一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器的制造方法
【專利摘要】一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器是有出氣圓孔（9）的倒錐形分布板（2）位于圓柱形氣室殼體（1）上部，其上端與圓柱形氣室殼體（1）相連，下端與預分離漸縮管（3）上端相連；預分離漸縮管（3）上分布至少有3個對稱的氣化劑射流噴嘴（8），預分離漸縮管（3）下端與灰分離管（4）上端連接，灰分離管（4）的下端是落灰口（6），落灰口（6）位于圓柱形氣室殼體（1）外，在落灰管（6）與圓柱形氣室殼體（1）之間有灰分離管氣化劑進氣管（5）。本實用新型具有在氣化爐爐體直徑放大及氣化爐壓力提高的過程中氣化效率高的優(yōu)點。
【專利說明】一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于一種氣體分布器，具體地說涉及一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器。

【背景技術】
[0002]煤氣化是煤炭能源轉化的基礎技術，也是煤化工發(fā)展中最重要和關鍵的工藝過程之一，是煤炭清潔利用的重要途徑。煤的氣化技術分為固定床、流化床、氣流床以及熔融床。以灰熔聚為代表的流化床氣化技術。它是以粒度為0-10mm的小顆粒煤為氣化原料，在氣化爐內使其懸浮分散在垂直上升的氣流中，煤粒在沸騰狀態(tài)進行氣化反應，從而使得煤料層內溫度均一，易于控制，提高氣化效率。根據(jù)射流原理，灰融聚氣化爐在流化床氣體分布器底部設計了一個局部高溫區(qū)，使灰渣團聚成球，借助重量的差異達到灰團與半焦的分離，在非結渣情況下，連續(xù)有選擇地排出低碳量的灰渣。
[0003]對于灰融聚流化床氣化爐來說，氣體分布器是一個至關重要的部件，它對流化床的流化以及氣化反應器的操作性能都具有決定性的影響。具體而言分布板所起的作用包括:
[0004]1)均勻分布氣化劑，同時使氣化劑通過分布板的能耗最小，在分布板附近形成良好的氣固接觸條件，使流化床處于穩(wěn)定，并對床內產(chǎn)生較大擾動，增加床內顆粒的內循環(huán)，促進流體與顆粒間的傳熱、傳質，以使所有煤焦都處于運動狀態(tài)，從而消除死區(qū)，進而防止分布板附近結渣，影響氣化爐操作；
[0005]2)保證分布板下邊緣處形成一個高溫區(qū)，順利進入環(huán)形管作用區(qū)域的物料能夠快速的進行氣化反應，使灰渣團聚成球，借助重量的差異達到灰團與半焦的分離，在非結渣情況下，連續(xù)有選擇地排出低碳量的灰渣，從而提高氣化爐效率和處理量。
[0006]中國科學院山西煤炭化學研究所開發(fā)成功了“灰熔聚流化床氣化過程及裝置”(申請?zhí)?94106781.5)，以及目前中國科學院山西煤炭化學研究所開發(fā)的“多段分級轉化流化床煤氣化的方法及裝置”(申請?zhí)?201010291577.4)，一種帶有導向板的流化床粉煤氣化爐反應器(申請?zhí)?201320135846.7)，一種流化床粉煤氣化爐分布板(申請?zhí)?201320135649.5 )，一種帶有上下導向板的流化床粉煤氣化爐分布板(申請?zhí)?201320135592.9)使用的分布板結構較為單一，主要部分是一塊圓錐氣體分布板，圓錐氣體分布板上設有均勻分布的氣體出口，使氣化劑沿垂直于圓錐氣體分布板的方向噴出，分布板底部連接有選擇性的灰分離管，灰分離管中軸線上設有一根中心射流管，出口與倒錐形分布板底部等高，形成一個高溫區(qū)，促使灰顆粒熔融團聚，進而選擇性的分離半焦和灰渣。
[0007]然而通過我們對采用這類分布板的灰熔聚氣化爐多年操作實踐發(fā)現(xiàn)，這類分布板在實際生產(chǎn)時，存在以下問題:
[0008]1)灰顆粒在高溫高壓的條件下，攜帶了大量的沖擊能量。在進入灰分離管中進行選擇性排灰的過程中，會與設在灰分離管中軸線上的中心射流管發(fā)生碰撞和摩擦，而中心射流管就成為容易被磨損處，連續(xù)工業(yè)運行時中心射流管會被磨損、磨穿，造成中心射流管內氣化劑泄漏，進而被迫停車；
