CN104232167A - 煤气化循环水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤气化循环水系统，该循环水系统包括：汽包，汽包具有出水口、回水口和出汽口；循环泵，循环泵与出水口相连；气化炉，气化炉上设有喷嘴，喷嘴的头部伸入气化炉内；喷嘴水冷管，喷嘴水冷管围绕在喷嘴的头部，喷嘴水冷管的进口端与循环泵相连，喷嘴水冷管的出口端与回水口相连；上水冷管，上水冷管设在炉腔上部，上水冷管的进口端与循环泵相连，上水冷管的出口端与回水口相连；下水冷管，下水冷管设在炉腔下部，下水冷管的进口端与循环泵相连，下水冷管的出口端与回水口相连。本发明的煤气化循环水系统改善了喷嘴水冷管的露点腐蚀，减小了喷嘴和水冷管内的热应力，延长了喷嘴的使用寿命。

Description

煤气化循环水系统

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，具体地涉及一种煤气化循环水系统。

背景技术

水煤浆气化炉工艺喷嘴是煤加压气化的核心设备之一，由于气化炉操作温度高，通常需要对喷嘴头部进行冷却以保证其使用寿命。相关技术中的喷嘴采用独立的冷却水循环回路：来自喷嘴冷却水水槽的喷嘴冷却水经冷却水泵、冷却器后通入喷嘴头部的水冷盘管以对喷嘴进行冷却，受热后的冷却水进入汽水分离器进行汽水分离，最终返回冷却水槽。上述冷却水循环回路中的冷却水温通常在30℃至40℃之间，因此水冷盘管外壁温度较低，容易发生露点腐蚀；同时，由于冷却水和炉内温度差异极大，喷嘴和水冷盘管内热应力大，影响了喷嘴的使用寿命。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种煤气化循环水系统，该煤气化循环水系统改善了喷嘴水冷盘管的露点腐蚀，减小了喷嘴和水冷盘管内的热应力，延长了喷嘴的使用寿命，同时改善了水煤浆的雾化效果，且喷嘴的冷却循环系统简单。

根据本发明实施例的煤气化循环水系统，包括：汽包，所述汽包具有出水口、回水口和出汽口；循环泵，所述循环泵与所述出水口相连；气化炉，所述气化炉上设有喷嘴，所述喷嘴的头部伸入所述气化炉内；喷嘴水冷管，所述喷嘴水冷管围绕在所述喷嘴的头部，所述喷嘴水冷管的进口端与所述循环泵相连，所述喷嘴水冷管的出口端与所述回水口相连；上水冷管，所述上水冷管设在所述气化炉的炉腔的上部，所述上水冷管的进口端与所述循环泵相连，所述上水冷管的出口端与所述回水口相连；和下水冷管，所述下水冷管设在所述气化炉的炉腔的下部，所述下水冷管的进口端与所述循环泵相连，所述下水冷管的出口端与所述回水口相连。

根据本发明实施例的煤气化循环水系统，采用汽包内的饱和水作为喷嘴头部喷嘴水冷管内的工作介质，一方面可以提高喷嘴头部喷嘴水冷管的外壁温度，从而有效改善喷嘴的露点腐蚀问题；另一方面，还有效减小了喷嘴头部喷嘴水冷管内的工质温度与气化炉内操作温度的差异，从而减小喷嘴及喷嘴水冷管内的热应力，延长喷嘴的使用寿命。

此外，由于汽包内的饱和水的温度较高，一般高于水煤浆温度，因此通过将汽包内的饱和水分别通入喷嘴水冷管和上水冷管，可以起到加热水煤浆、减小煤浆粘度的目的，进而减少水煤浆对喷嘴的磨损，并改善水煤浆的雾化效果。

另外，根据本发明实施例的煤气化循环水系统，还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述气化炉具有膜式水冷壁，所述膜式水冷壁的进水口与所述循环泵相连，所述膜式水冷壁的出水口与所述回水口相连。

