一种水煤浆净化预变炉

技术领域

本发明涉及一种水煤浆净化预变炉，属于水煤浆气化技术领域。

背景技术

GE水煤浆气化技术中，是将水煤浆和纯氧通过工艺烧嘴喷入气化炉内，在气化炉的炉膛内发生部分氧化反应，生成粗水煤气。粗水煤气经洗涤塔洗涤去除颗粒物后送至下游净化工序，由于洗涤塔的洗涤效果有限，进入净化变换装置中的水煤气仍夹带大量细颗粒物，致使变换催化剂易产生积灰、结块，从而导致催化剂活性下降甚至失活。为尽可能地延长催化剂使用寿命，增设预变炉装置，预变炉内设置氧化铝瓷球层和预变保护剂层，氧化铝瓷球层拦截水煤气中的大部分灰分和水分，预变保护剂层发生变换反应，反应后的水煤气从预变炉底部流出后，进入变换炉内继续发生变换反应。由于预变炉承载了前端水煤气中大部分灰分，其阻力上升较快，特别当洗涤塔除灰效果不好时，预变炉压差上升就更加明显，大约运行30～45天后就需在线切换到另一台预变炉。切出的预变炉需要进行换剂作业，进行一次预变炉换剂作业的费用较高，以处理429000m

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种水煤浆净化预变炉，其包括炉体和布置在炉体内的集垢筐和分布篮，在炉体内装填有预变保护剂层，在该预变保护剂层的上侧铺设有上氧化铝瓷球层，该上氧化铝瓷球层由第一氧化铝瓷球堆积而成，该集垢筐放置在上氧化铝瓷球层上，且该集垢筐与炉体的内壁之间具有间隙，在炉体的顶部设置进气口，该进气口的投影位于集垢筐内；该分布篮位于该集垢筐的下侧，该分布篮的上端面与上氧化铝瓷球层的上侧面平齐，分布篮的下端伸入到预变保护剂层内，在竖直方向上，集垢筐的投影覆盖分布篮；

该集垢筐的顶部呈敞口状，该集垢筐的侧壁和底板均具有第一气体流道，在该集垢筐内装填有条状预变保护剂和第二氧化铝瓷球中的至少一种，在集垢筐的下部设置有支腿，该集垢筐经该支腿支撑在上氧化铝瓷球层上；

分布篮的顶部呈敞口状，在分布蓝的篮体上设置有第二气体流道，在分布篮内装填有第三氧化铝瓷球，气流能够经集垢筐的支腿之间的空间进入到分布篮内。

本申请在工作时，水煤气由进气口进入到预变炉内后，大部分的水煤气首先通过集垢筐内的条状预变保护剂或第二氧化铝瓷球，过滤掉灰分及明水，然后再进入下方的上氧化铝瓷球层和预变保护剂层。随着集垢筐上积灰的增多，集垢筐的压差增加，水煤气主要经集垢筐的支腿中间的空间进入到分布篮内，然后进入到预变保护剂层内。通过在炉体中设置集垢筐和分布篮，相当于实现了预变炉径向+轴向的结构形式，使得预变炉的有效集垢容量大幅增加，预变炉的运行周期延长，换剂次数减少，从而有效较低了企业的换剂费用和作业风险。

具体地，该集垢筐包括一不锈钢框架，在该不锈钢框架的竖直方向的中间部设置有第一不锈钢丝网，该第一不锈钢丝网沿水平方向延伸、并形成为集垢筐的底板，在该不锈钢框架的上部卷绕有第二不锈钢丝网，该第二不锈钢丝网形成为集垢筐的侧壁；不锈钢框架向下超过第一不锈钢丝网后形成为支腿；

第一不锈钢丝网和第二不锈钢丝网上的孔隙形成为第一气流通道。

利用不锈钢框架与炉体的内壁之间的间隙作为气流进入到上氧化铝瓷球层以及进入到集垢筐的支腿之间的通道，不锈钢丝网不但具有一定的强度，还具有一定的孔隙，能够保证气体的顺利通过。

进一步，该不锈钢框架的横截面呈矩形，且该不锈钢框架内接于炉体的内周面。在上述高度范围内，在保证拦截灰分的同时，避免集垢筐的高度过高。

将不锈钢框架设置为矩形、且内接于炉体的内周面后，可以避免集垢筐在气流的冲击下产生移动，偏离原设定位置。

进一步，集垢筐的高度为炉体的内径的5-8％。在上述高度范围内，在保证拦截灰分的同时，避免集垢筐的高度过高，影响操作人员在炉体的检修与维护作业。

具体地，分布篮呈圆筒状，分布篮的篮体由第三不锈钢丝网卷绕而成；第三不锈钢丝网上的孔隙形成为第二气流通道；

分布篮的外径为D-(2.1-2.5)δ，分布篮的高度为L-(1.1-1.3)δ，其中D为炉体的内径，δ为预变保护剂层内的设定积灰厚度，L为预变保护剂层的厚度。

其中的设定积灰厚度是指粉尘进入到预变保护剂层内后，沉积在预变保护剂层内时所形成的积灰厚度，该积灰厚度可以根据现有设备在运行时的具体积灰厚度进行确定，以使分布篮外部的预变保护剂层具有足量的厚度来拦截粉尘。

