專利名稱：固氣混合物的汽提與減壓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)從高溫高壓容器中排放出的細(xì)顆粒與氣體的混合物進(jìn)行汽提與減壓處理的裝置和方法。本發(fā)明特別涉及一種對(duì)煤氣化反應(yīng)器(以后稱作氣化器)產(chǎn)生的煙灰和合成氣的混合物進(jìn)行汽提與減壓處理的裝置和方法。
用于高溫高壓下操作的容器(例如旋風(fēng)分離器-汽提裝置)中排放的細(xì)顆粒與氣體(例如煙灰與合成氣)混合物的汽提和減壓的常規(guī)系統(tǒng)，通常在分離器-汽提裝置后面使用一個(gè)節(jié)流閥或閉鎖料斗，以便當(dāng)混合物從分離器一汽提裝置中排放出時(shí)，平衡分離器-汽提裝置與低壓接收容器之間的壓力。
但是，與汽提裝置相連的閉鎖料斗所產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，使煙灰從汽提裝置的底床又淘析和重新夾帶入合成氣中，從而降低了分離器-汽提裝置的清除效率。另外，節(jié)流閥會(huì)迅速磨蝕。
本發(fā)明旨在克服先有技術(shù)中的這些問題。
為此，本發(fā)明提供一種裝置，用于對(duì)從高溫高壓容器中排放出的細(xì)顆粒和氣體混合物進(jìn)行汽提與減壓，裝置的特點(diǎn)在于-接收與輸送從該容器中排放的上述混合物的裝置，該接收與輸送裝置從容器處向下伸展，有上端及下端;
-用于向上述接收與輸送混合物的裝置中選擇性地噴入氣體的裝置;
-用于在上述接收與輸送混合物的裝置中維持大體恒定的氣體與顆粒體積比的裝置;
-用于在上述接收與輸送混合物的裝置的下端保持較容器內(nèi)高的壓力的裝置;
-用于在上述接收與輸送混合物的裝置中降低壓力的裝置。
本發(fā)明還提供了一種方法，用于從在高溫與高壓下操作的容器中排放的細(xì)顆粒與氣體混合物的洗提和減壓，其特點(diǎn)在于以下步驟-自上述容器中接收與輸送該混合物;
-向上述接收與輸送混合物的裝置中選擇性地噴入氣體;
-在上述接收與輸送混合物的裝置中保持大體恒定的氣體與顆粒體積比;
-在上述接收與輸送混合物的裝置的下端維持較容器內(nèi)高的壓力;
-在上述接收與輸送混合物的裝置中降低壓力。
合成氣產(chǎn)生于碳質(zhì)燃料(例如煤)在氣化器中于氧或含氧氣體存在下的不完全燃燒，其燃燒溫度相當(dāng)高，在800-2000℃的范圍，壓力范圍約為1-200巴。含氧氣體包括空氣、富氧空氣、和任選地用蒸汽、二氧化碳和/或氮稀釋的氧氣。
在本發(fā)明中，燃料與氣體混合物從進(jìn)料槽放出，進(jìn)料槽最好有多個(gè)出口，每個(gè)出口至少與一個(gè)接在氣化器上的燃燒嘴相連。氣化器通常有按正好相對(duì)的位置排布的多個(gè)燃燒嘴。通常，燃燒嘴的出口排布在能將生成的火焰與燃燒劑引入氣化器的位置上。
煤的氣化產(chǎn)生一種稱作合成氣的氣體，它主要含有一氧化碳和氫，同時(shí)還生成不同數(shù)量的其它氣體，例如二氧化碳和甲烷，以及各種液體和固體物質(zhì)，例如通常稱作灰和碳的小顆粒，在這里統(tǒng)稱為煙灰或飛渣。因?yàn)檫@種煙灰是從“還原”氣氛中產(chǎn)生的，所以其成分和性質(zhì)與通常的燃燒鍋爐中的煙灰不同，在鍋爐中應(yīng)用的是完全氧化氣氛。例如，煤的不完全燃燒所產(chǎn)生的煙灰可能含有元素鐵、硫化物和沉積碳，這些組分在鍋爐煙灰中通常不存在。
本發(fā)明特別涉及從旋風(fēng)分離器-汽提裝置向三級(jí)處理裝置(例如袋濾器)排放的細(xì)粒煙灰固體與合成氣混合物的汽提和減壓。因?yàn)榉蛛x-汽提裝置在高溫(例如250℃)與高壓(例如27巴)下操作，通常在分離-汽提裝置之后裝有一個(gè)閉鎖料斗或節(jié)流閥以均衡分離-汽提裝置和低壓容器間的壓力。但是，如前所述，閉鎖料斗中的壓力波動(dòng)會(huì)降低分離-汽提裝置的固體清除效率。另外，節(jié)流閥會(huì)很快磨蝕與堵塞。閉鎖料斗和節(jié)流閥都妨礙煙灰固體與合成氣的混合物的流動(dòng)，結(jié)果造成流態(tài)化停滯和煙灰固體的橋連。因?yàn)閺姆蛛x-汽提裝置排出的“干凈”氣流可以再循環(huán)到動(dòng)力回收裝置，例如壓縮機(jī)或汽輪機(jī)中，分離-汽提裝置的固體清除效率對(duì)于防止這類動(dòng)力回收裝置受腐蝕十分重要。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠使從在高溫高壓下操作的容器中排放出的細(xì)顆粒與氣體混合物減壓，而不必在分離-汽提裝置之后使用閉鎖料斗或節(jié)流閥。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是將分離-汽提裝置的壓力波動(dòng)減至極小，從而提高了分離-汽提裝置的固體清除效率。
