CN102634378A - 气化炉及其激冷室 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气化炉及其激冷室，该气化炉激冷室包括下降管，该下降管包括降气筒和布气筒，其中，降气筒的下端伸入布气筒中，布气筒和降气筒之间的环形空间内设置有散气网，降气筒的下沿低于散气网所在的平面，散气网所在的平面低于激冷室液面。与现有技术相比，本发明去除上升管，有效地抑制了激冷室合成气的带水现象，由于散气网的存在，提高了合成气的水浴增湿除尘除灰降温效果。
Description
技术领域
本发明涉及气流化煤气化领域，尤其涉及一种气化炉及其激冷室。
背景技术
煤炭是一种重要的能源，长期以来，煤炭在使用过程中伴随着严重的环境污染。近年来，以减少污染排放和提高利用效率为目的的洁净煤技术日益为人们所重视；煤气化技术作为其中的一种煤炭加工和转化技术，被认为是最为高效清洁的洁净煤技术之一。
现代煤气化技术，尤其是高压、大容量气流床气化技术在工业上获得广泛应用。在我国已经有多家厂家引进并利用现代气流床气化技术，现代气流床气化技术主要分为水煤浆气化和粉煤气化，现代气流床气化技术具有环境污染小、自动化程度高等优点，但该技术工艺带有一些普遍存在的问题，这些问题不同程度上影响着气化装置的正常运行。
水煤浆或煤粉在气化炉燃烧室内不完全燃烧生成1350℃左右的高温合成气与熔渣进入气化炉下部的激冷室。现有技术中激冷室主要有激冷环、下降管、上升管和分离挡板。
激冷环位于渣口下侧下降管上部，激冷环的作用是将激冷水均匀的分布在下降管内壁上，形成液膜，这层液膜将下降管和高温合成气与熔融渣有效隔离开来，从而保护下降管不被高温合成气与熔渣烧坏，同时高温合成气在一定程度上激冷降温。
上升管与下降管为同心同轴套筒结构，下降管套在上升管内，高温合成气从下降管与激冷水并流而下，完成降温过程，而后通过上升管与下降管之间的环隙出气化炉激冷室。
高温合成气与下降管液膜进行换热传质时，与液膜接触的那部分合成气的煤灰进入液相获得清除，而下降管中央的合成气中的大部分煤灰没有水洗便随合成气进入水浴，快速地穿过下降管下沿后，合成气以气团的形式立即向上鼓泡离开水浴，在此过程中，也只有气团外表面的煤灰与水接触获得水洗，气团中央的大部分煤灰依然没有获得水洗机会就离开水浴。
合成气中的大部分煤灰在洗涤塔被水洗清除，洗涤塔水浴上部的洗涤水作为激冷水反过来供给激冷环使用，虽然激冷水取自洗涤塔水浴上部，但是由于大量的煤灰被水洗到水浴中，水浴上部的洗涤水依然含有很多煤灰尤其是大量的微小固体颗粒，这样即使激冷水过滤器过滤掉堵塞激冷环出口的大颗粒，但是这些微小固体颗粒也会在激冷环内流动微弱的死区沉淀，逐渐积累，最终将影响到激冷环激冷水的出口流量以及整个出口环隙出水流量的均匀性，进而造成下降管液膜不均甚至断流，从而导致下降管变形、烧穿等损坏。
激冷水中微小固体颗粒的浓度越高，这种在激冷环内死区沉淀积累的速率也越快，这样下降管的使用寿命也越短，在每次德士古气化炉运行一段时间停车检修时都会发现激冷环环管中淤积着大量的淤泥，这就是这些微小固体颗粒沉积的结果。
另外，当生产负荷比较高时，由于上升管与下降管之间的环隙比较窄，导致合成气离开水浴后流速快，易造成合成气带液的现象，即使在激冷室的合成气离开通道中设置有分离挡板，高速流动的气体还是把挡板上的小液滴扫走而再次带液，激冷室带液容易造成激冷室液位快速下降导致气化炉跳车，生产中不能不加大激冷水供应流量以保证液位，这样不但增加了能耗和水资源的浪费还一下子加大了后系统的负荷，影响了稳定操作；在气化炉操作温度较高时，致使热负荷高，使得饱和蒸汽压增大，这也会造成合成气带水进入后系统。
对于现有技术的气化炉，在超高负荷时，部分合成气会绕过上升管下沿形成大气泡鼓泡离开水浴，这样会造成激冷室液面波动以及波动导致的液位报警，甚至跳车。
