法无法实现加氢气化焦渣产物的正常排出。 CN 1405277A中公布了一种固态排渣干粉气流床气化过程及装置，其特点是将高温操作气流床气化反应器与中温操作的流化床气化反应器相结合，利用中温操作的流化床排焦温度低的特点进行排渣，但是该方法中气态产物和固体产物仍是同时冷却，无法应用于气态产物和固体产物分别冷凝到不同温度的情况，无法满足气流床加氢气化过程中对产物冷却的要求，此外该技术忽略了流化床与气流床正常操作时对原料颗粒粒径要求不同，难于选择适当的流化气速实现正常、稳定操作。该技术在原理上可以实现以焦冷渣，干法条件下排渣，避免黑水的产生，但该装置中气流床反应段和流化床反应段所用原料的粒径相差较大，小粒径颗粒的加入使流化床流化状态不断受到扰动，难以实现稳定操作，同时由于气流床所形成的灰渣颗粒较小，在大颗粒流化床的操作气速下极易被产物气体带出流化床，从而使产物气体净化段难度增加，此夕卜，气流床与流化床组合的形式处理量有限，难以实现工程放大满足现代煤气化技术大型化的要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，利用气体折流实现气态产物和固体产物的初步分离，再对固体焦渣和气态产物分别进行冷却，以满足将固体产物和气态产物冷却至不同温度的要求；将气流床操作与移动床操作相结合，替代现有气流床下部的渣池对焦渣进行冷却，有效减少黑水排放量，实现煤炭资源的洁净转化。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案—种用于气流床的干法排渣装置，所述装置从上至下依次分为反应段、冷却段及排渣段；所述反应段包括内筒，所述内筒固定于反应段顶壁上并向下开口，所述顶壁贯穿设置有向内筒内部空间开口的进料喷嘴；所述反应段侧壁上设有产物气体出口。本专利技术利用气化反应后的产物在内筒出口处形成折流区，实现气态产物和焦渣产物的初步分离，再对气态产物和焦渣产物分别进行冷却，以满足将气态产物和焦渣产物冷却至不同温度的工艺要求。在保证焦渣冷却到较低温度的同时，保证气态产物在适宜的温度下排出反应器，尤其有利于类似气流床加氢气化需要回收液相产物的工艺过程。本专利技术所述内筒出口处设有扩口状滤网。所述滤网布置于内筒外缘与气化炉耐火砖层的环隙中，气态产物折流后夹杂部分未分离的固体颗粒的气态产物流过滤网，用于减少气态产物中夹杂固体颗粒量。气态产物在内筒出口折流后，通过滤网后与反应段下部的冷气体相混合、降温，从产物气体出口中进入后处理系统；。本专利技术所述的滤网能够减少气体带出焦渣颗粒的量，进而减少气态产物后处理工序的处理量。本专利技术所述冷却段的侧壁上布置有多个冷却剂喷嘴。冷却段的作用是通过冷却剂喷嘴向冷却段喷入冷却剂，对分离出的焦渣产物进行冷却降温。本专利技术所述“多个”可以由本领域技术人员根据气化反应温度、焦渣处理量、冷却段的温度要求、所用冷却剂的温度等确定，例如一个，三个，四个，六个，八个等，优选对称布置八个冷却剂喷嘴，本专利技术并无特殊限制。本专利技术所述排渣段包括移动床段及相连的锥形底，所述锥形底的内部空间中设有气体分布器，所述锥形底的底部贯穿设置有排渣口。优选地，所述排渣口出口处设有旋转排渣器。旋转排渣器的转速由移动床的高度控制，保证整个反应系统连续稳定运转。由于焦渣产物的颗粒粒径较小，容易发生团聚、搭桥而严重影响其流动性，使其无法顺利排出，因此在锥形底的内部空间设有气体分布器，冷却气体通过气体分布器进入移动床段，冷却气的加入有效增强了焦渣的流动性，保证焦渣顺畅地排出，此外冷却气的加入可以对焦渣进一步降温，降低焦渣出口温度，增加排渣设备的稳定性。本专利技术所述气体分布器的形式可由本领域技术人员从现有技术中获知，并结合本专利技术装置的结构进行具体设计，保证通入冷却气后能够起到增强焦渣流动性及降温功能即可。另外，由于排渣口设于装置底部，气体分布器还需要留有焦渣通道，以便冷却后的焦渣产物能够顺利从排渣口排出。本专利技术提供了几种气体分布器的具体形式如下I)所述气体分布器包括与锥形底相配合的锥形支架，所述锥形支架上镶嵌有多孔材料；所述锥形支架与锥形底侧壁之间形成气体空腔，锥形底侧壁上设有开口于气体空腔的冷却器入口 ；所述排渣口贯穿设置于锥形底和锥形支架的底部；优选地，所述多孔材料为烧结金属多孔材料或多孔陶瓷材料。在上述气体分布器中，锥形支架主要起到支撑作用，多孔材料依照气体流量需求可选择不同的孔隙率，气体空腔中对应气化炉操作压力需保持一定的正压以便保证冷却气体的均匀分布。