液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統的制作方法

液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統，解決了現有排渣系統存在的工藝過程復雜、操作繁瑣、設備投資高、可靠性差的問題。技術方案包括加壓氣化爐，所述加壓氣化爐依次與破渣機、減壓管、膨脹節、渣收集罐與撈渣機連接，所述減壓管還經節流裝置與排氣罐連接，所述排氣罐的底部出口與渣收集罐連接。本實用新型系統簡單、設備投資低、可靠性高、使用壽命長。
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及煤氣化領域，具體的說是一種液態排渣加壓氣化爐排渣系統。 液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統

【背景技術】
[0002] 目前，加壓氣化爐已廣泛應用于化工、冶金、機械等行業。根據氣化爐內的反應溫 度和灰渣狀態，加壓氣化爐排渣可分為固態排渣和液態排渣：當氣化反應溫度低于灰渣的 熔融溫度，灰渣將以固態形式排出；而當氣化爐反應溫度高壓灰渣的熔融溫度，熔融灰渣可 以自由流動，灰渣將以液態形式排出。由于加壓氣化爐氣化反應溫度一般都比較高，以煤氣 化爐為例，采用氣流床氣化的加壓氣化爐，其氣化爐內的反應溫度高達1600°C以上，灰渣基 本成熔融狀態排出。當前應用廣泛的加壓氣流床煤氣化爐一般采用液態排渣的形式。采用 液態排渣主要優點在于：由于氣化反應溫度高，可以確保原料中的含碳物質充分反應氣化， 保證高的碳轉化率；同時，灰渣在高溫熔融狀態下經激冷形成玻璃體渣，性質穩定，對環境 幾乎沒有影響；此外，經激冷形成玻璃體的爐渣還可用作水泥摻合劑或道路建造材料，進行 進一步的綜合利用。
[0003] 當前加壓氣化爐液態排渣系統基本上都是采用帶鎖斗減壓裝置的排渣系統，該系 統存在以下幾個方面的缺點和不足：①氣化爐排渣方式為間斷進行，不能實現連續穩定的 排渣過程；②采用鎖斗系統，需要在鎖斗上下游各增加一組排渣閥，系統容易出現故障；③ 鎖斗系統分為集渣、減壓、排渣、清洗、充壓五個過程，并進行往復循環，操作和控制系統復 雜；④鎖斗排渣系統投資和操作費用高，維護困難，成本高。⑤鎖斗系統工藝過程復雜，能耗 高，可靠性不高，經濟性較差。


【發明內容】

[0004] 本實用新型的目的是為了解決上述問題，提供一種系統簡單、設備投資低、可靠性 高、使用壽命長、操作靈活簡便、運行成本低，節能降耗的液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排 渣系統。
[0005] 本實用新型液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統，包括加壓氣化爐，所述加壓 氣化爐依次與破渣機、減壓管、膨脹節、渣收集罐與撈渣機連接，所述減壓管還經節流裝置 與排氣罐連接，所述排氣罐的底部出口與渣收集罐連接，所述渣收集罐的不凝氣出口與排 氣罐連接。
[0006] 所述膨脹節與水力旋流器連接，所述水力旋流器的頂部和底部出口均與渣收集罐 連接。
[0007] 所述水力旋流器的底部出口和渣收集罐的底部出口均設沖洗管，所述沖洗管經管 道與灰水泵連接。
[0008] 所述渣收集罐底部的沖洗管的向下傾角為15?60度。
[0009] 所述減壓管包括套裝的內管和外管，所述內、外管上開有多個減壓孔，所述外管上 的減壓孔經管道與節流裝置連接。
[0010] 所述內管的內壁裝有螺旋管板，沿螺旋管板的垂直中心線開有1個流通孔。
