高溫氣流床氣化/熱解綜合試驗(yàn)裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及煤化工領(lǐng)域，主要設(shè)及煤氣化或熱解爐領(lǐng)域，具體設(shè)及高溫氣流床氣 化/熱解綜合試驗(yàn)裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速的發(fā)展使得對(duì)能源的需求逐年增加，但我國(guó)是一個(gè)"富煤貧油 少氣"的國(guó)家，因此加大對(duì)煤炭資源的高效潔凈利用，發(fā)展具有我國(guó)特色的煤化工技術(shù)勢(shì)在 必行。氣流床氣化技術(shù)具有氣化溫度高、生產(chǎn)能力大、資源利用效率高、污染低等優(yōu)點(diǎn)，非常 適合現(xiàn)代煤化工發(fā)展的需要，是未來(lái)煤氣化技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)。
[0003] 高溫氣流床煤氣化技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，氣流床煤氣化試驗(yàn)是煤氣 化裝置設(shè)計(jì)、原料篩選、工藝參數(shù)優(yōu)化不可或缺的環(huán)節(jié)。但目前煤氣化試驗(yàn)仍有很多不足， 煤氣化試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)仍有待改進(jìn)。為提供一種結(jié)構(gòu)更為合理的加壓管式電阻爐，申請(qǐng)?zhí)?為CN202630679U的專利提供一種加壓管式電阻爐：在爐膛內(nèi)可拆卸地插設(shè)一爐管，在爐管 內(nèi)部的上端插設(shè)燃料噴射槍，燃料噴射槍外部設(shè)有水冷夾套，該燃料噴射槍的上端口與加 壓管式電阻爐的燃料入口連接；該燃料噴射槍的下端固定在一整流孔板中；插設(shè)有燃料噴 射槍的整流孔板W上部分為預(yù)熱段，燃料噴射槍下方的爐管部分為工作段；通過(guò)預(yù)熱段將 反應(yīng)氣預(yù)熱至工作溫度，使工作段溫度均勻。在爐膛上部設(shè)有保護(hù)氣體入口和反應(yīng)氣入口； 加壓管式電阻爐的底端可拆卸地插設(shè)有一取樣槍，該取樣槍的外徑小于所述爐管的內(nèi)徑； 所述取樣槍的長(zhǎng)度依需要選擇；爐膛與加壓管式電阻爐殼體之間設(shè)置有保溫層。爐膛內(nèi)安 裝有若干個(gè)加熱體；在爐膛上部還設(shè)有測(cè)壓管；殼體為鋼板，保溫層為耐火纖維。位于預(yù)熱 段的爐膛側(cè)壁上設(shè)有若干測(cè)控?zé)犭娕?，位于工作段的爐膛側(cè)壁上設(shè)有若干測(cè)控?zé)犭娕技耙?察窗，每個(gè)測(cè)控?zé)犭娕紝?duì)應(yīng)一個(gè)控溫區(qū)；加熱體為電加熱，其熱端位于爐膛內(nèi)，冷端埋在保 溫層內(nèi)，加熱體沿加壓管式電阻爐體的高度方向間隔地安裝兩根加熱體并水平對(duì)稱且垂直 布置在爐管兩側(cè)，相鄰兩側(cè)加熱體之間為控溫區(qū)，并且相鄰兩層加熱體之間呈交錯(cuò)排列，通 過(guò)調(diào)整各高度的加熱體兩端的電壓值W控制該控溫區(qū)的加熱功率；取樣槍外部設(shè)有水冷夾 套。該加壓管式電阻爐可解決加熱體密封、爐管不承壓、加壓下停留時(shí)間調(diào)節(jié)等問(wèn)題，技術(shù) 方案簡(jiǎn)易可行，實(shí)施成本低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，目前實(shí)驗(yàn)室對(duì)煤氣化特性的研究多采用熱重法，但其實(shí)驗(yàn)樣品量 少（lOmg數(shù)量級(jí)），煤顆粒固定不動(dòng)與氣流床顆粒運(yùn)動(dòng)方式差異大，研究結(jié)果缺乏指導(dǎo)性； 常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)室小型氣化爐反應(yīng)溫度不高且難W充分模擬氣流床高溫氣化過(guò)程；中試或者工 業(yè)試燒試驗(yàn)投資巨大，安全要求高，不能充分研究多種工況條件下的氣化過(guò)程。