CN104293395A - 一种微负压组装式煤气化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微负压组装式煤气化炉。为了解决煤直接燃烧过程和现有煤气化炉存在的气化质量差、易漏气、气化能力不可调等问题，所述煤气化炉包括炉本体以及装在炉本体顶部的炉拱和煤气出口，还包括可拆卸地固定在炉本体内的多个炉壁水套模块；多个炉壁水套模块之间通过管道连通，且每个炉壁水套模块上装有烧嘴安装口、与水套连通的水入口和出汽口；所述煤气出口处装有使炉本体内保持微负压状态的引风机。本发明具有微负压操作、结构简单、气化能力可调、气化率高、无煤气泄漏、清灰方便等优点。

Description

一种微负压组装式煤气化炉
技术领域
本发明涉及煤化工技术领域，具体为一种微负压组装式水套结构煤气化炉。
背景技术
煤在我国能源结构中占有最重要的比重，是一种常用的燃料，然而在煤的直接燃烧过程中却存在污染严重、燃烧设备要求高等诸多缺点，且在我国一些一线城市，是明令禁止工业烧煤的。针对煤直接燃烧过程的种种弊端，国家发改委发文鼓励“煤改气”项目，即支持原来烧煤的工艺改成天然气燃烧方式，但是此过程中仍然存在天然气气源有限和成本急剧增加等问题。煤气化技术是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。
煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。气化炉、气化剂、供给热量是煤气化的三个必备条件。煤炭气化工艺可按压力、气化剂、气化过程供热方式等分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有：固定床气化、流化床气化、气流床气化和熔浴床气化等方式。上述各类气化方式均比较成熟，但是也均在不同程度上存在一些不足，例如：典型的固定床气化炉鲁奇炉，其气化压力较高，为0.1—4.O MPa；典型的气流床气化炉U—gas气化炉由炉体和保温耐火里衬构成，炉体强度较低，容易过热造成的鼓包和炉体变形,并且不便于排渣。
因此，开发一种结构简单、运行压力低、炉窑寿命长、清灰方便的煤气化炉非常有必要。
发明内容
针对上述煤直接燃烧过程和现有煤气化炉存在气化质量差、易漏气、气化能力不可调等不足，本发明旨在提供一种微负压组装式煤气化炉，该煤气化炉采用氧气和水蒸气作为气化剂，具有微负压操作、结构简单、气化能力可调、气化率高、无煤气泄漏、清灰方便等优点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种微负压组装式煤气化炉，包括炉本体以及装在炉本体顶部的炉拱和煤气出口，其特征在于，还包括可拆卸地固定在炉本体内的多个炉壁水套模块；多个炉壁水套模块之间通过管道连通，且每个炉壁水套模块上装有烧嘴安装口、与水套连通的水入口和出汽口；多个烧嘴安装口中，位于下侧的烧嘴安装口上装有用于通入粉煤、氧气和水蒸气的三层套管烧嘴，位于上侧的烧嘴安装口上装有用于通入粉煤和水蒸气的二层套管烧嘴；所述煤气出口处装有使炉本体内保持微负压状态的引风机。
由此，所述煤气化炉炉壁由组装水套式炉壁组成，所述煤气化炉使用粉煤进行煤气化，其气化能力可以通过增加或减少水套模块提高或降低；所述煤气化炉内为微负压操作工况，有利于煤气化反应的进行和防止煤气泄漏。
以下为本发明的进一步改进的技术方案：
进一步地，多个炉壁水套模块分上下两层布置，其中位于上层的炉壁水套模块上装有所述三层套管烧嘴，位于下层的炉壁水套模块上装有所述二层套管烧嘴；所述三层套管烧嘴包括中心管，套装在中心管外的中间管，以及套装在中间管外的外层管；其中，中心管内的中心通道为粉煤通道，位于中间管与中心管之间的次外层通道为氧气通道，位于中间管与外层管之间的外层通道为水蒸气通道；所述二层套管烧嘴包括中心管，套装在中心管外的外层管；其中，中心管内的中心通道为粉煤通道，位于中间管与外层管之间的外层通道为水蒸气通道。
为了提高水蒸气的质量，所述炉壁水套模块的出汽口通过气液分离装置与通入水蒸气的通道连通，经过气液分离后产生水蒸气作为煤气化炉气化剂使用。
所述炉本体、炉拱和煤气出口形成只有煤气出口一个出口的密闭腔体。
所述水入口设置在炉壁水套模块底部，所述烧嘴安装口设置在炉壁水套模块侧壁的中心位置处。
所述炉拱呈倒置的漏斗形。
所述炉本体底部装有灰斗；所述炉本体、炉拱、煤气出口和灰斗形成只有煤气出口一个出口的密闭腔体。所述灰斗优选由耐火砖砌筑而成，可以采用人工周期性清灰和链条式连续排渣等多种排渣方式。
所述炉壁水套模块为矩形模块，由此，可自由拼接成矩形结构。
所述多个炉壁水套模块之间通过管道串联连通。
本发明所述的微负压状态是指炉本体内压力为0~200pa。
藉由上述结构，所述煤气化炉本体为矩形结构，可由钢水套自由组合而成，顶部为漏斗锥形炉拱，底部为矩形灰斗；
所述炉壁水套模块为钢水套模块，上下模块之间通过管道互相连通，钢水套模块之间通过螺栓连接，可自由拼装。
所述的矩形结构气化炉，可通过在长、宽两个方向同时或仅在其中一个方向增加或减少矩形水套模块改变炉体大小，调节气化能力。
所述水套模块上布置有水入口和烧嘴安装口，当煤气化炉气化能力进行调整时，仅需调整入口水流量和烧嘴开启个数，无需再打孔补充水入口和烧嘴安装口。
所述水套模块上的水入口布置在水套的下部区域，烧嘴安装口布置在水套的中心区域。
所述的煤气化炉漏斗锥形炉拱为钢水套，顶部炉拱上设置有煤气出口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用氧气和水蒸气作为气化剂，具有微负压操作、结构简单、气化能力可调、气化率高、无煤气泄漏、清灰方便等优点。
 
