CN112111303A - 一种顶置烧嘴的煤气化系统和气化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种顶置烧嘴的煤气化系统和气化工艺，所述煤气化系统包括气化炉和与供料系统，所述气化炉包括气化室和设置在所述气化室顶部烧嘴座上的烧嘴，所述气化炉还包括设置气化室下方的辐射废锅和设置辐射废锅下方的冷却室，其中，所述气化室与下方的辐射废锅之间通过下渣口连通，所述下渣口的外侧还套设有补气环，所述补气环的下端设有均匀分布的补气孔，并且所述补气环上还设有延伸至所述气化炉外的补气管，用于将所述补气管导入的气体通过补气孔送入所述辐射废锅；本发明的煤气化系统热量回收效果好，并且便于提升负荷且运行稳定性高。

Description

一种顶置烧嘴的煤气化系统和气化工艺
技术领域
本发明属于用于煤气化的气化炉领域，特别涉及一种顶置烧嘴的煤气化系统和气化工艺。
背景技术
气流床煤气化技术，因为其煤种适应性高，气化效率高，冷煤气效率高等优势，已成为煤气化技术的主要发展方向。随着工业的发展，煤化工装置的规模也越来越大，对于单台气化装置的能力要求也约越来越高。以煤制油为例，生产规模为500万吨/年的生产装置，气化用煤在2200万吨左右，需要投煤量2500/天的气化炉28台左右。另外气化床工艺所生成的合成气温度一般在1400℃以上，在送往下游系统前，需要将这部分温度降至300℃以下，另外根据现有主要煤化工产品路线，对于合成气最后CO和H2的比例要求是不同的，例如：
煤制油工艺中，主要反应式为：2CO+H2→(-CH2-)+H2O合成气中H2与CO的比例为0.5。煤制甲醇工艺中，主要反应式为：CO+2H2→CH3OH合成气中H2与CO比例为2。而在煤制合成氨工艺中，主要反应式为：N2+3H2→2NH3，合成气只需要H2。对于干粉气化，一般合成气中H2和CO的比例为0.25。这样就需要针对不同的产品路线对合成气中的H2和CO的进行调节。而比例的调节是通过后续变换反应来进行，其主要反应式为：CO+H2O→CO2+H2。因为在这个反应中需要添加水蒸气参与反应，所以现有的煤气化工艺中，通过向气化炉内添加激冷水来对合成气冷却的同时来生成水蒸气，在这个过程中生产的水蒸气与合成气的比例约为1。这样在对需要大量合成气变换的合成氨工艺是适合，但是对于不需要大量变化的煤制油和煤制甲醇项目是不适宜的，会造成大量合成气中的热量被水带走，而无法有效利用。所以开发一种能够有效回收合成气中显热，并且大型化的气化装置是十分有必要的。
CN10954445A涉及多喷嘴干粉气化炉，该发明提供了一种多碰嘴的干粉气化技术，但是并没有涉及到气化装置的大型化。
CN104403695B涉及多烧嘴气化装置和煤气化工艺，该发明提供了一种顶置多烧嘴气化技术，但是烧嘴布置和控制较为复杂，并且也未涉及到气化装置的大型化。
CN109181775A涉及一种带显热回收的下行多烧嘴气化炉，该发明提供了一种回收合成气显热的对置多烧嘴气化技术，但是未涉及到气化装置的大型化。
CN202865188U涉及一种干粉气化装置，该发明提供了一种顶置多烧嘴气化技术，发明中提到使用多顶置多烧嘴结构来增加气化炉的能力，来满足气化装置的大型化需要，但是并未涉及到能源的高效利用。
