CN214496204U - 流化床反应器和气体分布器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及流化床技术领域，尤其涉及一种流化床反应器和气体分布器。其中气体分布器包括倒锥形分布板、排渣管和浮动导向机构，倒锥形分布板的底部设有开口，排渣管的上端与开口连通，排渣管的侧壁上设有进气口，进气口连通射流装置，用于向倒锥形分布板的上方区域通气，浮动导向机构卡设于开口处，且在进气口的进气压力下，能够向上浮动，以改变与倒锥形分布板之间的间隙大小。流化床反应器炉内压力突然增大时，浮动导向机构受到炉内压力后向下移动，减小浮动导向机构与倒锥形分布板之间的间隙，防止过多的物料沿着排渣管被排除炉内的问题。

Description

流化床反应器和气体分布器

技术领域

本公开涉及流化床技术领域，尤其涉及一种流化床反应器和气体分布器。

背景技术

流化床反应器工艺简单、单炉的生产能力大、粉煤制备能耗低，且煤气中几乎不含有焦油，酚和甲烷的含量也很少，排放的洗涤水对环境的污染较小，因此流化床煤气化炉在工业上得到广泛的应用。

流化床反应器一般通过分布板上最底部的排渣管进行排渣，颗粒终端速度大于排渣管气速，颗粒就通过排渣管落入渣斗，这样通过控制排渣管气速就可以控制是否排渣和排渣量的大小，但流化床为了保证煤在炉内的停留时间，一般高径比比较大，容易出现节涌现象，床内压力波动较大，当床内压力突然增大时及波动剧烈时，会导致物料被床内压力压入至排渣管内，会导致出现即使排渣管的气速很高仍然托不住床料的问题，会有大量的物料从排渣管排出系统，导致流化床气化炉内料位高度不够或投料初期建立不起床层，煤的反应时间短，碳转化率低；同样排渣管的气速太高，流化床内中心部位的排渣管气携带固体颗粒喷动剧烈，床内中心部位气速太高，低于此颗粒终端沉降速度的细颗粒会被吹出床层，因为沉降高度有限，大部分细颗粒被带出气化炉，中心部位气速低，就会有大量细煤粉未参与气化反应就被带出气化炉，同样导致碳转化率低。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种流化床反应器和气体分布器。

本公开提供了一种气体分布器，包括倒锥形分布板、排渣管和浮动导向机构，所述倒锥形分布板的底部设有开口，所述排渣管的上端连通所述开口，且所述排渣管的侧壁上设有进气口，所述进气口连通射流装置，用于向所述倒锥形分布板的上方区域通气；所述浮动导向机构卡设于所述开口处，且在所述进气口的进气压力下，能够向上浮动，以改变与所述倒锥形分布板之间的间隙大小。

可选的，所述浮动导向机构包括浮动部件和导向部件，所述浮动部件卡设于所述开口处，且所述浮动部件至少部分位于所述开口的上方，所述导向部件位于所述排渣管内，且所述导向部件的上端与所述浮动部件连接。

可选的，所述浮动部件的下部为与所述倒锥形分布板配合的倒锥形部，所述倒锥形部的锥度与所述倒锥形分布板的锥形相同，且所述倒锥形部的最上端的直径大于所述开口的直径。

可选的，所述倒锥形部的最下端的直径小于所述开口的直径。

可选的，所述浮动部件的上部为锥形部，所述锥形部的最下端与所述倒锥形部的最上端直径相等，且所述锥形部在最下端处与所述倒锥形部的最上端连接。

可选的，所述导向部件包括连接部和限位部，所述连接部与所述浮动部件连接，所述限位部设于所述连接段的外表面上，所述排渣管的内壁上设有限位台阶，所述限位台阶与所述限位部配合，用于限制所述浮动导向机构的最高运动位置。

可选的，所述排渣管包括自上而下依次设置的第一排渣段和第二排渣段，所述第一排渣段的内径小于所述第二排渣段的内径，以在所述第一排渣段与所述第二排渣段的连接处形成所述限位台阶；

所述连接段包括与所述排渣管同轴设置的连接管，所述限位部包括沿所述连接管的周向设置的多个限位板，所述连接管的直径小于所述第一排渣段的内径，所述限位板处的直径大于所述第一排渣段的内径且小于所述第二排渣段的内径。

