一种流化床煤气化炉
技术领域
本实用新型涉及气化炉技术领域，具体而言，涉及一种流化床煤气化炉。
背景技术
循环流化床技术因床层气流速度高、传质和传热好，而被广泛应用于煤燃烧和气化。循环流化床煤气化技术一般以空气和水蒸气作为流化气和气化剂来生产工业燃气。循环流化床气速高，固体携带量大，因入炉煤粒径、循环倍率和分离器效率等因素，会使煤中包括含碳颗粒的小粒径的物料成为飞灰并跟随烟气排出炉外。传统的循环流化床气化炉的中上部为圆柱型结构，气化炉下部贴近布风板处为了保证充分流化，结构为下小上大的圆锥结构，循环流化床气化炉内部循环倍率低，飞出炉膛、进入分离器的飞灰较多且较粗，同样因为分离器的效率问题，经过分离器但未被旋风分离器捕捉下来的颗粒也相对较粗，因循环流化床气化炉高度有限，含碳颗粒因为在循环流化床中停留的时间短，会导致飞灰中含碳颗粒反应不完全。飞灰颗粒越大，飞灰含碳量越高，同时气化反应速率相比低于燃烧反应速率，所以循环流化床煤气化炉飞灰含碳量较高，部分可达到50％以上。
发明内容
鉴于此，本实用新型提出了一种流化床煤气化炉，旨在解决目前循环流化床气化炉飞灰含碳量高的问题。
本实用新型提出了一种流化床煤气化炉，包括：沉降室；炉膛，炉膛的顶部从沉降室的底部穿设至沉降室内，并且，炉膛的侧壁开设有开口；返料风装置，返料风装置与沉降室的靠近底部的位置相连通，用于向沉降室的底部输送内循环返料吹送气，并且，内循环返料吹送气的吹送方向朝向开口。
进一步地，上述流化床煤气化炉中，返料风装置包括：多个风管，各风管沿沉降室的周向设置，且各风管的第一端均穿设至沉降室内；环管集箱，环管集箱与各风管的第二端相连通，并且，环管集箱开设有进风口。
进一步地，上述流化床煤气化炉中，各风管的第二端向沉降室的底部倾斜。
进一步地，上述流化床煤气化炉中，沉降室包括：直筒段，直筒段的直径大于等于炉膛的最大直径的1.5倍；顶盖，顶盖盖设于直筒段的顶部；锥形段，锥形段的锥底端连接于直筒段的底部，锥形段的锥角为10°-40°；环形底板，环形底板连接于锥形段的锥顶端。
进一步地，上述流化床煤气化炉，还包括：环形挡块，环形挡块位于沉降室内并靠近沉降室的底部设置，环形挡块套设于炉膛外；环形挡块的截面为梯形，梯形的底边相比于梯形的顶边更靠近沉降室的底部。
进一步地，上述流化床煤气化炉中，梯形的斜边与炉膛的中轴线的夹角为5°-20°。
进一步地，上述流化床煤气化炉中，炉膛的顶部开设有出口，炉膛的顶部靠近沉降室的顶部，以使煤气携带飞灰经炉膛的出口折返180°进入沉降室内。
进一步地，上述流化床煤气化炉，还包括：提升管，提升管的第一端穿设至沉降室内，提升管的第二端位于沉降室外，并且，提升管的第一端靠近沉降室的底部，以使煤气携带飞灰在沉降室内折返180°进入提升管内。
进一步地，上述流化床煤气化炉中，提升管的第一端穿设至沉降室内后弯折90°，提升管的第一端朝向并靠近沉降室的底部。
进一步地，上述流化床煤气化炉，还包括：收集返灰装置，收集返灰装置的入口与提升管的第二端相连通，并且，收集返灰装置的出口与炉膛位于沉降室外的部分相连通，用于接收携带有飞灰的燃气，并将飞灰分离，以及将分离得到的飞灰循环至炉膛内。
本实用新型中，在传统的流化床的炉膛上增设沉降室，返料风装置与沉降室相连通，且返料风装置与沉降室相连通的位置靠近沉降室的底部，返料风装置可向沉降室的底部输送内循环返料吹送气B，从而通过炉膛侧壁开设的开口将沉降室底部的飞灰送回炉膛内，这样可大大增加气化炉内循环灰量，提供了循环流化床整体灰循环倍率，减少飞灰中大颗粒的比率，从而减小了飞灰中的含碳量。炉膛设有出口的顶部穿设至沉降室的内部，从炉膛的出口输出的煤气携带着飞灰进入沉降室时折返180°，从而使煤气与飞灰分离；沉降室的上部空间较大，煤气速度低，也会使煤气与飞灰分离；煤气在沉降室中下部再次折返180°进入提升管，使得煤气与飞灰进一步分离；经三次分离作用后，大大降低了气化炉出口煤气携带的飞灰量，减小了飞灰含碳量。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本实用新型实施例流化床煤气化炉的结构示意图；
