CN106085507B - 一种带有排渣装置的熔渣气化炉 - Google Patents

Abstract

一种带有排渣装置的熔渣气化炉，它涉及一种熔渣气化炉。现有技术中气化炉的下渣口容易堵渣，造成气化炉排渣不畅，存在因气流床气化炉下渣口激冷环和下降管易被烧损而影响气化炉正常运行的问题。本发明中熔渣气化炉本体内部从上至下依次分割为燃烧室和激冷室，水冷盘管设置在熔渣气化炉本体的内部，水冷盘管为由一根水冷管从上到下盘旋形成的圆锥形筒体，水冷盘管的顶端设在燃烧室内，水冷盘管的底端设在激冷室内，燃烧室和激冷室通过水冷盘管相连通，水冷盘管顶端的外壁上有豁口，水冷盘管外壁与燃烧室底部内壁之间形成有环形熔渣贮存槽，下降管位于激冷室内且上端与水冷盘管相通，下降管的下端插入激冷室的冷却水中。本发明用于煤气化领域。

Description

一种带有排渣装置的熔渣气化炉

技术领域

本发明涉及一种熔渣气化炉，属于煤气化技术领域。

背景技术

我国煤炭资源丰富，占能源消费结构的主体，但是现阶段煤炭的利用存在污染大，效率低的严重缺点。近年来煤炭的清洁高效利用是我国发展的重要方向，而煤气化技术是实现煤炭清洁高效利用的重要手段。当前的煤气化技术，尤其是气流床煤气化技术，因具有气化强度高，生产能力强，碳转化率高等优点在工业上被广泛应用，已成为煤气化技术的主要发展方向。

气流床气化炉燃烧室内产生的高温烟气与熔渣通过燃烧室底部的下渣口进入气化炉激冷室的下降管。现有技术中，普遍利用下降管内壁上的激冷环喷出的均匀激冷水，能对高温烟气和熔渣进行一定程度的激冷降温。但是由于激冷环的设计存在缺陷，容易受到各种因素的影响，不能够长期稳定的运行。激冷环被安装于渣口下侧下降管上侧，使得激冷环的内环外侧直接接触高温烟气和熔渣，导致激冷环工作温度过高，使用寿命短，熔渣的直接冲刷也会造成严重的磨损，出现变形穿孔等故障，致使下降管内液膜断流，下降管被高温烟气和熔渣烧穿损坏。另外，激冷环的激冷液取自洗涤塔上部的水浴，含有许多合成气水洗后洗入并难以被过滤器过滤掉的微小固体颗粒，使激冷环流动微弱的区域被微小颗粒沉淀、堵住，影响激冷水的流量和均匀性，会导致下降管内液膜不均甚至断流，引发下降管烧穿等严重后果。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有排渣装置的熔渣气化炉，以解决有技术中气化炉的下渣口容易堵渣，造成气化炉排渣不畅，存在因气流床气化炉下渣口激冷环和下降管易被烧损而影响气化炉正常运行的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种带有排渣装置的熔渣气化炉，它包括熔渣气化炉本体、水冷盘管和下降管，熔渣气化炉本体的内部从上至下依次分割为燃烧室和激冷室，所述水冷盘管设置在熔渣气化炉本体的内部，所述水冷盘管为由一根水冷管从上到下盘旋形成的圆锥形筒体，水冷盘管的顶端为小口端且该端设置在燃烧室内，水冷盘管底端为大口端且该端设置在激冷室内，所述燃烧室和激冷室通过水冷盘管相连通，所述水冷盘管顶端的外壁上加工有豁口，所述水冷盘管的外壁与燃烧室底部的内壁之间形成有环形熔渣贮存槽，所述下降管位于激冷室内且其上端与水冷盘管相连通，所述下降管的下端插入激冷室的激冷水中。

