CN115948184A - 水冷循环气化炉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及气化炉技术领域，更具体地，本申请涉及一种水冷循环气化炉。该水冷循环气化炉包括：承压壳体、隔热筒、水冷壁、汽包和水冷壁循环泵；其中水冷壁环绕设置在承压壳体的内部上方以形成燃烧室，水冷壁为内含冷却水的管式结构，水冷壁的上端开设有水冷壁出汽口，水冷壁的下端开设有水冷壁进水口，水冷壁出汽口连通至汽包的第一进汽口，水冷壁进水口连通至汽包的第一出水口，水冷壁循环泵被配置用于控制汽包向水冷壁输送冷却水，承压壳体的内部下方为激冷室，燃烧室与激冷室通过隔热筒连通。本申请提供的水冷循环气化炉运维成本低、煤种适应性强，克服了现有耐火砖气化炉的诸多弊端。

Description

水冷循环气化炉

技术领域

本申请涉及气化炉技术领域，更具体地，本申请涉及一种水冷循环气化炉。

背景技术

我国传统的第二代煤气化技术大多采用的是水煤浆加压气化工艺，气化炉燃烧室采用耐火砖进行隔热，水煤浆气化工艺采用连续进料、液态排渣方式，在排渣时不影响气化炉运行，克服了固定层气化方法间歇性排渣的缺点，提高了生产的连续性。

作为曾经的先进煤气化技术，耐火砖气化炉为我国的煤化工做出了贡献，但是随着更加经济、节能、环保的煤气化技术的产生，耐火砖气化炉已经显现出了自身的不足。首先耐火砖使用寿命较短，约一年半左右，届时必须局部或全部更换，其主要原因是耐火砖受到高温(1400℃左右)气流及熔渣的冲刷，特别是燃烧室中下部，直接受到熔渣冲刷，磨蚀严重。由于耐火砖价格昂贵，每炉砖约需200万元，造成用户开车成本高。另外，由于采用耐火砖作为气化炉的隔热材料，受耐火砖性能的影响，耐火砖气化炉的气化温度最高1400℃左右，难以气化我国的高灰熔融点煤。此外，新疆地区多为高钾钠煤，煤中的钾钠会侵蚀耐火砖，缩短耐火砖的寿命，耐火砖的升级改造已迫在眉睫。

发明内容

为了解决耐火砖气化炉运维成本高、煤种适应性差等问题，本申请提供了一种可由耐火砖气化炉改造形成的水冷循环气化炉。

本申请提供了一种水冷循环气化炉，包括：承压壳体、隔热筒、水冷壁、汽包和水冷壁循环泵；其中水冷壁环绕设置在承压壳体的内部上方以形成燃烧室，水冷壁为内含冷却水的管式结构，水冷壁的上端开设有水冷壁出汽口，水冷壁的下端开设有水冷壁进水口，水冷壁出汽口连通至汽包的第一进汽口，水冷壁进水口连通至汽包的第一出水口，水冷壁循环泵被配置用于控制汽包向水冷壁输送冷却水，承压壳体的内部下方为激冷室，燃烧室与激冷室通过隔热筒连通。

可选地，隔热筒的内壁上端设置有激冷环，激冷环内分布有冷却水。

可选地，水冷壁为列管膜式壁结构。

可选地，水冷壁为盘管式结构。

可选地，隔热筒为列管膜式壁或盘管围成的筒状结构，隔热筒的上端开设有隔热筒出汽口，隔热筒的下端开设有隔热筒进水口，隔热筒出汽口连通至汽包的第二进汽口，隔热筒进水口连通至汽包的第二出水口，水冷循环气化炉还包括隔热筒循环泵，隔热筒循环泵被配置用于控制汽包向隔热筒输送冷却水。

可选地，隔热筒为列管膜式壁或盘管围成的筒状结构，隔热筒的上端开设有隔热筒出水口，隔热筒的下端开设有隔热筒进水口，隔热筒出水口连通至水冷壁，隔热筒进水口连通至汽包，水冷循环气化炉还包括隔热筒循环泵，隔热筒循环泵被配置用于控制汽包向隔热筒输送冷却水。

可选地，隔热筒内还设置有用于对来自燃烧室的气化显热进行回收的热回收装置。

可选地，汽包还连通至锅炉供水母管并且被配置为将来自锅炉供水母管的锅炉水作为冷却水。

可选地，汽包内还设置有被配置为使蒸汽冷凝的冷却装置。

可选地，汽包还连通至蒸汽管网并且被配置为将来自水冷壁的蒸汽输送至蒸汽管网。

与现有技术中的耐火砖气化炉相比，本申请所提供的水冷循环气化炉具有以下有益效果：

(1)本申请所提供的水冷循环气化炉采用水冷壁替换耐火砖，水冷壁采用列管膜式壁或盘管结构，水冷循环气化炉每年不再需要因为更换耐火砖而停炉检修，年运行时间增长，运维运用降低；