同时，对于煤气化炉特别是大型煤气化炉，在进行热量回收利用时，比如设置辐射废锅进行热量回收利用时，当高温合成气从气化炉渣口流出进入辐射废锅时，因为气流有一定的动量，会卷吸周围的气体，形成一个负压区使合成气发生偏转回流，合成气中携带的高温灰渣在这个过程中，会被回流的气体带向废锅换热屏，在换热屏上形成粘结形成灰层，随着运行时间的增加，灰层在换热屏上会逐渐加厚逐渐形成堵塞(大型气化炉更为严重)，影响废锅的换热效率，并会造成气化炉出口高温合成气偏流，加快换热屏某一区域的磨蚀，引起泄漏，降低了气化炉的运行周期。越靠近渣口处的换热屏，这个问题就会越严重，最高会造成换热屏换热效率降低60％，造成热量的大量浪费。这个问题在现有废锅气化炉上是始终存在的，也是制约废锅气化炉更进一步推广发展的重要瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种顶置烧嘴的煤气化系统和气化工艺，可以有效回收热量，并且确保气化装置能够长周期地安全运行。
为实现上述发明目的的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种顶置烧嘴的煤气化系统，所述气化系统包括气化炉和与所述气化炉配套设置的用于向所述气化炉的烧嘴提供气化所需原料的供料系统，所述气化炉包括气化室和设置在所述气化室顶部烧嘴座上的烧嘴，其特征在于，
所述气化炉还包括设置气化室下方的辐射废锅和设置辐射废锅下方的冷却室，其中，所述气化室与下方的辐射废锅之间通过下渣口连通，所述下渣口用于将来自所述气化室的合成气和灰渣送入辐射废锅以回收热量；所述下渣口的外侧还套设有补气环，所述补气环的下端设有均匀分布的补气孔，并且所述补气环上还设有延伸至所述气化炉外的补气管，用于将所述补气管导入的气体通过补气孔送入所述辐射废锅；
所述冷却室用于对来自所述辐射废锅的合成气和灰渣进一步冷却降温。
根据本发明的煤气化系统，优选地，所述气化室顶部的烧嘴包括位于中心处的复合烧嘴和围绕所述复合烧嘴设置的多个煤粉烧嘴，所述煤粉烧嘴由内至外设有煤粉烧嘴氧气通道、煤粉烧嘴煤粉通道和煤粉烧嘴冷却水夹套，所述复合烧嘴由内至外设有第一氧气通道、点火燃料气通道、煤粉通道、第二氧气通道和烧嘴冷却水通道，其中所述第一氧气通道的顶部设有火焰检测器，所述点火装置在所述第一氧气通道内延伸至所述复合烧嘴头部，用于利用来自所述第一氧气通道的氧气和点火燃料气通道的燃料气进行点火。
根据本发明的煤气化系统，优选地，所述辐射废锅包括第一组水冷壁换热屏和第二组水冷壁换热屏，所述第一组水冷壁换热屏呈环形，并且所述第二组水冷壁换热屏设置在所述第一组水冷壁换热屏所围成的通道内，并且包括沿所述通道的径向呈发散状布置的多个平板状水冷壁换热屏。
根据本发明的煤气化系统，优选地，所述第一组水冷壁换热屏的上端与所述补气环之间密封连接，并且所述补气环与所述下渣口之间密封连接。
根据本发明的煤气化系统，优选地，所述第二组水冷壁换热屏的径向内侧一端与所述气化炉中轴线之间的距离D1大于所述所述补气环的补气孔与中轴线之间的距离D2。
根据本发明的煤气化系统，优选地，所述第二组水冷壁换热屏的径向内侧一端与所述气化炉中轴线之间的距离D1为所述所述补气环的补气孔与中轴线之间的距离D2的1.2-1.5倍，并且所述第一水冷壁换热屏的内直径为D2的2-2.5倍。
根据本发明的煤气化系统，优选地，所述补气孔的直径为10-15mm，所述补气环上补气孔的总孔面积为所述下渣口面积的60％-80％。
