CN105132034A - 一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉 - Google Patents

Abstract

一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉，它涉及一种气流床气化炉，具体涉及一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉。本发明为了解决现有技术中气化炉渣口易堵的问题。本发明包括炉体和合成气通道，合成气通道插装在炉体下部的外侧壁上，本发明还包括吹扫气管道、氧气管道和喷口，喷口的一端沿炉体直径方向斜向下插接在炉体的下锥段上，且喷口的中心线与炉体的中心线处于同一竖直平面内，喷口的中心线与下锥段内侧壁之间的夹角为15～45度，喷口的另一端与吹扫气管道和氧气管道连通。本发明用于煤气化领域。

Description

一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉

技术领域

本发明涉及一种气流床气化炉，具体涉及一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉，属于煤气化领域。

背景技术

煤气化技术是高效清洁的洁净煤技术。当前的煤气化技术主要分为移动床气化、流化床气化、气流床气化和熔融床气化四类。其中，气流床气化技术因其气化强度高、生产能力大、碳转化率高等优点已成为现在煤气化技术的主要发展方向。气流床气化有两个主要特点，一是运行温度高，约为1300～1600℃，炉内形成的灰渣为液态，排渣方式为液态排渣；另外一个特点是采用“以渣抗渣”技术来保护炉壁和减少热损失。气流床气化炉经常会发生堵渣事故，对于因气化炉堵渣造成的停炉检修,至少需要5天时间,而气化炉作为化工企业的生产源头，一旦停车，导致整个生产线全部停运，整个生产线停运一次给企业造成巨额经济损失。例如:一套造气量80000Nm³/h的煤气化生产线停运一次经济损失达4000万元以上。

发明内容

本发明为解决现有技术中气化炉渣口易堵的问题，进而提出一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明所述第一种技术方案包括炉体和合成气通道，合成气通道插装在炉体下部的外侧壁上，本发明还包括吹扫气管道、氧气管道和喷口，喷口的一端沿炉体直径方向斜向下插接在炉体的下锥段上，且喷口的中心线与炉体的中心线处于同一竖直平面内，喷口的中心线与下锥段内侧壁之间的夹角为15～45度，喷口的另一端与吹扫气管道和氧气管道连通。

本发明所述第二种技术方案包括炉体和合成气通道，合成气通道插装在炉体下部的外侧壁上，本发明还包括两个吹扫气管道、两个氧气管道和两个喷口，两个喷口沿炉体的圆周方向均布设置，且每个喷口的一端沿炉体直径方向斜向下插接在炉体的下锥段上，每个喷口的中心线与炉体的中心线处于同一竖直平面内，每个喷口的中心线与下锥段内侧壁之间的夹角为15～45度，每个喷口的另一端分别与一个吹扫气管道和氧气管道连通。

本发明的有益效果是：

一、本发明解决了气流床气化炉堵渣的问题。气流床气化炉出现下渣口堵渣的原因有多种，主要有：气化炉操作温度偏低,渣的流动性就会变差，在锥形下渣口处就会越积越多,导致下渣口有效流通面积减小；气化炉操作不稳定造成氧煤比、炉温波动较大,影响渣的流动性；煤质差的煤粘温特性高，灰渣流动缓慢；气化炉停车前没有提高炉温进行熔渣,导致大量灰渣凝固在渣口处使渣口减小，并且在下次开车时炉温升高较快,引起大量熔渣快速流至下渣口导致下渣口发生堵渣。可见，堵渣的直接原因是位于下渣口附近的灰渣流动性差，而灰渣的流动性与温度有直接关系。本发明通过设置在炉体下锥段的喷口5，向炉内喷入氧气，喷入的氧气与熔渣中的残碳反应生成二氧化碳，与合成气中的一氧化碳反应生成二氧化碳，与合成气中的氢气反应生成水。以上三种反应都是剧烈的燃烧放热反应，反应过程中会放出大量热量，在下渣口处渣的上部形成高温区。前期积聚在下渣口处缓慢流动的熔渣在高温作用下，粘度降低，流动性增强，迅速下流，使下渣口有效流通面积增大，排渣顺畅，解决了气化炉堵渣的问题。

