一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构及其布置方法技术

一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构及其布置方法，属于发明专利技术属于气化炉排渣领域，本发明专利技术为了解决现有气流床气化炉中下渣口在排渣过程中经常出现堵渣现象，一旦发生堵渣，只能停炉清除，导致整个生产线全部停运，会给企业造成巨大的经济损失的问题，本发明专利技术提供的本发明专利技术提供的一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构及其布置方法，其下渣口结构采用了“入口窄，出口宽”的结构形式，且下渣口入口端的位置高于传统的下渣口入口的位置，使液态熔渣在进入下渣口时的温度较高，相比于传统形式下渣口在落渣起始处温度高80～100℃。较高的熔渣温度能使灰渣以液态形式排出，而不会形成固态渣，有利于防止下渣口堵渣。有利于防止下渣口堵渣。有利于防止下渣口堵渣。

【技术实现步骤摘要】
一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构及其布置方法


[0001]本专利技术属于气化炉排渣领域，具体涉及一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构及其布置方法。

技术介绍

[0002]我国一次能源储备呈现“富煤、贫油、少气”的特点，这一特点决定了煤炭将在一次性能源生产和消费中占据主导地位，煤炭在一次能源生产和消费构成中始终占比超过50％。煤炭直接燃烧的使用方式会对大气环境造成严重的污染。煤气化技术是高效清洁的洁净煤技术，利用煤气化技术可以生产工业燃料气、民用燃料气、化工合成原料气、合成燃料油原料气、氢燃料电池、合成天然气、火箭燃料等。当前主要的煤气化技术有移动床气化、流化床气化、气流床气化和熔融床气化四类，其中，气流床气化技术因其气化强度高、单炉生产能力大、煤种适应范围广、碳转化率高等优点已成为煤炭气化技术的主要发展方向。
[0003]气流床气化炉在运行时，反应温度在1350℃～1500℃，煤在其中燃烧后会形成熔渣，形成的熔渣通过下渣口排至渣池。传统形式的气流床气化炉下渣口的形式主要有两种，一种是采用“入口宽，出口窄”的正圆锥台形式，另一种则是采用入口与出口宽窄相同的圆柱形式。在实际运行中，熔渣从下渣口排至渣池依靠的是重力作用，而采用这两种形式下渣口的气化炉因排渣困难经常出现堵渣现象。一旦发生堵渣，只能停炉清除，导致整个生产线全部停运，会给企业造成巨大的经济损失。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有气流床气化炉中下渣口在排渣过程中经常出现堵渣现象，一旦发生堵渣，只能停炉清除，导致整个生产线全部停运，会给企业造成巨大的经济损失的问题，进而提供一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构及其布置方法；
[0005]一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构，所述下渣口结构包括下渣口、水冷盘管、进水管和出水管，下渣口设置在气化炉的底部，下渣口为圆台状，下渣口的小口端与气化炉的炉体内部连通设置作为入口端，下渣口的大口端设置与气化炉的炉体内部连通设置作为出口端，下渣口主体的内壁上缠绕有水冷盘管，水冷盘管的外侧与下渣口主体焊接固定，缠绕后的水冷盘管形成圆台状通道，且圆台状通道的入口端高于下渣口的入口端，圆台状通道的出口端低于下渣口的出口端，圆台状通道的入口端边缘处沿周向等距加工有N个壶口，进水管设置在圆台状通道的底部，且进水管的一端与水冷盘管的进水端相连，出水管设置在圆台状通道的顶部，且出水管的一端与水冷盘管的出水端相连。；
[0006]进一步地，所述下渣口的入口端直径为D1，下渣口的出口端直径为D2，且D2＝(1.75～2.1)D1；
[0007]进一步地，所述水冷盘管的入口端直径为D3，水冷盘管的出口端直径为D4，D4＝(1.8～2.2)D3；
[0008]进一步地，所述壶口的个数N的取值范围为1
‑
4个；
[0009]进一步地，所述下渣口的出口端的正下方设有渣池，渣池与下渣口出口端所在圆周的垂直距离为5～7m；
[0010]进一步地，所述进水管上设有进水阀，出水管上设有出水阀，进水管上还有设有水泵，出水管上还设有流量计；
[0011]一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构的布置方法，所述方法是通过以下步骤实现的：
[0012]步骤一：加工下渣口：下渣口为圆台状，下渣口的小口端作为入口端，端面直径为D1，下渣口的大口端作为出口端，端面直径为D2，且D2＝(1.75～2.1)D1；
[0013]步骤二：安装水冷盘管：将水冷盘管沿步骤一中选取的下渣口主体的内轮廓面缠绕在下渣口上，且将水冷盘管的外侧与下渣口的内轮廓面焊接固定，缠绕后的水冷盘管形成圆台状通道，圆台状通道位于下渣口入口端的端面直径为D3，圆台状通道位于下渣口出口端的端面直径为D4，且D4＝(1.80～2.2)D3；
[0014]步骤三：安装进水管路和出水管路；在进水管上串联进水阀和水泵，并将串联有进水阀和水泵的进水管的输出端与步骤二中水冷盘管的进水口相连，在出水管上串联出水阀和流量计，并将串联有出水阀和流量计的出水管的输人端与步骤二中水冷盘管的出水口相连；
