CN107033966A - 带热气回收装置的气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带热气回收装置的气化炉，包括：外壳，外壳的下部限定出集渣池，集渣池设有粗煤气出口和排渣口；内壳，内壳设在外壳内且与外壳间隔开，内壳由水冷壁构成，水冷壁具有冷却水进口和冷却水出口，内壳的顶部和外壳的顶部分别设有内壳进口和外壳进口，内壳内限定出气化室和热回收室，热回收室与气化室连通且位于气化室下方，热回收室与粗煤气出口连通；喷嘴，喷嘴设在外壳的顶部且穿过内壳进口和外壳进口伸入至气化室内；定位组件，定位组件设在内壳和外壳之间以定位内壳和外壳。根据本发明的带热气回收装置的气化炉，可降低高温煤气的温度，并产生蒸汽，以提高气化炉的热能利用率，减少热能浪费。

Description

带热气回收装置的气化炉

技术领域

本发明涉及煤气化的煤化工领域，尤其涉及一种带热气回收装置的气化炉。

背景技术

相关技术的气化炉多采用激冷流程，从气化室出来的1200℃～1500℃的高温煤气直接进入激冷室进行降温，通过激冷室直接将煤气温度降至200℃左右，造成了高温煤气的热量直接流失掉以及热能浪费，降低了热量利用率。

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，本发明提出了一种带热气回收装置的气化炉，所述带热气回收装置的气化炉能够吸收高温煤气的热量，提高热量利用率。

根据本发明实施例的带热气回收装置的气化炉，包括：外壳，所述外壳的下部限定出集渣池，所述集渣池设有粗煤气出口和排渣口；内壳，所述内壳设在所述外壳内且与所述外壳间隔开，所述内壳由水冷壁构成，所述水冷壁具有冷却水进口和冷却水出口，所述内壳的顶部和所述外壳的顶部分别设有内壳进口和外壳进口，所述内壳内限定出气化室和热回收室，所述热回收室与所述气化室连通且位于气化室下方，所述热回收室与所述粗煤气出口连通；喷嘴，所述喷嘴设在所述外壳的顶部且穿过所述内壳进口和所述外壳进口伸入至所述气化室内；定位组件，所述定位组件设在所述内壳和所述外壳之间以定位所述内壳和所述外壳。

根据本发明实施例的带热气回收装置的气化炉，气化室产生的高温煤气可通入热回收室，并与热回收室的水冷壁进行热交换，从而可降低高温煤气的温度，并产生蒸汽，以提高气化炉的热能利用率，减少热能浪费。

根据本发明的一些实施例，所述内壳包括：上集箱和下集箱，所述上集箱和下集箱分别用于集水且分别位于所述外壳的上部和下部；多个水冷管，每个水冷管的上端和下端分别与所述上集箱和所述下集箱相连。

根据本发明的一些实施例，所述热回收室内设有多组水冷屏。

可选地，多组所述水冷屏沿所述内壳的周向分布且沿所述内壳的轴向延伸。

根据本发明的一些实施例，所述热回收室的出口位于所述集渣池的冷却水液面的上方，所述集渣池内设有与所述热回收室的出口连通的导气管，所述导气管与所述外壳限定出排气空间，所述粗煤气出口与所述排气空间连通。

根据本发明的一些实施例，所述热回收室的出口位于所述集渣池的冷却水液面的下方，所述粗煤气出口和所述热回收室之间通过管道连通。

根据本发明的一些实施例，所述内壳进口和所述外壳出口之间通过第一水冷壁连通，所述喷嘴的下端穿过所述第一水冷壁与所述气化室连通。

可选地，所述内壳包括上水冷壁和下水冷壁，所述上水冷壁的下部与所述下水冷壁的上部连通，所述上水冷壁与所述下水冷壁通过第二水冷壁连通。

进一步地，所述上水冷壁的进口设在所述外壳上且对应于所述气化室的下部，所述上水冷壁的出口设在所述外壳上且对应于所述气化室的上部。

进一步地，所述下水冷壁的进口设在所述外壳上且对应于所述热回收室的下部，所述下水冷壁的出口设在所述外壳上且对应于所述热回收室的上部。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的带热气回收装置的气化炉的结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的带热气回收装置的气化炉的结构示意图。