二、本发明能够迅速直观的观测到堵渣情况。现有技术中，一般依靠间接手段判断气化炉是否堵渣，比如1压力监测，当发现气化炉内压力与渣池内压力差升高，则判断渣口可能堵渣；2监测气化炉单位时间内的排渣量，当发现捞渣机一段时间内捞出的渣量减小，则判断渣口可能堵渣。可见现有技术不能直接监测，容易在压力仪表发生故障时，出现错判；且堵渣较为严重时才会发现。采用本发明后，通过工业防水摄像头直接监测气化炉下渣口处的火光强度及落渣情况，当检测到火光变暗，下渣口落渣量减少时，则说明气化炉底部下渣口排渣不畅。可见本发明工作人员监测方便，能够迅速根据监测结果做出准确判断。

三、本发明操作方便，安全性好。现有技术中，因气化炉下锥段没有任何调节装置，因此无法直接调节渣口处温度。操作人员判断出堵渣后，只能依靠顶置烧嘴喷入过量的氧气，经氧气与煤粉或合成气燃烧后放出大量的热量，提高炉膛整体的温度，当渣口处流动不畅的熔渣温度随炉膛整体温度上升后，粘度减小，流动加速，使渣口流动通畅，解决堵渣问题。但是调节过程中，由于燃烧放热区域位于炉体上部，上部内壁面覆盖的渣层极易由于高温而减薄甚至消失，失去以渣抗渣的保护手段后，内壁面很快就发生烧损，最终导致停炉，给企业造成巨大损失。可见，现有技术堵渣后处理不方便，风险较大。而本发明中，一旦工业摄像头观察到下渣口火光变暗，落渣量减少，则马上可以判断为下渣口堵渣。工作人员打开氧气流量调节阀后，经喷口向炉内喷入氧气，喷入的氧气与熔渣中的残碳反应生成二氧化碳，与合成气中的一氧化碳反应生成二氧化碳，与合成气中的氢气反应生成水。以上三种反应都是剧烈的燃烧热放热反应，反应过程中会放出大量热量，在下渣口处渣的上部形成高温区。通过氧气流量调节阀可以控制局部高温区的温度处于一个合适的范围内，即能够迅速降渣口处熔渣的粘度，又不会因高温而导致内壁面烧损。前期积聚在下渣口处缓慢流动的熔渣在高温作用下，粘度降低，流动性增强，迅速下流，解决了堵渣问题。可见本发明操作方便，安全性好。

四、本发明煤种适用性强。现有技术中的单支顶置烧嘴的布置方式，使得气化剂与煤粉进入炉内后迅速混合，经炉内高温烟气辐射急速升温后，在炉膛上部迅速发生燃烧反应，生成二氧化碳，放出大量热量，形成炉膛上部高温区；在炉膛中、下部则发生熔渣中残碳与二氧化碳、水蒸气的还原反应，还原反应强烈吸热，最终炉膛呈现出自上向下逐渐降低的温度分布。炉底温度低，液态熔渣粘度增大，流动不畅，在炉底下锥段渣口处不易顺利排渣，尤其对于高灰熔点煤，现有技术难以处理。本发明中气化炉底部设置有一组独立的氧气喷口，根据煤种灰熔点高低，可以极其方便的调节喷入氧气量，提高下渣口处温度，降低液态熔渣粘度，使排渣顺畅。因此本发明能够处理高灰熔点的煤种，增强气化炉煤种适用性，大大提高企业的盈利能力。

五、本装置不影响气化炉的正常运行。本装置中采用氮气或二氧化碳作为吹扫气，氮气为惰性气体，不参与气化反应，二氧化碳是气化产物之一。两者均不影响炉内气化反应的正常进行。出现堵渣时，喷口会向炉内喷入氧气，氧气为气化原料之一，也不影响气化反应的正常进行。因此本装置不影响气化炉的正常运行。

附图说明

图1是炉体底部设有一个喷口时本发明的主剖视图，图2是炉体底部设有两个喷口时本发明的主剖视图，图1和图2中9-气化剂和煤粉，10-渣膜，11-排渣口，12-吹扫气，13-氧气。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉包括炉体7和合成气通道8，合成气通道8插装在炉体7下部的外侧壁上，本实施方式还包括吹扫气管道1、氧气管道4和喷口5，喷口5的一端沿炉体7直径方向斜向下插接在炉体7的下锥段7-1上，且喷口5的中心线与炉体7的中心线处于同一竖直平面内，喷口5的中心线与下锥段7-1内侧壁之间的夹角α为15～45度，喷口5的另一端与吹扫气管道1和氧气管道4连通。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉的吹扫气管道1上设有吹扫气流量调节阀2，氧气管道4上设有氧气流量调节阀3。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉包括炉体7和合成气通道8，合成气通道8插装在炉体7下部的外侧壁上，本实施方式还包括两个吹扫气管道1、两个氧气管道4和两个喷口5，两个喷口5沿炉体7的圆周方向均布设置，且每个喷口5的一端沿炉体7直径方向斜向下插接在炉体7的下锥段7-1上，每个喷口5的中心线与炉体7的中心线处于同一竖直平面内，每个喷口5的中心线与下锥段7-1内侧壁之间的夹角α为15～45度，每个喷口5的另一端分别与一个吹扫气管道1和氧气管道4连通。