[0009]2)在氣化爐爐體直徑放大及氣化爐壓力提高的過程中，氣化爐的處理量增加，而中心射流管產(chǎn)生的局部高溫反應區(qū)影響范圍無法匹配，導致床內顆粒混合不均，內循環(huán)速率降低，反應熱不能及時的擴散，床內局部過熱、飛溫，進而在爐內結渣，造成氣化爐氣化效率降低，灰顆粒碳含量過高，同時也造成了不必要的資源浪費。


【發(fā)明內容】

[0010]本實用新型的目的是設計了一種中心射流方式，在氣化爐爐體直徑放大及氣化爐壓力提高的過程中氣化效率高的射流流化床氣化爐用氣體分布器。
[0011]為了達到本發(fā)明的目的，采用了以下方案:
[0012]一種射流流化床氣化爐用氣體分布器，它包括圓柱形氣室殼體、倒錐形分布板、預分離漸縮管、灰分離管、灰分離管氣化劑進氣管、落灰口、分布板氣化劑進氣管，其特征在于倒錐形分布板位于圓柱形氣室殼體上部；倒錐形氣體分布板上有均勻分布的出氣圓孔；倒錐形氣體分布板上端與圓柱形氣室殼體相連，倒錐形氣體分布板下端與預分離漸縮管上端相連；預分離漸縮管上分布至少有3個對稱的氣化劑射流噴嘴；預分離漸縮管下端與灰分離管上端連接；圓柱形殼體、倒錐形分布板、預分離漸縮管、落灰管構成氣室空間；在倒錐形分布板氣室中有分布板氣化劑進氣管，灰分離管的下端是落灰口，落灰口位于圓柱形氣室殼體外，在落灰管與圓柱形氣室殼體之間有灰分離管氣化劑進氣管。
[0013]所述氣化劑射流噴嘴分布于預分離漸縮管上，與預分離漸縮管的軸線呈中心對稱，氣化劑射流噴嘴距離預分離漸縮管頂端是0-2/3倍的預分離漸縮管高度。
[0014]所述氣化劑射流噴嘴分布于預分離漸縮管上，其中心線與預分離漸縮管連接處外圓切角為15-90°。
[0015]所述氣化劑射流噴嘴分布于預分離漸縮管上，其中心線交匯于預分離漸縮管中心軸線處上方，氣化劑射流噴嘴中心線夾角30-150°。
[0016]所述氣化劑射流噴嘴最好為3 — 6個。
[0017]所述倒錐形分布板母線線夾角60-90°，
[0018]所述出氣圓孔的開孔率為0.4-1 %，孔徑1-6 mm，其中心線與水平夾角0-90°。
[0019]所述預分離漸縮管母線與中心軸線夾角5-15°
[0020]本實用新型所采用以上技術方案，具有以下優(yōu)點:
[0021]1、本實用新型所采用的結構設計將原先設計的中心射流管用多個軸對稱氣化劑射流管代替，氣化劑射流管不再暴露在預分離漸縮管的高溫物料中和灰分離管的高氣速下，避免了中心射流管在灰分離管和預分離漸縮管內被磨損、磨穿，使得氣化爐可以長周期運行，大大的減少運行成本；
[0022]2、采用在預分離漸縮管四周設置氣化劑射流管，噴射管的數(shù)量不少于三個，與預分離漸縮管的軸線中心均勻分布，其中心線交匯于預分離漸縮管中心軸線處上方，氣化劑射流噴嘴中心線夾角30-150°，且呈15-90°外切于預分離漸縮管，與水平呈5-30°夾角，氣化劑射流管根據(jù)氣化爐的負荷大小設計數(shù)量、高度、噴嘴中心線夾角、外切角度和水平角度。氣化劑從氣化劑射流管噴出在倒錐形分布板底部共同形成一個高溫區(qū)，采用這種帶有氣化劑射流管的灰熔聚分布板比傳統(tǒng)式的一個中心射流管產(chǎn)生的高溫區(qū)域要廣、要大，更加大了倒錐形分布板顆粒的擾動，使得顆粒的內循環(huán)速率加快，反應熱擴散速率增加，避免了床內局部過熱、飛溫，進而在爐內結渣，使得氣化爐氣化效率提高，有利于氣化爐的大型化，高壓化的發(fā)展。
[0023]3、倒錐形分布板上設有均勻分布的出氣圓孔，出氣圓孔方向與水平呈0-90°夾角。倒錐形分布板上出氣圓孔有利于松動、流化物料，保持分布板內的物料處于較好的流化狀態(tài)，使顆粒順利進入高溫區(qū)反應。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0025]圖2為本實用新型施例1的局部A放大示意圖；
[0026]圖3為本實用新型實施例2的局部A放大示意圖；
[0027]圖4為本實用新型實施例3的局部A放大示意圖；
[0028]圖5為本實用新型實施例4的局部A放大示意圖。
[0029]如圖所示，1是圓柱形氣室殼體，2是倒錐形分布板，3是預分離漸縮管，4是灰分離管，5是灰分離管氣化劑進氣管，6是落灰口，7是分布板氣化劑進氣管，8是氣化劑射流噴嘴，9是出氣圓孔。