[0011] 所述外管沿軸向均勻開有三排減壓孔，每排有三個減壓孔，沿外管徑向呈正三角 形均布。
[0012] 所述內管沿軸向均勻開有5-15排減壓孔，每排有6個減壓孔，沿外管徑向呈正六 邊形均布。
[0013] 所述外管上的減壓孔的孔徑為10?150mm;所述內管上的減壓孔的孔徑為10? 100mm，且內管的減壓孔孔徑小于外管的減壓孔孔徑。
[0014] 所述流通孔的孔徑為50?200mm，內管與外管間的間隙控制在50?150mm。
[0015] 用上述系統的方法為：加壓氣化爐生成的高溫熔渣進入氣化爐底部進行水浴激冷 后，再送入破渣機破碎（優選熔渣破碎至40_以下），破碎后的熔渣形成渣水混合物進入 減壓管，渣水混合物在通過減壓管泄壓時，產生的含高壓氣體和少量細渣水的混合物經節 流裝置進一步減壓后送入排氣罐進行洗滌和氣液分離，泄壓后的渣水混合物經膨脹節進入 渣收集罐，最后排入撈渣機；所述排氣罐內頂部的排放氣送往火炬，底部的渣水送入渣收集 罐。
[0016] 所述泄壓后的渣水混合物經膨脹節先送入水力旋流器進行旋流分離后再送入渣 收集罐,所述水力旋流器頂部溢流出的溢流液也送入渣收集罐。
[0017] 沖洗水經加壓后分別送入水力旋流器的底部出口和渣收集罐的底部出口用于沖 渣。
[0018] 所述減壓管包括套裝的內管和外管，所述內管的內壁裝有螺旋管板，沿螺旋管板 的垂直中心線開有1個流通孔；所述內、外管上開有多個減壓孔，所述外管上的減壓孔經管 道和節流裝置與排氣罐連接；所述渣水混合物在減壓管的內管中沿螺旋管板及其流通孔螺 旋下行的同時迅速泄壓減壓，泄壓時產生的含高壓氣體和少量細渣水混合物先通過內管上 的減壓孔及外管上的減壓孔減壓后，再經管道及節流裝置被進一步減壓后送入排氣罐，泄 壓后的渣水混合物進入膨脹節。
[0019] 發明人針對現有加壓氣化爐間歇式泄壓排渣過程進行了深入研究，發現泄壓過程 是無法進行連續排渣的問題所在，能夠對來自加壓氣化爐的熔渣持續釋放壓力是解決上述 問題的關鍵，因此， 申請人:對加壓氣化爐泄壓排渣過程進行改進，先將來自氣化爐底部的熔 渣進行破碎，然后將碎渣送入減壓管中，利用減壓管的特殊結構及相連裝置使熔渣在減壓 管內下落的同時進行泄壓，泄壓時產生的含高壓氣體和少量細渣水的混合物經節流裝置進 一步減壓后送入排氣罐進行洗滌和氣液分離后排放，從而實現泄壓的目的。
[0020] 為了避免壓力下熔渣下行時對設備的沖擊，在減壓管的底部設置膨脹節，以消除 高壓渣水混合物泄壓減壓過程中產生的應力。
[0021] 由于連續減壓管為疲勞設備，為了保證裝置連續穩定可靠運行，所述減壓管可以 采取1開1備的配置形式，一旦運行的減壓管出現故障或不能實現減壓目的時，立即切換到 備用的減壓管，故障的減壓管切換出系統并進行相應的檢修。
[0022] 所述排氣罐可以對送來的含高壓氣體及少量細渣水的混合物進行洗滌和分離，氣 體由頂部排出，渣水混合物由底部排出。
[0023] 由減壓管經膨脹節引出的熔渣由于之前經過破碎和泄壓，因此部分細小熔渣和水 的混合物會以類似懸浮乳液狀態存在，不利于后續撈渣操作，為了使渣水能更充分有效分 離，發明人將由膨脹節引出的泄壓后的渣水混合物送入水力旋流器，利用旋流分離的原理， 消除渣水的乳液混合狀態，使渣水更易分離，熔渣隨重力由旋流器底部排入渣收集罐，頂部 溢流的溢流液也送入渣收集罐。
[0024] 在水力旋流器的底部出口和渣收集罐的底部出口引入沖洗水的目的為了冷卻高 溫渣水和沖渣，減少高溫熔渣對設備的損害，降低相關設備的材料等級，也使渣水排出更加 順暢，最終保證從渣收集罐排出的渣水溫度降到50?80°C。