具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉的每个吹扫气管道1上均设有吹扫气流量调节阀2，每个氧气管道4上均设有氧气流量调节阀3。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉的炉体7底部的渣池7-2的内侧壁上设有工业防水摄像头6。其它组成及连接关系与具体实施方式一或三相同。

工作原理

通过工业防水摄像头6监控气化炉下渣口处的火光强度及落渣情况，当检测到火光变暗，下渣口落渣量减少时，则说明气化炉底部下渣口排渣不畅，这时可以打开氧气流量调节阀3并关闭吹扫气流量调节阀2，使氧气经由喷口5送入炉膛下渣口上部，送入炉内的氧气与未完全反应的含碳熔渣以及合成气发生剧烈的反应，释放大量的热量，在下渣口上部形成一个高温区，在高温的作用下，前期积聚在下渣口处缓慢流动的熔渣粘度降低，流动性增强，迅速下流，使下渣口有效流通面积增大，排渣顺畅，解决了堵渣问题。此时工业防水摄像头6可检测到火光变亮，下渣口落渣量恢复正常，关闭氧气流量调节阀4并打开吹扫气流量调节阀2，吹扫气持续由喷口5吹扫入炉膛，防止喷口处结渣。

实施例

一台应用本发明具体实施方式一，造气量80000Nm³/h的气化炉，更换煤种时，工业摄像头监测到火光变暗，落渣口下渣量减少，操作人员立即判断为下渣口堵渣。打开氧气流量调节阀，使氧气喷入炉内，20分钟后由工业摄像头发现火光变量，落渣口下渣量增大，下渣口排渣恢复正常。

一台应用现有技术，造气量80000Nm³/h的气化炉，更换煤种时，发生堵渣事故。由于判断迟缓，延误了处理时间，下渣口完全堵住，被迫停炉。由于气化炉是化工企业的生产源头，气化炉停车，导致整个生产线全部停运。气化炉停炉检修共计5天，综合计算整条煤气化生产线经济损失达4000万元以上。

Claims (5)

1.一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉，它包括炉体(7)和合成气通道(8)，合成气通道(8)插装在炉体(7)下部的外侧壁上，其特征在于：所述一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉还包括吹扫气管道(1)、氧气管道(4)和喷口(5)，喷口(5)的一端沿炉体(7)直径方向斜向下插接在炉体(7)的下锥段(7-1)上，且喷口(5)的中心线与炉体(7)的中心线处于同一竖直平面内，喷口(5)的中心线与下锥段(7-1)内侧壁之间的夹角(α)为15～45度，喷口(5)的另一端与吹扫气管道(1)和氧气管道(4)连通。

2.根据权利要求1所述一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉，其特征在于：吹扫气管道(1)上设有吹扫气流量调节阀(2)，氧气管道(4)上设有氧气流量调节阀(3)。

3.一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉，它包括炉体(7)和合成气通道(8)，合成气通道(8)插装在炉体(7)下部的外侧壁上，其特征在于：所述一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉还包括两个吹扫气管道(1)、两个氧气管道(4)和两个喷口(5)，两个喷口(5)沿炉体(7)的圆周方向均布设置，且每个喷口(5)的一端沿炉体(7)直径方向斜向下插接在炉体(7)的下锥段(7-1)上，每个喷口(5)的中心线与炉体(7)的中心线处于同一竖直平面内，每个喷口(5)的中心线与下锥段(7-1)内侧壁之间的夹角(α)为15～45度，每个喷口(5)的另一端分别与一个吹扫气管道(1)和氧气管道(4)连通。

4.根据权利要求3所述一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉，其特征在于：每个吹扫气管道(1)上均设有吹扫气流量调节阀(2)，每个氧气管道(4)上均设有氧气流量调节阀(3)。

5.根据权利要求1或3所述一种底部带有喷氧助熔的气流床气化炉，其特征在于：炉体(7)底部的渣池(7-2)的内侧壁上设有工业防水摄像头(6)。