(2)本申请所提供的水冷循环气化炉可以采用列管膜式壁或盘管结构的隔热筒取代激冷环及下降管，免除了维护工作及费用；以及

(3)隔热筒还可设置热回收装置，热回收装置可对气化显热进行回收，提高气化系统的能源转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，将根据以下附图进一步说明和描述本申请的实施方式，这些附图仅用于更方便和具体地描述本申请的实施方式而不是对本申请的限制。

图1是现有耐火砖气化炉的结构示意图；以及

图2是根据本申请的一个优选实施方式所提供的水冷循环气化炉的结构示意图。

具体实施方式

本申请提供了一种水冷循环气化炉，其可基于现有耐火砖气化炉改造形成，克服了现有耐火砖气化炉运维成本高、煤种适应性差等问题。

参考图1，图1是现有耐火砖气化炉的结构示意图100。如图1所示，现有耐火砖气化炉包括耐火砖气化炉承压壳体101、下降筒102、激冷环103和耐火砖104。耐火砖气化炉承压壳体101的内部上方由耐火砖包围形成燃烧室，耐火砖气化炉承压壳体101的内部下方为激冷室，燃烧室与激冷室通过下降筒102连通，激冷环103设置在下降筒102的内部上方。现有耐火砖气化炉的局限性已在上文中详述。

为解决上述问题，本申请提供了一种可基于现有耐火砖气化炉改造形成的水冷循环气化炉，例如参考图2，图2是根据本申请的一个优选实施方式所提供的水冷循环气化炉的结构示意图200。本申请所提供的水冷循环气化炉可基于图1所示耐火砖气化炉改造形成，其保留原有的耐火砖气化炉承压壳体101，并且可以根据需要增加外壳长度，外壳上根据需要增加接管。如图2所示，本申请提供的水冷循环气化炉包括：承压壳体201、隔热筒202、水冷壁203、汽包204和水冷壁循环泵205；其中水冷壁203环绕设置在承压壳体201的内部上方以形成燃烧室，水冷壁203为列管膜式壁结构或盘管式结构，列管膜式壁或盘管管内为冷却水，水冷壁203的冷却结构可具有本领域技术人员已知任何结构。例如，水冷壁203的管式结构可通过管线与汽包204连接。在本申请的一个示例性实施方式中，如图2所示，水冷壁203的上端开设有水冷壁出汽口，水冷壁203的下端开设有水冷壁进水口，水冷壁出汽口连通至汽包204的第一进汽口，水冷壁进水口连通至汽包204的第一出水口，水冷壁循环泵205被配置用于控制汽包204向水冷壁203输送冷却水，承压壳体201的内部下方为激冷室，燃烧室与激冷室通过隔热筒202连通。水冷壁203具有良好的隔热效果，可代替燃烧室耐火砖对承压壳体201起到保护作用。在本申请的另一实施方式中，本申请所提供的水冷循环气化炉可以独立地设计制造，而无需基于现有的耐火砖气化炉改造形成。

在本申请的一个优选实施方式中，隔热筒202为列管膜式壁或盘管围成的筒状结构，隔热筒202可与水冷壁203连接为一个整体，共用一套水循环系统，也可分为两个部件，各有一套水循环系统。在图2所示的示例性实施方式中，隔热筒202与水冷壁203各有一套水循环系统。具体地，如图2所示，隔热筒202的上端开设有隔热筒出汽口，隔热筒202的下端开设有隔热筒进水口，隔热筒出汽口连通至汽包204的第二进汽口，隔热筒进水口连通至汽包204的第二出水口，水冷循环气化炉还包括隔热筒循环泵206，隔热筒循环泵206被配置用于控制汽包204向隔热筒202输送冷却水。在另一实施方式中，隔热筒202可与水冷壁203连接为一个整体，共用一套水循环系统。具体地，在这样的实施方式中，隔热筒202的上端开设有隔热筒出水口，隔热筒202的下端开设有隔热筒进水口，隔热筒出水口连通至水冷壁203，隔热筒进水口连通至汽包204，水冷循环气化炉还包括隔热筒循环泵206，隔热筒循环泵206被配置用于控制汽包204向隔热筒202输送冷却水，冷却水从汽包204中流向隔热筒进水口，穿过隔热筒202和水冷壁203，并转化为蒸汽从水冷壁出汽口流回至汽包204，完成冷却水的循环。本领域技术人员应当理解，从汽包204流入水冷壁203和隔热筒202的流体应为冷却水，而根据受热程度不同，从水冷壁203和隔热筒202流入汽包204的流体以及根据一些实施方式从隔热筒202流入水冷壁203的流体可以为蒸汽或者升温后的冷却水。

本领域技术人员容易理解，在本申请的另一示例性实施方式中，隔热筒202也可以采取与原有耐火砖气化炉相同的结构。例如，隔热筒202的内壁上端可以设置激冷环，激冷环内分布有冷却水，以便保护隔热筒202和承压壳体201。

