CN111171870A - 一种用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统 - Google Patents

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刘刚
陶继业
刘沅
陈智
李小宇
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Abstract

本发明公开了一种用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统，水冷壁位于气化炉壳体内，气化炉壳体的底部设置有渣池，水冷壁与气化炉壳体有环形间隙，减温水输入管道穿过气化炉壳体的侧壁与水冷壁上的减温喷嘴相连通，激冷气输入管道穿过气化炉壳体的侧壁与水冷壁的激冷气入口相连通，煤粉输入管道穿过气化炉壳体的侧壁与水冷壁上粉煤烧嘴的入口相连通；水冷壁底部的出口处设置有激冷环，其中，激冷环进水管道与激冷环的入口相连通，气化炉壳体底部的侧面设置有渣池进水口，该系统的运行功耗及成本较低，且气化炉后的废锅系统磨损速度较低。

Description

一种用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统
技术领域
本发明属于能源化工技术领域，涉及一种用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统。
背景技术
干煤粉加压气化废锅工艺以其煤种适应性广、效率高、废水量低、环保性能优良，进而成为现代煤气化技术发展的最主要方向。
国内工业应用的干煤粉加压气化废锅工艺中，如SHELL煤气化技术、Prenflo煤气化技术、华能煤气化技术等，以SHELL为代表的煤气化技术采用一级气化，从气化反应区上行的合成气温度约1500℃，高温合成气完全依赖抽取气化炉后的洗涤塔和飞灰过滤器出口的合成气作为激冷气循环来降温，激冷气循环倍率通常达100％-200％，装置运行功耗高，合成气冷却器、除尘器、洗涤塔等设备庞大，运行费和装置投资高昂。
目前SHELL气化炉在国内的服役年限大多都到了中后期，由于各种原因，气化炉的激冷气量大多都扩容了近一半，有的甚至近一倍。这就造成了含固合成气经过废锅时的流速增大，然而磨损速度与气流速度的三次方成正比，所以废锅的磨损速度也就指数级的增加，设备使用寿命大大缩短。
因此，针对上述两种情况，开发一种抗磨损工艺和合成气的降温方法是一项十分有意义的任务。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统，该系统的运行功耗及成本较低，且气化炉后的废锅系统磨损速度较低。
为达到上述目的，本发明所述的用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统包括水冷壁、气化炉壳体、减温水输入管、激冷气输入管道、煤粉输入管道、激冷环进水管道、洗涤塔、分液罐、激冷气预热器、压缩机及激冷气预热器；
水冷壁位于气化炉壳体内，气化炉壳体的底部设置有渣池，水冷壁与气化炉壳体有环形间隙，减温水输入管道穿过气化炉壳体的侧壁与水冷壁上的减温喷嘴相连通，激冷气输入管道穿过气化炉壳体的侧壁与水冷壁的激冷气入口相连通，煤粉输入管道穿过气化炉壳体的侧壁与水冷壁上粉煤烧嘴的入口相连通；
水冷壁底部的出口处设置有激冷环，其中，激冷环进水管道与激冷环的入口相连通，气化炉壳体底部的侧面设置有渣池进水口；
洗涤塔的出口依次经分液罐、激冷气预热器的吸热侧、压缩机及激冷气预热器的放热侧与激冷气输入管道相连通；
减温水输入管道、激冷气输入管道及煤粉输入管道自上到下依次分布。
水冷壁为盘管结构或者列管结构，且水冷壁的内壁涂覆有耐火材料层。
水冷壁自上到下依次分为第一直管段、弯管段、第二直管段、渐扩管段、第三直管段及渐缩管段，其中，第一直管段为减温区，第二直管段为减温区，第三直管段为反应区，减温水输入管道及激冷气输入管道连通于减温区，粉煤烧嘴位于第三直管段上。
粉煤烧嘴的数目为2-6个，各粉煤烧嘴沿周向等间距分布，且各粉煤烧嘴喷出的物质沿切向或者水平方向喷出。
减温水输入管道水平布置。
渣池的底部设置有排污口。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统在具体操作时，煤粉与氧化介质经粉煤烧嘴送入气化炉中发生气化反应，以产生高温合成气，高温合成气上行的过程中，来自洗涤塔的低温合成气经分液罐分液后进入激冷气预热器中被压缩机输出的合成气预热，防止因降温造成的水汽凝结，再经压缩机送入水冷壁中，高温合成气被低温激冷气降温后继续上行，然后通过减温水进行二次降温，以大大减少激冷气的流量，使流过气化炉废锅的总气量减小，进而使含固气体的流速降低，从而使得气体对废锅换热面的磨损速度大幅度降低，运行功耗及成本较低，且结构简单，实用性极强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为气化炉壳体、2为水冷壁、3为渣池、4为环形间隙、5为粉煤烧嘴、6为减温水输入管道、7为激冷气输入管道、8为激冷环、9为激冷环进水管道、10为排污口、11为渣口、12为渣池进水口、13为压缩机、14为激冷气预热器、15为渐扩管段、16为弯管段、17为洗涤塔、18为分液罐。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统包括水冷壁2、气化炉壳体1、减温水输入管道6、激冷气输入管道7、煤粉输入管道、激冷环进水管道9、洗涤塔17、分液罐18、激冷气预热器14、压缩机13及激冷气预热器14；水冷壁2位于气化炉壳体1内，气化炉壳体1的底部设置有渣池3，水冷壁2与气化炉壳体1有环形间隙4，减温水输入管道6穿过气化炉壳体1的侧壁与水冷壁2上的减温喷嘴相连通，激冷气输入管道7穿过气化炉壳体1的侧壁与水冷壁2的激冷气入口相连通，煤粉输入管道穿过气化炉壳体1的侧壁与水冷壁2上粉煤烧嘴5的入口相连通；水冷壁2底部的出口处设置有激冷环8，其中，激冷环进水管道9与激冷环8的入口相连通，气化炉壳体1底部的侧面设置有渣池进水口12；洗涤塔17的出口依次经分液罐18、激冷气预热器14的吸热侧、压缩机13及激冷气预热器14的放热侧与激冷气输入管道7相连通；减温水输入管道6、激冷气输入管道7及煤粉输入管道自上到下依次分布，压缩机13为一级离心式压缩机。
水冷壁2自上到下依次分为第一直管段、弯管段16、第二直管段、渐扩管段15、第三直管段及渐缩管段，其中，第一直管段为减温区Ⅲ，第二直管段为减温区Ⅱ，第三直管段为反应区Ⅰ，减温水输入管道6及激冷气输入管道7连通于减温区Ⅱ，粉煤烧嘴5位于第三直管段上。
水冷壁2为盘管结构或者列管结构，且水冷壁2的内壁涂覆有耐火材料层；粉煤烧嘴5的数目为2-6个，各粉煤烧嘴5沿周向等间距分布，且各粉煤烧嘴5喷出的物质沿切向或者水平方向喷出；减温水输入管道6水平布置；渣池3的底部设置有排污口10。
本发明的工作原理为：
煤粉与氧化介质经粉煤烧嘴5送入气化炉中发生气化反应，以产生高温合成气，合成气(1500℃)沿着反应区Ⅰ上行进入减温区Ⅱ，此时直接来自洗涤塔17的低温合成气(170℃)经分液罐18分液后进入激冷气预热器14被压缩机13输出的合成气预热，防止因降温造成的水汽凝结，再经压缩机13送入减温区Ⅱ，高温合成气被低温激冷气降温后继续上行，在激冷气入口上方通过减温喷嘴送入雾化的减温水，继续对高温合成气进行二次降温，然后进入到导管区Ⅲ中，以大大减少激冷气的流量，使流过气化炉废锅的总气量减小，进而使含固气体的流速降低，随之气体对废锅换热面的磨损速度就大幅度降低。
气化炉为干法进料加压气流床气化炉，气化压力为0.6～4.5MPa，反应温度为1300℃～1700℃，气化炉采用液态排渣方式，气化炉壳体1作为压力容器承受气化压力。
激冷水经激冷环8喷入渣池3，对沿渣口11壁面流下的高温液态渣进行激冷，激冷后的渣水经排污口10从渣池3底部排出。
粉煤烧嘴5的进料包括气化原料及氧化剂，气化原料为煤炭、焦炭、半焦、石油焦等原料制成的粉末，氧化剂为纯氧、富氧、或纯氧/富氧与水蒸汽/二氧化碳的混合物。
减温水输入管道6输出的工作介质可为锅炉给水、脱盐水、变换冷凝液、除氧水或有机废水等，工作介质以雾化形式进入减温。