根据本发明的煤气化系统，优选地，所述冷却室内设有用于将来自所述辐射废锅的合成气和灰渣导向冷却室下部水浴的下降管和设置在所述下降管上用于对下降管内的物流进行喷水冷却的冷却水喷环。
根据本发明的煤气化系统，优选地，所述下降管的上端呈喇叭形，并且所述喇叭形的直径较大的一端与所述第一组水冷壁换热屏之间密封连接。
为实现上述发明目的的另一方面，本发明还提供了利用上述煤气化系统进行煤粉气化的气化工艺，优选地，所述补气环的补气量为来自所述下渣口合成气量的3％-5％，补气压力高于辐射废锅压力的0.5-1.0MPa；进一步优选地，所述补气环的补偿气为离开所述冷却室的合成气进一步洗涤除尘后所得的除尘合成气。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.设置复合烧嘴，在不增加烧嘴的数量下，就可以提高气化炉头投煤量，在不进行任何设计改动的情况下，可将气化炉负荷提高。同时复合烧嘴可保持气化炉始终处于热备状态，可有效的缩短气化炉再次开车的时间，减少或不设置气化炉备炉，减少装置投资。
2.通过设置渣口补偿气，可有效降低合成气在渣口处的回流偏转，减少辐射废锅上部结灰堵塞的问题，解决辐射废锅运行中的瓶颈问题，并延长了废锅的运行时间，加强了废锅气化装置的运行可靠性。
3.烧嘴垂直设置在气化炉顶部，设备的制造和安装简单，节省投资，同时煤粉烧嘴可设置为1-2路煤粉进入，这样可有效提高单个烧嘴的负荷，在不增加烧嘴的前提下，对气化炉投煤量进行大幅增加，这样非常有利于气化炉的大型化。
4.设置有辐射废锅，可对合成气热量进行有效回收，同时可副产高品质蒸汽，提高能量利用效率。并且可根据后续产品，调节辐射废锅换热屏的面积，来控制合成气温度，调节合成气与水蒸气的比例，更加有利于下游工序的生产。
附图说明
图1为本发明的煤气化系统的一种实施方式中的示意图；
图2为图1中复合烧嘴及其进料口的示意图；
图3为图1中煤粉烧嘴及其进料口的示意图；
图4为图1中气化室顶部的烧嘴布局示意图；
图5为图1中补气环的仰视图；
图6为图1中辐射废锅的水冷壁换热屏的俯视示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式仅用于说明本发明的内容，发明并不仅限于下述实施方式或实施例。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。
如图1所示，本发明的气化系统包括气化炉1和与所述气化炉配套设置的用于向所述气化炉的烧嘴提供气化所需原料的供料系统，所述气化炉1包括气化室2和设置在所述气化室顶部烧嘴座3上的烧嘴。所述气化室2用于提供气化反应空间以及气化炉1壳体的冷却保护。
如图2和3所示，所述气化室顶部的烧嘴包括位于中心处的复合烧嘴4和围绕所述复合烧嘴4设置的多个煤粉烧嘴5，所述煤粉烧嘴5由内至外设有煤粉烧嘴氧气通道51和煤粉烧嘴煤粉通道52以及煤粉烧嘴冷却水夹套53，所述复合烧嘴4由内至外设有第一氧气通道41、点火燃料气通道42、煤粉通道43、第二氧气通道44和烧嘴冷却水通道45，其中所述第一氧气通道41内设有点火装置46和火焰检测器47，所述点火装置46用于利用来自所述第一氧气通道的氧气和点火燃料气通道42的燃料气进行点火。