可选的，所述倒锥形分布上自上而下依次设置多排通气孔，最下面两排所述通气孔的孔径为1.5mm至2mm，其余所述通气孔的孔径为1mm至1.5mm。

可选的，所述倒锥形分布板上设有临时排渣口，所述临时排渣口处连接临时排渣装置。

本公开实施例还提供了一种流化床反应器，包括流化床炉体和如上述任一项所述的气体分布器。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供的气体分布器，包括倒锥形分布板、排渣管和浮动导向机构，倒锥形分布板的底部设有开口，排渣管的上端与开口连通，排渣管的侧壁上设有进气口，进气口连通射流装置，用于向倒锥形分布板的上方区域通气，浮动导向机构卡设于开口处，且在进气口的进气压力下，能够向上浮动，以改变与倒锥形分布板之间的间隙大小。流化床反应器炉内压力突然增大时，浮动导向机构受到炉内压力后向下移动，减小浮动导向机构与倒锥形分布板之间的间隙，防止过多的物料沿着排渣管被排除炉内的问题。浮动导向机构向下移动后，排渣管内部向上射流的流化气的方向转变为沿着分布板四周扩散，被流化气带动的煤粉颗粒的动量被炉内的床料均匀吸收，不会有太高的局部速度产生，因此减小了细煤粉被高速流化气大量夹带出炉的现象发生的机率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述浮动导向机构在最低位置处时的气体分布器的结构示意图；

图2为本公开实施例所述浮动导向机构在最高位置处时的气体分布器的结构示意图；

图3为本公开实施例所述流化床反应器的结构示意图。

其中，1、倒锥形分布板；101、通气孔；101a、通气孔；101b、通气孔；2、排渣管；21、第一排渣段；22、第二排渣段；23、进气口；3、浮动导向机构；31a、锥形部；31b、倒锥形部；32a、连接管；32b、限位板；4、临时排渣装置；41、临时排渣管、42、进气管；43、阀门；5、流化床炉体；6、气体分布器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1和图2所示，本公开实施例提供了一种气体分布器，包括倒锥形分布板1、排渣管2和浮动导向机构3，倒锥形分布板1的底部设有开口，排渣管2的上端与开口连通，排渣管2与倒锥形分布板可以采用焊接连接也可以整体铸造成型。排渣管2的侧壁上设有进气口23，进气口23处连通射流装置，射流装置通过进气口23向锥形分布板1的上方通入流化气体。浮动导向机构3卡设在开口处，且在流化气体的作用下，能够向上浮动，以改变与倒锥形分布板1之间的排渣间隙大小。

具体的，在浮动导向机构3不受外力作用时，卡设在开口处，在流化床反应器正常运动时，当向排渣管2内通入射流气体时，在射流气体的作用下，浮动导向机构3向上浮起，浮动导向机构3与倒锥形分布板1之间形成排渣间隙，流化床反应器内位于倒锥形分布板1上方的床料可以通过排渣间隙进入到排渣管2内，然后再进入渣斗。当流化床反应器炉内由于压力波动导致炉内压力突然增大时，会导致浮动导向机构3向下移动，浮动导向机构3与倒锥形分布板1之间的排渣间隙变小，排渣间隙处的气速增大，消除了因压力增大导致的拖不住料的问题。同时排渣管2内的射流气体不是垂直向上吹入床层的，而是通过排渣间隙沿着倒锥形分布板1的周向进入到锥形分布板1的上方形成流化气体，不但解决了因排渣管2内射流气体气速过大，流化床内部中心部位喷动剧烈，导致排出炉内的煤气大量携带煤粉的情况，而且改善了炉内的流化状态，使气化反应更加均匀。

从射流装置中通入排渣管2内的射流气体为氮气、空气、氧气、二氧化碳或者它们之间的组合气体。

进一步的，在本公开的一些实施例中，浮动导向机构3包括浮动部件31和导向部件32，浮动部件31卡设在开口处，浮动部件31至少部分位于开口的上方，导向部件32位于排渣管2内且导向部件32的上端与浮动部件31连接。设置浮动部件31的目的是为了在不需要排渣时，浮动部件31能够与倒锥形分布板1贴合，而在需要排渣时，在射流气体作用下，向上浮动，与倒锥形分布板1之间形排渣间隙，并且能够在炉内压力突然增大时，向下移动，减小排渣间隙的大小。导向部件32设置在排渣管2内，要求既不能影响射流气体进入到炉内，又要求对浮动部件31的运动方向起到控制作用，保证浮动部件31的移动方向是上下移动的，不会发生偏移。

进一步的，结合图1所示，浮动部件31的下部为与倒锥形分布板1配合的倒锥形部31b，倒锥形部31b的锥度与倒锥形分布板1的锥度相同。在建立床层或煤粉过细不需要排渣时，关闭射流装置，浮动导向机构3自动落下，此时，倒锥形部31b与倒锥形分布板1完全贴合。此外倒锥形部31b的最上端的直径大于开口的直径，当倒锥形部31b下落到与倒锥形分布板1贴合时，浮动导向机构3被限制无法继续下落，因此浮动部件31的结构限制了浮动部件31移动的最低运动位置。

