[发明专利]一种含碳有机物加压气化固态湿式排渣装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含碳有机物加压气化固态湿式排渣装置和方法，具体涉及一种固态排渣气化过程中高温高压灰渣的冷却和排出装置和方法。

背景技术

煤气化技术广泛应用于化工、冶金、机械、建材和民用燃气等方面，是这些行业的龙头技术。

煤气化技术按照原料煤在气化炉内的运动状态可分为：移动床，流化床，气流床三大类。固定床是块状煤与气化剂逆向加入，煤中碳等有机物气化后，灰渣从炉底排出，如果床层被过量蒸汽作用而使灰渣特性限制在灰熔点以下，灰渣即以固态排出，如灰渣经高温作用而成液态流出即称为液态排渣；在流化床气化中，煤通常以小于6mm的粒度入炉，操作温度低于灰熔点，灰渣以固态高温从气化炉底部排出；气流床气化是粒度小于0.13mm的煤粉被气化剂夹带进入炉内，在高温和悬浮状态下进行气化，灰渣在高于灰熔点温度下以液态排出。气流床排渣通常采用高温熔渣经过水激冷再经破渣机和锁斗排出；固定床和流化床为固态渣以干法排出，其中高温灰渣需要使用气体或水冷螺旋冷却方法。

对于固定床和流化床气化工艺，现有高温固态干法排渣方法存在诸多问题，严重影响气化炉的长周期操作：1)高温固态物料采取气体冷却，仅适用于固定床气化工艺，对流化床不适用；流化床一般采取水冷螺旋机，但对大排渣量，由于间接换热，需要换热面积大，因此不得不采用多级串联，设备复杂，机械转达部件也易损坏；2)对于高压干法排渣锁斗，增压减压过程需要大量高压气体(氮气或CO₂等气体)，并且在减压过程中卸放气中夹带粉尘导致管道和阀门磨损，排出气体含可燃气体和硫化物等，可造成污染环境；3)干法排出的灰渣在机运过程中扬尘严重。

发明内容

本发明的目的是克服加压煤(或含碳有机物)气化固态干法排渣工艺存在的上述缺点，提出了一种结构简单、维护量小、运行周期长且操作环境友好的湿式排渣装置和使用方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：1)采用充水锁斗系统，增压和减压介质由水代替气体；2)锁斗水温控制在40～80℃，排水减压析出气体少并且排渣易于直接输运；3)高温灰渣入口采用夹套结构，夹套内介质为水或低温气体(小于300℃)，其作用一为保证内部落灰管处于高温但里外等压工况，作用二可以起到对灰渣夹带作用，强化在水中的润湿，使得细灰快速溶入水中。4)渣斗内衬防腐材料，包括金属、无机材料或耐温有机材料。

本发明的排渣装置是由上渣斗和下渣斗组成，其特征在于上渣斗的顶端有高温灰渣入口管，在高温灰渣入口管外面有夹套管，在夹套管上有水或低温气体进口，夹套管环隙下端为开口，上渣斗中部有有上渣斗测温口、液位计上安装口、液位计下安装口和高压水溢流口，高压水溢流口的高度位于液位计上安装口之下，在上渣斗下部有高压水入口和循环水入口，在上渣斗底部有上渣斗落渣管，上渣斗落渣管上有松动水入口，下渣斗上部阀门与上渣斗落渣管和下渣斗落渣管连接，下渣斗落渣管位于下渣斗顶部的中间，在下渣斗顶部的下渣斗落渣管两侧有测压口和减压口，下渣斗上部有下渣斗增压水入口和循环水出口，下渣斗中部有下渣斗测温口，在下渣斗底部有下渣斗下部阀门。

所述的上渣斗和下渣斗内衬防腐材料。

本发明排渣装置的使用方法如下：

(1)、高温灰渣进入高温灰渣入口管，在来自夹套管的水或低温气体，以2～60m/s速度夹带灰渣落入上渣斗中，与高压水接触被冷却至40～80℃，并随向下水流通过下渣斗上部阀门进入下渣斗；

(2)上渣斗内的温度通过上渣斗高压水入口进入的高压水量控制，流量范围为5～200t/h，上渣斗内水的液位通过调节高压水溢流口排出的高压水量控制，为保证灰渣顺利落入下渣斗，由下渣斗循环水出口排出5～30t/h的水经过循环水入口进入上渣斗，形成下行水流促进灰渣向下流动；

(3)当下渣斗灰渣积攒到30～60min需向外排渣时，首先关闭下渣斗上部阀门和下渣斗循环水出口，打开下渣灰斗的减压口减压，当压力小于0.5MPa时，打开下渣斗下部阀门，使灰渣与水混合物一起排出；

(4)当灰渣水混合物从下渣斗排完以后，关闭下渣斗下部阀门，开启增压水入口向下渣斗充水，下渣斗注满水后，关闭减压口，然后用高压水给下渣斗增压，当下渣斗压力达到与气化炉压力相差小于0.5MPa时，关闭增压水入口，打开下渣斗上部阀门，然后开启松动水入口，开启下渣斗循环水出口，使下渣斗循环水出口流出的水经过循环水入口循环进入上渣斗。

如上所述的气体为N₂、CO₂、蒸汽或煤气等。