附图标记：

100：气化炉

1：外壳，11：集渣池，111：粗煤气出口，112：排渣口，12：导气管，121：锥形段，122：排气空间，13：管道；

2：内壳，21：上水冷壁，211：上水冷壁的进口，212：上水冷壁的出口，22：下水冷壁，221：下水冷壁的进口，222：下水冷壁的出口，23：气化室，24：热回收室，25：水冷屏，251：水冷屏的进口，252：水冷屏的出口；

3：喷嘴，31：喷嘴进口；

4：第一水冷壁，41：第一水冷壁进口，42：第一水冷壁出口；

5：第二水冷壁，51：第二水冷壁进口，52：第二水冷壁出口。

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。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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。

下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的带热气回收装置的气化炉100。本发明实施例的带热回收装置的气化炉100可以气化低灰熔点煤，也可以气化高灰熔点煤，还可以气化成浆性好的煤，也可以气化成浆性差的煤。

如图1-图2所示，根据本发明实施例的带热气回收装置的气化炉100可以包括外壳1、内壳2、喷嘴31和定位部件。

具体地，外壳1的下部限定出集渣池11，集渣池11设有粗煤气出口111和排渣口112；内壳2设在外壳1内且与外壳1间隔开，内壳2由水冷壁构成，水冷壁具有冷却水进口和冷却水出口，内壳2的顶部和外壳1的顶部分别设有内壳进口和外壳进口，内壳2内限定出气化室23和热回收室24，热回收室24与气化室23连通且位于气化室23的下方，热回收室24与粗煤气出口111连通；喷嘴31设在外壳1的顶部且穿过内壳进口和外壳进口伸入至气化室23内；定位组件设在内壳2和外壳1之间以定位内壳2和外壳1。

换言之，外壳1呈圆筒状结构，内壳2设在外壳1内且与外壳1之间间隔开，外壳1的顶部设有外壳进口，内壳2的顶部设有内壳进口，外壳进口和内壳进口上下对应设置。内壳2和外壳1具有同心度，在如图1和图2所示的示例中，内壳2的轴线和外壳1的轴线在同一直线上，内壳进口和外壳进口沿内壳2的轴线上下对应设置。

喷嘴3穿过外壳进口和内壳进口设在外壳1的顶部，喷嘴3的下端深入至内壳2内且上端露出至外壳1的上方。如图1和图2所示，在喷嘴3的上端设有多个喷嘴进口31。例如，喷嘴3的上端可设有三个喷嘴进口31，分别可用于向气化室23内喷入氧化剂和水煤浆。

内壳2内限定出气化室23和热回收室24，气化室23位于热回收室24的上方且与热回收室24连通，内壳2由水冷壁构成，水冷壁具有冷却水进口和冷却水出口。这样，在气化室23内水煤浆与氧气剂反应并产生的大量的热量，水煤浆燃烧产生的热量可传递给构成气化室23的部分水冷壁，水煤浆与氧气剂反应后产生的高温煤气和灰渣可通向热回收室24，在热回收室24内，高温煤气与构成热回收室24的部分水冷壁进行热交换，从而可降低高温煤气的温度，并产生蒸汽。由此，通过热回收室24可吸收高温煤气的热量，并产生大量的蒸汽，从而可实现高温煤气的热回收利用，提高气化炉100的热能利用率。

可选地，在气化室23的部分水冷壁内可涂有耐火材料，耐火材料可具有良好的导热性，由此，能够快速的将水煤浆燃烧产生的热量传递给水冷壁，并使产生的炉渣在耐火材料表面形成固态渣层，从而起到保护耐火材料的作用。