具体的，在本公开的一些实施例中，倒锥形部31b为内部中空的薄壁壳体结构，这样可以对浮动部件31整体进行减重，方便在射流气体的冲力下，浮动部件31可以向上浮动与倒锥形分布板1之间形成排渣间隙。

进一步的，浮动部件31的上部为锥形部31a，锥形部31a与倒锥形部31b的结构相似，都是内部中空的薄壁壳体结构，锥形部31a的最下端与倒锥形部31b的最上端直径相等，且锥形部31a在最下端处于倒锥形部31b的最上端连接。浮动部件31可以看作是两个锥形的薄壁壳体结构相对设置组成的，在本公开的一些实施例中，上部的锥形部31a和下部的倒锥形部31b的锥度相同，且均为45度。将浮动部件31的上部设置为锥形部31a，可以方便物料滑落，防止物料在浮动部件31的上部堆积。

进一步的，导向部件32包括连接部和限位部，连接部与浮动部件31连接，限位部设于连接部的外表面上，排渣管2的内壁上设有限位台阶，限位台阶与限位部配合，用于限制浮动导向机构3的最高运动位置。浮动部件31在射流气体的冲力作用下向上浮起的过程中，当限位部移动到限位台阶处时，由于限位台阶的限制作用，浮动导向机构3不能继续向上移动，此时，浮动导向机构3位于能移动的最高位置处。

浮动导向机构3在可移动的最高运动位置和最低运动位置之间往复运动，防止因受到突然增大的外力作用时，浮动导向机构3从工作行程中滑脱。

结合图2所示，排渣管2与倒锥形分布板1同轴设置，具体的，排渣管2包括自上而下依次设置的第一排渣段21和第二排渣段22，第一排渣段21的内径小于第二排渣段22的内径，第一排渣段21和第二排渣段22的连接处的内壁上形成上述限位台阶。在具体实施时，可以将第一排渣段21和第二排渣段22设置外径相同且厚度不同的连接管，第一排渣段21和第二排渣段22一体成型设置，可以通过在一根排渣管内，切削成两段不同内径的第一排渣段21和第二排渣段22，或者，在一根排渣管内的其中一段内嵌入加厚层，形成内径不同的第一排渣段21和第二排渣段22。第一排渣段的长度L应满足可以保证排渣间隙的最大宽度B在15mm至25mm范围内。

连接部包括与排渣管2同轴设置的连接管32a，限位部包括沿连接管32a的周向设置的多个限位板32b，连接管32a的直径小于第一排渣段21的直径D，限位板32b与第二排渣段22之间具有间隙。具体的，在本公开的一些实施例中，多个限位板32b的外边缘位于一个圆上，限位部也可以是一个套设在连接管32a上的环形圆板，限位部的直径D1小于第二排渣段22的内径D2，且大于第一排渣段21的内径D，因此，限位部只能在第二排渣段22内运动，无法进入到第一排渣段21内。在具体实施时，限位板32b可以由连接管32a的端部弯折而成，一般的，连接管32a的直径为10mm至20mm，第一排渣段21的内径D为20mm至200mm，第二排渣段22的内径D2＝(D+20)mm，限位板处32b的直径D1＝(D2-4)mm。倒锥形部31b最上端的直径等于D+(20～60)mm。

进一步的，倒锥形分布板1上自上而下开设有多排通气孔101，通气孔101,的中心线垂直于倒锥形分布板1设置，最下面的两排通气孔101b的横截面比上方的通气孔101a的截面积大，防止位于浮动导向机构3上方的区域流化不良。具体的，最下面两排通气孔101b的横截面是其他通气孔101a的截面积的两倍，在具体实施时，一般的，最下面两排通气孔101b的直径为1.5mm至2mm，其余通气孔101a的直径为1mm至1.5mm，任意相邻的两个通气孔之间的中心间距为10mm至40mm，所有相邻的通气孔中心间距保持差值在±5mm范围内。

进一步的，倒锥形分布板1上开设有临时排渣口，临时排渣口处连接临时排渣装置4，该临时排渣装置4包括临时排渣管41、设于临时排渣管41上的阀门43、以及与临时排渣管41连通的进气管42，优选临时排渣管41与排渣管2的中心线的夹角为15°，临时排渣口位于倒锥形分布板1的下部靠近开口的位置处，但要保证可以正常运行不被浮动导向机构3遮挡。临时排渣装置4在排渣管故障或停车放床料时使用，进气管42在正常运行时通入少量保护气体，对里面的床料和金属进行冷却。

