專利名稱：一種含碳有機物加壓氣化固態(tài)濕式排渣裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含碳有機物加壓氣化固態(tài)濕式排渣裝置和方法，具體涉及一種固 態(tài)排渣氣化過程中高溫高壓灰渣的冷卻和排出裝置和方法。
背景技術(shù)：
煤氣化技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工、冶金、機械、建材和民用燃?xì)獾确矫?，是這些行業(yè)的 龍頭技術(shù)。煤氣化技術(shù)按照原料煤在氣化爐內(nèi)的運動狀態(tài)可分為移動床，流化床，氣流床三 大類。固定床是塊狀煤與氣化劑逆向加入，煤中碳等有機物氣化后，灰渣從爐底排出，如果 床層被過量蒸汽作用而使灰渣特性限制在灰熔點以下，灰渣即以固態(tài)排出，如灰渣經(jīng)高溫 作用而成液態(tài)流出即稱為液態(tài)排渣；在流化床氣化中，煤通常以小于6mm的粒度入爐，操作 溫度低于灰熔點，灰渣以固態(tài)高溫從氣化爐底部排出；氣流床氣化是粒度小于0. 13mm的煤 粉被氣化劑夾帶進(jìn)入爐內(nèi)，在高溫和懸浮狀態(tài)下進(jìn)行氣化，灰渣在高于灰熔點溫度下以液 態(tài)排出。氣流床排渣通常采用高溫熔渣經(jīng)過水激冷再經(jīng)破渣機和鎖斗排出；固定床和流化 床為固態(tài)渣以干法排出，其中高溫灰渣需要使用氣體或水冷螺旋冷卻方法。對于固定床和流化床氣化工藝，現(xiàn)有高溫固態(tài)干法排渣方法存在諸多問題，嚴(yán)重 影響氣化爐的長周期操作1)高溫固態(tài)物料采取氣體冷卻，僅適用于固定床氣化工藝，對 流化床不適用；流化床一般采取水冷螺旋機，但對大排渣量，由于間接換熱，需要換熱面積 大，因此不得不采用多級串聯(lián)，設(shè)備復(fù)雜，機械轉(zhuǎn)達(dá)部件也易損壞；幻對于高壓干法排渣鎖 斗，增壓減壓過程需要大量高壓氣體(氮氣或(X)2等氣體)，并且在減壓過程中卸放氣中夾 帶粉塵導(dǎo)致管道和閥門磨損，排出氣體含可燃?xì)怏w和硫化物等，可造成污染環(huán)境；；3)干法 排出的灰渣在機運過程中揚塵嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服加壓煤(或含碳有機物)氣化固態(tài)干法排渣工藝存在的上述 缺點，提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)量小、運行周期長且操作環(huán)境友好的濕式排渣裝置和使用 方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)采用充水鎖斗系統(tǒng)，增壓和減壓 介質(zhì)由水代替氣體；幻鎖斗水溫控制在40 80°C，排水減壓析出氣體少并且排渣易于直接 輸運；3)高溫灰渣入口采用夾套結(jié)構(gòu)，夾套內(nèi)介質(zhì)為水或低溫氣體(小于300°C)，其作用 一為保證內(nèi)部落灰管處于高溫但里外等壓工況，作用二可以起到對灰渣夾帶作用，強化在 水中的潤濕，使得細(xì)灰快速溶入水中。4)渣斗內(nèi)襯防腐材料，包括金屬、無機材料或耐溫有 機材料。