图2为本实用新型实施例流化床煤气化炉中，返料风装置的结构示意图；
图3为本实用新型实施例流化床煤气化炉中，沉降室的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
参见图1，图中示出了本实施例提供的流化床煤气化炉的优选结构。如图所示，该流化床煤气化炉包括：沉降室1、炉膛2和返料风装置4。其中，炉膛2为圆柱形，炉膛2的顶部从沉降室1的底部穿设至沉降室1的内部，且炉膛2的侧壁开设有开口(图中未示出)，沉降室1由钢板制成，钢板内侧敷设耐火耐磨浇筑料，炉膛2与钢板采用焊接的方式连接在一起，炉膛2与沉降室1底部交界处以上的部分采用耐火耐磨浇注料。运行时，沉降室1的底部需保证一定的料封，以防止炉膛2内燃气窜入沉降室1。炉膛2的底部通过布风板7与圆柱形的风室8相连接，沉降室1的底部与布风板7的距离为1.5m-2m，炉膛2位于沉降室1外的部分的外壁上连接有进料管线9。返料风装置4与沉降室1相连通，且返料风装置4与沉降室1相连通的位置靠近沉降室1的底部，返料风装置4可向沉降室1的底部输送内循环返料吹送气B，内循环返料吹送气B的吹送方向朝向开口，从而通过该开口将沉降室1底部的飞灰送回炉膛2内，这样可大大增加气化炉内循环灰量，提供了循环流化床整体灰循环倍率，减少飞灰中大颗粒的比率，从而减小了飞灰中的含碳量。
参见图2，返料风装置4包括：环管集箱42和多个风管41。风管41为3-8个，各风管41沿沉降室1的周向均匀设置，并且，各风管41的第一端均穿设至沉降室1内，炉膛2的侧壁上开设的开口的个数与风管41的个数相等，各风管41的第一端与各开口一一相对应。环管集箱42套在沉降室1的外部，各分管的第二端均与环管集箱42相连通，环管集箱42开设有进风口，进风口连接有进风管43，各风管41上设置有风门44，以便控制向沉降室1内输送内循环返料吹送气B。环管集箱42所在的平面位于环形挡块3和环形底板14之间，并与环形挡块3、环形底板14同轴设置，可以看出，各风管41在沉降室1内的位置为沉降室1的返料点，沉降室1的返料点位于环形挡块3和环形底板14之间，返料点位置较低，可增加返料在炉膛2内的停留时间。为便于返料，各风管41的第一端均可向沉降室1的底部倾斜，倾斜角度为5°-10°。
参见图3，沉降室1包括：直筒段11、顶盖12、锥形段13和环形底板14。其中，直筒段11的直径大于等于炉膛2的最大直径的1.5倍，顶盖12盖设于直筒段11的顶部，锥形段13的锥底端连接于直筒段11的底部，即锥形段13的直径较大的一端朝上，直径较小的一端朝下，环形底板14连接于锥形段13的锥顶端。再次参见图1，炉膛2通过环形底板14上的孔穿设至沉降室1内，优选地，炉膛2的最大直径为D，直筒段11的直径为2D，且炉膛2与直筒段11同轴设置，炉膛2的顶部平面与顶盖12之间的距离为0.8D，环形底板14与布风板7的距离为1.5m-2m。锥形段13的锥角为10°-40°，即锥形段13的母线与锥形段13的中轴线之间的夹角为5°-20°，以防止在锥形段13处产生积料。进料管线9与炉膛2交界处的中心与布风板7之间的距离为1m-1.5m。排渣管线10的顶部与布风板7连接并与炉膛2的内部相连通，排渣管线10的底部穿过风室8并伸出风室8外，通过排渣管线10向炉膛2内输送流化气A。由于沉降室1包括直筒段11和锥形段13，所以沉降室1上部空间较大，沉降室1上部内煤气速度低，这样也会使煤气与飞灰产生分离，直筒段11的直径大于等于炉膛2的最大直径的1.5倍可确保煤气在沉降室1的顶部折返后流速减缓，并可降低煤气中的飞灰量。