因此，亟需 一種能采用有代表性試樣量、能進(jìn)行高溫條件下（實(shí)際運(yùn)行的氣流床氣化爐氣化溫度一般 高于1400°C)固態(tài)原料氣流床氣化試驗(yàn)的裝置。 陽(yáng)0化]目P，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：上述專利存在W下技術(shù)缺陷：（1)由于采用電阻絲 加熱，最高加熱溫度低（工作溫度<1200°C)、進(jìn)料量不穩(wěn)定且難W計(jì)量、高溫氣化過(guò)程中不 能分段采取氣化固體殘?jiān)鼧拥?，不能?shí)現(xiàn)對(duì)氣流床高溫煤氣化反應(yīng)的模擬；（2)采用燃料 噴射槍輸送燃料進(jìn)入反應(yīng)管，雖然可W實(shí)現(xiàn)對(duì)煤粉的進(jìn)料，但是不能保證連續(xù)的進(jìn)料時(shí)間； (3)使用取樣槍取樣，雖然可W滿足普通樣品的采集，但是不能實(shí)現(xiàn)對(duì)氣化灰渣的分離收 集。
[0006] 本發(fā)明的目的是：（1)通過(guò)采用娃鋼棒加熱，提高了氣化爐最高加熱溫度；同時(shí)， 娃鋼棒加熱爐上邊還加有一個(gè)電阻加熱爐，增大了氣化反應(yīng)器恒溫區(qū)，延長(zhǎng)了原料在反應(yīng) 器中的停留時(shí)間，W實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫氣流床煤氣化反應(yīng)的充分模擬；(2)通過(guò)使用內(nèi)部帶有刮 板的螺旋進(jìn)料器，保障了原料的連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)料，并且可通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)螺旋進(jìn)料器的功率 W實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)料速率的控制；（3)通過(guò)在反應(yīng)管下端連接一個(gè)內(nèi)置過(guò)濾裝置的灰罐，實(shí)現(xiàn)氣 體與氣化灰渣的分離，并且可W在灰罐后邊出口處對(duì)氣體進(jìn)行取樣分析；(4)灰罐為上下 兩段式結(jié)構(gòu)，中間為一個(gè)球閥，并可通過(guò)一個(gè)卡髓實(shí)現(xiàn)下段與上段的脫離，可W隨時(shí)關(guān)閉球 閥，從下段取出樣品。
[0007] 具體來(lái)說(shuō)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
[0008] 一種高溫氣流床氣化/熱解綜合試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括兩段式加熱爐1、螺 旋進(jìn)料器2、灰罐3和溫度控制設(shè)備；
[0009] 其中，所述兩段式加熱爐1包括相連的第一段加熱爐和第二段加熱爐，所述第一 段加熱爐為電阻絲加熱爐11，第二段加熱爐為娃鋼棒加熱爐12,在電阻絲加熱爐11和娃鋼 棒加熱爐12中屯、貫穿設(shè)置有反應(yīng)管13,所述電阻絲加熱爐11包括爐壁和設(shè)置于爐壁與反 應(yīng)管13之間的第一保溫層，所述第一保溫層內(nèi)部設(shè)置有電阻絲加熱體；所述娃鋼棒加熱爐 12包括爐壁和設(shè)置于爐壁與反應(yīng)管13之間的第二保溫層，所述第二保溫層內(nèi)部設(shè)置有娃 鋼棒加熱體124 ;
[0010] 所述螺旋進(jìn)料器2與反應(yīng)管13的入口通過(guò)進(jìn)料管道6連通；
[0011] 所述灰罐3與反應(yīng)管13出口連通；