可选地，通过单独的管路可向内壳2和外壳1之间限定的空间供给惰性气体，从而可防止气化室23内反应生成的煤气进入内壳2和外壳1之间的空间，并可保持空间与内壳2内的气压的平衡。

如图1和图2所示，在外壳1的下部可限定出集渣池11，集渣池11设有粗煤气出口111和排渣口112，通过热回收室24降温的高温煤气可经过粗煤气出口111排出，以进行后续处理。水煤浆和氧化剂反应产生的灰渣和未反应的煤可由排渣口112排出。

在如图1和图2所示的示例中，带热气回收装置的气化炉100具有气化室23、热回收室24和集渣池11，气化室23、热回收室24和集渣池11在从上至下的方向上依次设置，其中气化室23位于气化炉100的上部，热回收室24位于气化炉100的中部，集渣池11位于气化炉100的底部，气化室23与热回收室24连通，热回收室24与集渣池11连通。

定位组件可用于定位内壳2和外壳1，如图1和图2所示，定位组件可设在内壳2和外壳1的中部，由此，可提高定位组件的定位效果，进而提高外壳1和内壳2的结构稳定性。

根据本发明实施例的带热回收装置的气化炉100，通过设置热回收室24，气化室23产生的高温煤气可通入热回收室24，并与热回收室24的水冷壁进行热交换，从而可降低高温煤气的温度，并产生蒸汽，以提高气化炉100的热能利用率，减少热能浪费。

在本发明的一些实施例中，内壳2可以包括上集箱、下集箱和多个水冷管，上集箱和下集箱分别用于集水且分别位于外壳1的上部和下部，每个水冷管的上端和下端分别与上集箱和下集箱相连。上集箱和下集箱均可呈环形，每个水冷管可沿上下方向延伸且每个水冷管的两端分别与上集箱和下集箱相连。可选地，上集箱和下集箱可以设置为一个，也可以设置为多个。进一步地，上集箱和下集箱可为多个，从而方便水冷管与上集箱和下集箱的连接。

例如，水冷管可采用竖直管结构，多个水冷管之间采用鳍片连接，水冷管内充满饱和水。需要说明的是，水冷管沿上下方向延伸不能理解为必须是垂直延伸的直管，每个水冷管也可以局部弯曲延伸。

在本发明的一些实施例中，热回收室24内可设有多组水冷屏25。多组水冷屏25具有水冷屏进口251和水冷屏出口252以及连通水冷屏进口251和水冷屏出口252的冷却通道，水冷屏出口252和水冷屏进口251均设在外壳1上，由此，通过多组水冷屏25可进一步地对高温煤气进行降温，并产生蒸汽，从而可进一步地提高气化炉100的热能利用率。

在本发明的一些具体示例中，多组水冷屏25可彼此间隔开设置，气化室23的高温煤气可在多组水冷屏25之间流动，从而可增加水冷屏25和高温煤气的换热面积。进一步地，水冷屏25上可设有集箱，每组水冷屏25可设置一组集箱，其中多个水冷屏25的集箱可以再汇集成一个或多个集箱，但集箱的数量小于水冷屏25集箱的数量，由此，方便向水冷壁供水且方便换热后的冷却水的排出。

在本发明的一些具体示例中，多组水冷屏25可沿内壳2的周向分布且沿内壳2的轴向延伸。例如，如图1和图2所示，每组水冷屏25呈板状结构且水冷屏25的长度方向沿内壳2的轴向延伸，水冷屏25的宽度方向沿内壳2的径向延伸，多组水冷屏25在内壳2内沿内壳2的周向分布。进一步地，在热回收室24的邻近轴线的一定范围内不设置水冷屏25。每组水冷屏25的内侧与内壳2的中心轴线间隔一定距离，多组水冷屏25的内侧在内壳2的中心轴线处可共同限定出一定空间，由此，可防止高温煤气中的灰分在水冷屏25上沉积造成堵塞，导致设备停车。