具体地，所述复合烧嘴结构如图2所示，为环隙夹套式结构，本领域技术人员理解，其还包括与各通道相匹配设置的第一氧气通道的氧气进口410、第二氧气通道的氧气进口440、点火燃料气通道的燃料气进口420、煤粉通道的煤粉进口430和烧嘴冷却水通道的烧嘴冷却水进出口450，以便输送相关物料。其中火焰检测器47位于第一氧气通道的正上方，点火装置46在第一氧气通道内延伸，在火检检测器与第一氧气通道的连接通道上设有保护氮气接口470，运行时通入保护氮气，对点火装置、火焰检测器进行保护，防止受到高温损坏；同时，所述复合烧嘴4上所设的煤粉进口和氧气进口，正常运行时，投入煤粉和氧气，可进一步提高气化炉的负荷。烧嘴冷却水为闭路循环，用以给复合烧嘴头部降温，避免长期高温受热损坏。复合烧嘴的主要作用为气化炉点火，提供气化炉投料所需要的热量，监控气化炉的运行状态，并且可进一步提高气化炉的入炉煤粉量和氧气量，从而提供气化炉的总体负荷。
所述煤粉烧嘴5的结构如图3所示，为环隙夹套式结构，本领域技术人员理解，其还包括与各通道相匹配设置的煤粉烧嘴氧气入口510、煤粉烧嘴煤粉入口520、以及煤粉烧嘴冷却水进出口530。其中煤粉入口520可以沿煤粉通道周向设置多个，可做到多路煤粉的接受，可最大化的提高单个煤粉烧嘴的能力，在不增加烧嘴数量的前提下，增加气化炉的负荷。煤粉烧嘴冷却水为闭路循环，用以给烧嘴头部降温，避免烧嘴头部长期受高温侵蚀损坏。所述煤粉烧嘴的主要用于提供煤粉和氧气输送通道，控制气化炉负荷。
在本发明中，所述烧嘴均以顶置的方式放置于气化室2上方的气化炉烧嘴座3上，安装方式为垂直安装，有利于设备的维护。烧嘴的具体分布方式可以参见图4。
所述气化炉1还包括设置在气化室2下方的辐射废锅6和设置辐射废锅下方的冷却室7，其中，所述气化室2与下方的辐射废锅6之间通过下渣口8连通，所述下渣口8用于将来自所述气化室2的合成气和灰渣送入辐射废锅6以回收热量；所述下渣口8的外侧还套设有补气环81，所述补气环81的下端设有均匀分布的多个补气孔82，比如10-50个(例如20、30或40个)，并且所述补气环81上还设有延伸至所述气化炉外的补气管83，用于将所述补气管83导入的气体通过补气孔82送入所述辐射废锅6。所述补偿气采用洗涤冷却后的合成气，例如离开气化炉的合成气经合成气洗涤系统10洗涤冷却后将外送下游系统的合成气部分加压送回即可，所述补气孔的孔径控制在10-15mm比如12或14mm，所述补气环上补气孔的总孔面积为所述下渣口面积的60％-80％比如70％或75％。详见图5，补气孔在水平面上的投影位置位于下渣口与辐射废锅的换热屏之间，补偿气的压力高于气化炉压力0.5-1.0MPa，补气量控制为装置生产能力的3％-5％，通过设置在补气管83上的流量控制阀进行调节，并通过设置在补气管上的流量计进行监测并反馈给流量调节阀将补偿气流量控制在最佳。
如图6所示，所述辐射废锅6包括第一组水冷壁换热屏61和第二组水冷壁换热屏62，所述第一组水冷壁换热屏61呈环形，并且所述第二组水冷壁换热屏62设置在所述第一组水冷壁换热屏61所围成的通道63内，并且包括沿所述通道63的径向呈发散状布置的多个平板状水冷壁换热屏。所述第一组水冷壁换热屏61的上端与所述补气环81之间密封连接(比如两者之间通过水冷盘管或金属板密封连接)，并且所述补气环81与所述下渣口8之间密封连接。