CN201172648Y - 锥形热壁高效造气炉 - Google Patents

Abstract

一种锥形热壁高效造气炉，是对现有固定床间歇造气炉的改进，它采用绝热锥形炉顶中心出气管结构及一控多通阀、自动间歇水封来加强气化剂的均匀分布，达到产品气和吹风气的高效分离；通过将合成放空气及驰放气送入造气炉燃烧贮热或分解来降低原料煤消耗；通过将夹套内衬复合隔热防结渣材料来克服水冷壁效应；通过对灰渣层包围的夹套内壁热喷涂金属陶瓷涂层来提高设备使用寿命。本实用新型产品气有效成分高，可大幅度降低现有固定床造气炉的制气成本，减少造气污水排放及吹风气燃烧后的二氧化碳排放。

Description

锥形热壁高效造气炉

所属技术领域

本实用新型涉及一种锥形热壁高效造气炉，特别是一种炉渣残碳量低、吹风气中有效气成分低、产品气中有效气成分高、气化强度高、气化过程总效率高、使用寿命长的固定床间歇造气炉，它是对现有固定床间歇造气炉的改进，属煤化工设备领域。

背景技术

目前公知的产生水煤气、半水煤气、富一氧化碳气，用于生产甲醇、合成氨、羰基合成等产品的固定床造气炉，使用寿命不长、制气效率不高主要表现在：

自动加煤机采用油压插板阀控制加煤数量，采用油压圆盘阀和布料器来作为两级密封。油压插板阀容易将煤或煤球插碎，导致造气炉带出物大增，生产煤耗增加。油压圆盘阀很易磨损和粘附细煤粉，导致关闭不严煤气漏入煤仓引起安全事故。

水夹套的底部灰渣层区域，由于长期受气体腐蚀及灰渣磨损作用，水夹套使用过程中首先在此处减薄很快，导致水夹套的使用寿命不长。

炉顶气体出口管线由于不在炉顶中间，这样导致气化剂从炉底进入时在煤层分布不均匀。

气化层水夹套的水冷壁效应导致炉渣中残碳较高，残碳在10～20％甚至以上；同时也导致气化时蒸汽分解率低，煤气中存在大量未分解的水蒸汽进而引起造气污水涨池排放。

造气炉内及其炉外相连的设备管道吹风气、水煤气(采用水蒸汽为气化剂时产品气为水煤气，采用CO₂为气化剂时产品气为富CO气)混和死区空间大，吹风气和水煤气(或富CO气)置换分离不好，导致吹风气中有效气体CO、H₂成分高，吹风效率下降；同时也导致产品气中的无效气含量高。

在多台造气炉共用一台废热锅炉集中回收煤气显热时，由于采用干式水封，这样在正常生产过程中吹风气回收阀与上行煤气阀转换时，煤气倒流去吹风气，造成有效气的损失。

以上原因，不仅导致目前运行的固定床造气炉检修周期短，吨甲醇合成氨的煤耗较高，还可导致造气污水排放污染环境。另外，由于吹风气中含有大量的CO，虽经燃烧回收热量，但造成了燃烧后大量温室气体CO₂排放到大气中。

另外，目前的造气炉只能采用原料煤燃烧再制气，不能对其他的可燃废液或废气进行燃烧或分解再制气。当前对甲醇或合成氨合成放空气驰放气的处理，都是供生活用煤气或作为回收吹风气时的助燃气来生产蒸汽用，造成合成放空气驰放气热量的低级利用。

发明内容

为了克服现有固定床造气炉的不足，本实用新型提供一种锥形热壁高效造气炉。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

将自动加煤机油压控制插板阀和圆盘阀去掉，改用调速电机控制的星型锁气给料机控制加煤数量，同时星型锁气给料机作为造气炉加煤的一级密封，油压控制的布料器仍作为第二级密封。