不锈钢丝网不但具有一定的强度，还具有一定的孔隙，能够保证气体的顺利通过。在上述分布蓝的尺寸限制下，使分布蓝外部的预变保护剂层具有恰当的厚度，并设置一定的余量，在保证拦截灰分的情况下，降低预变保护剂层中的预变保护剂的填充量。

进一步，为避免对灰分造成过度拦截，降低预变保护剂层的灰分拦截效果，第二氧化铝瓷球和第三氧化铝瓷球的直径均为第一氧化铝瓷球的直径的1.8-2.2倍。

进一步，集垢筐、分布篮、进气口以及炉体同轴设置。该设计能够使从进气口进入的气体能够大部分顺利首先经集垢筐，保证积垢筐的拦截效果，以及气体能够均匀地从积垢筐的支腿之间的空间进入到分布篮内。

附图说明

图1是本发明的一实施例的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是集垢筐的结构示意图。

图4是分布篮的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1和图2，一种水煤浆净化预变炉，其包括炉体1和布置在炉体1内的集垢筐2和分布篮3，该炉体1的内周面呈圆形，在炉体1的顶部的中心位置设置有进气口10，在炉体1的底部设置有排气口11，并在炉体上设置有人孔7和卸料孔5。

在炉体内由下向上依次装填有支撑剂层6、下氧化铝瓷球层9、预变保护剂层4以及铺设在预变保护剂层4上侧的上氧化铝瓷球层8，人孔7位于上氧化铝瓷球层8的上侧，卸料孔5用于卸出预变保护剂层4中的预变保护剂。其中的上氧化铝瓷球层8由第一氧化铝瓷球堆积而成。

该集垢筐2放置在上氧化铝瓷球层8上，且该集垢筐2与炉体的内壁之间具有间隙，该进气口10的投影位于集垢筐内；分布篮3位于该集垢筐2的下侧，分布篮3的上端面与上氧化铝瓷球层8的上侧面平齐，分布篮的下端伸入到预变保护剂层4内，在竖直方向上，集垢筐的投影覆盖分布篮。集垢筐、分布篮、进气口以及炉体同轴设置。

该集垢筐2的顶部呈敞口状，该集垢筐的侧壁22和底板24均具有第一气体流道，在该集垢筐内装填有条状预变保护剂21，在集垢筐的下部设置有支腿23。可以理解，在其它实施例中，可以在集垢筐内装填第二氧化铝瓷球或条状预变保护剂与第二氧化铝瓷球的混合物。

在分布篮3内装填有第三氧化铝瓷球32，气流能够经集垢筐2的支腿23之间的空间进入到分布篮3内。

请参阅图3，本实施例中，该集垢筐包括一截面呈正方形的不锈钢框架25，在该不锈钢框架的竖直方向的中间部设置有第一不锈钢丝网，该第一不锈钢丝网沿水平方向延伸、并形成为集垢筐的底板24，在该不锈钢框架的上部卷绕有第二不锈钢丝网，该第二不锈钢丝网形成为集垢筐的侧壁22。不锈钢框架25向下超过第一不锈钢丝网后形成为支腿23。第一不锈钢丝网和第二不锈钢丝网上的孔隙形成为第一气流通道。

不锈钢框架25内接于炉体的内周面。本实施例中，集垢筐的高度为炉体的内径的6.2％。

请参阅图4，该分布蓝3的顶部呈敞口状，分布篮3呈圆筒状，分布篮3的篮体31由第三不锈钢丝网卷绕而成；在分布蓝的外周面及底部均设置有加强筋33。第三不锈钢丝网上的孔隙形成为第二气流通道。

分布篮的外径为D-2.3δ，分布篮的高度为L-1.2δ，其中D为炉体的内径，δ为预变保护剂层内的设定积灰厚度，L为预变保护剂层的厚度。

具体在本实施例中，第二氧化铝瓷球和第三氧化铝瓷球的直径均为第一氧化铝瓷球的直径的2倍。

在本实施例工作时，水煤气从炉体1顶部的进气口10进入，大部分的水煤气首先通过集垢筐2内装填的条状预变保护剂21，过滤掉灰分，然后进入分布篮3和上氧化铝瓷球层8。随着集垢筐2上积灰的增多，气流通过的阻力上升，水煤气主要经集垢筐的支腿中间的空间进入到分布蓝内，然后进入到预变保护剂层内。

由于分布篮3中装填有大粒径的第三氧化铝瓷球32，气流通过的阻力较小，水煤气优先通过阻垢篮3，然后进入预变保护剂层4内。随着时间推移，阻垢篮3中积灰也愈加严重，气体通过阻力上升，水煤气改从阻垢篮3的四周进入预变保护剂层4，再依次通过炉体1内设置的下氧化铝瓷球层9和支撑剂层6，最后从炉体1底部的排气口11流出。通过在炉体1内设置集垢筐2和分布篮3，使得预变炉的有效集垢容量大幅增加，预变炉的运行周期由原来的30～45天延长至80～100天，有效降低了企业的换剂费用和作业风险。