[0012] 所述溫度控制設(shè)備內(nèi)部安裝有溫度測(cè)控系統(tǒng)，與所述電阻絲加熱體和所述娃鋼棒 加熱體連接。
[0013] 優(yōu)選的，上述綜合試驗(yàn)裝置中，所述娃鋼棒加熱爐12包括爐壁121、設(shè)置于中屯、的 爐膛122和設(shè)置于爐壁與爐膛之間的第二保溫層123,所述反應(yīng)管13貫穿爐膛122,所述娃 鋼棒加熱體124圍繞反應(yīng)管13設(shè)置于爐膛122內(nèi)部。
[0014] 優(yōu)選的，上述綜合試驗(yàn)裝置中，所述反應(yīng)管13在娃鋼棒加熱爐12中的長(zhǎng)度與反應(yīng) 管13在電阻絲加熱爐11中的長(zhǎng)度之比為（4-6): 1。
[0015] 優(yōu)選的，上述綜合試驗(yàn)裝置中，所述螺旋進(jìn)料器2包括料斗21、進(jìn)料筒22、第一電 機(jī)23和第二電機(jī)24,所述進(jìn)料筒22內(nèi)部沿軸屯、方向設(shè)置有由第一電機(jī)23驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和 由轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)、圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)置的螺旋葉片221，進(jìn)料筒22側(cè)壁的一端與料斗21連通，另一 端設(shè)置有貫通筒壁的出料管222,所述出料管222與所述進(jìn)料管道6連通。
[0016] 優(yōu)選的，上述綜合試驗(yàn)裝置中，所述料斗21底部設(shè)置有繞軸屯、旋轉(zhuǎn)的刮板211，所 述刮板211由第二電機(jī)24驅(qū)動(dòng)。
[0017] 優(yōu)選的，上述綜合試驗(yàn)裝置中，所述螺旋進(jìn)料器2的第一電機(jī)23連接有變頻器。
[0018] 優(yōu)選的，上述綜合試驗(yàn)裝置中，所述灰罐3為兩段式灰罐，包括可拆分的上段灰罐 31和下段灰罐32,所述上段灰罐31與所述反應(yīng)管13的出口連通，上段灰罐31側(cè)壁連接有 出氣管道9。
[0019] 優(yōu)選的，上述綜合試驗(yàn)裝置中，所述上段灰罐31內(nèi)部設(shè)置有與出氣管道9連通的 過(guò)濾裝置33。
[0020] 優(yōu)選的，上述綜合試驗(yàn)裝置中，所述反應(yīng)管13在電阻絲加熱爐11段的管內(nèi)設(shè)置有 第一熱電偶，所述反應(yīng)管13在娃鋼棒加熱爐12段的管內(nèi)設(shè)置有第二熱電偶，所述反應(yīng)管13 在娃鋼棒加熱爐12段的管外設(shè)置有第Ξ熱電偶。
[0021] 優(yōu)選的，上述綜合試驗(yàn)裝置，其中，所述溫度控制設(shè)備包括第一溫度控制箱41和 第二溫度控制箱42 ;
[0022] 所述第一溫度控制箱41內(nèi)部安裝有電阻絲溫度測(cè)控系統(tǒng)，與所述電阻絲加熱體、 第一熱電偶和第二熱電偶連接；
[0023] 所述第二溫度控制箱42內(nèi)部安裝有娃鋼棒溫度測(cè)控系統(tǒng)和變壓器，所述娃鋼棒 溫度測(cè)控系統(tǒng)與娃鋼棒加熱體124和第Ξ熱電偶連接。
[0024] 本發(fā)明還提供一種高溫氣流床氣化/熱解綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括上述 高溫氣流床氣化/熱解綜合試驗(yàn)裝置和氣路單元，所述氣路單元通過(guò)進(jìn)氣管道7與進(jìn)料管 道6連通；
[00巧]所述氣路單元包括并聯(lián)設(shè)置的去離子水管路和一條或兩條W上的氣體管路；所述 去離子水管路依次連接有儲(chǔ)水器81和高壓累82 ;所述氣體管路依次連接有氣瓶、流量計(jì)和 閥Π。
[00%] 優(yōu)選的，上述綜合試驗(yàn)系統(tǒng)中，所述進(jìn)氣管道7上設(shè)