專利名稱：一種用于調(diào)控流化床氣化爐出口煤氣溫度的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種降低高溫煤氣溫度的方法及裝置，具體地說涉及一種用于調(diào)控流化床氣化爐出口、去往后續(xù)工藝的煤氣溫度的裝置和方法。
背景技術：
氣化技術在工業(yè)生產(chǎn)中通過氣化煤、石油焦、生物質(zhì)及它們的混合物等生產(chǎn)用于 合成氣用煤氣或者燃料氣用煤氣。當前，煤氣化技術主要包括固定床氣化、流化床氣化和氣 流床氣化三種。流化床氣化技術相對于固定床氣化技術和氣流床氣化技術具有原料煤種適 應性廣、氣化溫度適中等優(yōu)點，具有較好的發(fā)展前景。流化床氣化爐的氣化溫度根據(jù)煤種等 的不同一般控制在800°C到1150°C之間，相對應的氣化爐出口煤氣也在800°C到1150°C之 間，這一較高的溫度對氣化爐后續(xù)的旋風分離器、廢熱鍋爐等設備以及旋風分離器分離出 的細粉(或者飛灰)返回氣化爐(即返料)所需的控制閥門或其它控制組件提出了較高的 要求。尤其是隨著單臺套氣化裝置氣化規(guī)模的不斷增加，氣化爐操作壓力在逐漸提高，這更 是提高了對氣化爐后續(xù)的旋風分離器等設備以及返料所需的控制閥門或其它控制組件的 要求，造成后續(xù)設備制造難度的加大和投資成本的增加。因此，為了降低因為溫度高對后續(xù) 相關設備的要求，必須降低流化床氣化爐出口、即進入后續(xù)工藝設備入口的煤氣的溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝過程簡單，易于實現(xiàn)、投資小、且宜于調(diào)節(jié)控制流化 床氣化爐出口、去往后續(xù)工藝的煤氣溫度的裝置和方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明用于調(diào)控 流化床氣化爐出口煤氣溫度的裝置是由流化床氣化爐頂部封頭，耐高溫垂直管段和耐高溫 水平管段組成，其特征在于在氣化爐頂部封頭設置封頭噴嘴，在耐高溫垂直管段中部設置 垂直管段中部噴嘴，在耐高溫垂直管段頂部設置垂直管段頂噴嘴，在耐高溫水平管段設置 耐高溫水平管段噴嘴，封頭噴嘴、垂直管段中部噴嘴、垂直管段頂噴嘴、水平管段噴嘴同時 或者分別設置。本發(fā)明中的封頭噴嘴、垂直管段中部噴嘴以及水平管段噴嘴可以同時或者分別設 置1-3組，每組噴嘴是1-6只，垂直管段頂噴嘴是1組，噴嘴是1-6只。本發(fā)明中的封頭噴嘴、垂直管段中部噴嘴以及水平管段噴嘴分別與氣化爐封頭外 壁、耐高溫垂直管段外壁和耐高溫水平管段外壁的切線的夾角為20° 90°。垂直管段頂 噴嘴與垂直管段頂部是垂直的。如上所述的氣化爐封頭為倒錐形封頭或者橢圓封頭。在生產(chǎn)過程中，給噴嘴通入脫氧水和水蒸氣，在噴嘴出口，通入噴嘴的氣體把水霧 化成小水滴，然后，小水滴和熱煤氣換熱、蒸發(fā)成為水蒸汽并和煤氣混合一并去往后續(xù)設 備。在小水滴和熱煤氣換熱并蒸發(fā)的過程中，達到了調(diào)節(jié)降低煤氣溫度的目的。在生產(chǎn)過程 中，通過上述降溫的方法，可以根據(jù)后續(xù)工藝的需要調(diào)節(jié)并控制煤氣的溫度在要求的范圍。本發(fā)明調(diào)控煤氣溫度的方法如下