设置膜式水冷壁可以有效对气化炉进行降温冷却，保证气化炉处于适宜的工作温度区间。

根据本发明的一些实施例，所述上水冷管邻近所述喷嘴的头部。

这样上水冷管也可以对喷嘴的头部进行冷却，防止喷嘴温度过高而损坏，降低使用成本。

附图说明

图1是根据本发明实施例的煤气化循环水系统的示意图。

附图标号说明：

煤气化系统100；

汽包1，出水口11，回水口12，出汽口13；

循环泵2，第一冷却进水管路21，第二冷却进水管路22，第三冷却进水管路23，第四冷却进水管路24；

喷嘴3，第一冷却回水管路31，第二冷却回水管路32，第三冷却回水管路33，第四冷却回水管路34；

喷嘴水冷管4；

上水冷管5；

水冷壁6；

下水冷管7；

气化炉8；

炉腔9。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照图1详细描述根据本发明实施例的煤气化循环水系统100。根据本发明实施例的煤气化循环水系统100可以包括汽包1、循环泵2、气化炉8、喷嘴水冷管4、上水冷管5和下水冷管7。

其中，汽包1具有出水口11、回水口12和出汽口13。应当理解的是，汽包1已为现有技术且为本领域普通技术人员所熟知，并已广泛应用于煤气化技术领域中，因此这里对于汽包1的具体构造和工作原理不作特殊说明。

循环泵2与出水口11相连，具体地，循环泵2的进口端可与出水口11相连。循环泵2可为系统内的冷却水循环提供动力。循环泵2可以是离心式水泵，但不限于此。循环泵2的流量优选是可调节的，这样可以调整对系统的冷却效果，保证系统可以稳定运行且降低能耗。

参照图1所示，气化炉8上设有喷嘴3，喷嘴3的头部伸入到气化炉8内，喷嘴3的尾部可以位于气化炉8之外。喷嘴水冷管4缠绕在喷嘴3的头部，喷嘴水冷管4可沿喷嘴3的长度方向延伸，喷嘴水冷管4的围绕方式和密度可以根据喷嘴3所需的冷量而适应性设定，以满足喷嘴3的冷却要求。喷嘴水冷管4的进口端与循环泵2相连，具体为可与循环泵2的出口端相连，喷嘴水冷管4的出口端与回水口12相连。

类似地，上水冷管5设在气化炉8的炉腔9的上部，上水冷管5的进口端与循环泵2相连，具体为可与循环泵2的出口端相连，上水冷盘管5的出口端与回水口12相连。下水冷管7设在气化炉8的炉腔9的下部，下水冷管7的进口端与循环泵2相连，具体为可与循环泵2的出口端相连，下水冷管7的出口端与回水口12相连。

参照图1所示，汽包1内的饱和水由循环泵2泵送，并可以通过并联方式分别通入到喷嘴3头部的喷嘴水冷管4、上水冷管5和下水冷管7中作为工作工质，最后可返回汽包1中，形成封闭的循环回路。

根据本发明实施例的煤气化循环水系统100，采用汽包1内的饱和水作为喷嘴3头部喷嘴水冷管4内的工作介质，一方面可以提高喷嘴3头部喷嘴水冷管4的外壁温度，从而有效改善喷嘴3的露点腐蚀问题；另一方面，还有效减小了喷嘴3头部喷嘴水冷管4内的工质温度与气化炉8内操作温度的差异，从而减小喷嘴3及喷嘴水冷管4内的热应力，延长喷嘴3的使用寿命。

此外，由于汽包1内的饱和水的温度较高，一般高于水煤浆温度，因此通过将汽包1内的饱和水分别通入喷嘴水冷管4、上水冷盘管5和下水冷盘管7，可以起到加热水煤浆、减小煤浆粘度的目的，进而减少水煤浆对喷嘴的磨损，并改善水煤浆的雾化效果。

作为一种可选的实施方式，气化炉8具有膜式水冷壁6，膜式水冷壁6的进水口与循环泵2(例如循环泵2的出口端)相连，膜式水冷壁6的出水口与回水口12相连。设置膜式水冷壁6可以有效对气化炉8进行降温冷却，保证气化炉8处于适宜的工作温度区间。