本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在磨耗/腐蝕維修中免除了多級(jí)閥門。
本發(fā)明還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即保持固體連續(xù)流動(dòng)，這就防止了煙灰固體的流態(tài)化停滯和/或橋連。
雖然在后面描述的本發(fā)明主要是關(guān)于粉煤和氣化器，但本發(fā)明的方法和裝置也適用于催化劑和能夠不完全燃燒的其它細(xì)的有反應(yīng)的固體，例如褐煤、無煙煤、煙煤、不固結(jié)褐煤、煙、石油焦炭等。碳質(zhì)固體燃料的粒度最好是燃料重量的90%具有小于6目(A.S.T.M)的顆粒尺寸。
現(xiàn)參照附圖舉例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)敘述。其中

圖1圖示說明本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案;圖2圖示說明了本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方案。
這些圖是流程圖，輔助設(shè)施諸如泵、壓縮機(jī)、清洗裝置等未在圖中畫出。
參照附圖中的圖1，一個(gè)在高溫與高壓下操作的容器，例如分離-汽提裝置10，排放出的細(xì)顆粒與氣體的混合物，一種汽提與減壓該混合物的裝置和方法通常包括接收和輸送混合物的裝置，例如導(dǎo)管11，它由分離-汽提裝置10開始向下伸展，并具有上端11A和下端11B。
氣體，例如象氮?dú)膺@樣的惰性氣體，由氣源15供給，在壓力下噴入導(dǎo)管11，最好是象圖1所示的從不止一處噴入，以便從煙灰中清洗或除去夾帶的合成氣，并且保持煙灰在導(dǎo)管11中的流態(tài)化。沿導(dǎo)管11的噴入點(diǎn)的位置依煙灰固體和氣體混合物的懸浮物密度和煙灰的流態(tài)化性質(zhì)而定。
利用控制自導(dǎo)管11排出的混合物的質(zhì)量流速或者控制11B處的反壓，使導(dǎo)管11中的氣體與顆粒體積比保持基本恒定。
最好是控制自導(dǎo)管11排入的混合物的質(zhì)量流速，控制分離-汽提裝置10中的煙灰固體物料量，并監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的煙灰的數(shù)量。
從導(dǎo)管11向低壓接收容器24排放的混合物的質(zhì)量流速用以下的方法方便地進(jìn)行控制用質(zhì)量流速計(jì)20測(cè)定混合物的質(zhì)量流速，向程序控制器22傳送信號(hào)(為清楚起見，在圖1用虛線21表示)，與用控制器22對(duì)預(yù)選定的質(zhì)量流速的測(cè)定結(jié)果相比較，再由控制器22向氣源15傳送信號(hào)以調(diào)節(jié)噴入導(dǎo)管11的氣體流速，這樣來調(diào)節(jié)質(zhì)量流速。
另一種辦法是，改變來自氣源17的傳送氣的噴射速度，從而控制11B處的反壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)混合物質(zhì)量流速的調(diào)節(jié)。
通過操縱在導(dǎo)管11的下端11B處的閘式閥，或是利用反壓控制器31(圖2)調(diào)節(jié)來自氣源17的傳送氣的噴射，使導(dǎo)管11的下端11B保持較分離-汽提裝置10還高的壓力，例如28巴，以便在導(dǎo)管11A中維持一個(gè)氣封。在導(dǎo)管11的低端11B處保持較高的壓力，對(duì)于防止已分離的煙灰被合成氣污染是很重要的。
另外，由氣源17向?qū)Ч?1中噴入氣動(dòng)輸送氣，防止導(dǎo)管堵塞。
煙灰和氣體混合物的壓力從導(dǎo)管11的下端11B開始降低，這是由于均勻地分布在導(dǎo)管11的設(shè)計(jì)長度上的摩阻所致。
降低導(dǎo)管11內(nèi)壓力的這種機(jī)構(gòu)，由于前面提到的原因，優(yōu)于諸如閉鎖料斗、節(jié)流閥、阻尼孔之類的其它常規(guī)減壓機(jī)構(gòu)。
