CN102041098A - 一种固定床熔渣气化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种固定床熔渣气化炉，炉体(4)内壁设有复合炉衬(10)，炉体(4)内分为下部区域及渣池区域(11)、中上部区域(12)、以及顶部区域(13)，下部区域及渣池区域(11)安装有喷嘴(49)，顶部区域(13)内的复合炉衬(10)为二层结构，中上部区域(12)的复合炉衬(10)为三层结构，下部区域及渣池区域(11)的复合炉衬(10)为四层结构。本发明设计结构合理，安全性能好，气化效果佳，能够有效解决现有技术中存在的炉衬烧损严重，气化炉使用寿命短，气化效果不佳等问题。

Description

一种固定床熔渣气化炉
技术领域
本发明涉及一种熔渣气化炉，特别是涉及一种处理含碳物质的固定床熔渣气化炉。
背景技术
现有技术中，固定床熔渣气化炉通常用于处理含碳物质，含碳物质包括固体原料和液体原料。固体原料可以指含水量小于45％的固体含碳物质，如各种优质煤、低质煤、劣质煤、泥煤、固体垃圾和固体含碳生物质等；液体原料可以指多元料浆、焦油、渣油、煤浆和含碳生物质料浆等。
目前大规模工业化应用的主流煤气化技术中使用的气化炉包括，有固定床的固态排渣的加压气化炉、液态排渣的气流床煤浆加压气化炉，以及液态排渣的粉煤气流床加压气化炉等。这些公知的气化炉各有优点，但也不可避免地各自存在一定的技术局限性与缺陷。
现有技术中的熔渣气化炉一般采用高耐火度的耐火砖如刚玉砖、高铬砖、氧化锆砖加捣打料或浇注料结构，即内表面砌筑耐火砖，耐火砖与夹套之间采用捣打料或浇注料，没有冷却壁及气流阻断结构。在高温区域中没有强化冷却及气流阻断结构，耐火砖、夹套烧损严重，砖的抗渣侵蚀能力差使用寿命极短。同时，熔渣气化炉的高温气化段喷嘴采用异型砌砖结构固定于炉体上，串气、脱落问题时有发生，喷嘴在炉体上的布局不合理，使得气化效果不佳。
发明内容
为了解决现有技术中存在的气化炉炉衬结构不合理、安全性能差、气化效果不佳等技术缺陷，本发明提供了一种安全性高、气化效果好的固定床熔渣气化炉。
实施本发明上述目的而采用的技术措施如下所述：
一种固定床熔渣气化炉，炉体4内壁设有复合炉衬10，所述炉体4内分为下部区域及渣池区域11、中上部区域12、以及顶部区域13，所述下部区域及渣池区域11安装有喷嘴49，所述顶部区域13内的复合炉衬10为二层结构，中上部区域12的复合炉衬10为三层结构，下部区域及渣池区域11的复合炉衬10为四层结构。
优选地，顶部区域13内的复合炉衬10靠近炉体4的外层是夹套41，内层为碳化硅浇注料42浇注而成的一体成型结构。
优选地，中上部区域12内的复合炉衬10的外层为夹套41，中间层为捣打料层44，内层为耐火砖层43。
优选地，捣打料层44采用的是热导率10w/(m·k)以上的耐火可塑料。
优选地，下部区域及渣池区域11的复合炉衬10的外层为夹套41，向内依次为捣打料层45，水冷壁46，耐火砖层43，所述捣打料层45所采用的材料为具有绝热性能的不定型耐火材料。
优选地，喷嘴49与复合炉衬10之间采用浇注料48浇注成型，所述浇注料48为含有氧化物的浇注料。
优选地，喷嘴49为双层布置，上下两层的喷嘴49分别相对成对布置，每层的喷嘴均匀分布在一个平面内。
优选地，所述喷嘴49与炉体4轴线之间的夹角α介于60°～90°之间。
优选地，喷嘴49的前端出口491方向与喷嘴49轴线之间的夹角β介于-45°～45°之间。
采用本发明的技术方案，可以取得以下的技术效果：