所述熔渣气化炉本体、水冷盘管和下降管同轴设置。

所述水冷盘管的高度为h，所述水冷盘管的顶端到燃烧室底部之间的竖直距离为H，所述H为0.4～0.9h。

所述豁口为朝向水冷盘管中心轴线方向设置的豁口，所述豁口的形状为内置壶口形，所述豁口的尖端至水冷盘管中心轴线之间的距离为L，所述水冷盘管小口端的内径为R，所述L为0～0.9R。

所述水冷盘管的侧壁与大口端所在的水平面之间夹角为底角a，所述底角a为45～90度。

它还包括上升管，所述上升管设置在激冷室的激冷水中，所述下降管的下端套装在上升管内。

它还包括渣池，所述渣池位于熔渣气化炉本体内且其设置在激冷室的底部。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明简化了现有熔渣气化炉内部的结构，降低了熔渣气化炉的制造成本，通过熔渣气化炉本体、水冷盘管和下降管之间相互配合能够实现持久的排渣效果，有效延长熔渣气化炉的使用寿命。

2、本发明中水冷盘管和下降管的结构设置及布置位置避免了下降管与高温的液态熔渣流直接接触，防止下降管被液态熔渣流烧毁，有效保护下降管的完整性。

3、本发明省去了激冷环的设置，不但简化了本发明的结构，还简化了激冷工艺，避免了因激冷环缺陷对气化炉稳定长周期运行造成的不利因素的影响。

4、本发明在水冷盘管的外壁与燃烧室底部的内壁之间形成有环形熔渣贮存槽，该环形熔渣贮存槽用于容纳高温的液态熔融流。环形熔渣贮存槽起到蓄热的作用，当生产负荷波动引起熔渣气化炉本体中燃烧室的炉温波动时，能有效地保持燃烧室渣口处于较高的温度状态，避免因灰渣流动缓慢，液态熔渣流在气化炉燃烧室出口收缩段凝固使渣口减小，导致下渣口发生堵渣的问题。本发明使熔渣气化炉本体在生产负荷波动时，也能够实现顺利排渣，提高气化炉的稳定运行能力。

5、本发明中水冷盘管顶端的豁口以及环形熔渣贮存槽的设置有效实现了液态熔渣流先进行缓冲式存贮，再依次通过水冷盘管、下降管流入激冷水中，液态熔渣流的流入效果有序且均匀。

6、本发明的破渣能力强，无需破渣机的二次破渣，本发明能够增强液态熔渣流与激冷水接触后的激冷效果，在热应力作用下炸碎效果强烈，生成的固态渣颗粒小，故取消破渣机，减少了设备投资。本发明中由高温的液态熔渣流形成的液态熔渣流沿着水冷盘管顶端的豁口流入后，在下降管内形成较细的高温熔渣液柱，温度高达1200℃以上，液态熔渣流直接落入激冷水内，温度急剧降低，在热应力的作用下，液态渣柱直接炸碎，形成米粒大小的颗粒渣，颗粒大小均匀，无需破渣机二次破碎，粒渣的后续处理也较为方便。

附图说明

图1为本发明的主视结构剖面图；

图2为图1中A-A处的剖面图；

图3为水冷盘管2的主视结构剖面图；

图4为当液态熔渣流8通过水冷盘管2的豁口2-1流入激冷水5时的俯视结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式包括熔渣气化炉本体1、水冷盘管2和下降管3，熔渣气化炉本体1的内部从上至下依次分割为燃烧室1-1和激冷室1-2，所述水冷盘管2设置在熔渣气化炉本体1的内部，所述水冷盘管2为由一根水冷管从上到下盘旋形成的圆锥形筒体，水冷盘管2的顶端为小口端且该端设置在燃烧室1-1内，水冷盘管2的底端为大口端且该端设置在激冷室1-2内，所述燃烧室1-1和激冷室1-2通过水冷盘管2相连通，所述水冷盘管2顶端的外壁上加工有豁口2-1，所述水冷盘管2的外壁与燃烧室1-1底部的内壁之间形成有环形熔渣贮存槽4，所述下降管3位于激冷室1-2内且其上端与水冷盘管2相连通，所述下降管3的下端插入激冷室1-2的激冷水5中。