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构原理图；
图2是图1的侧视图。
具体实施方式
一种微负压组装式煤气化炉,如图1和2所示，其包括：炉本体8、煤气出口1、炉拱2、钢水套模块3、上层粉煤、水蒸气烧嘴4、钢水套水入口5、下层粉煤、氧气和水蒸气烧嘴6、灰斗7。
生产运行过程中，炉膛内保持微负压状态，有利于煤气化反应的进行和防止煤气泄漏；粉煤和水蒸气分上下两层烧嘴喷入炉膛，氧气由下层喷嘴喷入炉膛，其中水蒸气烧嘴4、钢水套水入口5与下层粉煤、氧气和水蒸气烧嘴6均为多层套管型烧嘴，其中粉煤通入中心通道，氧气通入次外层通道，水蒸气通入最外层通道；炉壁由钢水套模块3拼接而成，且可以根据目标气化量的需求自由组装炉膛空间大小；各钢水套模块3之间相互连通，钢水套模块3与气液分离装置连接，实现气液分离，产生水蒸气；产生的水蒸气直接作为气化剂喷入炉膛；粉煤、氧气、水蒸气在炉膛内发生反应产生煤气，经过煤气出口1实现烟灰与煤气之间的分离，分离所得烟灰直接返料进入炉膛继续参加煤气化反应；煤气化反应产生的灰渣由底部灰斗7的清灰门9排除，可采用人工周期性清灰和链条式连续排渣等多种排渣方式。
所述微负压组装式水套结构煤气化炉本体为矩形结构,其气化能力可通过增加或减少水套模块进行调整。钢水套模块为矩形，上下模块之间通过管道互相连通，钢水套模块之间通过螺栓连接，可自由拼接成各种尺寸大小的矩形。对于矩形形状的气化炉，可通过在长、宽两个方向同时或仅在其中一个方向增加或减少矩形水套模块改变炉体大小，调节气化能力。当气化炉气化能力进行调整时，可通过调整水套模块上的入口水流量和烧嘴开启个数，来保证煤气化炉的正常运行。
所述微负压组装式水套结构煤气化炉，采用氧气和水蒸气作为气化剂，具有微负压操作、结构简单、气化能力可调、气化率高、无煤气泄漏、清灰方便等优点。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1. 一种微负压组装式煤气化炉，包括炉本体（8）以及装在炉本体（8）顶部的炉拱（2）和煤气出口（1），其特征在于，还包括可拆卸地固定在炉本体（8）内的多个炉壁水套模块（3）；多个炉壁水套模块（3）之间通过管道连通，且每个炉壁水套模块（3）上装有烧嘴安装口、与水套连通的水入口（5）和出汽口；多个烧嘴安装口中，位于下侧的烧嘴安装口上装有用于通入粉煤、氧气和水蒸气的三层套管烧嘴（4），位于上侧的烧嘴安装口上装有用于通入粉煤和水蒸气的二层套管烧嘴（6）；所述煤气出口（1）处装有使炉本体（8）内保持微负压状态的引风机。
2. 根据权利要求1所述的微负压组装式煤气化炉，其特征在于，
多个炉壁水套模块（3）分上下两层布置，其中位于上层的炉壁水套模块上装有所述三层套管烧嘴（4），位于下层的炉壁水套模块上装有所述二层套管烧嘴（4）；
所述三层套管烧嘴（4）包括中心管，套装在中心管外的中间管，以及套装在中间管外的外层管；其中，中心管内的中心通道为粉煤通道，位于中间管与中心管之间的次外层通道为氧气通道，位于中间管与外层管之间的外层通道为水蒸气通道；
所述二层套管烧嘴（4）包括中心管，套装在中心管外的外层管；其中，中心管内的中心通道为粉煤通道，位于中间管与外层管之间的外层通道为水蒸气通道。
3. 根据权利要求1或2所述的微负压组装式煤气化炉，其特征在于，所述炉壁水套模块（3）的出汽口通过气液分离装置与通入水蒸气的通道连通。
4. 根据权利要求1或2所述的微负压组装式煤气化炉，其特征在于，所述炉本体（8）、炉拱（2）和煤气出口（1）形成只有煤气出口（1）一个出口的密闭腔体。
5. 根据权利要求1或2所述的微负压组装式煤气化炉，其特征在于，所述水入口（5）设置在炉壁水套模块（3）底部，所述烧嘴安装口设置在炉壁水套模块（3）侧壁的中心位置处。
6. 根据权利要求1所述的微负压组装式煤气化炉，其特征在于，所述炉拱（2）呈倒置的漏斗形。
7. 根据权利要求1所述的微负压组装式煤气化炉，其特征在于，所述炉本体（8）底部装有灰斗（7）；所述炉本体（8）、炉拱（2）、煤气出口（1）和灰斗（7）形成只有煤气出口（1）一个出口的密闭腔体。
8. 根据权利要求1所述的微负压组装式煤气化炉，其特征在于，所述炉壁水套模块（3）为矩形模块。
9. 根据权利要求1所述的微负压组装式煤气化炉，其特征在于，所述多个炉壁水套模块（3）之间通过管道串联连通。
10. 根据权利要求1所述的微负压组装式煤气化炉，其特征在于，所述微负压状态是指炉本体（8）内压力为0~200pa。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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