一种内置气固分离装置的流化床气化炉

技术领域

本发明涉及生物质气化技术领域，尤其涉及一种内置气固分离装置的流化床气化炉。

背景技术

前流化床气化返料系统是在气化炉含尘合成气出口外部设置旋风分离器，被旋风分离器补集的细粉颗粒从旋风底部通过一段满足堆料高度来实现与炉底部压差达到平衡的料腿，再经过J形阀或者N形阀等形式返回气化炉内部高温区继续参加气化反应。这种由气化炉顶部——旋风分离——料腿——返料阀——气化炉底部建立的外循环返料系统势必会造成气化装置框架高，建筑结构投资成本高；外循环系统均为高温设备的刚性直连，需控制高温设备的金属壁温的温差在一定的范围，否则超出温差范围会引发系统变形不协调而产生巨大的热应力，对运行过程中的各部位温差控制要求高。返料阀目前主流为J形或者N形结构，返料阀需要通过料腿的堆料高度来实现与炉底部压差达到一定平衡，在此压差平衡下，借助返料阀的流化风松动固体颗粒实现自然循环返料，此种基于压差平衡建立的自然循环返料系统对炉内的压力波动抵抗力较差。

发明内容

本发明为解决现有流化床气化技术工程化中框架结构高、设备投资大、系统运行要求控制准、返料循环系统的结构热稳定性差、系统操作稳定性低的问题，所采用的技术方案是：一种内置气固分离装置的流化床气化炉，包括：气化炉本体和气固分离装置，所述气固分离装置设置于所述气化炉本体内，所述气化炉本体外设有连通所述气化炉本体内的返料横管，所述气固分离装置下端连接返料立管，所述返料立管底端延伸至所述气化炉本体外并连通所述返料横管，且所述气化炉本体上开设有连通所述气固分离装置的除尘气出口，所述气固分离装置上开设有连通所述气化炉本体内的含尘气进口，所述气化炉本体内下部设有布气板。

进一步改进为，所述气固分离装置顶端通过吊环连接于所述气化炉本体顶端内壁上。

进一步改进为，所述气固分离装置上设有支座，且所述气化炉本体内的所述支座对应处设有托板，所述托板用于支撑所述支座。

进一步改进为，所述气固分离装置包括壳体，所述壳体包括上部的圆柱形筒体和下部的锥形料斗，所述壳体由金属管绕制而成。

进一步改进为，所述气固分离装置偏心设置于所述气化炉本体内，且所述气固分离装置的所述含尘气进口侧与所述气化炉本体内壁的距离大于另一侧与所述气化炉本体内壁的距离。

进一步改进为，所述含尘气进口的进气方向与所述气固分离装置外壁相切。

进一步改进为，所述气化炉本体外壁上设有气化炉返料下降管，所述气化炉返料下降管顶端连通所述返料立管，所述气化炉返料下降管底端连通所述返料横管。

进一步改进为，所述返料横管外侧端设有连通所述返料横管内腔的输送气管，所述返料横管的内侧端设有连通所述气化炉本体内腔的物料导流口。

进一步改进为，所述物料导流口设置于所述布气板的下方，并通过一高温耐磨输送管连接于所述布气板上。

进一步改进为，所述物料导流口设置于所述布气板的上方。

进一步改进为，所述物料导流口为所述气化炉本体侧开口大于所述返料横管侧的喇叭状。

本发明的有益效果是：

本发明提供的内置气固分离装置的流化床气化炉，过将气固分离装置内置，由外循环改进为内循环，减少高温承压设备数量，降低流化气化装置框架高度，节约投资，消除高温设备直连带来的系统结构热应力问题，特别是加压情况下的结构热应力问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例一的内置气固分离装置的流化床气化炉结构示意图；

图2是本发明实施例二的内置气固分离装置的流化床气化炉结构示意图；

图3是本发明的气固分离装置的安装位置示意图。

图中：1.气化炉本体，11.承压钢壳，12.耐火衬里，13.托板，14.返料下降管，15.中心筒，16.除尘气出口，2.气固分离装置，21壳体，211.圆柱形筒体，212.锥形料斗，213.吊环，214.支座22.含尘气进口，23.下料出口，3.返料立管，31.顶部伸缩头，32.底部斜管，4.返料横管，41.输送气管，5.布气板，6.高温耐磨输送管。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种内置气固分离装置的流化床气化炉，包括：气化炉本体1和气固分离装置2，所述气固分离装置2固定安装于所述气化炉本体1内，所述气化炉本体1外设有连通所述气化炉本体1内，且横向布置的的返料横管4，所述气固分离装置2下端连接有一返料立管3，所述返料立管3底端延伸至所述气化炉本体1外并连通所述返料横管4，且所述气化炉本体1顶端开设有连通所述气固分离装置2的，带中心筒15的除尘气出口16。所述气固分离装置2的侧壁上开设有连通所述气化炉本体1内的含尘气进口22，所述气化炉本体1内的下部固定安装有布气板，该布气板5呈锥形。所述气化炉外壳1包括承压钢壳11及附着钢壳上的耐火衬里12。

本发明提供的内置气固分离装置的流化床气化炉，过将气固分离装置内置，由外循环改进为内循环，减少高温承压设备数量，降低流化气化装置框架高度，节约投资，消除高温设备直连带来的系统结构热应力问题，特别是加压情况下的结构热应力问题。