本发明中水冷盘管2的外壁涂有耐火材料，如此设置是为了能够长期与液态熔渣流8接触，延长水冷盘管2的使用寿命长，减少更换水冷盘管2的次数，从而降低生产成本。此外水冷盘管2为由一根水冷管从上到下盘旋形成的圆锥形筒体，该圆锥形筒体中沿其中心轴向方向形成的孔为液态熔渣流8的穿过孔，同时水冷盘管2中的水冷管内通入有激冷水，用于给液态熔渣流8降温使用，该激冷水由储水罐供给，通过单独的水路循环使用，操作简单，运行稳定，故障率低。从而使本发明能够有效减少设备投资，简化了操作工艺，运行稳定可靠。

本发明中下降管3的外形为圆锥形或带有偏心的异形管。

本发明中水冷盘管2的外壁与燃烧室1-1底部的内壁之间为密封连接，防止液态熔渣流8漏出。

本发明中激冷室1-2内设置有水池，水池内有激冷水5。

具体实施方式二：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式中所述熔渣气化炉本体1、水冷盘管2和下降管3同轴设置。如此设置能够实现更加稳定地排渣效果。其他未提及的结构与连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式中所述水冷盘管2的高度为h，所述水冷盘管2的顶端到燃烧室1-1底部之间的竖直距离为H，所述H为0.4～0.9h。本实施方式中H与h的设置关系是经过多次样品试验得出的，当H为0.4～0.9h时，水冷盘管2的和燃烧室1-1之间能够形成具有足够容积的环形熔渣贮存槽4。其他未提及的结构与连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式中所述豁口2-1为朝向水冷盘管2中心轴线方向设置的豁口，所述豁口2-1的形状为内置壶口形，所述豁口2-1的尖端至水冷盘管2中心轴线之间的距离为L，所述水冷盘管2小口端的内径为R，所述L为0～0.9R。

本实施方式中豁口2-1的形状为内置壶口形，豁口2-1为流渣壶口。所述L为0～0.9R，以此使下流的液态熔渣流8能够尽量集中于下降管3的中心轴线的周围，有效避免与下降管3的内壁接触，防止下降管3的内壁被烧坏，保证下降管3的完整性。其他未提及的结构与连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式中所述水冷盘管2的侧壁与大口端所在的水平面之间夹角为底角a，所述a为45～90度。以此使液态熔渣流8下流时不与下降管3的内壁接触，避免下降管3的内壁被烧坏。其他未提及的结构与连接关系与具体实施方式一、二或四相同。

具体实施方式六：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式还包括上升管6，所述上升管6位于激冷室1-2的激冷水5中，所述下降管3的下端套装在上升管6内。

本实施方式中上升管6设置的目的是为了对气化炉产生的气体起到强制转向的作用。本实施方式中下降管3的下端插入激冷水5的液面以下。其他未提及的结构与连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式还包括渣池7，所述渣池7位于熔渣气化炉本体1内且其设置在激冷室1-2的底部。

本发明中渣池7的设置是为了集中存贮固态熔渣，便于下一步对固态熔渣的处理。其他未提及的结构与连接关系与具体实施方式一或六相同。

工作过程：

熔渣气化炉本体1正常运行时，送入炉内的煤粉与气化剂接触经过剧烈的燃烧气化反应后形成液态熔渣流8，在熔渣气化炉本体1内气流场的作用下向壁面扩散，最终沉积在燃烧室1-1的壁面处形成液态熔渣流8。液态熔渣流8缓慢向下流动，流动至燃烧室1-1底部后，由于水冷盘管2的顶端加工的豁口2-1的高度高于燃烧室1-1的底部，液态熔渣流8在水冷盘管2的豁口2-1以下位置自然形成能够存贮液态熔渣流8的环形熔渣贮存槽4。由于沉积在熔渣气化炉本体1的壁面处的液态熔渣流8不断下流，环形熔渣贮存槽4内熔渣量不断沉积，熔渣的液面不断上升，最终当熔渣的液面超过豁口2-1位置后时液态熔渣流8经豁口2-1进入水冷盘管2的筒内，再穿过下降管3，以较细的高温液柱方式落入激冷室1-2的激冷水5中激冷。熔渣气化炉本体1生成的合成气通过水冷盘管2的穿过孔经下降管3进入激冷水中激冷。