中国专利申请号200720103616.7提供了一种雾化-浸没式气化炉激冷室，其实并不适用于煤粉/水煤浆气化炉，尤其不适合加压煤气化炉，因为其结构上的缺陷容易造成其雾化器和雾化喷头受到高温熔渣和煤灰的强烈冲刷而快速磨损，使得激冷室内部快速损坏，从而无法保证气化炉的长时间运行。
如何减少供应的激冷水中微小固体颗粒的含量，减轻这些颗粒在激冷环中的淤积、以及如何减轻合成气带水成为一个重要的课题，对煤气化的长满优运行有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于一种气化炉及其激冷室，以提高合成气的水浴增湿除尘除灰降温效果，同时减轻合成气带水的问题。
为此，根据本发明的一个方面，提供了一种气化炉激冷室，包括下降管，该下降管包括降气筒和布气筒，其中，降气筒的下端伸入布气筒中，布气筒和降气筒之间的环形空间内设置有散气网，降气筒的下沿低于散气网所在的平面，散气网所在的平面低于激冷室液面。
进一步地，上述降气筒的下比散气网所在的平面低500～1000mm。
进一步地，上述散气网平面低于激冷室液面1500～4000mm。
进一步地，上述降气筒下沿为锯齿形。
进一步地，上述布气筒的下沿为锯齿形。
进一步地，上述散气网设置在布气筒的顶部。
进一步地，上述散气网的网口截面为多边形或圆形，各网口截面积为2.25～25cm2。
进一步地，上述散气网由直径为0.5～1.2cm的钢筋交错焊接而成。
进一步地，上述降气筒和布气筒通过支撑架与激冷室内壁固定连接。
进一步地，上述气化炉激冷室还包括在液面上方设置的喷水环管，喷水环管具有环绕在降气筒的外周朝下喷水的多个喷水口。
进一步地，上述激冷室液面的上方设置有多个环形挡板，多个环形挡板沿激冷室的高度方向交错布置。
根据本发明的另一方面，提供了一种气化炉，包括燃烧室和位于燃烧室下方的激冷室，其中，该激冷室为根据上面所描述的气化炉激冷室。
与现有技术相比，本发明去除上升管，进一步抑制了激冷室合成气的带水现象，由于散气网的存在，大股合成气被散气网切成许多细长的气泡，这样就增加了合成气的水洗面积，大大提高了合成气的水浴增湿除尘除灰降温效果，从而避免了合成气夹带过多的煤灰进入洗涤塔，即减轻了洗涤塔的负荷，又可使洗涤塔水浴中的细微固体颗粒含量大大降低。
除了上面所描述的目的、特征、和优点之外，本发明具有的其它目的、特征、和优点，将结合附图作进一步详细的说明。
附图说明
构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中：
图1是根据本发明第一实施例的气流化气化炉的结构示意图，其中示出了气化炉激冷室的结构；
图2是图1所示气流化气化炉的B-B截面示意图；
图3是根据本发明第二实施例的气流化气化炉的结构示意图；
图4是图3所示的气流化气化炉的C-C截面示意图；以及
图5是图3所示气流化气化炉的多个环形挡板的平面布局示意图。
附图标记说明
10激冷室 20燃烧室
12激冷环 11下降管
13激冷水管线 14支架
111降气筒 111a降气筒下沿
112布气筒 112a布气筒下沿
113散气网 113a内环
113b外环 113c网体
114喷水环管 114a喷水口
114b支架 115/116环状挡板
21渣口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1和图2示出了根据本发明第一实施例的气流化气化炉的示意性结构。如图1和图2所示，气流化气化炉包括燃烧室20和位于燃烧室下方的激冷室10，燃烧室20中的高温合成气与熔渣经过其底部的渣口21进入到下降管11中。
在本实施例中，没有采用现有技术的同心同轴的上升管下降管双套筒结构，只保留下降管，该下降管11包括降气筒111和布气筒112两部分，二者同心同轴上下相连部分套筒结构，且都由固定在其外壁的支撑架14与激冷室内壁固定连接，支撑架14起到一个稳固下降管11位置和结构的作用，降气筒111下部与布气筒112顶部的散气网113的内环固定连接。
