[发明专利]流化床分布板、流化床反应器及其气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种流化床分布板、流化床反应器及其气化方法。

背景技术

我国的能源特征是“富煤、少油、缺气”，将煤转化为能源中最优质的燃料甲烷是适合我国国情且清洁环保的捷径，而将煤转化为燃料甲烷的常用方法之一是采用流化床技术，通过煤自下而上与气化剂反应保持连续不断的沸腾和悬浮状态以使其具有良好的传热性能和反应效率。

流化床设备中最主要的构件为气化剂分布装置（一般称作“分布板”），起着均匀布气和支撑固相颗粒的重要作用，其形状和结构极大的影响着设备的传热与传质等生产操作性能。现有的流化床设备中所使用的气化剂分布板多为锥形分布板，该分布板的角度多为45度，并布有均匀的小孔，可以在分布板区内形成有良好的气固接触条件，从而使所有颗粒都处于运动状态。

但在实际使用中，上述分布板多使用在常、低压气化技术中，即在水煤比、氧煤比一定的情况下，流化床内气速相对较高，能够实现分布板区域颗粒的良好流化，且受原料煤粒径分布的影响较小。但若将其应用在中、高压的煤气化技术或煤催化气化技术中则无法满足流化需求，特别是在宽粒径分布或者有大粒径原料煤参与的气化过程中更是容易因失流化而在分布板上引起结渣，最终导致整个装置的非正常停运。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流化床分布板、流化床反应器及其气化方法，以避免大颗粒在分布板区域因失流化而造成的结渣现象。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种流化床分布板，所述流化床分布板具有向上向外延伸的锥形筒体，在所述筒体侧壁上开设有入射方向与流化床内部流化场方向相一致的旋孔。

可选的，所述筒体的上端面与所述侧壁之间形成的夹角为50-80°。

可选的，所述旋孔开设在所述筒体1/3以上的区域。

进一步的，所述旋孔的入射方向与其所在平面圆的切线夹角为0-60°。

可选的，所述旋孔的直径为2-10mm，开孔率为0.2-0.5%。

可选的，在所述筒体侧壁上还开设有直孔。

进一步的，所述直孔开设在所述筒体1/2以下的区域。

进一步的，距离所述筒体下端面5-20mm的区域内不开设直孔。

可选的，所述直孔的直径为0.5-2mm，开孔率为0.1-0.5%。

另一方面，本发明提供了一种流化床反应器，包括：反应器主体、进料管线、气化剂管线、出气管线、气控排渣装置以及包括上述任一技术方案所提供的流化床分布板。

再一方面，本发明提供了一种包括上述任一技术方案所提供的流化床反应器的气化方法，包括以下步骤：

将具有一定催化剂负载量的碳质材料通过进料管线投入反应器腔室内，并在同时将气化剂通过气化剂管线送入气室，经分布板送入反应器腔室内，以供二者发生气化反应；

将气化反应生成的气体产物通过出气管线排出反应器，并将固体产物通过气控排渣装置排出反应器。

可选的，所述气化剂由O₂、CO或H₂中的一种或多种与过热蒸汽混合而成。

本发明实施例提供了一种流化床分布板、流化床反应器及其气化方法，与现有的流化床分布板相比不同的是，在本发明实施例提供的流化床分布板的侧壁上开设有入射方向与流化床内部流化场方向相一致的旋孔，可以强化分布板区域大颗粒的流动，并增强了其在炉内的返混行为，从而有效地避免宽粒径分布或者有大粒径原料煤参与气化时因存在有失流化形成的流动死区而引起的在分布板上的结渣现象，特别是降低反应过程中有氧存在情况下的结渣风险，进而有利于煤气化过程的进行。

附图说明

图1为本发明实施例提供的流化床分布板的示意图；

图2为本发明实施例提供的在流化床分布板上开设的旋孔与所在平面圆的切线夹角β示意图；

图3为本发明实施例提供的在流化床分布板上开设的旋孔与所在平面圆的仰角γ示意图；

图4为本发明实施例提供的流化床反应器的示意图；

图5为本发明实施例提供的流化床反应器的气化方法流程图；

图6为本发明实施例提供的不同角度分布板的氧浓度分布的CFD模拟图。

具体实施方式