(1)流化床氣化爐在冷態(tài)啟動烘爐過程中，給噴嘴通入氮氣、二氧化碳或水蒸氣等 氣體保護噴嘴不被燒損和堵塞；(2)在流化床氣化爐投入氣化原料進行氣化，給噴嘴通入降溫用脫氧水和水蒸氣， 其中脫氧水和水蒸氣的質(zhì)量比為1 0.001 0.05，并根據(jù)去往后續(xù)工藝的煤氣溫度的變 化逐漸調(diào)節(jié)脫氧水和水蒸氣的量，以保證去往后續(xù)工藝的煤氣溫度符合要求；(3)在氣化爐停車階段，噴嘴要保持通入氮氣、二氧化碳或水蒸氣等氣體保護噴嘴 不被燒損和堵塞。本發(fā)明的優(yōu)點在于1、方法簡單易行，實際操作中，去往后續(xù)工藝的煤氣的溫度宜于調(diào)節(jié)、控制。2、降溫介質(zhì)脫氧水與流化床廢熱鍋爐為通用的要求，霧化蒸汽與流化床氣化爐運 行所需蒸汽要求相同，沒有特殊要求。3、噴淋的脫氧水蒸發(fā)后與煤氣一同去往后續(xù)設備，無需其它特殊的處理工藝。


圖1為本發(fā)明裝置的結構示意圖。如圖1所示，1-封頭噴嘴，2-垂直管段中部噴嘴，3-垂直管段頂噴嘴，4-水平管段 噴嘴，5-氣化爐封頭，6-耐高溫垂直管段，7-耐高溫水平管段，8-氣化爐筒體。
具體實施例方式氣化爐頂部封頭5設置封頭噴嘴1，在耐高溫垂直管段6中部設置垂直管段中部 噴嘴2，在耐高溫垂直管段6頂部設置垂直管段頂噴嘴3，在耐高溫水平管段7設置耐高溫 水平管段噴嘴4。氣化爐頂部封頭5與氣化爐筒體8連接。封頭噴嘴1、垂直管段中部噴嘴 2以及水平管段噴嘴4分別與氣化爐封頭外壁、耐高溫垂直管段6外壁和耐高溫水平管段7 外壁的切線的夾角為20° 90°。垂直管段頂噴嘴3與垂直管段6頂部是垂直的。實施例1在耐高溫垂直管段6中部設置三只呈120°角度均布的置垂直管段中部噴嘴2，在 耐高溫垂直管段6頂部設置一只垂直管段頂噴嘴3。直管段中部噴嘴2與耐高溫垂直管段 6外壁切線的夾角為60°。垂直管段頂噴嘴3與耐高溫垂直管段6頂部是垂直的。(1)、流化床氣化爐在冷態(tài)啟動烘爐過程中，給垂直管段中部噴嘴2和垂直管段頂 噴嘴3通入氮氣保護噴嘴不被燒損和堵塞。(2)、流化床氣化爐正常操作條件為溫度1000°C，煤氣量38143Nm3/h，煤氣組成見 表1。去往后續(xù)工藝的煤氣溫度要求為900°C。投料后，去往后續(xù)工藝的煤氣溫度逐漸提高， 在達到后續(xù)工藝要求的900°C后，開始給噴嘴通入脫氧水和水蒸氣，并隨著氣化爐操作條件 和煤氣爐的變化逐漸調(diào)節(jié)脫氧水和水蒸氣量，保持去往后續(xù)工藝的煤氣的溫度為900°C。在 達到正常操作條件后，給三只封頭噴嘴2 —共通入脫氧水1443kg/h，霧化蒸汽14. 4kg/h ；給 垂直管段頂噴嘴3通入500kg/h，霧化蒸汽^g/h ；煤氣溫度由1000°C降到900°C去往后續(xù) 工藝。(3)、流化床氣化爐在停車過程中，給垂直管段中部噴嘴2和垂直管段頂噴嘴3通 入氮氣保護噴嘴不被燒損和堵塞。
實施例2氣化爐頂部封頭5設置三只呈120°角度均布的封頭噴嘴1，在其它位置不再設置 噴嘴。封頭噴嘴1與氣化爐封頭5外壁的切線夾角為70°。(1)、流化床氣化爐在冷態(tài)啟動烘爐過程中，給封頭噴嘴1通入二氧化碳保護噴嘴 不被燒損和堵塞。(2)、流化床氣化爐正常操作條件為溫度950°C，煤氣量39852Nm3/h，煤氣組成見表 1。去往后續(xù)工藝的煤氣溫度要求為900°C。氣化爐在達到正常操作條件后，給封頭噴嘴1 一共通入脫氧水1218kg/h，霧化蒸汽12. ^ig/h，煤氣溫度由950°C降到900°C去往后續(xù)工藝。(3)、流化床氣化爐在停車過程中，給封頭噴嘴1通入二氧化碳保護噴嘴不被燒損
和堵塞。實施例3氣化爐頂部封頭5設置三只呈120°角度均布封頭噴嘴1，在耐高溫垂直管段6中 部設置呈對稱布置的兩只垂直管段中部噴嘴2，在耐高溫水平管段7設置一只耐高溫水平 管段噴嘴4。封頭噴嘴1、垂直管段中部噴嘴2以及水平管段噴嘴4分別與氣化爐封頭外壁、 耐高溫垂直管段6外壁和耐高溫水平管段7外壁的切線的夾角為45°。(1)、流化床氣化爐在冷態(tài)啟動烘爐過程中，給封頭噴嘴1、垂直管段中部噴嘴2和 水平管段噴嘴4通入水蒸氣保護噴嘴不被燒損和堵塞。(2)、流化床氣化爐正常操作條件為溫度1050°C，煤氣量39752Nm3/h，煤氣組成見 表1。