CN103879962B - 微负压黑液气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微负压黑液气化炉，其主体为双冠盖圆柱体，圆柱体外披钢壳(3)，圆柱体的下冠盖连接支撑筒(1)，上冠盖安装有黑液雾化喷枪座(4)、氧气入口(5)和预热燃气入口(6)，在圆柱体下部的侧面安装有气化气及碱熔物排出口（2），圆柱体上部的侧面安装有防爆装置（7）,钢壳（3）的内衬为绝热保温层（8），并采用耐碱、耐高温材料在黑液气化炉内腔构建积炭坪（9），积炭坪（9）下设有积炭坪支撑（10），将整个内腔分割成补充反应室（11）和气化室（12）。该气化炉安装有积炭坪，因而增加焦炭与水蒸汽的接触面积，提高炭层与高温水蒸汽接触时间，使黑液气化反应更彻底，提高了CO和H2的产率。
Description
技术领域
本发明属于制浆造纸技术领域，涉及制浆过程产生的黑液处理装置，具体来说涉及一种微负压黑液气化炉。
背景技术
制浆过程产生的黑液中含有大量的生物质，其总热值约为13.4kJ/g—15.6kJ/g，是一种可利用资源。黑液的传统处理方法是将蒸发浓缩后的黑液于碱回收炉中燃烧，然后利用或处理掉燃烧得到的各种产物。这种处理方法的污染严重，热能的回收率也低。黑液气化技术是一种新型技术，该技术是在高温条件下，经过一系列化学反应，是黑液转化为含有CO和H2为主要有效成分的可燃性混合气体，继而以其中的CO和H2为原料，进一步合成甲醇和二甲醚等精制液体燃料，或者引入燃气涡轮机燃烧发电；最终提高了黑液的能源利用效率。
黑液气化技术具有巨大的发展潜力，但在世界范围内还没有得到推广应用。目前在世界范围内还没有工业化应用的黑液气化炉在市面上出售，黑液气化炉是该技术发展的主要技术障碍。在黑液气化炉中，具有高速运动的喷射流和热气流，炉内温度达1000℃-1200℃。炉内发生水分蒸发、生物质裂解、氧化燃烧反应，产生可燃性燃气及碱性无机物。由于可燃性燃气有可能与氧气混合而发生燃气爆炸，而且碱性无机物需要连续从炉体内排出，因此，黑液气化炉需要有特殊的空间结构：绝热和抗腐蚀的内衬，一定的防爆和抗暴能力的外壳，以及适当的黑液输入装置和耐用的黑液雾化喷枪。可见，黑液气化炉的设计和制造是黑液气化工程技术的关键技术和技术难点。
当前，国内外的黑液气化方法中，多采用加压或者常压气化反应。对于加压反应系统，气化炉需要具备抗压功能，当偶尔会出现漏气和进料不畅的情况时，需要整体停机处理，严重影响生产效率，更需要进行气化炉的重新预热而造成大量燃料消耗，增加生产成本。常压气化方法也存在会出现漏气和进料不畅的情况。为适应工业生产的需要，本发明设计一种微负压黑液气化炉。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题及微负压黑液气化方法，提供一种微负压黑液气化炉，该装置能提高炭层与高温水蒸汽接触时间，使黑液气化反应更彻底，提高了CO和H2的产率。
本发明的技术方案为：
一种微负压黑液气化炉，该黑液气化炉主体为双冠盖圆柱体，圆柱体外披钢壳，圆柱体的下冠盖连接支撑筒，上冠盖安装有黑液雾化喷枪座、氧气入口和预热燃气入口，在圆柱体下部的侧面安装有气化气及碱熔物排出口，圆柱体上部的侧面安装有防爆装置,钢壳的内衬为绝热保温层，并采用耐碱、耐高温材料在黑液气化炉内腔构建积炭坪，积炭坪下设有积炭坪支撑，将整个内腔分割成补充反应室和气化室。
以上所述微负压黑液气化炉，为微负压黑液气化系统装置中的一个重要设备，该黑液气化系统装置还包括碱熔物溶解罐、余热锅炉、热气喷淋冷却塔、喷雾脱硫塔、气体缓冲罐、变频气化气压缩机、气化气储存罐、制氧系统等，所述的黑液气化炉通过安装在气化气处理末端的变频气化气压缩机的抽吸作用而产生微负压。该微负压黑液气化系统装置可以避免常用的加压或者常压气化反应出现漏气和喷枪堵塞情况，需要整体停机处理，严重影响生产效率，更需要进行气化炉的重新预热，由此造成大量燃料消耗，增加生产成本。
以上所述微负压黑液气化炉，所述的微负压的负压值优选为80～100kPa。
以上所述微负压黑液气化炉，所述的积炭坪是采用耐碱、耐高温材料在黑液气化炉内腔构建，所述积炭坪支撑由耐火砖支撑，并预留有碱熔物流通通道。
以上所述微负压黑液气化炉，所述绝热保温层的内层为高铝砖，外层为石棉纤维和铝酸盐高温水泥的混合层，内层具有耐高温、抗腐蚀和阻热作用，外层具有抗龟裂和阻热作用。
以上所述微负压黑液气化炉，设备的大小与黑液处理量成正比。以日处理25吨黑液为例，设备的规格为：25T/D黑液气化炉1台，内腔直径设计为1.21m，内腔总高度4.2m，外壳具有0.5Mpa的抗暴功能。通过安装在气化气处理流程末端的变频气化气压缩机的抽吸作用，使气化炉产生微负压效果。
本发明的有益效果是：