降气筒111下沿111a为锯齿形开口且伸入布气筒112，低于散气网平面500～1000mm，布气筒112内径比降气筒111大而又比激冷室内径稍小，布气筒112顶部为散气网113，正常生产时，液面应高于散气网平面1500～4000mm。
网口不宜太小，网口截面优选为2.25～25cm2，以防煤灰或渣块堵塞，网口截面呈圆形或多边形，散气网113可由直径为0.5～1.2cm左右的钢筋交错焊接而成。
散气网113可由内环113a、外环113b和网体113c组成，外环113a与布气筒1112连接，内环113b与降气筒111连接，实现散气网的固定。外环直接固定连接至激冷室内壁上的支架进行固定。
布气筒112的下沿112a也为锯齿形开口，激冷环12下部与降气筒111上部固定连接。
气化炉运行过程中，来自洗涤塔的激冷水进入激冷环12后，从激冷环12下端与降气筒111之间形成激冷水出口环隙流出或从激冷环下端喷孔喷向降气筒内壁，激冷水均匀的分布在降气筒111内壁上，形成液膜，这层液膜将降气筒111和高温合成气与熔融渣有效隔离开来，从而保护下降管不被高温合成气与熔渣烧坏，同时高温合成气在一定程度上激冷降温。
合成气穿过可抑制产生超大型气泡的降气筒锯齿形下沿111a后进入布气筒112，由于散气网113的存在，大股合成气被散气网113切成许多细长的气泡，这样就增加了合成气的水洗面积，大大提高了合成气的水浴增湿除尘除灰降温效果，从而避免了合成气夹带过多的煤灰进入洗涤塔，即减轻了洗涤塔的负荷，又可使洗涤塔水浴中的细微固体颗粒含量大大降低。
这样，供给激冷环的激冷水中的细微固体颗粒含量也会降低，也就减轻了这些细微颗粒在激冷环中的淤积，从而可以延缓激冷水中微小固体颗粒在激冷环中的沉淀淤积，进而能够更长时间地稳定激冷环激冷水的出口流量以及整个出口环隙出水流量的均匀性，从而有效地延长气化炉的运行周期。
同时，大股合成气被散气网切成许多细长的气泡，也避免了大型的合成气气泡鼓泡造成激冷室液面波动以及波动导致的液位报警，同时由于合成气温度下降幅度更大，从而降低了其饱和蒸汽压和热负荷，进而抑制了激冷室合成气的带水现象，因为没有上升管，合成气的气流截面大大增加，使得合成气流速下降，进一步抑制了合成气的带水。
当气化炉超高负荷时，部分合成气也可穿过可抑制产生超大型气泡的布气筒锯齿形下沿112a后离开水浴，有利于防止超大气泡鼓泡造成激冷室液面波动以及波动导致的液位报警。
经过水浴的合成气经过激冷室10上部的出口15离开激冷室10，进入下一处理工序。
本实施例的优点如下：
(1)降气筒和布气筒同心同轴上下相连部分套筒结构，及其双锯齿形设计，气化炉超高负荷时，部分合成气也可穿过可抑制产生超大型气泡的布气筒锯齿形下沿后离开水浴，有利于防止超大气泡鼓泡产生的激冷室液面波动以及波动造成液位报警导致气化炉跳车；
(2)布气筒顶部散气网的独特设计，大大提高了合成气的水浴增湿除尘除灰降温效果，从而避免了合成气夹带过多的煤灰进入洗涤塔，从而可以延缓激冷水中微小固体颗粒在激冷环中的沉淀淤积，进而能够更长时间地稳定激冷环激冷水的出口流量以及整个出口环隙出水流量的均匀性，从而有效地保护了下降管，从而有效地延长气化炉的运行周期，同时抑制了激冷室合成气的带水现象；
(3)去除上升管，进一步抑制了激冷室合成气的带水现象。
图3至图5示出了根据本发明第二实施例的气流化气化炉的示意性结构。如图3至图5所示，与第一实施方式不同之处在于，在激冷室的液面的上面设置了喷水环管114，喷水环管114与激冷水管线13相连，激冷水进入喷水环管114通过喷水口114a朝下喷水，可进一步除去水浴后合成气中残留的部分煤灰。
这样，能够进一步对合成气进行增湿除尘除灰降温，从而避免了合成气夹带过多的煤灰进入洗涤塔，即减轻了洗涤塔的负荷，又可使洗涤塔水浴中的细微固体颗粒含量大大降低，这样供给激冷环的激冷水中的细微固体颗粒含量也会降低，也就减轻了这些细微颗粒在激冷环中的淤积，从而可以延缓激冷水中微小固体颗粒在激冷环中的沉淀淤积，进而能够更长时间地稳定激冷环激冷水的出口流量以及整个出口环隙出水流量的均匀性，从而有效地延长气化炉的运行周期；同时由于合成气温度下降幅度更大，从而降低了其饱和蒸汽压和热负荷。