优选地，所述第二组水冷壁换热屏62的径向内侧一端与所述气化炉中轴线(也即通道63的中轴线)之间的距离D1大于所述所述补气环81的补气孔82与中轴线之间的距离D2；进一步优选地，所述第二组水冷壁换热屏62的径向内侧一端与所述气化炉中轴线之间的距离D1为所述所述补气环的补气孔与中轴线之间的距离D2的1.2-1.5倍比如1.3或1.4倍，并且所述第一水冷壁换热屏61的内直径为D2的2-2.5倍比如2.2或2.4倍。实际运行时，本发明的换热屏61、62可由膜式水冷壁组成，面积可根据下游化工产品进行调整，如果下游采用全变换工艺，如合成氨产品，可采用较小面积的换热屏，提高合成气出口温度，提高合成气水气比，如果下游采用部分变换工艺，如甲醇产品，可采用较大面积的换热屏，尽量回收合成气显热，通过综合考虑来达到能量的高效利用。换热屏表面喷涂有耐腐蚀并具有高热传导率的涂层，在保证换热率的前提下对换热屏有较好的保护效果，保证换热屏的使用寿命。
所述冷却室7用于对来自所述辐射废锅6的合成气和灰渣进一步冷却降温，在冷却的同时将合成气中随带的高温灰渣激冷成块后脱除，同时还可以为合成气提供一定的饱和蒸汽(由合成气进入冷却室下部水浴洗涤时所夹带产生)用于下游变换系统的使用。所述冷却室7内设有用于将来自所述辐射废锅的合成气和灰渣导向冷却室下部水浴的下降管71和设置在所述下降管上用于对下降管内的物流进行喷水冷却的冷却水喷环72。所述下降管71的上端呈喇叭形，并且所述喇叭形的直径较大的一端与所述第一组水冷壁换热屏61之间密封连接。
所述供料系统包括燃料气供应管91、氧气供应管92和煤粉供应管93，分别用于将来自燃料气系统、氧气系统和煤粉系统的相应物料送入烧嘴的相应通道中。在一个实施例中，如图1所示，所述燃料气供应管91上设有燃气流量控制阀94；所述氧气供应管92在连接至第一氧气通道的支管上设有点火氧气流量控制阀95、在连接至第二氧气通道和煤粉烧嘴氧气通道的支管上设有氧气流量控制阀96；所述煤粉供应管93上还设有用于将煤粉送回煤粉系统的煤粉循环管97，并且所述煤粉供应管93在其与煤粉循环管97连接处的上游(按照煤粉供应管内物流方向)设有煤粉流量控制阀98、在其与煤粉循环管连接处的下游设有煤粉入口阀99，所述煤粉循环管上设有煤粉循环阀100。
本发明的气化系统开车启动时，将气化炉压力控制在0.1-0.5MPaG，启动燃料气系统，燃料气流量通过燃料气流量控制阀控制，实际燃料气流量通过燃料气流量计检测送入氧燃比控制系统，通过控制系统计算出所需氧气流量，以此来对点火氧气流量控制阀进行设置，建立点火氧气流量后，再根据实际点火氧气的流量对点火氧气流量控制阀来进行修正调节，经过上述动作后，比例合适的燃料气和点火氧气送入复合烧嘴，同时复合烧嘴的点火系统进行工作，完成气化炉的点火开车。
气化炉点火开车后，逐渐提高燃料气流量，以此提高复合烧嘴的功率，同时气化炉压力按照0.1MPa/min的速率进行稳定提高，当气化炉升至所需的投料压力时(2.5MPa-4.5MPa)，将燃料气流量进一步提高，达到正常负荷的120％，准备煤粉烧嘴投用。煤粉烧嘴可以逐个投入使用，也可以同时投入使用。煤粉烧嘴投用时，首先启动煤粉系统，将煤粉循环阀开启，根据气化装置需要煤粉流量调节阀进行自动调节，建立煤粉开工流量，当煤粉流量建立完成后。打开煤粉入口阀，同时关闭煤粉循环阀，将煤粉引入煤粉烧嘴和复合烧嘴，与此同时，启动氧气系统，氧气系统根据煤粉流量，通过计算可精确得出所需氧气流量，以此通过氧气流量控制阀对氧气流量进行调节，达到所需的氧气流量。煤粉烧嘴开车后，逐渐降低复合烧嘴中的燃料气流量，最终将燃料气系统负荷控制在正常负荷的60％并保持运行。当气化炉出现意外情况停车时，可保持气化炉内温度和压力，视情况快速完成气化炉的再次启动。