进一步改进为，所述气固分离装置2顶端固定有一圈吊环213，通过该吊环213与气化炉本体1的承压钢壳11顶部连接。

进一步改进为，所述气固分离装置2的外壁上设有横向延伸的支座214，且所述气化炉本体1内的所述支座214对应处设有从内壁向内横向延伸的托板13，所述托板13用于支撑所述支座214。其中，由于气化炉在工作时其内温度高达900℃，支座采用钢材制作，为了避免高温导致的钢材强度下降，进一步改进为：所述托板13优选为水冷托板，所述支座214优选为水冷支座。

进一步改进为，水冷支座、水冷托板外部均敷设有高导热性和高耐磨度的非金属衬里，通过该非金属衬里，保护金属水冷壁不受含尘高速气的冲刷侵蚀。采用高导热性的衬里提高了水冷壁的传热效率，能够更快的带走热量，延长构件的使用寿命。

进一步改进为，所述气固分离装置2包括壳体21，所述壳体21包括上部的圆柱形筒体211和下部的锥形料斗212，所述壳体21由金属管绕制而成。由于金属承受不了高温含尘气体的长时间冲刷，长时间冲刷容易导致水冷壁破损，而若没有水的冷却，整个由金属管绕制而且的水冷壁就会失去强度而垮塌，为避免此问题的发生，本实施例中金属管绕制而成的壳体21内外表面均敷设高导热性和高耐磨度的非金属衬里。所述锥形料斗212连接于所述圆柱形筒体211下方。所述锥形料斗212底端连接下料出口23，所述下料出口23连接下料立管3。其中，所述壳体21优选为钢管绕制而成。

进一步改进为，所述返料立管3包括顶部伸缩头31、底部斜管32。所述下料出口23与顶部伸缩头31环隙间填充有高温密封材料，防止气化炉内气氛沿环隙串入所述气固分离装置2内部，即保证气固分离装置2的分离效果，又保证气化炉炉内与所述气固分离装置2内部形成一定压降。

如图1和图3所示，进一步改进为，所述气固分离装置2通过相应的固定装置偏心设置于所述气化炉本体1内，且所述气固分离装置2的所述含尘气进口22侧与所述气化炉本体1内壁的距离大于另一侧与所述气化炉本体1内壁的距离，从而使得含尘气进口22处的空间更大，进气效率更高。同时，使与下料出口23相连的返料立管3尽量靠近气化炉炉壁，减少炉内横向管长度，便于引出气化炉壳外。

进一步改进为，所述含尘气进口22的进气方向与所述气固分离装置2外壁相切，用以提高进气效率。

进一步改进为，所述气化炉本体1外壁上设有下端向外倾斜的气化炉返料下降管14，所述气化炉返料下降管14顶端连通所述返料立管3，所述气化炉返料下降管14底端连通所述返料横管4，为气固分离装置分离出的固体粉料提供返料通道。

进一步改进为，所述返料横管4和气化炉返料下降管14内部均敷设有耐磨隔热衬里，在所述返料横管4外侧尾部设置带引射作用的内伸式的输送气管41。相比于现有技术，本实施例中将返料阀结构改进为带引射功能的输送气输送，实现可控的强制循环返料。所述返料横管4的内侧端设有连通所述气化炉本体1内腔的物料导流口42。该物料导流口42可通过改变气化炉的耐火衬里12的开孔形状来改变其开口大小及方向。

进一步改进为，所述物料导流口42设置于所述布气板5的下方，并通过一设置在气化炉本体1内的高温耐磨输送管6连接于所述布气板5上。

进一步改进为，所述高温耐磨输送管6由高温耐蚀无缝钢管制作成，钢管内壁敷设高温耐磨的非金属材料。所述高温耐磨输送管6一端穿过所述布气板5并进行强度密封焊接，另外一端端部通过设置膨胀间隙，并通过填充耐高温密封材料压紧实现密封。

进一步改进为，所述布气板5设置于气化炉本体1内的底部，与气化炉承压钢壳11相连。所述布气板5是由高温耐蚀钢板卷制而成的锥体形状，锥体部分钻设有按一定规律排布的气孔。

进一步改进为，所述气孔呈圆周分布，且沿所述布气板5由上至下设有多圈所述气孔。

进一步改进为，所述布气板5上相邻两圈所述气孔中，上圈所述气孔的直径小于或等于下圈所述气孔的直径。所述布气板5设有10-20圈气孔，每圈小孔直径1mm-20mm，每圈气孔直径相等，但上部气孔直径小于或等于下部气孔直径；所述气孔均匀分布，气孔间距50-150mm。具体地，可沿所述布气板5由上至下气孔直径逐渐增大，因布气板5上部压力小，气体容易通过，下部压力大，气体阻力大，难以通过，而上小下大的气孔分布可以保证气体出去的速度基本相同，流化效果好。而为了降低加工成本，可每2-6圈的所述气孔直径相同。

进一步改进为，所述气孔方向与所述布气板5侧壁夹角为30°至90°。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于：所述物料导流口42设置于所述布气板5的上方。

进一步改进为，所述物料导流口42为所述气化炉本体1侧开口大于所述返料横管4侧的喇叭状。具体地，通过改变气化炉的耐火衬里12的开孔形状，形成使返回的物料倾斜向下输送的内小外大喇叭状的物料导流口42，既能使得物料向底部高温区输送，又能防止气化炉停车时大颗粒物料堵塞通道。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。