在本申请的一个优选实施方式中，隔热筒202内还设置有用于对来自燃烧室的气化显热进行回收的热回收装置207，以进一步提高气化系统的能源转换效率。在本申请的一个优选实施方式中，汽包204还连通至锅炉供水母管并且被配置为将来自锅炉供水母管的锅炉水作为冷却水，来自锅炉供水母管的锅炉水通过液位调节阀控制后将锅炉水作为汽包204内冷却水的补水，汽包204内的水经过水冷壁循环泵203加压后进入水冷壁203，锅炉水在水冷循环气化炉内吸收热量后回流至汽包204，完成冷却水的循环。在本申请的一个优选实施方式中，当从水冷壁203流向汽包204的蒸汽难以自发液化时，或者当汽包204内的冷却水需要具有较低的温度时，汽包204内还设置有被配置为使蒸汽冷凝的冷却装置。在本申请的一个优选实施方式中，汽包204还连通至蒸汽管网并且被配置为将来自水冷壁203的蒸汽输送至蒸汽管网，从而将蒸汽用于合适的其他用途。

为简单起见，本申请中并未示出和/或标注水冷循环气化炉中的一些常规结构(诸如水煤浆入口、烧嘴、吊耳、观察口等)，但本领域技术人员应当理解，这些常规结构以常规方式存在于本申请所提供的水冷循环气化炉中。

在本文所提供的实施方式中提供了大量具体示例，应当理解这些示例仅是为了对本申请的实施方式进行详细的阐述而并非对本申请的限制。本申请中的实施方式可以在没有这些具体示例的情况下实践。在一些实施方式中并未详细示出本领域技术人员所公知的结构和/或技术，以便不模糊对本申请的理解。

尽管本文中已经示出并描述了本申请的优选实施方式，但对于本领域技术人员容易理解的是，这些实施方式仅以示例的方式提供。本领域技术人员在不脱离本申请的情况下现将会想到多种变化、改变和替代。应当理解，本文中描述的本申请实施方式的各种替代方式任选地用于实施本申请。旨在通过权利要求限定本申请的范围，并由此涵盖这些权利要求范围内的结构及其等同物。

Claims (10)

1.一种水冷循环气化炉，其特征在于，包括：

承压壳体(201)、隔热筒(202)、水冷壁(203)、汽包(204)和水冷壁循环泵(205)；

其中所述水冷壁(203)环绕设置在所述承压壳体(201)的内部上方以形成燃烧室，所述水冷壁(203)为内含冷却水的管式结构，所述水冷壁(203)的上端开设有水冷壁出汽口，所述水冷壁(203)的下端开设有水冷壁进水口，所述水冷壁出汽口连通至所述汽包(204)的第一进汽口，所述水冷壁进水口连通至所述汽包(204)的第一出水口，所述水冷壁循环泵(205)被配置用于控制所述汽包(204)向所述水冷壁(203)输送冷却水，所述承压壳体(201)的内部下方为激冷室，所述燃烧室与所述激冷室通过所述隔热筒(202)连通。

2.根据权利要求1所述的水冷循环气化炉，其特征在于，

所述隔热筒(202)的内壁上端设置有激冷环，所述激冷环内分布有冷却水。

3.根据权利要求1所述的水冷循环气化炉，其特征在于，

所述水冷壁(203)为列管膜式壁结构。

4.根据权利要求1所述的水冷循环气化炉，其特征在于，

所述水冷壁(203)为盘管式结构。

5.根据权利要求3或4所述的水冷循环气化炉，其特征在于，

所述隔热筒(202)为列管膜式壁或盘管围成的筒状结构，所述隔热筒(202)的上端开设有隔热筒出汽口，所述隔热筒(202)的下端开设有隔热筒进水口，所述隔热筒出汽口连通至所述汽包(204)的第二进汽口，所述隔热筒进水口连通至所述汽包(204)的第二出水口，所述水冷循环气化炉还包括隔热筒循环泵(206)，所述隔热筒循环泵(206)被配置用于控制所述汽包(204)向所述隔热筒(202)输送冷却水。

6.根据权利要求3或4所述的水冷循环气化炉，其特征在于，

所述隔热筒(202)为列管膜式壁或盘管围成的筒状结构，所述隔热筒(202)的上端开设有隔热筒出水口，所述隔热筒(202)的下端开设有隔热筒进水口，所述隔热筒出水口连通至所述水冷壁(203)，所述隔热筒进水口连通至所述汽包(204)，所述水冷循环气化炉还包括隔热筒循环泵(206)，所述隔热筒循环泵(206)被配置用于控制所述汽包(204)向所述隔热筒(202)输送冷却水。

7.根据权利要求1所述的水冷循环气化炉，其特征在于，

所述隔热筒(202)内还设置有用于对来自所述燃烧室的气化显热进行回收的热回收装置(207)。

8.根据权利要求1所述的水冷循环气化炉，其特征在于，

所述汽包(204)还连通至锅炉供水母管并且被配置为将来自所述锅炉供水母管的锅炉水作为冷却水。

9.根据权利要求1所述的水冷循环气化炉，其特征在于，

所述汽包(204)内还设置有被配置为使蒸汽冷凝的冷却装置。

10.根据权利要求1所述的水冷循环气化炉，其特征在于，

所述汽包(204)还连通至蒸汽管网并且被配置为将来自所述水冷壁的蒸汽输送至所述蒸汽管网。

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