[实用新型]流化床煤炭气化炉用气体分布器

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体分布器技术领域，特别涉及气化炉用气体分布器技术领域，具体是指一种流化床煤炭气化炉用气体分布器。

背景技术

在我国的自然资源中，基本特点是富煤、贫油、少气，这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位。与石油天然气比较而言，我国煤炭的储量相对比较丰富，占世界储量的11.6％，成为世界上第一产煤大国。煤炭直接利用不仅效率低，而且造成严重的环境污染，为了提高煤炭利用效率、降低环境污染，从20世纪70年代开始，国际上就兴起了对洁净煤技术的研究和开发，其中，煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术，也是煤化工的龙头技术。因此发展煤气化技术是我国当前最紧迫、最艰巨的任务之一。

根据气化炉所使用的煤颗粒大小和颗粒在气化炉内的流动状态，气化炉总体上分为三类，即以鲁奇为代表的固定床气化炉、以U-Gas、灰熔聚为代表的流化床气化炉和以德士古、壳牌为代表的气流床气化炉。其中，流化床气化炉是以碎煤为原料，以空气、富氧或氧气为氧化剂，水蒸汽或二氧化碳为气化剂，在适当的气速下，使床层中粉煤沸腾流化，达到气固两相充分混合，在高温下进行煤的气化。U-Gas及灰熔聚气化炉一般采用“中心射流、环管排渣”的结构，即中心管插入排渣管中心，灰渣从中心管与排渣管形成的环管内排出气化炉。氧气、水蒸气混合物以很高的速度从中心管喷入床内，形成中心射流区，该区为富氧状态，主要发生燃烧反应，形成中心高温区，促使灰渣团聚成球，并借助灰渣自身重量的差异实现灰团与煤粒的有效分离。这种“中心射流、环管排渣”的结构存在以下问题：(1)灰渣从环管排出时高温气流夹带着灰渣会冲刷中心管外壁，最终会导致中心管磨破或断裂；另外，排渣管上部一般设计成文丘里结构，文丘里结构相对于上下直径相同的直管更容易被磨破；(2)中心管和排渣管形成的环隙较小，若遇到较大渣块或者气化炉壳体内部衬里脱落，将会堵住环管，影响气化炉正常排渣；(3)中心管直管部分较长，为防止中心管晃动，需在环管内增加支撑件固定中心管，支撑件受到灰渣直接冲刷，会最终脱落，引起中心管晃动，中心射流将偏离气化炉中心区域，导致床层内流化不良形成死区，造成炉内结焦。以上问题均影响气化炉长周期稳定运行。

为了解决上述问题，中国实用新型专利申请“一种灰熔聚流化床气化炉用气体分布器”(申请号：201210346022.4，公布号：CN102827644A)公开了一种灰熔聚气化炉用气体分布器，排渣管一端连接在锥形分布板的底部并开口，另一端穿过气化炉壳体与气化剂气源连接，分布式喷射管一端连接并开口于锥形分布板的下部，另一端穿过气化炉壳体后与气化剂气源连接，分布式喷射管至少为三个，且其在锥形分布板上的开口以排渣管的中心呈对称均匀分布。该气体分布器不足之处在于：(1)锥形分布板上表面容易磨损，对于流化床气化炉来说，气体分布器是一个至关重要的部件，它对流化床的流化效果以及气固两相反应的各项性能都具有决定性的影响，由于锥形分布板上表面容易磨损，锥形分布板将很快被磨穿，导致锥形分布板报废，气化炉将被迫停车；(2)分布式喷射管数量至少为3个，气化炉壳体开孔数量会增加，每一支喷射管需安装阀门调节，这将增加气化炉制造成本；另外，进入每一支喷射管的气量需要相同，才能保证所有喷射管喷射出的气体能够汇聚在气化炉的中心区域，这就要求每一支喷射管的阀门需要同步调节来控制气量，这将增加气化炉的操作难度。

中国实用新型专利“一种射流流化床气化炉用的气体分布器”(申请号：201420499113.6，授权号CN204079921U)公开了一种射流流化床气化炉用的气体分布器，是有出气圆孔的倒锥形分布板位于圆柱形气室壳体上部，其上端与圆柱形气室壳体相连，下端与预分离渐缩管上端相连；预分离渐缩管上分布至少有3个对称的气化剂射流喷嘴。该气体分布器不足之处在于：(1)预分离渐缩管上分布至少有3个对称的气化剂射流喷嘴，同上述申请号：201210346022.4公开的一种灰熔聚流化床气化炉用气体分布器不足之处(2)相同；(2)倒锥形气体分布板上端与圆柱形气室壳体直接相连，气化炉内高温会通过倒锥形分布板传导至气化炉壳体，导致壳体温度超过设计温度，而煤气化炉属于II类或III类压力容器，壳体超温后板材许用应力会迅速下降，会有爆炸危险，气化炉运行存在严重的安全隐患；(3)排渣管上端为预分离渐缩管，在高温条件下的气流冲刷及排渣导致预分离渐缩管磨损严重，气化炉难以长周期运行。

因此，需要提供一种流化床煤炭气化炉用气体分布器，其不仅能够长期、高效、安全及稳定运行，而且结构简洁、制造简单成本低，操作简便。

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