CN102827642A - 一种负荷可调分段供料式气流床气化装置 - Google Patents

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本发明公开了一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其特点是，包括：压力壳体及支吊在所述压力壳体内部的反应室和冷却除尘水浴激冷室，所述的冷却除尘水浴激冷室同轴布置在所述的反应室下部；所述的反应室与压力壳体之间设有环隙空间；该反应室设有一主喷嘴和多个调荷喷嘴。由于将所述的冷却除尘水浴激冷室同轴布置在所述的反应室下部，在气化炉顶部布置主喷嘴，在反应室上部空间对称布置调荷喷嘴，结合采用水激冷从反应室下方排出的高温合成气和灰渣，可在有效提高单炉产量的同时，兼顾单炉的生产负荷调节能力以及炉膛反应区域合理布置，使炉膛内合成气能产生旋流，停留时间长，反应充分，负荷调节范围广泛。

Description

一种负荷可调分段供料式气流床气化装置
技术领域
本发明涉及一种负荷可调分段供料式气流床气化装置。
背景技术
现有气流床气化技术分为干法和湿法。湿法进料的主要代表为GE公司的水煤浆气化炉和华东理工大学的多喷嘴气化炉，其特点为水煤浆进料，采用单喷嘴或多喷嘴顶置下喷，气化反应室采用耐火材料内衬，大部分采用水激冷工艺流程，即产生的高温粗煤气直接用水激冷。干煤粉气化工艺的主要代表为荷兰Shell，其气化炉采用四喷嘴水冷壁结构，合成气冷却采用废锅流程，优点为原料适应性广、冷煤气效率高、碳转化率高、比氧耗低等。
综上，现有的气化炉采用的喷嘴数量比较固定，一旦炉型固定，喷嘴数量固定，气化炉装置的生产能力就固定，后续的生产设备的生产能力都要为所谓的“生产龙头”气化装置服务，因此生产负荷的调节范围比较窄，不能很好的适应生产负荷的调整。同时对于具有“调峰”能力的装置来说，负荷变动范围更为广泛，现有的气化炉型都不能很好的满足要求。
同时对于单喷嘴炉型，炉膛内合成气不能产生旋流，故停留时间短。为保证反应时间，炉高度不能太低，而排渣口正好位于经气化炉炉膛温度的最低点区域，为兼顾两者，必须提高气化反应的温度，这种情况下不仅降低了冷煤气效率，同时增加了比氧耗和比煤耗。
发明内容
本发明是为了克服现有技术存在的上述缺点，而提出的一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，本发明对现有的气化炉从单炉生产能力，单炉的生产负荷调节能力以及炉膛反应区域合理布置方面着手改进，使气化装置负荷调节范围广泛，调整灵活，气化反应效果好。
 本发明采取的技术方案是：一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其特点是，包括：压力壳体及支吊在所述压力壳体内部的反应室和冷却除尘水浴激冷室，所述的冷却除尘水浴激冷室同轴布置在所述的反应室下部；所述的反应室与压力壳体之间设有环隙空间；该反应室设有一主喷嘴和多个调荷喷嘴。
上述一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其中，所述的反应室由膜式壁构成，其向火面为膜式水冷壁结构。
上述一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其中，所述的主喷嘴伸入在所述反应室内顶部；所述的调荷喷嘴对称布置在所述反应室内上部空间。
上述一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其中，所述的调荷喷嘴设置为2～6个，呈水平布置。
上述一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其中，所述的调荷喷嘴设置为2～6个，呈倾斜向下布置，其倾斜向下的角度为0～20°；同时调荷喷嘴在炉膛截面投影与气化炉断面中心线成3～6°夹角，成切圆布置方式。
上述一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其中，所述的激冷室包括粗合成气输送导气管、激冷池、上升通道、折流部件、以及合成气输出口；所述的粗合成气输送导气管的进口与反应室的输出口连接；所述的激冷池设置在所述粗合成气输送导气管下方；所述上升通道设置在所述粗合成气输送导气管周围；所述的折流部件设置在所述上升通道的顶部；所述的合成气输出口设置在所述激冷室的壳体壁上，位于所述折流部件旁边。
上述一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其中，所述的激冷池是浸没式激冷池。
上述一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其中，所述的粗合成气输送导气管的底部设为齿形。