再次参见图1，流化床煤气化炉还包括：环形挡块3，环形挡块3套设于炉膛2位于沉降室1内的部分的外部，并且，环形挡块3靠近沉降室1的底部设置。环形挡块3的截面为梯形，梯形的底边与梯形的顶边相比，底边更靠近沉降室1的底部。环形挡块3由耐火耐磨浇注而成，梯形的顶边长度为50mm-100mm，锐角处倒钝，防止产生磨损，梯形的斜边与炉膛2的中轴线的夹角为5°-20°，环形挡块3的底部与环形底板14的垂直距离为50mm-120mm，梯形的底边长度为100mm-240mm，以防止沉降室1底部的灰自流到炉膛2内。沿沉降室1外边缘到炉膛2边缘的方向为正方向，沿着正方向，环形挡块3的底部的外边缘与风管41的第一端的端面之间的水平距离L为5-10mm。
炉膛2的顶部开设有出口，炉膛2的穿设深度使炉膛2的顶部靠近沉降室1的顶部，即炉膛2的出口靠近沉降室1的顶部，这样，燃料在炉膛2内快速流化反应后，产生的煤气携带飞灰从炉膛2的出口进入沉降室1内时，会折返180°，使煤气与飞灰分离，从而减少飞灰中大颗粒的带出率，进而减小飞灰含碳量。
再次参见图1，流化床煤气化炉还包括：提升管5，提升管5的第一端穿设至沉降室1内，提升管5的第二端位于沉降室1外。提升管5的第一端靠近沉降室1的底部，从而使煤气携带飞灰在沉降室1内折返180°进入提升管5内，以进一步使煤气与飞灰分离。具体实施时，提升管5的第一端穿设至沉降室1内后再平滑地折弯90°，这样，提升管5在起到燃气与飞灰分离的作用的同时，还可减小飞灰的流动阻力和压降损失，提升管5的第一端朝向并靠近沉降室1的底部。提升管5采用耐高温、耐磨损的合金钢材质，提升管5的第一端与环形底板14之间的距离为1.5m-2m，该距离可保证沉降室1的底部具有足够的料封，也可保证提升管5第一端在最高料位以上。
继续参见图1，流化床煤气化炉还包括：收集返灰装置6，收集返灰装置6的入口与提升管5的第二端相连通，收集返灰装置6的出口与炉膛2相连通，并且，收集返灰装置6的出口与炉膛2相连通的位置位于沉降室1的外部，收集返灰装置6可接收提升管5输出的煤气，并将煤气中的飞灰分离，以将分离得到的飞灰循环至炉膛2内。收集返灰装置6包括：旋风分离器61和返料器62，其中，旋风分离器61通有煤气D，旋风分离器61的进口与提升管5的第二端相连通，以接收提升管5输出的煤气。返料器通有外循环返料吹送气C，返料器62的进口通过立管63与旋风分离器61的出口相连通，从而接收旋风分离器61输出的煤气，并将飞灰分离出来。返料器62的出口通过返料器回料腿64与炉膛2相连通，从而将分离出来的飞灰作为外循环灰返回炉膛2。
综上，本实施例中，在传统的流化床的炉膛2上增设沉降室1，返料风装置4与沉降室1相连通，且返料风装置4与沉降室1相连通的位置靠近沉降室1的底部，返料风装置4可向沉降室1的底部输送内循环返料吹送气B，从而通过炉膛2侧壁的开口将沉降室1底部的飞灰送回炉膛2内，这样可大大增加气化炉内循环灰量，提供了循环流化床整体灰循环倍率，减少飞灰中大颗粒的比率，从而减小了飞灰中的含碳量。炉膛2设有出口的顶部穿设至沉降室1的内部，从炉膛2的出口输出的煤气携带着飞灰进入沉降室1时折返180°，从而使煤气与飞灰分离；沉降室1的上部空间较大，煤气速度低，也会使煤气与飞灰分离；煤气在沉降室1中下部再次折返180°进入提升管5，使得煤气与飞灰进一步分离；经三次分离作用后，大大降低了气化炉出口煤气携带的飞灰量，减小了飞灰含碳量。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