本發(fā)明的排渣裝置是由上渣斗和下渣斗組成，其特征在于上渣斗的頂端有高溫灰 渣入口管，在高溫灰渣入口管外面有夾套管，在夾套管上有水或低溫氣體進(jìn)口，夾套管環(huán)隙 下端為開口，上渣斗中部有有上渣斗測溫口、液位計上安裝口、液位計下安裝口和高壓水溢流口，高壓水溢流口的高度位于液位計上安裝口之下，在上渣斗下部有高壓水入口和循環(huán) 水入口，在上渣斗底部有上渣斗落渣管，上渣斗落渣管上有松動水入口，下渣斗上部閥門與 上渣斗落渣管和下渣斗落渣管連接，下渣斗落渣管位于下渣斗頂部的中間，在下渣斗頂部 的下渣斗落渣管兩側(cè)有測壓口和減壓口，下渣斗上部有下渣斗增壓水入口和循環(huán)水出口， 下渣斗中部有下渣斗測溫口，在下渣斗底部有下渣斗下部閥門。所述的上渣斗和下渣斗內(nèi)襯防腐材料。本發(fā)明排渣裝置的使用方法如下(1)、高溫灰渣進(jìn)入高溫灰渣入口管，在來自夾套管的水或低溫氣體，以2 60m/s 速度夾帶灰渣落入上渣斗中，與高壓水接觸被冷卻至40 80°C，并隨向下水流通過下渣斗 上部閥門進(jìn)入下渣斗；(2)上渣斗內(nèi)的溫度通過上渣斗高壓水入口進(jìn)入的高壓水量控制，流量范圍為 5 200t/h，上渣斗內(nèi)水的液位通過調(diào)節(jié)高壓水溢流口排出的高壓水量控制，為保證灰渣 順利落入下渣斗，由下渣斗循環(huán)水出口排出5 30t/h的水經(jīng)過循環(huán)水入口進(jìn)入上渣斗，形 成下行水流促進(jìn)灰渣向下流動；(3)當(dāng)下渣斗灰渣積攢到30 60min需向外排渣時，首先關(guān)閉下渣斗上部閥門和 下渣斗循環(huán)水出口，打開下渣灰斗的減壓口減壓，當(dāng)壓力小于0. 5MPa時，打開下渣斗下部 閥門，使灰渣與水混合物一起排出；(4)當(dāng)灰渣水混合物從下渣斗排完以后，關(guān)閉下渣斗下部閥門，開啟增壓水入口向 下渣斗充水，下渣斗注滿水后，關(guān)閉減壓口，然后用高壓水給下渣斗增壓，當(dāng)下渣斗壓力達(dá) 到與氣化爐壓力相差小于0. 5MPa時，關(guān)閉增壓水入口，打開下渣斗上部閥門，然后開啟松 動水入口，開啟下渣斗循環(huán)水出口，使下渣斗循環(huán)水出口流出的水經(jīng)過循環(huán)水入口循環(huán)進(jìn) 入上渣斗。如上所述的氣體為N2、CO2、蒸汽或煤氣等。本發(fā)明可實現(xiàn)常壓或加壓固定床、流化床氣化爐高溫灰渣的冷卻和排渣，該方法 的優(yōu)點在于1)增壓和減壓介質(zhì)為水，操作環(huán)境清潔，可消除管道閥門磨損問題；2)排水溫度控制在40 80°C，排水減壓析出氣體少，處理簡單；排渣溫度適宜，易 于輸運，無揚塵問題；3)高溫灰渣通過氣體夾帶作用，強化了在水中的潤濕，使得細(xì)灰快速進(jìn)入水中；4)渣斗內(nèi)溫度低，內(nèi)襯防腐材料易選擇，壽命長；5)無需高溫閥門，開工率提高。


圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示1-夾套管，2-水或低溫氣體進(jìn)口，3-液位計上安裝口，4-高壓水溢流 口，5-液位計下安裝口，6-上渣斗測溫口，7-高壓水入口，8-循環(huán)水入口，9-松動水入口， 10-下渣斗上部閥門，11-測壓口，12-減壓口，13-下渣斗落渣管，14-下渣斗增壓水入口， 15-下渣斗測溫口，16-下渣斗下部閥門，17-高溫灰渣入口管，18-上渣斗落渣管，19-循環(huán) 水出口。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理做進(jìn)一步詳細(xì)闡述。