在本发明的一些示例中，热回收室24的出口位于集渣池11的冷却水液面的上方，集渣池11内设有与热回收室24的出口连通的导气管12，导气管12与外壳1限定出排气空间122，粗煤气出口111与排气空间122连通。

如图1所示，导气管12的上部形成为锥形段121，锥形段121的上端的外边缘与外壳1相连接，导气管12的下端伸入至集渣池11的冷却水液面的下方，导气管12、外壳1和集渣池11的冷却水共同限定出排气空间122，粗煤气出口111与排气空间122连通，由此，可使得进入集渣池11后的粗煤气从粗煤气出口111排出，防止进入集渣池11冷却后的粗煤气再返回热回收室24。

具体地，气化室23产生的粗煤气、渣以及没有反应的煤灰通进入热回收室24，在热回收室24内高温煤气通过和水冷屏25、水冷壁的冷却水进行换热，由此，将粗煤气的温度降低，并产生蒸汽，集渣池的冷却水可从锥形段121的外沿向内流动，并和粗煤气、炉渣等一起通过导气管12的下端进入集渣池11，导气管12的出口位于集渣池11的液位下方，粗煤气进入集渣池11进行激冷，激冷后的粗煤气在排出空间122经粗煤气出口111进入后处理工段，部分炉渣和没有反应的煤进入集渣池11的底部。由此，热回收室24可以先将气化室23出来的高温煤气温度降至600℃～800℃，然后在集渣池11内将煤气温度进一步降至200℃左右后送后处理工段。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，热回收室24的出口位于集渣池11的冷却水液面的下方，粗煤气出口111和热回收室24之间通过管道13连通。通过集渣池11的冷却水可将热回收室24和集渣池11间隔开，经过热回收室24的高温粗煤气通过管道13从粗煤气出口111进入后续处理工段，部分炉渣和没有反应的煤进入集渣池11底部。由此，通过热回收室24可以将气化炉100出来的高温煤气温度降至600℃～800℃后直接通过管道13输至送后处理工段。

在本发明的一些实施例中，内壳进口和外壳出口之间可通过第一水冷壁4连通，喷嘴3的下端穿过第一水冷壁4与气化室23连通。如图1和图2所示，第一水冷壁4的上端与外壳进口相连，第一水冷壁进口41和出口42均设在外壳1的顶部，第一水冷壁4的下端与内壳进口相连，喷嘴3的下端穿过第一水冷壁4伸入至气化室23内。由此，通过第一水冷壁4可进一步地吸收水煤浆和氧化剂燃烧产生的热量，提高气化炉100热能利用率。

在本发明的一些实施例中，内壳2还可以包括上水冷壁21和下水冷壁22，上水冷壁21的下部与下水冷壁22的上部连通，上水冷壁21与下水冷壁22通过第二水冷壁5连通。第二水冷壁5的内径尺寸小于上水冷壁21与下水冷壁22。第二水冷壁5具有第二水冷壁进口51和第二水冷壁出口52.

如图1和图2所示，气化室23可由上水冷壁21限定出，热回收室24可由下水冷壁22限定出，上水冷壁21设在下水冷壁22的上方且与下水冷壁22连通，上水冷壁21和下水冷壁22可由单独的水冷壁结构构成。在如图1和图2所示的示例中，上水冷壁21具有上水冷壁进口211和上水冷壁出口212，下水冷壁22具有下水冷壁进口221和下水冷壁出口222。

在本发明的一个具体示例中，定位组件可以包括连接在上水冷壁21和下水冷壁22之间的限位组件和连接在外壳1和限位组件之间的插杆。由于水冷壁和水冷屏25是悬挂固定的，在运行的过程中会发生横向晃动，通过限位组件和插杆可避免横向晃动。而且由于水冷壁和水冷屏25会发生热膨胀，水冷壁和水冷屏25的热膨胀与外壳1的膨胀量不一致，由此限位组件和插杆沿内壳2和外壳1的轴向可具有一定的位移。