煙灰固體和氣體混合物在導(dǎo)管11內(nèi)發(fā)生減壓，這是因?yàn)樽云湎露?1B開始，導(dǎo)管11設(shè)計(jì)得能維持穿過導(dǎo)管的混合物的速度基本恒定，同時(shí)又在導(dǎo)管容許的磨蝕速度下提供了相當(dāng)可觀的單位長度導(dǎo)管上的摩擦壓力損失。常用的約6米/秒的速度，足以在約3米的導(dǎo)管之內(nèi)將壓力由約24巴降至2巴，而其對(duì)導(dǎo)管的磨蝕是可容許的。
另外，混合物的溫度可以用散熱片32或技術(shù)上熟知的其它任何手段來降低。
雖然本發(fā)明的系統(tǒng)在圖1和圖2中是作為分離的組元以分布的形式列出的，技術(shù)上的內(nèi)容不難理解，這些組元可以結(jié)合成一個(gè)整體或其它對(duì)當(dāng)時(shí)的具體使用最方便的形式。另外，雖然列出的實(shí)施例使用的是電子程序控制系統(tǒng)，內(nèi)行們會(huì)理解本發(fā)明可以用手動(dòng)或氣動(dòng)控制來實(shí)施。
上面對(duì)本發(fā)明的描敘只是說明性的，所述方法與裝置的細(xì)節(jié)可以在附加的權(quán)利要求范圍內(nèi)變動(dòng)，而不偏離本發(fā)明的要旨。
權(quán)利要求
1.一種用于將從在高溫高壓下操作的容器中排入出的細(xì)顆粒與氣體混合物進(jìn)行汽提和減壓的裝置，其特點(diǎn)為-接收與傳送自上述容器排放的該混合物的裝置，該接收與傳送裝置從容器開始向下伸展，有上端和下端；-向上述接收與傳送混合物的裝置中選擇性地噴入氣體的裝置；-在上述接收與傳送混合物的裝置中保持氣體與顆粒體積比基本恒定的裝置；-在上述接收與傳送混合物的裝置的下端保持比容器內(nèi)較高的壓力的裝置；和-在上述接收與傳送混合物的裝置中降低壓力的裝。
2.權(quán)利要求1中聲稱的裝置，其特點(diǎn)在于所說的用于操作較高壓力的裝置包括在接收與傳送混合物的裝置的下部裝設(shè)閥門。
3.權(quán)利要求1或2中聲稱的裝置，其特點(diǎn)在于所說的減壓裝置包括將上述接收與傳送混合物的裝置的直徑逐漸加大的裝置。
4.權(quán)利要求1-3中聲稱的裝置，其特點(diǎn)在于控制自上述接收與傳送混合物的裝置中排放出的混合物的質(zhì)量流速的裝置，該控制裝置包括在向接收與傳送混合物裝置中選擇性地噴入氣體的裝置的下游處測(cè)量混合物的質(zhì)量流速的裝置，將測(cè)得的質(zhì)量流速與預(yù)先選定的質(zhì)量流速相比較的裝置，以及調(diào)節(jié)質(zhì)量流速的裝置。
5.一種用于將從在高溫高壓下操作的容器中排放的細(xì)顆粒與氣體混合物洗提和減壓的方法，其特點(diǎn)在于以下步驟-接收與傳送自上述容器排放的混合物;-向上述接收與傳送混合物的裝置中選擇性地噴入氣體;-在上述的接收與傳送混合物的裝置中維持氣體與顆粒體積比基本恒定;-在上述的接收與傳送混合物的裝置的下端處保持比較容器內(nèi)高的壓力;和-在上述的接收與傳送混合物的裝置內(nèi)減壓。
6.權(quán)利要求5中聲稱的方法，其特點(diǎn)在于，所說的保持較高壓力包括操縱位于接收與傳送混合物的裝置下部的裝閥裝置。
7.權(quán)利要求5或6中聲稱的方法，其特點(diǎn)在于，所說的減壓包括逐漸加大接收與傳送混合物裝置的直徑。
8.權(quán)利要求5-7中聲稱的方法，其特點(diǎn)在于控制自接收與傳送混合物的裝置中排放的混合物的質(zhì)量流速，這種控制包括測(cè)量向接收與傳送混合物裝置選擇性地噴入氣體的裝置下游處混合物的質(zhì)量流速，將測(cè)得的質(zhì)量流速與預(yù)先選定的質(zhì)量流速相比較，調(diào)節(jié)質(zhì)量流速。
全文摘要
一種用于對(duì)從高溫高壓容器排放入低壓容器的細(xì)顆粒與氣體的混合物進(jìn)行汽提與減壓處理的設(shè)備和方法，使用清洗氣噴入一個(gè)設(shè)計(jì)成單位長度上有可觀的摩擦壓力損失的導(dǎo)管，同時(shí)將所輸送的混合物的速度保持基本恒定。
文檔編號(hào)C10J3/72GK1032502SQ8810666
公開日1989年4月26日 申請(qǐng)日期1988年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月18日
發(fā)明者托馬斯·沙溫·戴維茨 申請(qǐng)人:國際殼牌研究有限公司