實施例1排渣裝置是由上渣斗和下渣斗組成，上渣斗的頂端有高溫灰渣入口管17，在高溫 灰渣入口管17外面有夾套管1，在夾套管1上有水或低溫氣體進(jìn)口 2，夾套管1環(huán)隙下端為 開口，上渣斗中部有上渣斗測溫口 6、液位計上安裝口 3、液位計下安裝口 5和高壓水溢流口 4，高壓水溢流口 4的高度位于液位計上安裝口 3之下，在上渣斗下部有高壓水入口 7和循 環(huán)水入口 8，在上渣斗底部有上渣斗落渣管18，上渣斗落渣管18上有松動水入口 9，下渣斗 上部閥門10與上渣斗落渣管18和下渣斗落渣管13連接，下渣斗落渣管13位于下渣斗頂 部的中間，在下渣斗頂部的下渣斗落渣管13兩側(cè)有測壓口 11和減壓口 12，在下渣斗上部有 下渣斗增壓水入口 14和循環(huán)水出口 19，下渣斗中部有下渣斗測溫口 15，在下渣斗底部有下 渣斗下部閥門16。將本發(fā)明的排渣裝置的高溫灰渣入口管17與氣化爐排渣口連接，從氣化爐排渣 口排出的高溫灰渣進(jìn)入高溫灰渣入口管17，在來自夾套管1的水，以2m/s速度夾帶灰渣落 入上渣斗中，與高壓水接觸被冷卻至40°C，并隨向下水流通過下渣斗上部閥門10進(jìn)入下渣 斗；上渣斗內(nèi)的溫度通過上渣斗高壓水入口 7進(jìn)入的高壓水量控制，流量為5t/h，上渣斗內(nèi)水的液位通過調(diào)節(jié)高壓水溢流口 4排出的高壓水量控制，為保證灰渣順 利落入下渣斗，由下渣斗循環(huán)水出口 19排出5t/h的水循環(huán)經(jīng)過循環(huán)水入口 8進(jìn)入上渣 斗，形成下行水流促進(jìn)灰渣向下流動；當(dāng)下渣斗灰渣積攢到60min需向外排渣時，首先關(guān) 閉下渣斗上部閥門10和下渣斗循環(huán)水出口 19，打開下渣灰斗的減壓口 12減壓，當(dāng)壓力小 于0. 5MPa時，打開下渣斗下部閥門16，使灰渣與水混合物一起排出；當(dāng)灰渣水混合物從下 渣斗排完以后，關(guān)閉下渣斗下部閥門16，開啟增壓水入口 14向下渣斗充水，下渣斗注滿水 后，關(guān)閉減壓口 12，然后用高壓水給下渣斗增壓，當(dāng)下渣斗壓力達(dá)到與氣化爐壓力相差小于 0. 5MPa時，關(guān)閉增壓水入口 14，打開下渣斗上部閥門10，然后開啟松動水入口 9，開啟下渣 斗循環(huán)水出口 19，使下渣斗循環(huán)水出口 19流出的水經(jīng)過循環(huán)水入口 8循環(huán)進(jìn)入上渣斗。實施例2將本發(fā)明的排渣裝置的高溫灰渣入口管17與氣化爐排渣口連接，從氣化爐排渣 口排出的高溫灰渣進(jìn)入高溫灰渣入口管17，在來自夾套管1的C02，以30m/s速度夾帶灰渣 落入上渣斗中，與高壓水接觸被冷卻至60°C，上渣斗內(nèi)的溫度通過上渣斗高壓水入口 7進(jìn) 入的高壓水量控制，流量為120t/h，上渣斗內(nèi)水的液位通過調(diào)節(jié)高壓水溢流口 4排出的高 壓水量控制，為保證灰渣順利落入下渣斗，由下渣斗循環(huán)水出口 19排出15t/h的水循環(huán)經(jīng) 過循環(huán)水入口 8進(jìn)入上渣斗，形成下行水流促進(jìn)灰渣向下流動；當(dāng)下渣斗灰渣積攢到45min 需向外排渣時，首先關(guān)閉下渣斗上部閥門10和下渣斗循環(huán)水出口 19，打開下渣灰斗的減壓 口 12減壓，當(dāng)壓力小于0. 5MPa時，打開下渣斗下部閥門16，使灰渣與水混合物一起排出； 當(dāng)灰渣水混合物從下渣斗排完以后，關(guān)閉下渣斗下部閥門16，開啟增壓水入口 14向下渣斗 充水，下渣斗注滿水后，關(guān)閉減壓口 12，然后用高壓水給下渣斗增壓，當(dāng)下渣斗壓力達(dá)到與 氣化爐壓力相差小于0. 