[0025] 所述減壓管采用雙層套管結構，內管設有螺旋管板，沿螺旋管板的垂直中心線開 有流通孔。所述內、外管上開有多個減壓孔，所述外管上的減壓孔經管道和節流裝置與排氣 罐連接。當高壓渣水混合物（包括熔渣、水和加壓溶解在渣水中的高壓氣體的固液氣三相 混合物）在經過減壓管時，沿內管上螺旋管板及其流通孔下落，下落過程中，一方面內管上 的螺旋管板對高壓渣水混合物起到螺旋減壓作用，延緩了渣水的通過速度；另一方面，渣水 混合物中減壓釋放出的高壓氣體和少量細渣水的混合物會沿內管的減壓孔排出，經內、夕卜 管的間隙擴散形成一次減壓，然后再經外管的減壓孔送入管道經節流裝置形成二次減壓， 減壓時產生的含高壓氣體和少量細渣水的混合物經節流裝置進一步減壓后送入排氣罐洗 滌和氣液分離釋放，最終起到了將高壓渣水混合物的連續泄壓減壓的作用和目的。
[0026] 所述節流裝置可以是一個或多個串聯的限流孔板、或者是壓力調節閥。
[0027] 進一步的，優選內管的減壓孔數量多于外管的減壓孔，且內管的減壓孔的孔徑小 于外管的減壓孔孔徑，這樣可以提高減壓的效果。為了保證均勻泄壓，外管上減壓孔應沿外 管的軸向均勻開有三排減壓孔，每排有三個減壓孔，沿外管徑向呈正三角形均布。而內管沿 軸向均勻開有5-15排減壓孔，每排有6個減壓孔，沿外管徑向呈正六邊形均布，具體可根據 不同泄壓要求控制內管上減壓孔的大小和排數，所述內管的減壓孔和外管的減壓管最好不 在同一個水平面上。通過對內、外管減壓孔的位置排布、孔徑大小、數量及內外管間隙的限 定，可以最大程度保證泄壓的最優效果，提高泄壓效率。
[0028] 本實用新型方法可將氣化爐內壓力1. 0?6. 5MPaG的高壓渣水混合物連續減壓至 0. 1?0. 5MPaG，從而實現連續排渣過程。為了保證減壓系統的穩定性和可靠性，所述減壓 管采用1開1備的形式。
[0029] 所述沖洗水可以為氣化裝置后續系統經過處理冷卻后的灰水，灰水溫度控制在 40 ?60。。。
[0030] 有益效果：
[0031] 1.本實用新型的系統取消了鎖斗系統，取消了昂貴且易于出現故障的固體排渣 閥，同時取消了渣鎖斗循環泵和渣水冷卻器，改變過去的間歇式減壓排渣過程為連續減壓 排渣過程，解決了間歇式減壓帶來的各種問題。
[0032] 2.降低了設備投資成本和操作費用，減少了維護費用，使得操作和控制更加簡單， 降低了排渣系統的故障率，提高了氣化裝置運行的穩定性和可靠性。
[0033] 3.利用排氣罐釋放壓力、收集減壓過程中產生的廢氣，通過洗滌分離使渣水和不 凝氣分離，減壓過程產生的廢氣直接送往火炬燃燒排放，無有毒污染廢氣排放，過程環保， 操作安全。
[0034] 4.利用膨脹節減少渣水沖擊壓力，保證設備長周期穩定運行；利用水力旋流器和 渣收集罐實現渣水有效分離和集渣過程，保證后續撈渣作業效率；減壓管的設計簡單巧妙、 設備投資低、泄壓效果好、可控性高，配合排氣罐能有效實現壓力的連續釋放。
[0035] 5.本實用新型系統流程簡單、排渣量大、操作靈活簡便，運行成本低、安全可靠、節 能降耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036] 圖1為本實用新型系統圖暨工藝流程圖；
[0037] 圖2為本實用新型減壓管A-A剖面示意圖；
[0038] 圖3為圖1中的B部放大圖。
[0039] 其中：1 一加壓氣化爐；2-破渣機；3-減壓管，3. 1-外管、3. 2 -內管、3. 3-螺旋 管板、3. 4-外管減壓孔、3. 5 -內管減壓孔、3. 6-流通孔；4一膨脹節；5-水力旋流器；6- 渣收集罐；7-撈渣機；8-運渣車；9一節流裝置；10-排氣罐；11 一灰水泵；12-沖洗管； 13-渣水泵。

