[发明专利]气化炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种气化炉。特别地，本发明涉及固体处理设备旋转犁部、用于使产生灰的含碳物质气化的气化炉的可旋转的炉栅组件、以及用于使含碳物质气化的气化炉。

背景技术

对于诸如FBDB^TM气化炉之类的一些气化炉，断续地或者连续地装载或卸除颗粒物质、例如颗粒状的含碳物质(例如煤)和灰是必要的。因此，例如，在加压的气化炉(例如，固定床型干底气化炉)的情况下，颗粒状的含碳的给料、例如煤被装载到气化炉的加压的气化腔中，以形成床(在固定床型气化炉的情况下)，并且在升高的温度和压力下气化，并在气化之后，任何剩余的未气化的物质作为灰经由可旋转的炉栅组件和灰锁从气化炉中除去。

可旋转的炉栅组件具有两个主要的机械功能。首先，可旋转的炉栅组件用于从气化腔的底部提取灰，但还用于压碎并除去可能在气化过程中形成的任何灰聚集物(炉渣)。可旋转的炉栅组件还用于将气化剂(通常为蒸汽和氧气的混合物)分配到含碳物质的床中。

通常，传统的可旋转的炉栅组件包括多个部件，这些部件主要是：上部的大致圆锥形的可旋转的炉栅部件、下部的可旋转支承结构、以及连接在可旋转支承结构的下周边的齿圈，其中下部的可旋转支承结构在可旋转支承结构的上周边刚性地连接到上部的可旋转炉栅部件上，使得可旋转的炉栅部件和可旋转的支承结构绕共同的旋转轴线一起旋转。设置有最下方的固定支承结构，可旋转的部件支承在该固定支承结构上。在使用中，当驱动性地连接到下部的可旋转的支承结构上的齿圈经由使可旋转的炉栅组件的可旋转的部件旋转的马达和齿轮箱组件驱动时，可旋转的炉栅组件旋转。

当可旋转的炉栅组件旋转时，刚性地连接到上部可旋转炉栅部件的外周的一个或多个对称地周向间隔开的犁部用于从气化炉的底部除灰。灰包括干的粗灰和炉渣，炉渣是气化过程的副产品。炉渣是熔化的灰的颗粒的固体聚积物。炉渣需要被压碎，以便有效地从气化炉中除去。犁部通过排灰通道连续地将灰刮掉，该排灰通道限定在可旋转炉栅组件的上部可旋转炉栅部件与气化炉的壁之间。当可旋转炉栅组件旋转时，炉渣在安装在上部可旋转炉栅部件上的护板与安装在气化炉的壁上的耐磨砖之间被压碎。灰和炉渣在重力作用下从排灰通道下落到与排灰通道连通的灰锁中，从而离开气化炉。

固定床气化炉的操作和灰从固定床气化炉的去除是本领域所公知的，并且在WO 2006/061738中进行了详细的描述。

本发明人已经体验过两个已有的犁部设计。第一个是传统的“短直犁部”，第二个是目前在南非的FBDB^TM气化炉中进行商业使用的“香蕉型犁部(Banana Plough^TM)”。

短直犁部与香蕉型犁部的主要不同在于，短直犁部具有平面的前导面和后曳面，而香蕉型犁部具有弯曲的前导面和后曳面，其中前导面和后曳面沿着相同的方向弯曲，在一定程度上与香蕉类似。短直犁部和香蕉型犁部均安装在可旋转炉栅组件的上部可旋转炉栅部件上，与旋转方向成一角度，使得犁部的前导面的功能为从气化腔中的灰床上将灰颗粒刮掉并使灰颗粒径向向内地经由中心排灰通道或环形空间进入到布置在可旋转炉栅组件的下方的灰腔中。通常，多个犁部、例如四个犁部对称地安装在可旋转炉栅组件上。因此，在可旋转炉栅组件的正向旋转期间，每个犁部的前导面通过刮擦和切割运动从气化炉中除灰并压碎炉渣颗粒，其造成灰颗粒沿着径向向内的路径从气化炉的壁到达中心排灰环形空间并进入灰腔。

在短直犁部的操作中，已经观察到可旋转炉栅组件的犁部和其他部件上的严重的腐蚀。这导致了对可旋转炉栅组件的构造材料做出的改进，例如通过引入定制的硬化表面以减轻腐蚀以及通过引入犁部和暴露于灰颗粒的其他耐磨面的几何形状的多种改变来进行改进。这些改变等等导致了目前正处于商用并已经有了大约40年的历史的香蕉型犁部的发展。

本发明人已在随后了解到利用香蕉型犁部除灰的方式造成可旋转炉栅组件的一些部件、犁部和暴露于灰的气化炉壁的腐蚀。离散元件建模已经出人意料地表明了安装了香蕉型犁部的可旋转炉栅组件的正向旋转造成在后面的犁部的前导面迫使灰颗粒积聚在前面的犁部的后曳面上。因此，灰颗粒在前面的犁部的后曳面、气化炉壁以及后面的犁部的前导面之间被压缩。这造成了灰颗粒在两个犁部之间的积聚和压缩，其导致了在气化炉壁上的向外的力。楔入在犁部与气化炉壁之间的灰颗粒造成了气化炉壁上和炉栅组件的部件上的腐蚀图案。