作为一种可选的实施方式，上水冷管5邻近喷嘴3的头部设置，这样上水冷管5也可以对喷嘴3的头部进行冷却，防止喷嘴3温度过高而损坏，降低使用成本。

图1示出了一种根据本发明实施例的煤气化系统100的示意图。参照图1所示，气化炉8的顶部设置有喷嘴3，喷嘴3的下部(即，头部)向内伸入到气化炉8内，喷嘴3的上部(即，尾部)向外伸出气化炉8，喷嘴3的伸入到气化炉8内的部分上缠绕有喷嘴水冷管4，喷嘴水冷管4的进口端与循环泵2的出口端之间连接有第一冷却进水管路21，喷嘴水冷盘管4的出口端与汽包1的回水口12之间连接有第一冷却回水管路31。

上水冷管5邻近喷嘴3的头部设置，上水冷管5的进口端与循环泵2的出口端之间连接有第二冷却进水管路22，上水冷管5的出口端与汽包1的回水口12之间连接有第二冷却回水管路32。

膜式水冷壁6设在气化炉8的炉体内，膜式水冷壁6邻近气化炉8的内周壁面且沿气化炉8的轴向延伸。膜式水冷壁6的进口端与循环泵2的出口端之间连接有第三冷却进水管路23，膜式水冷壁6的出口端与汽包1的回水口12之间连接有第三冷却回水管路33。

下水冷管7设在气化炉8的炉腔9的下部，下水冷管7的进口端与循环泵2的出口端之间连接有第四冷却进水管路24，下水冷管7的出口端与汽包1的回水口12之间连接有第四冷却回水管路34。

参照图1，第一冷却进水管路21、第二冷却进水管路22、第三冷却进水管路23、第四冷却进水管路24并联设置，第一冷却回水管路31、第二冷却回水管路32、第三冷却回水管路33、第四冷却回水管路34并联设置。循环泵2的进口端与出水口11相连。

由此，汽包1内的饱和水和饱和蒸汽经汽水分离后，饱和水可由循环泵2泵送，并分别输送给并联设置的第一冷却进水管路21、第二冷却进水管路22、第三冷却进水管路23、第四冷却进水管路24，该四条管路再将冷却水输出给喷嘴水冷管4、上水冷管5、膜式水冷壁6和下水冷管7，并作为其工作介质以对喷嘴3、气化炉8等进行充分冷却，最后循环水分别通过第一冷却回水管路31、第二冷却回水管路32、第三冷却回水管路33、第四冷却回水管路34返回到汽包1中，形成封闭的循环回路。

其中，膜式水冷壁6的上端与上水冷管5的设置高度可以大致平齐，膜式水冷壁6的下端邻近下水冷管7，从而使得上水冷管5、膜式水冷壁6和下水冷管7可以更好地覆盖整个炉腔9，进而提高对气化炉8的冷却效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种煤气化循环水系统，其特征在于，包括：

汽包，所述汽包具有出水口、回水口和出汽口；

循环泵，所述循环泵与所述出水口相连；

气化炉，所述气化炉上设有喷嘴，所述喷嘴的头部伸入所述气化炉内；

喷嘴水冷管，所述喷嘴水冷管围绕在所述喷嘴的头部，所述喷嘴水冷管的进口端与所述循环泵相连，所述喷嘴水冷管的出口端与所述回水口相连；

上水冷管，所述上水冷管设在所述气化炉的炉腔的上部，所述上水冷管的进口端与所述循环泵相连，所述上水冷管的出口端与所述回水口相连；和

下水冷管，所述下水冷管设在所述气化炉的炉腔的下部，所述下水冷管的进口端与所述循环泵相连，所述下水冷管的出口端与所述回水口相连。

2.根据权利要求1所述的煤气化循环水系统，其特征在于，所述气化炉具有膜式水冷壁，所述膜式水冷壁的进水口与所述循环泵相连，所述膜式水冷壁的出水口与所述回水口相连。

3.根据权利要求1或2所述的煤气化循环水系统，其特征在于，所述上水冷管邻近所述喷嘴的头部。