【具體實施方式】
[0040] 下面結合附圖對本實用新型作進一步解釋說明：
[0041] 參照圖1，加壓氣化爐1的渣水出口依次與破渣機2、減壓管3、膨脹節4、水力旋流 器5、渣收集罐6和撈渣機7連接，所述減壓管3還經節流裝置9與排氣罐10連接，所述排 氣罐10的的底部出口和水力旋流器的頂部出口還與渣收集罐6連接。所述水力旋流器5 的底部出口和渣收集罐6的底部出口均設沖洗管12,所述沖洗管12經管道與灰水泵11連 接。所述渣收集罐6的不凝氣出口與排氣罐10連接，所述渣收集罐6底部的沖洗管12的 向下傾角a為15?60度。
[0042] 參照圖2,所述減壓管3包括套裝的內管3. 2和外管3. 1，所述內、外管3. 1、3. 2上 開有多個減壓孔，所述外管3. 1上的外管減壓孔3. 4經管道與節流裝置9連接。所述內管 3. 2的內壁裝有螺旋管板3. 3,沿螺旋管板的垂直中心線開有1個流通孔3. 6 (孔徑為50? 200_)，下落的高壓渣水混合物能夠沿上述螺旋管板形成的螺旋通道及其流通孔3. 6旋轉 下行，延長了減壓管3內單位高度下高壓渣水混合物的下落行程，起到螺旋減壓的作用。所 述外管3. 1沿軸向均勻開有三排減壓孔，每排有三個外管減壓孔3. 4,沿外管3. 1徑向呈正 三角形均布。所述內管3. 2沿軸向均勻開有5-15排減壓孔，每排有6個內管減壓孔3. 5,沿 外管徑向呈正六邊形均布。所述外管3. 1上的外管減壓孔3. 4的孔徑為10?150mm;所述 內管3. 2上的內管減壓孔3. 5的孔徑為10?100mm。內管3. 2與外管3. 1間的間隙L控制 在50?150mm，內管減壓孔3. 5的孔徑小外管減壓孔3. 4的孔徑。
[0043] 工藝過程：
[0044] 1. 0?6. 5MPaG的加壓氣化爐1高溫反應生成的爐渣落入到氣化爐1底部進行水 浴激冷后，大塊熔渣經破渣機2破碎至小于40_后，碎渣隨水流（簡稱高壓渣水混合物） 進入到與氣化爐底部相連的減壓管3內，經減壓管3連續泄壓減壓至0. 1?0. 5MpaG后，進 入到與減壓管3底部的膨脹節4減緩下落的作用力，然后渣水混合物一起送入水力旋流器 5,在水力旋流器5的作用下，渣水分層，渣水混合物由水力旋流器底部進渣收集罐6,水力 旋流器5頂部的溢流液也由頂部出口送入渣收集罐6,最后渣水混合物被冷卻降溫至50? 80°C后通過導管將渣排放到撈渣機7,并由撈渣機7撈出至運渣車8送往界外，撈渣后的渣 池水經渣水泵13送入下游工序處理后回用。
[0045] 水力旋流器5底部出口連有氣化裝置后續系統送來的作為沖洗水的40?60°C的 低溫灰水，經灰水泵11加壓后，經沖洗管12分別送入水力旋流器5和渣收集罐3的底部出 口處，用于沖渣和冷卻高溫渣水混合物，保證由渣收集罐6排出的渣水混合物被冷卻降溫 至 50 ?80°C。
[0046] 減壓管3的減壓過程如下：破碎后的高壓渣水混合物進入減壓管3時，沿著內管 3. 2與螺旋管板3. 3之間形成的螺旋通道及螺旋管板上的減壓孔3. 6下落，下落過程中，高 壓渣水混合物迅速降壓。與此同時，由于減壓管3為套管結構，內外管3. 2、3. 1的管壁都均 勻開有減壓孔，高壓渣水混合物泄壓時釋放的高壓氣體和少量細渣水依次經內管3. 2的內 管減壓孔3. 5和外管3. 1上的外管減壓孔3. 4排出，由于減壓孔的限流降壓作用，也使得沿 減壓管3下行的高壓渣水混合物迅速泄壓。由外管3. 1的外管減壓孔3. 4排出的高壓氣體 和少量細渣水通過連有節流裝置9的管道進一步降壓后送入排氣罐10,將減壓管3減壓泄 放的壓力通過排氣罐10釋放，最終實現高壓渣水的減壓和泄壓目的。排氣罐10可以為一 塔板式容器，從減壓管3排出的高壓氣體和少量細渣水在排氣罐10中被從界外送來的工藝 水洗滌，在排氣罐10頂部經汽液分離裝置分離后，氣體送往火炬燃燒排放，分離出的渣水 混合物通過底部出口經管道回送到渣收集罐6。另外，罐收集罐6中的不凝氣也可經不凝氣 出口送入排氣罐10進行洗滌分離。