2)所述气体分布器设置于移动床段与锥形底之间界面上；所述气体分布器为相互贯通的冷却气管路，所述管路朝向锥形底的内部空间一侧设有多个出气孔。这种气体分布器的冷却气入口即为管路端口。在运行中，冷却气经气体分布器后进入移动床底部，可以对移动床内的焦渣物料起到疏松作用，从而有效减少焦渣排出时因“架桥、团聚”而堵塞管路的现象，并降低焦渣温度。所述反应段、冷却段与移动床段的内侧壁均设置有耐火砖层。所述产物气体出口以上的耐火砖层与内筒之间还设有保温材料层。所述移动床上表面与冷却段的流量控制阀之前连接有温度控制单元，用于控制通过喷嘴的冷却剂加入量。所述移动床上表面与旋转排渣器之间连接有料位控制单元，所述料位控制单元与旋转排渣器之间连接有变频电机。变频电机用于控制焦渣排出量，进而调节移动床床层高度。本专利技术还提供了一种利用如上所述装置进行干法排渣的方法原料煤粉以及气化剂自进料喷嘴喷入内筒内发生气化反应，反应后的气态产物与焦渣产物共同向下移出内筒后，流通面积的增大使气体流速迅速降低，在内筒出口下部空间形成折流区，沿内筒外壁与反 应段侧壁间隙向上流动，并与反应段下部的冷气体相混合、降温，从产物气体出口进入后续净化处理阶段；焦渣产物向下运动进入冷却段，被冷却后进入移动床段；经移动床段进入锥形底本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于气流床的干法排渣装置，其特征在于，所述装置从上至下依次分为反应段、冷却段及排渣段；所述反应段包括内筒（4），所述内筒（4）固定于反应段顶壁上并向下开口，所述反应段顶壁贯穿设置有向内筒（4）内部空间开口的进料喷嘴（1）；所述反应段侧壁（2）上设有产物气体出口（5）。
【技术特征摘要】
1.一种用于气流床的干法排渣装置，其特征在于，所述装置从上至下依次分为反应段、冷却段及排渣段； 所述反应段包括内筒(4)，所述内筒(4)固定于反应段顶壁上并向下开口，所述反应段顶壁贯穿设置有向内筒(4)内部空间开口的进料喷嘴(I);所述反应段侧壁(2)上设有产物气体出口(5)。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内筒(4)出口处设有扩口状滤网(14); 优选地，所述冷却段的侧壁上布置有多个冷却剂喷嘴(7)，进一步优选分两层对称布置八个冷却剂喷嘴(7);所述冷却剂喷嘴(7)与流量控制阀相连； 优选地，所述排渣段包括移动床段(8)及相连的锥形底，所述锥形底的内部空间中设有气体分布器(9)，所述锥形底的底部贯穿设置有排渣口 ； 优选地，所述排渣口出口处设有旋转排渣器(11)。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述气体分布器(9)包括与锥形底相配合的锥形支架(12)，所述锥形支架(12)上镶嵌有多孔材料(13);所述锥形支架(12)与锥形底侧壁之间形成气体空腔(15)，锥形底侧壁上设有开口于气体空腔(15)的冷却气入口(10);所述排渣口贯穿设置于锥形底和锥形支架(12)的底部；优选地，所述多孔材料(13)为烧结金属多孔材料或多孔陶瓷材料。4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述气体分布器(9)设置于移动床段(8)与锥形底之间的界面上；所述气体分布器(9)为相互贯通的冷却气管路，所述管路朝向锥形底的内部空间一侧设有多个出气孔。5.如权利要求1-4之一所述的装置，其特征在于，所述反应段、冷却段与移动床段(8)的内侧壁均设置有耐火砖层(16);优选地，所述产物气体出口(5)以上的耐火砖层(16)与内筒(4 )之间还设有保温材料层(17)。6.如权利要求2-5之一所述的装置，其特征在于，所述移动床上表面与冷却段的流量控制阀之前连接有温度控制单元(TC)； 优选地，所述移动床上表面与旋转排渣器(11)之间连接有料位控制单元(LC)； 优选地，所述料位控制单元(LC)与...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪国庆，马志超，方科学，周三，马丽荣，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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