5MPa時，關(guān)閉增壓水入口 14，打開下渣斗上部閥門10，然后開啟松動水入口 9，開啟下渣斗循環(huán)水出口 19，使下渣斗循環(huán)水出口 19流出的水經(jīng)過循環(huán)水入口 8循環(huán)進(jìn)入上渣斗。實施例3將本發(fā)明的排渣裝置的高溫灰渣入口管17與氣化爐排渣口連接，從氣化爐排渣 口排出的高溫灰渣進(jìn)入高溫灰渣入口管17，在來自夾套管1的水蒸氣)，以60m/s 速度夾帶灰渣落入上渣斗中，與高壓水接觸被冷卻至80°C，并隨向下水流通過下渣斗上部 閥門10進(jìn)入下渣斗；上渣斗內(nèi)的溫度通過上渣斗高壓水入口 7進(jìn)入的高壓水量控制，流量 為200t/h，上渣斗內(nèi)水的液位通過調(diào)節(jié)高壓水溢流口 4排出的高壓水量控制，為保證灰渣 順利落入下渣斗，由下渣斗循環(huán)水出口 19排出30t/h的水循環(huán)經(jīng)過循環(huán)水入口 8進(jìn)入上 渣斗，形成下行水流促進(jìn)灰渣向下流動；當(dāng)下渣斗灰渣積攢到30min需向外排渣時，首先關(guān) 閉下渣斗上部閥門10和下渣斗循環(huán)水出口 19，打開下渣灰斗的減壓口 12減壓，當(dāng)壓力小 于0. 5ΜΙ^時，打開下渣斗下部閥門16，使灰渣與水混合物一起排出；當(dāng)灰渣水混合物從下 渣斗排完以后，關(guān)閉下渣斗下部閥門16，開啟增壓水入口 14向下渣斗充水，下渣斗注滿水 后，關(guān)閉減壓口 12，然后用高壓水給下渣斗增壓，當(dāng)下渣斗壓力達(dá)到與氣化爐壓力相差小于 0. 5MPa時，關(guān)閉增壓水入口 14，打開下渣斗上部閥門10，然后開啟松動水入口 9，開啟下渣 斗循環(huán)水出口 19，使下渣斗循環(huán)水出口 19流出的水經(jīng)過循環(huán)水入口 8循環(huán)進(jìn)入上渣斗。
權(quán)利要求
1.一種含碳有機物加壓氣化固態(tài)濕式排渣裝置，它是由上渣斗和下渣斗組成，其特征 在于上渣斗的頂端有高溫灰渣入口管(17)，在高溫灰渣入口管(17)外面有夾套管(1)，在 夾套管(1)上有水或低溫氣體進(jìn)口 0)，夾套管(1)環(huán)隙下端為開口，上渣斗中部有上渣斗 測溫口(6)、液位計上安裝口(3)、液位計下安裝口(5)和高壓水溢流口 G)，高壓水溢流口 (4)的高度位于液位計上安裝口( 之下，在上渣斗下部有高壓水入口(7)和循環(huán)水入口 (8)，在上渣斗底部有上渣斗落渣管(18)，上渣斗落渣管(18)上有松動水入口(9)，下渣斗 上部閥門(10)與上渣斗落渣管(18)和下渣斗落渣管(13)連接，下渣斗落渣管(13)位于 下渣斗頂部的中間，在下渣斗頂部的下渣斗落渣管(13)兩側(cè)有測壓口(11)和減壓口(12)， 在下渣斗上部有下渣斗增壓水入口(14)和循環(huán)水出口(19)，下渣斗中部有下渣斗測溫口 (15)，在下渣斗底部有下渣斗下部閥門(16)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種含碳有機物加壓氣化固態(tài)濕式排渣裝置，其特征在于所述 上渣斗和下渣斗的內(nèi)襯防腐材料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種含碳有機物加壓氣化固態(tài)濕式排渣裝置的使用方法， 