[发明专利]高温气流床气化/热解综合试验装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及煤化工领域，主要涉及煤气化或热解炉领域，具体涉及高温气流床气化/热解综合试验装置及系统。

背景技术

我国经济持续高速的发展使得对能源的需求逐年增加，但我国是一个“富煤贫油少气”的国家，因此加大对煤炭资源的高效洁净利用，发展具有我国特色的煤化工技术势在必行。气流床气化技术具有气化温度高、生产能力大、资源利用效率高、污染低等优点，非常适合现代煤化工发展的需要，是未来煤气化技术的重要发展趋势。

高温气流床煤气化技术已经大规模应用于工业化生产，气流床煤气化试验是煤气化装置设计、原料筛选、工艺参数优化不可或缺的环节。但目前煤气化试验仍有很多不足，煤气化试验装置的结构仍有待改进。为提供一种结构更为合理的加压管式电阻炉，申请号为CN202630679U的专利提供一种加压管式电阻炉：在炉膛内可拆卸地插设一炉管，在炉管内部的上端插设燃料喷射枪，燃料喷射枪外部设有水冷夹套，该燃料喷射枪的上端口与加压管式电阻炉的燃料入口连接；该燃料喷射枪的下端固定在一整流孔板中；插设有燃料喷射枪的整流孔板以上部分为预热段，燃料喷射枪下方的炉管部分为工作段；通过预热段将反应气预热至工作温度，使工作段温度均匀。在炉膛上部设有保护气体入口和反应气入口；加压管式电阻炉的底端可拆卸地插设有一取样枪，该取样枪的外径小于所述炉管的内径；所述取样枪的长度依需要选择；炉膛与加压管式电阻炉壳体之间设置有保温层。炉膛内安装有若干个加热体；在炉膛上部还设有测压管；壳体为钢板，保温层为耐火纤维。位于预热段的炉膛侧壁上设有若干测控热电偶，位于工作段的炉膛侧壁上设有若干测控热电偶及视察窗，每个测控热电偶对应一个控温区；加热体为电加热，其热端位于炉膛内，冷端埋在保温层内，加热体沿加压管式电阻炉体的高度方向间隔地安装两根加热体并水平对称且垂直布置在炉管两侧，相邻两侧加热体之间为控温区，并且相邻两层加热体之间呈交错排列，通过调整各高度的加热体两端的电压值以控制该控温区的加热功率；取样枪外部设有水冷夹套。该加压管式电阻炉可解决加热体密封、炉管不承压、加压下停留时间调节等问题，技术方案简易可行，实施成本低。

发明内容

本发明人发现，目前实验室对煤气化特性的研究多采用热重法，但其实验样品量少(10mg数量级)，煤颗粒固定不动与气流床颗粒运动方式差异大，研究结果缺乏指导性；常见的实验室小型气化炉反应温度不高且难以充分模拟气流床高温气化过程；中试或者工业试烧试验投资巨大，安全要求高，不能充分研究多种工况条件下的气化过程。因此，亟需一种能采用有代表性试样量、能进行高温条件下(实际运行的气流床气化炉气化温度一般高于1400℃)固态原料气流床气化试验的装置。

即，本发明解决的技术问题是：上述专利存在以下技术缺陷：(1)由于采用电阻丝加热，最高加热温度低(工作温度<1200℃)、进料量不稳定且难以计量、高温气化过程中不能分段采取气化固体残渣样等，不能实现对气流床高温煤气化反应的模拟；(2)采用燃料喷射枪输送燃料进入反应管，虽然可以实现对煤粉的进料，但是不能保证连续的进料时间；(3)使用取样枪取样，虽然可以满足普通样品的采集，但是不能实现对气化灰渣的分离收集。

本发明的目的是：(1)通过采用硅钼棒加热，提高了气化炉最高加热温度；同时，硅钼棒加热炉上边还加有一个电阻加热炉，增大了气化反应器恒温区，延长了原料在反应器中的停留时间，以实现对高温气流床煤气化反应的充分模拟；(2)通过使用内部带有刮板的螺旋进料器，保障了原料的连续稳定进料，并且可通过变频器调节螺旋进料器的功率以实现对进料速率的控制；(3)通过在反应管下端连接一个内置过滤装置的灰罐，实现气体与气化灰渣的分离，并且可以在灰罐后边出口处对气体进行取样分析；(4)灰罐为上下两段式结构，中间为一个球阀，并可通过一个卡箍实现下段与上段的脱离，可以随时关闭球阀，从下段取出样品。

具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：

一种高温气流床气化/热解综合试验装置，其特征在于，包括两段式加热炉1、螺旋进料器2、灰罐3和温度控制设备；

其中，所述两段式加热炉1包括相连的第一段加热炉和第二段加热炉，所述第一段加热炉为电阻丝加热炉11，第二段加热炉为硅钼棒加热炉12，在电阻丝加热炉11和硅钼棒加热炉12中心贯穿设置有反应管13，所述电阻丝加热炉11包括炉壁和设置于炉壁与反应管13之间的第一保温层，所述第一保温层内部设置有电阻丝加热体；所述硅钼棒加热炉12包括炉壁和设置于炉壁与反应管13之间的第二保温层，所述第二保温层内部设置有硅钼棒加热体124；