在气化室2反应生成的高温合成气从气化炉渣口流出，进入辐射废锅，对合成气中的显热进行回收，在这个过程中可副产10MPa饱和蒸汽，将合成气温度降至600-800℃。回收热量后的合成气，通过下降管进入到冷却室，通过设置在下降管上的冷却水喷环，对合成气进行进一步的降温，将合成气温度降至180摄氏度左右后，送往合成气洗涤系统进行进一步除灰，将合成气中含灰量降至1mg/Nm3后送往下游工段。外送下游系统中3-5％比如4％的合成气通过压缩机升压，升压后的合成气需要高于气化炉压力0.5-1.0MPa，比如0.6或0.8MPa，升压后的合成通过渣口补偿气管线接入气化炉下渣口处，并通过补气环的补气孔对气化炉下渣口处区域进行补偿，有效降低渣口换热屏处的结灰堵塞。
根据生产装置需要，通过调节进入气化炉的煤粉量，现单根煤粉输送管线气化炉投煤量可以达到3000吨/天，如果气化炉需要提高负荷，可再投入第二根煤粉输送管线(即连接至复合烧嘴的煤粉工艺管)，这样在不增加设备数量情况下，可将气化炉负荷提高6000吨/天。
以下结合实施例1和对比例进一步说明。
如图1-6所示，气化炉运行时，原负荷投煤量达到2500吨/天，投氧量47000Nm3/h,合成气产量为150,000Nm3/h，煤转化率约为99％。提升负荷时，可通过将连接至复合烧嘴的煤粉工艺管投用，将负荷提升为4000吨/天投煤量气化炉，投氧量75000Nm3/h,合成气产量为240,000Nm3/h，煤转化率稳定、约为99％；一套气化装置投资约4.5亿。如用于500万吨煤制油项目，需要约17台同类型气化炉，气化岛投资约76.5亿元。如果使用现市场上的2500吨/天的气化炉，则需要约28台，按照相应一套装置投资约3亿元计算，整个气化岛投资约84亿。4000吨气化炉与其相比，投资节省约10％。
正常运行时，所述第二组水冷壁换热屏的径向内侧一端与所述气化炉中轴线之间的距离D1为所述所述补气环的补气孔与中轴线之间的距离D2的1.3倍，并且所述第一水冷壁换热屏的内直径为D2的2.4倍。补气环上补气孔的直径为12mm，设有32个，所述补气孔的总孔面积为所述下渣口面积的75％。补气环的补气量约为来自所述下渣口合成气量的3-5％，补气压力高于气化炉压力0.8MPa。气化炉辐射废锅可副产10MPa蒸汽90吨每小时，按照蒸汽价格150元/吨来计算，按照年运行8000小时计算，全年副产蒸汽价值1.08亿元，具有很好的经济效益。
同时，运行100天后，停车检查换热屏，发现第一组水冷壁换热屏积灰较少厚度不超过5mm，第二组水冷壁换热屏灰厚度仅为10mm，并且第二组水冷壁换热屏未发现磨蚀情况。
对比例
与上述实施例1的区别在于不设置补气环。
运行100天后，停车检查换热屏，发现第一组水冷壁换热屏积灰约8-10mm，第二组水冷壁换热屏灰厚度为20mm以上，换热效果下降了约50％，并且第二组水冷壁换热屏部分区域出现了磨蚀，磨蚀区域集中在换热屏积灰严重的反方向。

Claims (10)

1.一种顶置烧嘴的煤气化系统，所述煤气化系统包括气化炉和与所述气化炉配套设置的用于向所述气化炉的烧嘴提供气化所需原料的供料系统，所述气化炉包括气化室和设置在所述气化室顶部烧嘴座上的烧嘴，其特征在于，
