[发明专利]一种流化床气化炉带出物料返炉循环控制装置及应用

说明书

技术领域

本发明属于一种用于流化床气化炉带出物料在高压、高温、各种条件下返炉循环装置及应用。

技术背景

流化床气化技术作为新一代洁净煤技术已在世界范围内得到广泛应用，目前正向加压大型化发展。随着加压气化炉处理量的增加，流化床气化炉炉顶带出半焦细粉量随之增大。为解决流化床气化炉半焦细粉的气化效率，必须通过气化炉带出物料多次返炉来提高它的转化效率。

流化床气化炉中的带出细粉循环是靠固体颗粒循环系统控制循环流量和维持必要的料封，它主要由立管和返料装置返料阀组成，立管的作用是形成足够的压头来平衡旋风分离器和气化炉内之间的负压差，保持和控制循环物料在循环系统中稳定流动，同时合理的立管截面积将立管中物料的下降速度控制在允许的范围内。返料装置则起到控制物料循环的开闭、循环物料的输送、返料量的调节的作用。

流化床气化炉不同于燃烧炉(锅炉)，带出物料为煤半焦，含碳高，循环倍率较小，返料装置中机械阀、气控阀均有应用，各有优缺点。机械阀的优点在于调节特性优良、运行控制调节灵活；但是由于长期在高温、高压环境下调节粉体物料流动，容易产生卡塞、磨蚀现象，调节性能和使用寿命受到限制。气控阀采用不同的充气方式和调节充气量来控制返料装置的开闭和调节物料流量，延长了阀门的使用寿命，阀门制造也更容易因而在循环流化床燃烧系统上得到了广泛的应用；但是气控阀的密封性较差，不能启到料封的作用，尤其是在大压差和低循环倍率(循环量与气化炉进料量之比)下启动和控制较难，另外现有气控阀的结构不能满足高压的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，操作简便，适用于各种条件下流化床气化炉带出物料返炉循环控制装置及应用。

本发明的原理是，采用机械阀建立或控制立管料位，通过测压点判断立管内的料位；利用水夹套和测温点确定物料在立管内的下移速率、调节气控阀的流化气、松动气和侧吹气，实现对进入气控阀的物料循环倍率的控制。机械阀的作用是建立料位和料位粗控，气控阀的作用是料位的精确控制。

本发明的流化床气化炉带出物料返炉循环控制装置是由测压口、换热器、测温点、机械阀和气控阀组成，其特征在于立管上有两个测压口，换热器和两个测温口，换热器上有进水口和出水口，换热器之上有第一个测温口，换热器之下第二个测温口，两个测压口位于第一个测温口之上，立管的下端和机械阀连接；机械阀下端通过进料管与气控阀的相连。

所述的气控阀为圆柱体结构，在气控阀内的中间设置有挡板，挡板的上端与气控阀顶部相连，挡板的下端与气控阀底部形成一通道，挡板将气控阀内部分隔成两个连通的返料室和物料供给室，与进料管下部相连的是物料供给室，在物料供给室有侧吹气管，侧吹气管与通道在同一水平位置上，返料室内有一隔板，隔板下端与返料室底部相连，隔板上端与返料室顶部形成另一通道，返料斜管与返料室相连，隔板与挡板之间的返料室底部是布风板，物料供给室的底部是布风板，布风板下面分别设置松动气室和返料气室，松动气室与物料供给室相连，返料气室与返料室相连，松动气管与松动气室相连，流化气管与返料气室相连。

如上所述的两个测压口的间距为0.8-1.2m。

如上所述的挡板的下端与气控阀底部形成一通道的截面积与进料管截面积之比应在0.8-1.2之间。

本发明的流化床气化炉带出物料返炉循环控制装置的应用方法如下：

(1)流化床气化炉开始运行时，来自旋风分离器的高温高压灰经立管向下流动，首先关闭机械阀来积攒料位；

(2)两个测压口压差为0.2～0.8kPa时，给换热器通入水，同时机械阀开启40～100％，当循环倍率＜5时，机械阀开启40-45％，循环倍率5-10时，机械阀开启65-75％左右，循环倍率10-20时，机械阀开启90-100％；

(3)机械阀开启后，首先用流化气先对返料室进行充气，使返料室中的物料处于流化状态，接着用松动气或侧吹气对物料供给室由小到大充气，在气控阀工作过程中，流化气、松动气和侧吹气联合充气控制物料的循环量，从而使物料进入返料斜管；

(4)通过测量二个测温口温度点T₁、T₂，经过公式计算得出立管内下移物料的循环量；

公式为：Q_焦＝Q_水·C_水·(T_进水-T_出水)/(C_焦·(T₁-T₂))