Claims (6)

1.一种用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统，其特征在于，包括水冷壁(2)、气化炉壳体(1)、减温水输入管道(6)、激冷气输入管道(7)、煤粉输入管道、激冷环进水管道(9)、洗涤塔(17)、分液罐(18)、激冷气预热器(14)、压缩机(13)及激冷气预热器(14)；
水冷壁(2)位于气化炉壳体(1)内，气化炉壳体(1)的底部设置有渣池(3)，水冷壁(2)与气化炉壳体(1)有环形间隙(4)，减温水输入管道(6)穿过气化炉壳体(1)的侧壁与水冷壁(2)上的减温喷嘴相连通，激冷气输入管道(7)穿过气化炉壳体(1)的侧壁与水冷壁(2)的激冷气入口相连通，煤粉输入管道穿过气化炉壳体(1)的侧壁与水冷壁(2)上粉煤烧嘴(5)的入口相连通；
水冷壁(2)底部的出口处设置有激冷环(8)，其中，激冷环进水管道(9)与激冷环(8)的入口相连通，气化炉壳体(1)底部的侧面设置有渣池进水口(12)；
洗涤塔(17)的出口依次经分液罐(18)、激冷气预热器(14)的吸热侧、压缩机(13)及激冷气预热器(14)的放热侧与激冷气输入管道(7)相连通；
减温水输入管道(6)、激冷气输入管道(7)及煤粉输入管道自上到下依次分布。
2.根据权利要求1所述的用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统，其特征在于，水冷壁(2)为盘管结构或者列管结构，且水冷壁(2)的内壁涂覆有耐火材料层。
3.根据权利要求1所述的用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统，其特征在于，水冷壁(2)自上到下依次分为第一直管段、弯管段(16)、第二直管段、渐扩管段(15)、第三直管段及渐缩管段，其中，第一直管段为减温区(Ⅲ)，第二直管段为减温区(Ⅱ)，第三直管段为反应区(Ⅰ)，减温水输入管道(6)及激冷气输入管道(7)连通于减温区(Ⅱ)，粉煤烧嘴(5)位于第三直管段。
4.根据权利要求1所述的用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统，其特征在于，粉煤烧嘴(5)的数目为2-6个，各粉煤烧嘴(5)沿周向等间距分布，且各粉煤烧嘴(5)喷出的物质沿切向或者水平方向喷出。
5.根据权利要求1所述的用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统，其特征在于，减温水输入管道(6)水平布置。
6.根据权利要求1所述的用于气化炉废锅抗磨损工艺及合成气降温系统，其特征在于，渣池(3)的底部设置有排污口(10)。
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