上述一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其中，还包括至少一个洗涤水匀布喷淋环，布置在所述粗合成气输送导气管的进口部位或内部。
上述一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其中，还包括一灰水排出口，设置在所述壳体底部，位于所述激冷室的下方。
本发明由于采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的：
1、由于将冷却除尘水浴激冷室同轴布置在所述的反应室下部，在气化炉顶部布置主喷嘴，在反应室上部空间对称布置调荷喷嘴，结合采用水激冷从反应室下方排出的高温合成气和灰渣，可在有效提高单炉产量的同时，兼顾单炉的生产负荷调节能力以及炉膛反应区域合理布置，使炉膛内合成气能产生旋流，停留时间长，反应充分，负荷调节范围广泛；
2、由于在反应室顶部设置主喷嘴和在反应室的上部布置调荷喷嘴，并且调荷喷嘴的数量以及布置位置角度可以调整（包括水平方向角度和炉膛截面角度的调整），在反应室中，原料与氧化剂发生反应，在高温高压环境下生成主要成份为一氧化碳和氢的合成气。从顶部主喷嘴和四周调荷喷嘴喷出气流发生碰撞，在反应室中产生向下的旋流，气流旋流向下，可使反应室内火焰的充满度较好，温度场也较为均匀；
3、由于炉壁采用夹套的形式，在反应室和压力壳体之间设有环隙空间，可向环形空间注入氮气或其他清洁气体，使环隙空间内的压力微大于反应室内的压力，这样可防止反应室内高温气体流向环隙空间，以保护压力壳体；
4、本发明负荷调节灵活，适用范围广泛。
附图说明
图1是本发明的结构示意图（剖视图）。
图2是图1的A-A剖视图。
具体实施方式
为了能更好地对本方案进行理解，下面通过具体的实施案例并结合附图进行详细地说明：
请参阅图1至图2，本发明一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，包括：压力壳体1及设置在所述压力壳体内部的反应室2和冷却除尘水浴激冷室3，所述的冷却除尘水浴激冷室3同轴布置在所述的反应室2下部。在压力壳体1和反应室2的水冷壁之间留有一环隙空间A，便于安装检修。
所述的反应室2由膜式壁构成，其向火面为膜式水冷壁结构，也可在该水冷壁外敷一层耐火衬里。所述的反应室2设有一主喷嘴21和多个调荷喷嘴22。所述的主喷嘴伸入在所述反应室内顶部；所述的调荷喷嘴对称布置在所述反应室内上部空间，可水平布置，也可倾斜向下布置。本实施例中，所述的调荷喷嘴设置为2～6个，呈倾斜向下布置，如图1所示，其倾斜向下的角度β为0～20°；同时调荷喷嘴在炉膛截面投影与气化炉断面中心线成3～6°夹角α，成切圆布置方式，如图2所示。
本发明一种负荷可调分段供料式气流床气化装置中，所述的激冷室3包括粗合成气输送导气管31、激冷池32、上升通道33、折流部件34、以及合成气输出口35。还包括至少一个洗涤水匀布喷淋环36，布置在所述粗合成气输送导气管的进口部位或内部。所述的粗合成气输送导气管31的底部设为齿形，其进口与反应室的输出口连接。所述的激冷池32是浸没式激冷池，设置在所述粗合成气输送导气管31下方。所述上升通道33设置在所述粗合成气输送导气管31周围。所述的折流部件34设置在所述上升通道33的顶部。所述的合成气输出口35设置在所述激冷室的壳体壁上，位于所述折流部件旁边。在所述壳体底部还包括一灰水排出口36，位于所述激冷室的下方。
本发明的工作原理是：
在反应室中，物料煤与氧化剂发生反应，在高温高压环境下生成主要成份为一氧化碳和氢的合成气。从顶部主喷嘴喷出的气流喷射到反应室中进行剧烈反应，同时根据负荷要求，调荷喷嘴调整负荷后，对置喷出的气流在反应室上部空间发生碰撞，在反应室中产生向下旋流，气流旋流向下可以降低烧嘴出口区域的温度，延长烧嘴的寿命，这可使反应室内火焰的充满度较好，温度场也较为均匀。煤粉中的灰在高温环境中主要以熔融渣的形态靠惯性作用被水冷壁捕捉下来，再沿反应室壁面流淌汇集到反应室底部的流渣口，排到位于反应室底部的激冷室的浸没式激冷池中淬冷。同时产生的合成气与灰渣一起进入激冷室激冷。其余的灰被合成气夹带从反应室底部排出。在激冷室进口处布置了洗涤水匀布喷淋环，喷出的水雾与高温合成气混合使之冷却；初步冷却后的合成气再经过粗合成气输送导气管进入浸没式激冷池，经洗涤后通过粗合成气输送导气管的齿形均匀鼓泡后进入上升通道，在上升通道的上方出口处，由于设置了一折流装置，用以分离合成气中的大颗粒水滴，最后经激冷后的合成气从位于压力壳体的合成气出口排出。灰渣和灰水也通过压力壳体底部的排放口排出。
由于气化压力大于1.0MPa，而反应室2的膜式水冷壁只能承受较小的压差，所以反应室和压力壳体之间的环隙空间需要压力补偿。其方法为向环形空间注入氮气或其他清洁气体，使环隙空间内的压力微大于反应室内的压力，这样可防止反应室内高温气体流向环隙空间，以保护压力壳体。
本发明将干粉或水煤浆在该气化装置中气化，采用原料的分段（分级）供给，负荷调节灵活，适用范围广泛。