1、本发明的炉衬是在工况最恶劣的区域使用水冷壁、在不同区域采用不同的耐火材料及结构、局部区域带有气流阻断结构的新型炉衬。本发明有效避免炉体高温环境下的烧损问题，减少了气化炉的维修次数与维修成本，延长了气化炉的使用寿命。
2、复合炉衬顶部区域采用耐火浇注料整体浇注结构，有效解决了原来砌砖结构存在运行中被吹翻、倾倒、剥落的问题，增加了气化炉的安全性与可靠性。
3、复合炉衬中上部区域采用夹套、耐火砖层结合耐火材料层的复合结构，通过夹套的冷却降温将耐火砖内表面温度保持在允许温度范围之内，提高气化炉运行安全性，保证了气化炉使用寿命。
4、复合炉衬下部区域及渣池区域采用夹套、耐火砖层、水冷壁层与耐火材料层相结合的复合结构，通过水冷壁吸收耐火砖热量，保证壁前耐火砖温度在允许使用的范围之内，提高气化炉运行的安全性，延长使用寿命。
5、喷嘴根部采用耐高温的浇注结构，解决了采用异型砌砖结构出现的串气和脱落问题，确保气化炉平稳运行。
6、本发明避免了公知的固定床熔渣气化炉炉衬耐火砖局部烧损，炉子夹套烧穿，甚至炉体烧穿的较大事故，大大提高了气化炉运行的稳定性与安全性。
附图说明
1.图1是本发明的固定床熔渣气化炉的结构示意图；
2.图2是本发明复合炉衬的剖面结构示意图；
3.图3是本发明喷嘴的布置示意图；
4.图4是图3的A-A向视图；
5.图5是图3的B-B向视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的固定床熔渣气化炉用于处理含碳物质，其由原料锁斗2、原料缓冲仓3、炉体4、控制短节6和熔渣激冷室7、渣锁8等部分构成。在炉体4内设有复合炉衬10，炉体4的下部装有喷嘴49，复合炉衬10的上端设置集气装置9，炉体4下方安装排渣器11。
在现有技术中，通常根据床层的温度将炉体内划分为三个区域，如图2所示，下部区域及渣池区域11，气化炉处理物料时，该区域内的炉内物料温度较高，由于含碳物质与气化剂氧激烈的放热反应，温度在1400℃至2000℃左右；中上部区域12，该区域内的床层温度较低；顶部区域13，该区域靠近进料炉体上部的集气装置9。
本发明的固定床熔渣气化炉的复合炉衬10安装在炉体4内，复合炉衬10在上述的不同区域内采用不同的材料及结构。
复合炉衬10靠近炉体4的外层是夹套41，该夹套41采用现有技术的结构，传热方式也为传统方式。顶部区域13采用本技术领域常用的碳化硅浇注料42作为材料，采用整体浇注成型的方式形成复合炉衬10的上部，使得顶部区域13内的复合炉衬10为一体结构，具有较好的稳定性，可抵御集气装置附近所产生气流的吹动，避免炉衬部分因气流吹动而造成脱落的问题。
中上部区域12内的复合炉衬10为三层结构，外层为夹套41，中间层为捣打料层44，内层为耐火砖层43。其中，耐火砖层43所采用的耐火砖可以使用现有技术中的普通的耐火砖，例如刚玉砖、高铬砖、氧化锆砖等，优选导热率在18w/(m.k)以上，导热性能良好的耐火砖。捣打料层44采用的是热导率10w/(m.k)以上的耐火可塑料。
中上部区域12内无水冷壁46，此区域采用捣打料层44结合耐火砖层43结构，耐火砖层44将炉体内接受的部分热量传递给捣打料层44，再由捣打料层44传递给夹套41，通过夹套41中的冷却水的冷却，可以保证耐火砖层43的温度不至过高，延长耐火砖层43的使用寿命。
下部区域及渣池区域11的复合炉衬10为四层结构，外层为夹套41，向内依次为捣打料层45，水冷壁46，耐火砖层43。其中，捣打料层45所采用的材料为具有绝热性能的不定型耐火材料，例如：刚玉质耐火材料。