所述气化炉还包括设置气化室下方的辐射废锅和设置辐射废锅下方的冷却室，其中，所述气化室与下方的辐射废锅之间通过下渣口连通，所述下渣口用于将来自所述气化室的合成气和灰渣送入辐射废锅以回收热量；所述下渣口的外侧还套设有补气环，所述补气环的下端设有均匀分布的补气孔，并且所述补气环上还设有延伸至所述气化炉外的补气管，用于将所述补气管导入的气体通过补气孔送入所述辐射废锅；
所述冷却室用于对来自所述辐射废锅的合成气和灰渣进一步冷却降温。
2.根据权利要求1所述的煤气化系统，其特征在于，所述气化室顶部的烧嘴包括位于中心处的复合烧嘴和围绕所述复合烧嘴设置的多个煤粉烧嘴，所述煤粉烧嘴由内至外设有煤粉烧嘴氧气通道、煤粉烧嘴煤粉通道和煤粉烧嘴冷却水夹套，所述复合烧嘴由内至外设有第一氧气通道、点火燃料气通道、煤粉通道、第二氧气通道和烧嘴冷却水通道，其中所述第一氧气通道的顶部设有火焰检测器，所述点火装置在所述第一氧气通道内延伸至所述复合烧嘴头部，用于利用来自所述第一氧气通道的氧气和点火燃料气通道的燃料气进行点火。
3.根据权利要求1或2所述的煤气化系统，其特征在于，所述辐射废锅包括第一组水冷壁换热屏和第二组水冷壁换热屏，所述第一组水冷壁换热屏呈环形，并且所述第二组水冷壁换热屏设置在所述第一组水冷壁换热屏所围成的通道内，并且包括沿所述通道的径向呈发散状布置的多个平板状水冷壁换热屏。
4.根据权利要求3所述的煤气化系统，其特征在于，所述第一组水冷壁换热屏的上端与所述补气环之间密封连接，并且所述补气环与所述下渣口之间密封连接。
5.根据权利要求4所述的煤气化系统，其特征在于，所述第二组水冷壁换热屏的径向内侧一端与所述气化炉中轴线之间的距离D1大于所述所述补气环的补气孔与中轴线之间的距离D2。
6.根据权利要求5所述的煤气化系统，其特征在于，所述第二组水冷壁换热屏的径向内侧一端与所述气化炉中轴线之间的距离D1为所述所述补气环的补气孔与中轴线之间的距离D2的1.2-1.5倍，并且所述第一水冷壁换热屏的内直径为D2的2-2.5倍。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的煤气化系统，其特征在于，所述补气孔的直径为10-15mm，所述补气环上补气孔的总孔面积为所述下渣口面积的60％-80％。
8.根据权利要求7所述的煤气化系统，其特征在于，所述冷却室内设有用于将来自所述辐射废锅的合成气和灰渣导向冷却室下部水浴的下降管和设置在所述下降管上用于对下降管内的物流进行喷水冷却的冷却水喷环。
9.根据权利要求8所述的煤气化系统，其特征在于，所述下降管的上端呈喇叭形，并且所述喇叭形的直径较大的一端与所述第一组水冷壁换热屏之间密封连接。
10.利用权利要求1-9中任一项所述的煤气化系统进行煤粉气化的气化工艺，优选地，所述补气环的补气量为来自所述下渣口合成气量的3％-5％，补气压力高于辐射废锅压力的0.5-1.0MPa；进一步优选地，所述补气环的补偿气为离开所述冷却室的合成气进一步洗涤除尘后所得的除尘合成气。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116333786A (zh) * 2023-05-23 2023-06-27 山西阳煤化工机械（集团）有限公司 气化炉及多腔室平衡调节装置
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