Claims (10)

1.一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其特征在于，包括：压力壳体及支吊在所述压力壳体内部的反应室和冷却除尘水浴激冷室，所述的冷却除尘水浴激冷室同轴布置在所述的反应室下部；
所述的反应室与压力壳体之间设有环隙空间；该反应室设有一主喷嘴和多个调荷喷嘴。
2.根据权利要求1所述的一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其特征在于，所述的反应室由膜式壁构成，其向火面为膜式水冷壁结构。
3.根据权利要求1所述的一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其特征在于，所述的主喷嘴伸入在所述反应室内顶部；所述的调荷喷嘴对称布置在所述反应室内上部空间。
4.根据权利要求3所述的一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其特征在于，所述的调荷喷嘴设置为2～6个，呈水平布置。
5.根据权利要求3所述的一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其特征在于，所述的调荷喷嘴设置为2～6个，呈倾斜向下布置，其倾斜向下的角度为0～20°；同时调荷喷嘴在炉膛截面投影与气化炉断面中心线成3～6°夹角，成切圆布置方式。
6.根据权利要求1所述的一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其特征在于，所述的激冷室包括粗合成气输送导气管、激冷池、上升通道、折流部件、以及合成气输出口；所述的粗合成气输送导气管的进口与反应室的输出口连接；所述的激冷池设置在所述粗合成气输送导气管下方；所述上升通道设置在所述粗合成气输送导气管周围；所述的折流部件设置在所述上升通道的顶部；所述的合成气输出口设置在所述激冷室的壳体壁上，位于所述折流部件旁边。
7.根据权利要求6所述的一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其特征在于，所述的激冷池是浸没式激冷池。
8.根据权利要求6所述的一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其特征在于，所述的粗合成气输送导气管的底部设为齿形。
9.根据权利要求6所述的一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其特征在于，还包括至少一个洗涤水匀布喷淋环，布置在所述粗合成气输送导气管的进口部位或内部。
10.根据权利要求6所述的一种负荷可调分段供料式气流床气化装置，其特征在于，还包括一灰水排出口，设置在所述壳体底部，位于所述激冷室的下方。
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