喷水环管114可通过支撑架114b安装在激冷室内腔中。
另外，在喷水环管114上面设置了2～4层的交错环形挡板115/116，环形挡板115/116分别与降气筒111外壁、激冷室10内壁固定连接。
通过设置错层的环形挡板115/116，挡住合成气夹带的液沫，进而有效地抑制了激冷室合成气的带水现象。
本实施例的优点如下：
(1)降气筒和布气筒同心同轴上下相连部分套筒结构，及其双锯齿形设计，气化炉超高负荷时，部分合成气也可穿过可抑制产生超大型气泡的布气筒锯齿形下沿后离开水浴，有利于避免超大气泡鼓泡产生的激冷室液面波动以及波动造成液位报警导致气化炉跳车；
(2)布气筒顶部散气网、喷水环管和错层挡板的独特设计，大大提高了合成气的水浴增湿除尘除灰降温效果，可进一步除去水浴后合成气中残留的部分煤灰。从而避免了合成气夹带过多的煤灰进入洗涤塔，从而可以延缓激冷水中微小固体颗粒在激冷环中的沉淀淤积，进而能够更长时间地稳定激冷环激冷水的出口流量以及整个出口环隙出水流量的均匀性，从而有效地保护了下降管，从而有效地延长气化炉的运行周期，同时抑制了激冷室合成气的带水现象。
(3)去除上升管，进一步抑制了激冷室合成气的带水现象。
需要指出的是，在其他实施例中，上述错层的环形挡板115/116也可单独结合至第一实施例的激冷室中，布置在液面的上方。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种气化炉激冷室，包括下降管，其特征在于，
所述下降管(11)包括降气筒(111)和布气筒(112)，其中，所述降气筒(111)的下端伸入所述布气筒(112)中，所述布气筒(112)和降气筒(111)之间的环形空间内设置有散气网(113)，所述降气筒(111)的下沿低于所述散气网(113)所在的平面，所述散气网(113)所在的平面低于激冷室液面。
2.根据权利要求1所述的气化炉激冷室，其特征在于，所述降气筒(111)的下沿比所述散气网(113)所在的平面低500～1000mm。
3.根据权利要求1所述的气化炉激冷室，其特征在于，所述散气网(113)所在的平面比激冷室液面低1500～4000mm。
4.根据权利要求1所述的气化炉激冷室，其特征在于，所述降气筒(111)下沿为锯齿形。
5.根据权利要求1所述的气化炉激冷室，其特征在于，所述布气筒(112)的下沿为锯齿形。
6.根据权利要求1所述的气化炉激冷室，其特征在于，所述散气网(113)设置在所述布气筒(112)的顶部。
7.根据权利要求1所述的气化炉激冷室，其特征在于，所述散气网(113)的网口截面为多边形或圆形，各网口截面积为2.25～25cm2。
8.根据权利要求1所述的气化炉激冷室，其特征在于，所述散气网(113)由直径为0.5～1.2cm的钢筋交错焊接而成。
9.根据权利要求1所述的气化炉激冷室，其特征在于，所述降气筒(112)和布气筒(113)通过支架(14)与激冷室内壁固定连接。
10.根据权利要求1所述的气化炉激冷室，其特征在于，还包括在激冷室液面上方设置的喷水环管(114)，所述喷水环管(114)具有环绕在所述降气筒(111)的外周朝下喷水的多个喷水(114a)。
11.根据权利要求1所述的气化炉激冷室，其特征在于，所述激冷室液面的上方设置有多个环形挡板(115/116)，所述多个环形挡板(115/116)沿激冷室的高度方向交错布置。
12.一种气化炉，包括燃烧室(20)和位于燃烧室(20)下方的激冷室(10)，其特征在于，所述激冷室(10)为根据权利要求1至11中任一项所述的气化炉激冷室。
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