[發明專利]高溫氣流床氣化/熱解綜合試驗裝置及系統

在審

• 申請號: 201510822195.2
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN105255520A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 解強;黨鉀濤;楊明順;梁鼎成
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/50;C10J3/84;C10J3/74
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及煤化工領域，主要涉及煤氣化或熱解爐領域，具體涉及高溫氣流床氣化/熱解綜合試驗裝置及系統。

背景技術

我國經濟持續高速的發展使得對能源的需求逐年增加，但我國是一個“富煤貧油少氣”的國家，因此加大對煤炭資源的高效潔凈利用，發展具有我國特色的煤化工技術勢在必行。氣流床氣化技術具有氣化溫度高、生產能力大、資源利用效率高、污染低等優點，非常適合現代煤化工發展的需要，是未來煤氣化技術的重要發展趨勢。

高溫氣流床煤氣化技術已經大規模應用于工業化生產，氣流床煤氣化試驗是煤氣化裝置設計、原料篩選、工藝參數優化不可或缺的環節。但目前煤氣化試驗仍有很多不足，煤氣化試驗裝置的結構仍有待改進。為提供一種結構更為合理的加壓管式電阻爐，申請號為CN202630679U的專利提供一種加壓管式電阻爐：在爐膛內可拆卸地插設一爐管，在爐管內部的上端插設燃料噴射槍，燃料噴射槍外部設有水冷夾套，該燃料噴射槍的上端口與加壓管式電阻爐的燃料入口連接；該燃料噴射槍的下端固定在一整流孔板中；插設有燃料噴射槍的整流孔板以上部分為預熱段，燃料噴射槍下方的爐管部分為工作段；通過預熱段將反應氣預熱至工作溫度，使工作段溫度均勻。在爐膛上部設有保護氣體入口和反應氣入口；加壓管式電阻爐的底端可拆卸地插設有一取樣槍，該取樣槍的外徑小于所述爐管的內徑；所述取樣槍的長度依需要選擇；爐膛與加壓管式電阻爐殼體之間設置有保溫層。爐膛內安裝有若干個加熱體；在爐膛上部還設有測壓管；殼體為鋼板，保溫層為耐火纖維。位于預熱段的爐膛側壁上設有若干測控熱電偶，位于工作段的爐膛側壁上設有若干測控熱電偶及視察窗，每個測控熱電偶對應一個控溫區；加熱體為電加熱，其熱端位于爐膛內，冷端埋在保溫層內，加熱體沿加壓管式電阻爐體的高度方向間隔地安裝兩根加熱體并水平對稱且垂直布置在爐管兩側，相鄰兩側加熱體之間為控溫區，并且相鄰兩層加熱體之間呈交錯排列，通過調整各高度的加熱體兩端的電壓值以控制該控溫區的加熱功率；取樣槍外部設有水冷夾套。該加壓管式電阻爐可解決加熱體密封、爐管不承壓、加壓下停留時間調節等問題，技術方案簡易可行，實施成本低。

發明內容

本發明人發現，目前實驗室對煤氣化特性的研究多采用熱重法，但其實驗樣品量少(10mg數量級)，煤顆粒固定不動與氣流床顆粒運動方式差異大，研究結果缺乏指導性；常見的實驗室小型氣化爐反應溫度不高且難以充分模擬氣流床高溫氣化過程；中試或者工業試燒試驗投資巨大，安全要求高，不能充分研究多種工況條件下的氣化過程。因此，亟需一種能采用有代表性試樣量、能進行高溫條件下(實際運行的氣流床氣化爐氣化溫度一般高于1400℃)固態原料氣流床氣化試驗的裝置。

即，本發明解決的技術問題是：上述專利存在以下技術缺陷：(1)由于采用電阻絲加熱，最高加熱溫度低(工作溫度<1200℃)、進料量不穩定且難以計量、高溫氣化過程中不能分段采取氣化固體殘渣樣等，不能實現對氣流床高溫煤氣化反應的模擬；(2)采用燃料噴射槍輸送燃料進入反應管，雖然可以實現對煤粉的進料，但是不能保證連續的進料時間；(3)使用取樣槍取樣，雖然可以滿足普通樣品的采集，但是不能實現對氣化灰渣的分離收集。

本發明的目的是：(1)通過采用硅鉬棒加熱，提高了氣化爐最高加熱溫度；同時，硅鉬棒加熱爐上邊還加有一個電阻加熱爐，增大了氣化反應器恒溫區，延長了原料在反應器中的停留時間，以實現對高溫氣流床煤氣化反應的充分模擬；(2)通過使用內部帶有刮板的螺旋進料器，保障了原料的連續穩定進料，并且可通過變頻器調節螺旋進料器的功率以實現對進料速率的控制；(3)通過在反應管下端連接一個內置過濾裝置的灰罐，實現氣體與氣化灰渣的分離，并且可以在灰罐后邊出口處對氣體進行取樣分析；(4)灰罐為上下兩段式結構，中間為一個球閥，并可通過一個卡箍實現下段與上段的脫離，可以隨時關閉球閥，從下段取出樣品。

具體來說，針對現有技術的不足，本發明提供了如下技術方案：

一種高溫氣流床氣化/熱解綜合試驗裝置，其特征在于，包括兩段式加熱爐1、螺旋進料器2、灰罐3和溫度控制設備；

其中，所述兩段式加熱爐1包括相連的第一段加熱爐和第二段加熱爐，所述第一段加熱爐為電阻絲加熱爐11，第二段加熱爐為硅鉬棒加熱爐12，在電阻絲加熱爐11和硅鉬棒加熱爐12中心貫穿設置有反應管13，所述電阻絲加熱爐11包括爐壁和設置于爐壁與反應管13之間的第一保溫層，所述第一保溫層內部設置有電阻絲加熱體；所述硅鉬棒加熱爐12包括爐壁和設置于爐壁與反應管13之間的第二保溫層，所述第二保溫層內部設置有硅鉬棒加熱體124；