【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的具體結構及最佳實施方式。
[0031]實施例1
[0032]本實施例為設有3個氣化劑射流噴嘴8的【具體實施方式】，本發(fā)明包括圓柱形氣室殼體1、倒錐形分布板2、預分離漸縮管3、灰分離管4、灰分離管氣化劑進氣管5、落灰口 6、分布板氣化劑進氣管7，其特征在于倒錐形分布板2位于圓柱形氣室殼體1上部；倒錐形氣體分布板2上有均勻分布的出氣圓孔9 ;倒錐形氣體分布板2上端與圓柱形氣室殼體1相連，倒錐形氣體分布板2下端與預分離漸縮管3上端相連；預分離漸縮管3上分布至少有3個對稱的氣化劑射流噴嘴8 ;預分離漸縮管3下端與灰分離管4上端連接；圓柱形殼體1、倒錐形分布板2、預分離漸縮管3、落灰管4構成氣室空間；在倒錐形分布板2氣室中有分布板氣化劑進氣管7，灰分離管4的下端是落灰口 6，落灰口 6位于圓柱形氣室殼體1外，在落灰管6與圓柱形氣室殼體1之間有灰分離管氣化劑進氣管5。
[0033]所述出氣圓孔與倒錐形氣體分布板2母線夾角α為45°，倒錐形氣體分布板2的開孔率為0.56 %，孔徑4 mm。倒錐形分布板2母線夾角β為90°。
[0034]預分離漸縮管3母線夾角Θ為10°。氣化劑射流噴嘴8距離預分離漸縮管3頂端處為1/2倍的預分離漸縮管3高度，氣化劑射流噴嘴8 一端連接并外切于預分離漸縮管3上，外切角度δ為45°，氣化劑射流噴嘴8中心線與預分離漸縮管中心軸線交匯于一處，中心線夾角Υ為80°。
[0035]實施例2
[0036]本實施例為設有4個氣化劑射流噴嘴8的【具體實施方式】，所述出氣圓孔9與倒錐形氣體分布板2母線夾角α為30°，倒錐形氣體分布板2的開孔率為0.75 %，孔徑3 mm。倒錐形分布板2母線夾角β為100°。預分離漸縮管3母線夾角Θ為15°。氣化劑射流噴嘴8距離預分離漸縮管3頂端處為1/3倍的預分離漸縮管3高度，氣化劑射流噴嘴8 —端連接并外切于預分離漸縮管3上，外切角度δ為70。，氣化劑射流噴嘴8中心線與預分離漸縮管中心軸線交匯于一處，中心線夾角Y為60°，其余同實施例1。
[0037]實施例3
[0038]本實施例為設有5個氣化劑射流噴嘴8的【具體實施方式】，所述出氣圓孔9與倒錐形氣體分布板2母線夾角α為75°，倒錐形氣體分布板2的開孔率為0.84 %，孔徑5 mm。倒錐形分布板2母線夾角β為80°。預分離漸縮管3母線夾角Θ為18°。氣化劑射流噴嘴8距離預分離漸縮管3上部L處為2/3倍的預分離漸縮管3高度，氣化劑射流噴嘴8一端連接并外切于預分離漸縮管3上，外切角度δ為75°，氣化劑射流噴嘴8中心線與預分離漸縮管中心軸線交匯于一處，中心線夾角Y為45°其余同實施例1。
[0039]實施例4，
[0040]本實施例為設有6個氣化劑射流噴嘴8的【具體實施方式】，所述出氣圓孔9與倒錐形氣體分布板2母線夾角α為90。，倒錐形氣體分布板2的開孔率為I %，孔徑6 mm。倒錐形分布板2母線夾角β為105°。預分離漸縮管3母線夾角Θ為20°。氣化劑射流噴嘴8距離預分離漸縮管3頂端處為O倍的預分離漸縮管3高度，氣化劑射流噴嘴8 一端連接并外切于預分離漸縮管3上，外切角度5力90°，氣化劑射流噴嘴8中心線與預分離漸縮管中心軸線交匯于一處，中心線夾角Y為30°，其余同實施例1。
[0041]對實施例1 一 4進行運行實驗如下:
[0042]I)實驗室冷態(tài)操作數(shù)據(jù)
[0043]物料:原煤、聚苯乙烯
[0044]運行數(shù)據(jù):①采用本發(fā)明如圖1的分布板，利用高速攝像機攝像、幀處理軟件分析、光纖顆粒測速儀，研究發(fā)現(xiàn)分布板內的物料處于較好的流化狀態(tài)，反應器的邊壁區(qū)沒有出現(xiàn)大的空隙，倒錐形分布板顆粒的擾動劇烈，顆粒的內循環(huán)速率加快。
[0045]2 )計算機模擬操作數(shù)據(jù)
[0046]利用計算流體力學軟件對采用本發(fā)明如圖1所示的分布板進行數(shù)據(jù)模擬，主要考察了邊壁處顆粒濃度、顆粒速率，顆粒循環(huán)速率以及高溫區(qū)熱擴散速率，采用圖1所示的分布板時，邊壁處顆粒始終處于濃相區(qū)，顆粒速率增加，顆粒的內循環(huán)速率加快，熱擴散速率增加，避免了床內局部過熱、飛溫，進而在爐內結渣，使得氣化爐氣化效率提高。