1.本发明安装有积炭坪，能增加焦炭与水蒸汽的接触面积，提高炭层与高温水蒸汽接触时间，使黑液气化反应更彻底；补充反应室能延长碱熔物中含有的焦炭与水蒸气接触反应时间，从而使焦炭气化更彻底。这两项措施均能提高CO和H2的产率，产率提高达5％。
2.本发明黑液气化炉，不需要具备抗压功能，可避免漏气现象，设备生产成本减少，且更耐用。
3.当压黑液气化炉偶尔出现喷枪堵塞时，可以随时更换处理，避免整体停机，因而提高生产效率。
附图说明
图1是本发明微负压黑液气化炉剖面图。
图2是本发明微负压黑液气化炉俯视图。
图中设备名称及序号：
1.支撑筒；2.气化气及碱熔物排出口；3.钢壳；4.黑液雾化喷枪座；5.氧气入口；6.预热燃气入口；7.防爆装置；8.绝热保温层；9.积炭坪；10.积炭坪支撑；11.补充反应室；12.气化室。
如图1所示，微负压黑液气化炉的主体为双冠盖圆柱体，圆柱体外披钢壳3，圆柱体的下冠盖连接支撑筒1，上冠盖安装有黑液雾化喷枪座4、氧气入口5和预热燃气入口6，在圆柱体下部的侧面安装有气化气及碱熔物排出口2，圆柱体上部的侧面安装有防爆装置7,钢壳3的内衬为绝热保温层8，并采用耐碱、耐高温材料在黑液气化炉内腔构建积炭坪9，积炭坪9下设有积炭坪支撑10，将整个内腔分割成补充反应室11和气化室12。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做详细说明。
一、微负压黑液气化炉的制造及安装
1.组件制造
按设计尺寸，经过剪裁、板筋和焊接等工序，制造冠盖，圆柱体和支撑筒1、钢壳3等金属组件。分别给冠盖和圆柱体安装内衬绝热保温层8，并在圆柱体内安装积炭坪9及积炭坪支撑10，将整个圆柱体内腔分割成补充反应室11和气化室12。形成完整的冠盖和圆柱体组件。
2.组装
在水平基座上固定安放支撑筒1，在支撑筒1上方连接固定下冠盖，接着将圆柱体安装在的下冠盖的上方，最后将上冠盖安装在圆柱体的上方。下冠盖和圆柱体之间添加软层耐热材料，再通过螺丝紧固，使两者紧密连接。上冠盖和圆柱体之间也添加软层耐热材料，再通过螺丝紧固，使两者紧密连接。至此完成组件组装。
3.附件安装
组件安装完毕后，在上冠盖的黑液雾化喷枪座4上插入雾化喷枪，在氧气入口5和预热燃气入口6，分别连接氧气管和预热燃气管。在圆柱体上部的侧面安装有防爆装置7，在圆柱体下部的气化气及碱熔物排出口2，连接一段绝热管，将热气化气引入余热锅炉，同时将熔化的碱熔物引入碱熔物溶解室。
二、微负压黑液气化炉的使用
启动制氧系统，连续生产足量的氧气，从氧气入口5输送到黑液气化炉。燃烧燃油或燃气通过预热燃气入口6，在气化室12内给黑液气化炉预热，当炉温达到500-700℃时，在黑液雾化喷枪座4上插入雾化喷枪，喷入重量百分比为50-70％黑液，让燃油或燃气与黑液混合燃烧，使炉温上升到1000-1200℃，在保持炉温缓慢上升或者不变的前提下，逐渐减少燃油或燃气流量，直到停止供给燃油或燃气，使黑液单独燃烧。维持黑液单独燃烧10-30分钟后，调整氧气和黑液流量，使氧气和黑液的重量比为0.4-0.48，达到正常的气化状态。
从黑液气化炉排出的碱熔物经补充反应室11及气化气及碱熔物排出口2，流入碱熔物溶解罐，生成绿液，以液态形式排出，继而输送到热气喷淋冷却塔和喷雾脱硫塔，作为脱硫和脱碳的化学品。从气化气及碱熔物排出口2排出的气化气通过余热锅炉、热气喷淋冷却塔、喷雾脱硫塔，得到净化气化气，然后通过气体缓冲罐、变频气化气压缩机，转移到气化气贮存罐中贮存，供生产利用。
黑液气化炉由DCS系统控制，通过2台变频气化气压缩机的运转频率的变化来维持反应系统的气体压力，黑液气化炉的压力维持80～100kPa。
Claims (3)
1.一种微负压黑液气化炉，其特征在于，黑液气化炉主体为双冠盖圆柱体，圆柱体外披钢壳(3)，圆柱体的下冠盖连接支撑筒(1)，上冠盖安装有黑液雾化喷枪座(4)、氧气入口(5)和预热燃气入口(6)，在圆柱体下部的侧面安装有气化气及碱熔物排出口（2），圆柱体上部的侧面安装有防爆装置（7）,钢壳（3）的内衬为绝热保温层（8），并采用耐碱、耐高温材料在黑液气化炉内腔构建积炭坪（9），积炭坪（9）下设有积炭坪支撑（10），将整个内腔分割成补充反应室（11）和气化室（12）；
所述的黑液气化炉通过安装在气化气处理末端的变频气化气压缩机的抽吸作用而产生微负压，所述的微负压的负压值为80～100kPa。
2.根据权利要求1所述微负压黑液气化炉，其特征在于，所述的积炭坪（9）是采用耐碱、耐高温材料在黑液气化炉内腔构建，所述积炭坪支撑（10）由耐火砖支撑，并预留有碱熔物流通通道。
3.根据权利要求1所述微负压黑液气化炉，其特征在于，所述绝热保温层（8）的内层为高铝砖，外层为石棉纤维和铝酸盐高温水泥的混合层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160217 |