其特征在于包括如下步驟(1)、高溫灰渣進(jìn)入高溫灰渣入口管，在來自夾套管的水或低溫氣體，以2 60m/s速度 夾帶灰渣落入上渣斗中，與高壓水接觸被冷卻至40 80°C，并隨向下水流通過下渣斗上部 閥門進(jìn)入下渣斗；(2)上渣斗內(nèi)的溫度通過上渣斗高壓水入口進(jìn)入的高壓水量控制，流量范圍為5 200t/h，上渣斗內(nèi)水的液位通過調(diào)節(jié)高壓水溢流口排出的高壓水量控制，為保證灰渣順利 落入下渣斗，由下渣斗循環(huán)水出口排出5 30t/h的水經(jīng)過循環(huán)水入口進(jìn)入上渣斗，形成下 行水流促進(jìn)灰渣向下流動；(3)當(dāng)下渣斗灰渣積攢到30 60min需向外排渣時，首先關(guān)閉下渣斗上部閥門和下渣 斗循環(huán)水出口，打開下渣灰斗的減壓口減壓，當(dāng)壓力小于0. 時，打開下渣斗下部閥門， 使灰渣與水混合物一起排出；(4)當(dāng)灰渣水混合物從下渣斗排完以后，關(guān)閉下渣斗下部閥門，開啟增壓水入口向下渣 斗充水，下渣斗注滿水后，關(guān)閉減壓口，然后用高壓水給下渣斗增壓，當(dāng)下渣斗壓力達(dá)到與 氣化爐壓力相差小于0. 時，關(guān)閉增壓水入口，打開下渣斗上部閥門，然后開啟松動水 入口，開啟下渣斗循環(huán)水出口，使下渣斗循環(huán)水出口流出的水經(jīng)過循環(huán)水入口循環(huán)進(jìn)入上 渣斗。
4.如權(quán)利要求3所述的一種含碳有機物加壓氣化固態(tài)濕式排渣裝置的使用方法，其特 征在于所述的氣體為乂、CO2、蒸汽或煤氣。
全文摘要
一種含碳有機物加壓氣化固態(tài)濕式排渣裝置是由上渣斗和下渣斗組成，上渣斗的頂端有高溫灰渣入口管(17)，在高溫灰渣入口管(17)外面有夾套管(1)，在夾套管(1)上有水或低溫氣體進(jìn)口(2)，夾套管(1)環(huán)隙下端為開口，上渣斗中部有上渣斗測溫口(6)、液位計上安裝口(3)、液位計下安裝口(5)和高壓水溢流口(4)，高壓水溢流口(4)的高度位于液位計上安裝口(3)之下，在上渣斗下部有高壓水入口(7)和循環(huán)水入口(8)，在上渣斗底部有上渣斗落渣管(18)，上渣斗落渣管(18)上有松動水入口(9)，下渣斗上部閥門(10)與上渣斗落渣管(18)和下渣斗落渣管(13)連接，下渣斗落渣管(13)位于下渣斗頂部的中間，在下渣斗頂部的下渣斗落渣管(13)兩側(cè)有測壓口(11)和減壓口(12)，在下渣斗上部有下渣斗增壓水入口(14)和循環(huán)水出口(19)，下渣斗中部有下渣斗測溫口(15)，在下渣斗底部有下渣斗下部閥門(16)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)量小、運行周期長且操作環(huán)境友好的優(yōu)點。
文檔編號C10J3/06GK102071067SQ20101056437
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者劉于英, 原豐貞, 宋新朝, 張尚武, 張永奇, 房倚天, 楊金權(quán), 王志宇, 王毅, 王洋, 郭金霞, 馬小云, 黃戒介 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所, 山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司