结合有益效果说明以下实施例：

实施例一：根据样品实验得出，一台应用本发明的80000Nm3/h造气量的气化炉，预计运行4年不发生下渣口堵渣事故，减少停炉事故3～4次，减少更换激冷环4～8只，减少更换破渣机2～4台。现有技术中每停炉一次企业经济损失高达4000千万元，因此应用本发明后，减少经济损失1.6亿元。

实施例二：不同规格的熔渣气化炉本体1对应有不同的规格的水冷盘管2。当熔渣气化炉本体1的规格为造气量40000Nm3/h时，其对应的水冷盘管2的尺寸为上部小口端直径为800mm，其下部大口端直径为1300mm，豁口2-1的尖端至水冷盘管2的中心轴线之间的距离为300mm。

Claims (7)

1.一种带有排渣装置的熔渣气化炉，其特征在于：它包括熔渣气化炉本体(1)、水冷盘管(2)和下降管(3)，熔渣气化炉本体(1)的内部从上至下依次分割为燃烧室(1-1)和激冷室(1-2)，所述水冷盘管(2)设置在熔渣气化炉本体(1)的内部，所述水冷盘管(2)为由一根水冷管从上到下盘旋形成的圆锥形筒体，水冷盘管(2)的顶端为小口端且该端设置在燃烧室(1-1)内，水冷盘管(2)的底端为大口端且该端设置在激冷室(1-2)内，所述燃烧室(1-1)和激冷室(1-2)通过水冷盘管(2)相连通，所述水冷盘管(2)顶端的外壁上加工有豁口(2-1)，所述水冷盘管(2)的外壁与燃烧室(1-1)底部的内壁之间形成有环形熔渣贮存槽(4)，所述下降管(3)位于激冷室(1-2)内且其上端与水冷盘管(2)相连通，所述下降管(3)的下端插入激冷室(1-2)的激冷水(5)中。

2.根据权利要求1所述的一种带有排渣装置的熔渣气化炉，其特征在于：所述熔渣气化炉本体(1)、水冷盘管(2)和下降管(3)同轴设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种带有排渣装置的熔渣气化炉，其特征在于：所述水冷盘管(2)的高度为h，所述水冷盘管(2)的顶端到燃烧室(1-1)底部之间的竖直距离为H，所述H为0.4～0.9h。

4.根据权利要求3所述的一种带有排渣装置的熔渣气化炉，其特征在于：所述豁口(2-1)为朝向水冷盘管(2)中心轴线方向设置的豁口，所述豁口(2-1)的形状为内置壶口形，所述豁口(2-1)的尖端至水冷盘管(2)中心轴线之间的距离为L，所述水冷盘管(2)小口端的内径为R，所述L为0～0.9R。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种带有排渣装置的熔渣气化炉，其特征在于：所述水冷盘管(2)的侧壁与大口端所在的水平面之间夹角为底角α，所述底角α为45～90度。

6.根据权利要求5所述的一种带有排渣装置的熔渣气化炉，其特征在于：它还包括上升管(6)，所述上升管(6)设置在激冷室(1-2)的激冷水(5)中，所述下降管(3)的下端套装在上升管(6)内。

7.根据权利要求1或6所述的一种带有排渣装置的熔渣气化炉，其特征在于：它还包括渣池(7)，所述渣池(7)位于熔渣气化炉本体(1)内且其设置在激冷室(1-2)的底部。