[0047] 通過以上裝置和措施，起到了將高壓渣水混合物連續泄壓減壓的作用，最終實現 了液態排渣的加壓氣化爐的連續泄壓和排渣目的。
【權利要求】
1. 一種液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統，包括加壓氣化爐，其特征在于，所述加 壓氣化爐依次與破渣機、減壓管、膨脹節、渣收集罐與撈渣機連接，所述減壓管還經節流裝 置與排氣罐連接，所述排氣罐的底部出口與渣收集罐連接，所述渣收集罐的不凝氣出口與 排氣罐連接。
2. 如權利要求1所述的液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統，其特征在于，所述膨 脹節與水力旋流器連接，所述水力旋流器的頂部和底部出口均與渣收集罐連接。
3. 如權利要求2所述的液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統，其特征在于，所述水 力旋流器的底部出口和渣收集罐的底部出口均設沖洗管，所述沖洗管經管道與灰水泵連 接。
4. 如權利要求1所述的液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統，其特征在于，所述渣 收集罐底部的沖洗管的向下傾角為15?60度。
5. 如權利要求1-4任一項所述的液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統，其特征在 于，所述減壓管包括套裝的內管和外管，所述內、外管上開有多個減壓孔，所述外管上的減 壓孔經管道與節流裝置連接。
6. 如權利要求5所述的液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統，其特征在于，所述內 管的內壁裝有螺旋管板，沿螺旋管板的垂直中心線開有1個流通孔。
7. 如權利要求5所述的液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統，其特征在于，所述外 管沿軸向均勻開有三排減壓孔，每排有三個減壓孔，沿外管徑向呈正三角形均布。
8. 如權利要求5所述的液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統，其特征在于，所述內 管沿軸向均勻開有5-15排減壓孔，每排有6個減壓孔，沿外管徑向呈正六邊形均布。
9. 如權利要求5所述的液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統，其特征在于，所述外 管上的減壓孔的孔徑為10?150mm;所述內管上的減壓孔的孔徑為10?100mm，且內管減 壓孔的孔徑小于外管減壓孔的孔徑。
10. 如權利要求6所述的液態排渣加壓氣化爐連續泄壓排渣系統，其特征在于，所述流 通孔的孔徑為50?200mm，內管與外管間的間隙控制在50?150mm。
【文檔編號】C10J3/72GK203866265SQ201420281923
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】章衛星, 梁永煌, 游偉, 張宗飛, 徐建民, 夏吳 申請人:中國五環工程有限公司