[0015]步骤四：加工壶口：在步骤四中安装好进水管路和出水管路的圆台状通道的顶端边缘处沿周向等距加工有N个壶口；
[0016]步骤五：设置渣池：在下渣口的底部设置渣池，并保证下渣口出口端所在圆周与渣池的垂直距离为5～7m；
[0017]步骤六：布置流量和温度监控装置：在下渣口结构附近设置DCS系统，DCS系统用于接收来自进水管、出水管的温度及流量计的流速信号，DCS系统监控的温度范围区间为160～190℃，DCS系统监控的流速范围区间为6～9m/s。
[0018]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0019]本专利技术提供的一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构及其布置方法，可以有效的解决气流床气化炉下渣口在排渣过程中的堵渣现象，相比于传统形式的两种下渣口，本专利技术主要有以下优势：
[0020](1)落渣的起始位置高，在下渣口入口处熔渣温度高；
[0021]本专利技术中所涉及的下渣口，其进口所在水平高度要高于传统形式的两种下渣口，如图4所示，喉口虚线a处为传统形式的两种下渣口的入口，b处为本专利技术下渣口入口，b处比a处高0.5～0.7m。本专利技术中液态熔渣由于更靠近气化炉内高温区域，在进入下渣口时的温度较高，约为1350℃，传统形式两种下渣口温度为1250℃～1270℃。本专利技术下渣口比传统形式下渣口在落渣起始处温度高80～100℃。较高的熔渣温度能使灰渣以液态形式排出，而不会形成固态渣，有利于防止下渣口堵渣。
[0022](2)废渣的流动形式不同，出渣位置不同，下渣速度快；
[0023]传统形式的两种下渣口，其下渣过程是这样完成的：液态熔渣在下渣口附近堆积，并流入下渣口，沿下渣口内表面流下排出。而采用本专利技术形式的下渣口，其下渣过程是这样完成的：随着液态熔渣在下渣口及水冷盘管周围堆积，当其堆积高度达到壶口处后，开始从水冷盘管的上边缘开有的壶口处流进下渣口，随即排至渣池。本专利技术中熔渣通过壶口流入
下渣口并排出，其流通面积极小，约为0.00025～0.000377m2，传统形式的两种下渣口，其熔渣在流入和排出下渣口的过程中，流经面积大，其中一种为“入口宽，出口窄”的正圆锥台式下渣口熔渣所流经的内表面面积，另一种为“出入口同宽”的圆柱式下渣口熔渣所流经的内表面面积，第一种下渣口的流通面积为0.022765～0.024335m2，第二种下渣口的流通面积为0.02355～0.02512m2。从进入下渣口至排出下渣口的整个排渣过程的速度可用如下公式来计算：
[0024]V＝Q/ρA
[0025]其中，V为排渣速度，Q为熔渣质量流量，ρ为熔渣密度，A为熔渣流经的面积。V1是本专利技术排渣速度，V2是“入口宽，出口窄”的正圆锥台式下渣口排渣速度，V3是“出入口同宽”的圆柱式下渣口排渣速度，经公式V＝Q/A分析可知，Q和ρ不变时，排渣速度V与面积成反比，故V1＞＞V2、V3，相差接近100倍。传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构，其特征在于：所述下渣口结构包括下渣口(2)、水冷盘管(3)、进水管(5)和出水管(6)，下渣口(2)设置在气化炉(1)的底部，下渣口(2)为圆台状，下渣口(2)的小口端与气化炉(1)的炉体内部连通设置作为入口端，下渣口(2)的大口端设置与气化炉(1)的炉体内部连通设置作为出口端，下渣口主体(2)的内壁上缠绕有水冷盘管(3)，水冷盘管(3)的外侧与下渣口主体(2)焊接固定，缠绕后的水冷盘管(3)形成圆台状通道，且圆台状通道的入口端高于下渣口(2)的入口端，圆台状通道的出口端低于下渣口(2)的出口端，圆台状通道的入口端边缘处沿周向等距加工有N个壶口(12)，进水管(5)设置在圆台状通道的底部，且进水管(5)的一端与水冷盘管(3)的进水端相连，出水管(6)设置在圆台状通道的顶部，且出水管(6)的一端与水冷盘管(3)的出水端相连。2.根据权利要求1中所述的一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构，其特征在于：所述下渣口(2)的入口端直径为D1，下渣口(2)的出口端直径为D2，且D2＝(1.75～2.1)D1。3.根据权利要求1中所述的一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构，其特征在于：所述水冷盘管(3)的入口端直径为D3，水冷盘管(3)的出口端直径为D4，D4＝(1.8～2.2)D3。4.根据权利要求1中所述的一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构，其特征在于：所述壶口(12)的个数N的取值范围为1
‑
4个。5.根据权利要求1中所述的一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构，其特征在于：所述下渣口(2)的出口端的正下方设有渣池(4)，渣池(4)与下渣口(2)出口端所在圆周的垂直距离为5～7m。6.根据权利要求1中所述的一种气流床气化炉用防堵渣下渣口结构，其特征在于：所述进水管(5)上设有进水阀(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鸣镝，路跃，姜广飞，李争起，刘政，陈智超，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：