在下部区域及渣池区域11内设置水冷壁46来降低耐火砖43的温度，减少或避免耐火砖层43的烧蚀。一旦耐火砖层43烧损后，水冷壁46便起了冷却挂渣的作用，可保证气化炉的安全运行。
水冷壁46外侧为具有绝热性能的捣打料层45。正常工作时，水冷壁46的冷却温度低于夹套41的冷却水温度，减少了夹套41带给水冷壁46的热量，降低了水冷壁46的热负荷，有利于提高水冷壁46对前面耐火砖层43的冷却效果。
在下部区域及渣池区域11内安装有喷嘴49，喷嘴49与复合炉衬10之间采用浇注料48浇注成型，喷嘴49周围氧氛浓，氧化物具有特别好的抗氧化性能，因此浇注料48优选含氧化物的浇注料，目前常见的氧化物为AL2O3或Cr2O3、ZrO2等。夹套41与喷嘴49之间由筋条47作为隔垫，避免二者之间进行过多的热交换。
如图3、4、5所示，喷嘴49可以根据炉体的大小不同，安装有2-6对喷嘴49，喷嘴49均匀分布，每对喷嘴49相对设置。
喷嘴49与炉体轴线之间的夹角α介于60°～90°之间，喷嘴49的前端出口491方向与喷嘴轴线之间的夹角β介于-45°～45°之间。
根据需要，也可以在过渡层的高温区域内分层布置喷嘴49，如图5所示，在该位置处布置了6个喷嘴，如图4所示，在该位置上布置了4个喷嘴，上述的组合式喷嘴可以是单独的气化剂喷嘴，也可以是气化剂与液体浆状或固体粉状原料的混合喷嘴。

Claims (9)

1.一种固定床熔渣气化炉，炉体(4)内壁设有复合炉衬(10)，所述炉体(4)内分为下部区域及渣池区域(11)、中上部区域(12)、以及顶部区域(13)，所述下部区域及渣池区域(11)安装有喷嘴(49)，其特征是，所述顶部区域(13)内的复合炉衬(10)为二层结构，中上部区域(12)的复合炉衬(10)为三层结构，下部区域及渣池区域(11)的复合炉衬(10)为四层结构。
2.根据权利要求1所述的一种固定床熔渣气化炉，其特征是，所述顶部区域(13)内的复合炉衬(10)靠近炉体(4)的外层是夹套(41)，内层为碳化硅浇注料(42)浇注而成的一体成型结构。
3.根据权利要求1所述的一种固定床熔渣气化炉，其特征是，所述中上部区域(12)内的复合炉衬(10)的外层为夹套(41)，中间层为捣打料层(44)，内层为耐火砖层(43)。
4.根据权利要求3所述的一种固定床熔渣气化炉，其特征是，所述捣打料层(44)采用的是热导率10w/(m·k)以上的耐火可塑料。
5.根据权利要求1所述的一种固定床熔渣气化炉，其特征是，所述下部区域及渣池区域(11)的复合炉衬(10)的外层为夹套(41)，向内依次为捣打料层(45)，水冷壁(46)，耐火砖层(43)，所述捣打料层(45)所采用的材料为具有绝热性能的不定型耐火材料。
6.根据权利要求1所述的一种固定床熔渣气化炉，其特征是，所述喷嘴(49)与复合炉衬(10)之间采用浇注料(48)浇注成型，所述浇注料(48)为含有氧化物的浇注料。
7.根据权利要求7所述的一种固定床熔渣气化炉，其特征是，所述喷嘴(49)为双层布置，上下两层的喷嘴(49)分别相对成对布置，每层的喷嘴均匀分布在一个平面内。
8.根据权利要求8所述的一种固定床熔渣气化炉，其特征是，所述喷嘴(49)与炉体(4)轴线之间的夹角(α)介于60°～90°之间。
9.根据权利要求9所述的一种固定床熔渣气化炉，其特征是，喷嘴(49)的前端出(491)方向与喷嘴(49)轴线之间的夹角(β)介于-45°～45°之间。
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