去往后續(xù)工藝的煤氣溫度要求為900°C。氣化爐在達到正常操作條件后，給三只封頭 噴嘴1 一共通入脫氧水U80kg/h，霧化蒸汽12. 8kg/h ；兩只垂直管段中部噴嘴2 —共通入 863kg/h，霧化蒸汽8. 6kg/h ；一只水平管段噴嘴4通入400kg/h，霧化蒸汽4kg/h ；煤氣溫度 由1050°C降到900°C去往后續(xù)設備。(3)、流化床氣化爐在停車過程中，給封頭噴嘴1、垂直管段中部噴嘴2和水平管段 噴嘴4通入水蒸氣保護噴嘴不被燒損和堵塞。表 權利要求
1.一種用于調(diào)控流化床氣化爐出口煤氣溫度的裝置，它是由流化床氣化爐頂部封頭 (5)，耐高溫垂直管段(6)和耐高溫水平管段(7)組成，其特征在于氣化爐頂部封頭(5)設 置封頭噴嘴(1)，在耐高溫垂直管段(6)中部設置垂直管段中部噴嘴O)，在耐高溫垂直管 段(6)頂部設置垂直管段頂噴嘴(3)，在耐高溫水平管段(7)設置水平管段噴嘴，封頭 噴嘴(1)、垂直管段中部噴嘴O)、垂直管段頂噴嘴(3)、水平管段噴嘴同時或者分別設 置。
2.如權利要求1所述的一種用于調(diào)控流化床氣化爐出口煤氣溫度的裝置，其特征在于 封頭噴嘴(1)、垂直管段中部噴嘴O)以及水平管段噴嘴同時或者分別設置1-3組，每 組噴嘴是1-6只，垂直管段頂噴嘴(3)是1組，噴嘴是1-6只。
3.如權利要求1所述的一種用于調(diào)控流化床氣化爐出口煤氣溫度的裝置，其特征在于 封頭噴嘴(1)、垂直管段中部噴嘴O)以及水平管段噴嘴(4)分別與氣化爐封頭(5)外壁、 耐高溫垂直管段(6)外壁和耐高溫水平管段(7)外壁的切線夾角為20° 90°，垂直管段 頂噴嘴C3)與耐高溫垂直管段(6)頂部是垂直的。
4.如權利要求1所述的一種用于調(diào)控流化床氣化爐出口煤氣溫度的裝置，其特征在于 所述的氣化爐封頭( 為倒錐形封頭或者橢圓封頭。
5.如權利要求1-4任一項所述的一種用于調(diào)控流化床氣化爐出口煤氣溫度的裝置的 方法，其特征在于包括如下步驟(1)流化床氣化爐在冷態(tài)啟動烘爐過程中，給噴嘴通入氮氣、二氧化碳或水蒸氣氣體保 護噴嘴不被燒損和堵塞；(2)在流化床氣化爐投入氣化原料進行氣化，給噴嘴通入降溫用脫氧水和水蒸氣，其中 脫氧水和水蒸氣的質(zhì)量比為1 0.001 0.05，并根據(jù)去往后續(xù)工藝的煤氣溫度的變化逐 漸調(diào)節(jié)脫氧水和水蒸氣的量，以保證去往后續(xù)工藝的煤氣溫度符合要求；(3)在氣化爐停車階段，噴嘴要保持通入氮氣、二氧化碳或水蒸氣等氣體保護噴嘴不被 燒損和堵塞。
全文摘要
一種用于調(diào)控流化床氣化爐出口煤氣溫度的裝置，它是由流化床氣化爐頂部封頭(5)，耐高溫垂直管段(6)和耐高溫水平管段(7)組成，其特征在于氣化爐頂部封頭(5)設置封頭噴嘴(1)，在耐高溫垂直管段(6)中部設置垂直管段中部噴嘴(2)，在耐高溫垂直管段(6)頂部設置垂直管段頂噴嘴(3)，在耐高溫水平管段(7)設置水平管段噴嘴(4)。本發(fā)明具有工藝過程簡單，易于實現(xiàn)、投資小、且易于調(diào)節(jié)控制流化床氣化爐出口、去往后續(xù)工藝的煤氣溫度的優(yōu)點。
文檔編號C10J3/72GK102071069SQ201010564329
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權日2010年11月25日
發(fā)明者原豐貞, 房倚天, 李慶峰, 王建麗, 王洋, 王芙蓉, 蘇春生, 鄭偉, 陳寒石, 黃戒介 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所, 山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司