[0047]3)熱態(tài)裝置上熱態(tài)操作
[0048]反應物料:褐煤、煙煤、無煙煤
[0049]主要對采用如圖1所示的分布板進行了操作，在壓力為0.6 MPa、1.0 MPa、2.0 MPa的操作壓力下，在氣化爐中試裝置上連續(xù)運行72小時，運行中氣化爐底部及邊壁處的溫度傳感器沒有出現(xiàn)高溫點，停爐后邊壁處沒有發(fā)現(xiàn)較大的渣塊，排渣碳含量降低，表明氣化爐運行中沒有結渣，氣化效率增大，比較穩(wěn)定。
【權利要求】
1.一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器，它包括圓柱形氣室殼體(I)、倒錐形分布板(2)、預分離漸縮管(3)、灰分離管(4)、灰分離管氣化劑進氣管(5)、落灰口(6)、分布板氣化劑進氣管(7)，其特征在于倒錐形分布板(2)位于圓柱形氣室殼體(I)上部；倒錐形氣體分布板(2)上有均勻分布的出氣圓孔(9);倒錐形氣體分布板(2)上端與圓柱形氣室殼體(I)相連，倒錐形氣體分布板(2)下端與預分離漸縮管(3)上端相連；預分離漸縮管(3)上分布至少有3個對稱的氣化劑射流噴嘴(8);預分離漸縮管(3)下端與灰分離管(4)上端連接；圓柱形殼體(I)、倒錐形分布板(2)、預分離漸縮管(3)、落灰管(4)構成氣室空間；在倒錐形分布板(2 )氣室中有分布板氣化劑進氣管(7 )，灰分離管(4)的下端是落灰口( 6 )，落灰口(6)位于圓柱形氣室殼體(I)外,在落灰管(6)與圓柱形氣室殼體(I)之間有灰分離管氣化劑進氣管(5)。
2.如權利要求1所述的一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器，其特征在于所述氣化劑射流噴嘴(8)分布于預分離漸縮管(3)上，與預分離漸縮管(3)的軸線呈中心對稱。
3.如權利要求1所述的一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器，其特征在于所述氣化劑射流噴嘴(8)距離預分離漸縮管(3)頂端是0-2/3倍的預分離漸縮管(3)高度。
4.如權利要求1所述的一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器，其特征在于所述氣化劑射流噴嘴(8)分布于預分離漸縮管上，其中心線與預分離漸縮管(3)連接處外圓切角為15-90。。
5.如權利要求1所述的一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器，其特征在于所述氣化劑射流噴嘴(8)分布于預分離漸縮管(3)上，其中心線交匯于預分離漸縮管(3)中心軸線處上方，氣化劑射流噴嘴(8)中心線夾角30-150°。
6.如權利要求1所述的一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器，其特征在于所述氣化劑射流噴嘴(8)為3 — 6個。
7.如權利要求1所述的一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器，其特征在于所述預分離漸縮管(8)母線與中心軸線夾角5-15°。
8.如權利要求1所述的一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器，其特征在于所述倒錐形分布板(2)母線線夾角60-90°。
9.如權利要求1所述的一種射流流化床氣化爐用的氣體分布器，其特征在于所述出氣圓孔(9)的開孔率為0.4-1 %，孔徑1-6 mm，其中心線與水平夾角0-90°。
【文檔編號】C10J3/56GK204079921SQ201420499113
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權日:2014年9月1日
【發(fā)明者】聶偉, 程中虎, 李俊國, 郝振華, 趙建濤, 黃戒介, 房倚天, 劉哲語 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所