此外，浮动导向机构3整体上由耐磨高温轻质材料焊接或整体铸造而成，以便于能够在流化床反应器内使用。

进一步的，如图3所示，本公开实施例还提供了一种流化床反应器，包括流化床炉体5和上述的气体分布器6，其中倒锥形分布板1设置于流化床炉体5内，倒锥形分布板1的上端与流化床炉体5的内壁连接，排渣管2与倒锥形分布板1底部的开口连通，并从流化床炉体5的底部伸出，排渣管2上的进气口23位于流化床炉体5的外部，与射流装置连接，用于通过排渣管2行流化床炉体内部通入流化气体。浮动导向机构3卡设于开口处，且位于流化床炉体5的内部。临时排渣管41的一端与倒锥形分布板1上的临时排渣口连通，另一端从流化床炉体5的底部伸出，进气管42和阀门43均设于流化床炉体5的外部。

综上所述，本公开实施例提供的气体分布器和流化床反应器，在气体分布器内增加浮动导向机构，当流化床炉体内部压力因波动变大时，浮动导向机构会被气流向下压，排渣间隙减小，排渣间隙处的气速相应增加，高气速能够起到对床料托住的作用，解决了由于床内压力波动排渣管内的射流气体托不住料的问题，同时高气速的流化气由现有的集中为一束转变为分散形式后，解决了单束排渣管气速过大，导致细煤粉被大量吹出炉内的情况，提高了碳转化率。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气体分布器，其特征在于，包括倒锥形分布板(1)、排渣管(2)和浮动导向机构(3)，所述倒锥形分布板(1)的底部设有开口，所述排渣管(2)的上端连通所述开口，且所述排渣管(2)的侧壁上设有进气口(23)，所述进气口(23)连通射流装置，用于向所述倒锥形分布板(1)的上方区域通气；所述浮动导向机构(3)卡设于所述开口处，且在所述进气口(23)的进气压力下，能够向上浮动，以改变与所述倒锥形分布板(1)之间形成的排渣间隙大小。

2.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述浮动导向机构(3)包括浮动部件(31)和导向部件(32)，所述浮动部件(31)卡设于所述开口处，且所述浮动部件(31)至少部分位于所述开口的上方，所述导向部件(32)位于所述排渣管(2)内，且所述导向部件(32)的上端与所述浮动部件(31)连接。

3.根据权利要求2所述的气体分布器，其特征在于，所述浮动部件(31)的下部为与所述倒锥形分布板(1)配合的倒锥形部(31b)，所述倒锥形部(31b)的锥度与所述倒锥形分布板(1)的锥形相同，且所述倒锥形部(31b)的最上端的直径大于所述开口的直径。

4.根据权利要求3所述的气体分布器，其特征在于，所述倒锥形部(31b)的最下端的直径小于所述开口的直径。

5.根据权利要求3所述的气体分布器，其特征在于，所述浮动部件(31)的上部为锥形部(31a)，所述锥形部(31a)的最下端与所述倒锥形部(31b)的最上端直径相等，且所述锥形部(31a)在最下端处与所述倒锥形部(31b)的最上端连接。

6.根据权利要求2所述的气体分布器，其特征在于，所述导向部件(32)包括连接部和限位部，所述连接部与所述浮动部件(31)连接，所述限位部设于所述连接部的外表面上，所述排渣管(2)的内壁上设有限位台阶，所述限位台阶与所述限位部配合用于限制所述浮动导向机构(3)的最高运动位置。

7.根据权利要求6所述的气体分布器，其特征在于，所述排渣管(2)包括自上而下依次设置的第一排渣段(21)和第二排渣段(22)，所述第一排渣段(21)的内径小于所述第二排渣段(22)的内径，以在所述第一排渣段(21)与所述第二排渣段(22)的连接处形成所述限位台阶；

所述连接部包括与所述排渣管(2)同轴设置的连接管(32a)，所述限位部包括沿所述连接管(32a)的周向设置的多个限位板(32b)，所述连接管(32a)的直径小于所述第一排渣段(21)的内径，所述限位板(32b)处的直径大于所述第一排渣段(21)的内径且小于所述第二排渣段(22)的内径。

8.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述倒锥形分布上自上而下依次设置多排通气孔(101)，最下面两排所述通气孔(101)的孔径为1.5mm至2mm，其余所述通气孔(101)的孔径为1mm至1.5mm。

9.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述倒锥形分布板上设有临时排渣口，所述临时排渣口处连接临时排渣装置(4)。

10.一种流化床反应器，其特征在于，包括流化床炉体(5)和如权利要求1-9任一项所述的气体分布器(6)。

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