[發(fā)明專利]管式爐的物料進(jìn)取料裝置和管式爐以及煤氣化的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610963724.5
• 申請(qǐng)日: 2016-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN108020090B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張然;李軍;王芳杰;劉艷芳;崔龍鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): F27B17/02
• 分類號(hào): F27B17/02;F27D3/00;F27D13/00;F27D17/00
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 劉國(guó)平;顧映芬

本發(fā)明涉及高溫?zé)崽幚黼姞t行業(yè)領(lǐng)域，公開了管式爐的物料進(jìn)取料裝置和管式爐以及煤氣化的方法，該裝置包括物料準(zhǔn)備間(21)、排氣間(22)、物料桿(23)、料倉(cāng)(24)和隔斷件(25)；所述物料準(zhǔn)備間(21)和所述排氣間(22)通過(guò)隔斷件(25)控制連通或不連通，所述物料桿(23)用于在開啟所述隔斷件(25)后控制所述料倉(cāng)(24)在所述物料準(zhǔn)備間(21)和所述管式爐的爐體之間移動(dòng)；所述排氣間(22)的下部設(shè)置有凹槽。本發(fā)明提供的管式爐能夠?qū)崿F(xiàn)高溫條件下通水，并在到達(dá)預(yù)設(shè)溫度后放置物料。另外，本發(fā)明的管式爐中設(shè)置有尾氣處理單元，能夠祛除反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的有毒氣體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高溫?zé)崽幚黼姞t行業(yè)領(lǐng)域，具體地，涉及一種管式爐的物料進(jìn)取料裝置、一種管式爐和一種煤氣化的方法。

背景技術(shù)

在煤的氣化反應(yīng)中，涉及到煤和水的高溫反應(yīng)。對(duì)于大規(guī)模應(yīng)用的氣流床來(lái)說(shuō)，氣化溫度一般在1400℃以上。一般的金屬材質(zhì)難以在上千攝氏度的條件下使用，工業(yè)上使用耐火磚內(nèi)壁或水冷壁來(lái)解決該問(wèn)題。但對(duì)于小規(guī)模實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)，使用剛玉管的管式爐是滿足該反應(yīng)溫度的最佳選擇。

然而，使用管式爐(剛玉管爐膛)進(jìn)行煤氣化實(shí)驗(yàn)時(shí)，有以下技術(shù)難點(diǎn)：

首先是向爐膛中通水的問(wèn)題，向高溫剛玉管中通入水，由于局部驟冷會(huì)造成剛玉管碎裂；如果向剛玉管中通入高溫水蒸氣則能夠緩解上述情況。但是除管式爐中心加熱區(qū)外，如果剛玉管提某處存在冷端造成水汽凝結(jié)，回流的液態(tài)水依然會(huì)造成剛玉管碎裂。

另一個(gè)是剛玉管密封的問(wèn)題，一般剛玉管中最明顯的冷端在剛玉管兩端。如果提高上述冷端的溫度，需要使用耐高溫密封形式，而一般管式爐的密封形式無(wú)法滿足要求。如CN103453145A中采用硅橡膠蓋擠壓密封。此種密封不耐高溫，無(wú)法滿足要求。

此外，要達(dá)到上千攝氏度的反應(yīng)溫度，管式爐需要一定升溫時(shí)間，在升溫的過(guò)程中煤已經(jīng)發(fā)生了反應(yīng)，由此達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后的反應(yīng)與實(shí)際體系相比已經(jīng)有了偏差。因此，需要先將管式爐升溫到預(yù)設(shè)溫度后再將物料加入。

現(xiàn)有技術(shù)為了在管式爐中實(shí)現(xiàn)即時(shí)加料，主要采用以下方式進(jìn)行：CN204535382U設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)高溫管式爐以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料。具體公開了將物料置于坩堝中，坩堝通過(guò)進(jìn)料口放進(jìn)熟料管中，然后使用推棒將坩堝從進(jìn)料管推進(jìn)至加熱管進(jìn)行反應(yīng)。上述步驟不斷重復(fù)，之前加熱管中的坩堝被后續(xù)坩堝擠出加熱管進(jìn)入出料管，以完成連續(xù)進(jìn)料。CN204329624U設(shè)計(jì)了一個(gè)管式爐石英管加料裝置，由杯蓋、遞送杯、遞送杯底和遞送桿組成。使用時(shí)將杯蓋打開裝入物料，然后由遞送桿推入爐膛中，待反應(yīng)結(jié)束后，由遞送桿拖動(dòng)遞送杯，將其移出管式爐外。整個(gè)過(guò)程，遞送桿停留在管式爐內(nèi)。CN201762110U設(shè)計(jì)了一種用于連續(xù)化批量生產(chǎn)碳納米管的高溫管式爐設(shè)備，并具體公開了多通路料間，彼此通過(guò)法蘭與主反應(yīng)管相連。在加料時(shí)，打開法蘭，通過(guò)物料桿將料舟推進(jìn)反應(yīng)區(qū)。

上述現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于管式爐的加料方式，大多都是通過(guò)料桿將料舟推進(jìn)爐膛來(lái)實(shí)現(xiàn)的。反應(yīng)后料舟的取出方式，或者是通過(guò)后續(xù)料舟進(jìn)入將之前的料舟擠出，或者是用料桿將料舟勾出。

然而，煤氣化過(guò)程中會(huì)生成有毒氣體，因此要求在反應(yīng)過(guò)程中裝置密封。而上述現(xiàn)有技術(shù)中描述的方法，雖然能夠做到物料的即時(shí)加入，但并不能滿足裝置本身的要求，也難以實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目的。

最后是尾氣處理問(wèn)題。煤氣化過(guò)程會(huì)產(chǎn)生CO、H₂S、NO等一系列有毒氣體，需要經(jīng)過(guò)處理才能外排。有毒氣體中的酸性氣體可以通過(guò)堿洗的方法脫除，而CO需將其氧化成CO₂才能外排。實(shí)驗(yàn)室間歇?dú)饣b置產(chǎn)生的氣體具有氣體流量小、氣速不穩(wěn)定以及氣體成分波動(dòng)大的特點(diǎn)。一般采用將CO燃燒處理的方法，然而，由于氣量波動(dòng)使得難以維持火焰穩(wěn)定；催化氧化的方法中催化劑昂貴，而且尾氣中含硫，而容易造成催化劑中毒；工業(yè)上如CO變換反應(yīng)或變壓吸附等方法并不適用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的氣體處理。