可选地，上水冷壁的进口211设在外壳1上且对应于气化室23的下部，上水冷壁的出口212设在外壳1上且对应于气化室23的上部。如图1和图2所示，上水冷壁的进口211位于上水冷壁的出口212的上方。由此，上水冷壁21的冷却水从下部的上水冷壁的进口211进入，经过热交换后从上部的上水冷壁的出口212排出。从而更有利于冷却水吸收热量以及更好地实现水循环。

在本发明的一些示例中，下水冷壁的进口221设在外壳1上且对应于热回收室24的下部，下水冷壁的出口222设在外壳1上且对应于热回收室24的上部。由此，下水冷壁22的冷却水从下部的下水冷壁的进口221进入，经过热交换后从上部的下水冷壁的出口222排出。从而更有利于冷却水吸收热量以及更好地实现水循环。

根据本发明实施例的带热气回收装置的气化炉100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

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。

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 (10)

1.一种带热气回收装置的气化炉，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳的下部限定出集渣池，所述集渣池设有粗煤气出口和排渣口；

内壳，所述内壳设在所述外壳内且与所述外壳间隔开，所述内壳由水冷壁构成，所述水冷壁具有冷却水进口和冷却水出口，所述内壳的顶部和所述外壳的顶部分别设有内壳进口和外壳进口，所述内壳内限定出气化室和热回收室，所述热回收室与所述气化室连通且位于气化室下方，所述热回收室与所述粗煤气出口连通；

喷嘴，所述喷嘴设在所述外壳的顶部且穿过所述内壳进口和所述外壳进口伸入至所述气化室内；

定位组件，所述定位组件设在所述内壳和所述外壳之间以定位所述内壳和所述外壳。

2.根据权利要求1所述的带热气回收装置的气化炉，其特征在于，所述内壳包括：

上集箱和下集箱，所述上集箱和下集箱分别用于集水且分别位于所述外壳的上部和下部；

多个水冷管，每个水冷管的上端和下端分别与所述上集箱和所述下集箱相连。

3.根据权利要求1所述的带热气回收装置的气化炉，其特征在于，所述热回收室内设有多组水冷屏。

4.根据权利要求3所述的带热气回收装置的气化炉，其特征在于，多组所述水冷屏沿所述内壳的周向分布且沿所述内壳的轴向延伸。

5.根据权利要求1所述的带热气回收装置的气化炉，其特征在于，所述热回收室的出口位于所述集渣池的冷却水液面的上方，所述集渣池内设有与所述热回收室的出口连通的导气管，所述导气管与所述外壳限定出排气空间，所述粗煤气出口与所述排气空间连通。

6.根据权利要求1所述的带热气回收装置的气化炉，其特征在于，所述热回收室的出口位于所述集渣池的冷却水液面的下方，所述粗煤气出口和所述热回收室之间通过管道连通。

7.根据权利要求1所述的带热气回收装置的气化炉，其特征在于，所述内壳进口和所述外壳出口之间通过第一水冷壁连通，所述喷嘴的下端穿过所述第一水冷壁与所述气化室连通。

8.根据权利要求7所述的带热气回收装置的气化炉，其特征在于，所述内壳包括上水冷壁和下水冷壁，所述上水冷壁的下部与所述下水冷壁的上部连通，所述上水冷壁与所述下水冷壁通过第二水冷壁连通。

9.根据权利要求8所述的带热气回收装置的气化炉，其特征在于，所述上水冷壁的进口设在所述外壳上且对应于所述气化室的下部，所述上水冷壁的出口设在所述外壳上且对应于所述气化室的上部。

10.根据权利要求8所述的带热气回收装置的气化炉，其特征在于，所述下水冷壁的进口设在所述外壳上且对应于所述热回收室的下部，所述下水冷壁的出口设在所述外壳上且对应于所述热回收室的上部。