将造气炉上部空程区改为锥形，即将煤气发生炉平形顶改为锥形，锥形外部为壳体，内部为耐火层。锥形顶中间为炉顶气体出口管，这样可使气化剂从炉底进入时在煤层分布均匀。

将包围灰渣层的夹套内壁热喷涂金属陶瓷涂层，用于加强耐磨及防止腐蚀。将灰渣层以上的夹套部分，至少将包含气化层部分的夹套内壁扩大，然后在夹套内壁扩大处加内衬隔热。这样灰渣层处在夹套筒包围中，以保护炉下灰盘等设备不损坏，回收渣层显热。夹套内壁扩大部分，内衬以复合隔热防结渣材料，起到提高气化层温度用以克服夹套水冷壁效应的作用。所采用的复合隔热防结渣材料，主要是在内壁靠近夹套区域衬以保温材料用于绝热提高热壁温度，在靠近炉膛内部区域采用耐高温耐磨抗热震防结渣耐火砖用于提高壁温及防结渣挂炉。夹套内通入循环流动的水、蒸汽、空气或导热油等介质来回收造气炉膛内通过夹套散失的热量。

对于造气炉的炉底炉顶，采用特制多通油压座板阀直接相连，来减少吹风气和水煤气的混合空间。特制多通油压座板阀就是在普通油压座板阀阀体的一侧再开多个法兰孔，每个法兰孔可以和相关阀门法兰直接连接，阀门的开关只能控制阀门底部口的开闭。吹风油压座板阀、下行煤气油压座板阀、吹风气回收油压座板阀、上行煤气油压座板阀均可采用特制异型三通油压座板阀，也可采用特制异型四通或多通油压座板阀。

将同炉底鼓风箱相连的下行煤气管道及吹风管道由两根改为一根，炉底鼓风箱采用切向接口和下行煤气及吹风共用管道相连，便于二次上吹蒸汽对炉底混合空间的快速彻底置换，并使炉底气化剂在鼓风箱内旋转上升均匀进入炉栅。

采用自动间歇多用途水封，不仅起到在单炉检修时安全检修水封的作用，还起到在正常生产过程中单炉煤气折流旋风除尘、水煤气有效气损失最少、水煤气显热浪费最低的作用。

自动间歇多用途水封工作原理是：在吹风气回收阀、上行煤气阀开关转换期间，自动多用途水封保持最高水位，起到水封作用以防止煤气倒流去吹风气回收。当吹风气回收阀关闭到位后，自动多用途水封快速降低水位不起水封作用，仅起到对上行煤气折流除尘作用，这样自动多用途水封就基本不降低煤气温度，以便多炉共用废热锅炉进行集中余热回收。

自动间歇多用途水封液位的快速提高和降低，采用油压控制的封闭空心浮筒及快排水溢流阀联合进行。当水封内的封闭空心浮筒下落及关闭快排水溢流阀时，水封液位快速升高，起到水封作用以防止煤气倒流去吹风气回收。当水封内的封闭空心浮筒上升及打开快排水溢流阀时，水封液位快速降低，水位对上行煤气管不起水封作用，仅起到对上行煤气折流除尘作用。

将甲醇或合成氨合成放空气及驰放气送入造气炉，当在吹风阶段送入时可起到气化层燃烧贮热作用，在上吹制气期间可分解甲烷为原料气，起到降低原料煤消耗的作用。

本实用新型的有益效果是：

采用了星型锁气给料机，密封性能好煤气泄漏率低，入炉煤破碎较轻，给料机使用寿命长。

灰渣层包围的夹套内壁热喷涂了金属陶瓷涂层，防腐性及耐磨性增强，提高了夹套的使用寿命一倍以上。

由于采用热壁夹套，气化反应全部处于高温区，克服了炉内水冷壁效应，所以可大幅度减少造气炉渣残碳量，减少副产蒸汽量，提高了蒸汽的分解率，减少了造气污水排放，提高了原料煤用于制气的利用率，降低吨甲醇合成氨的原料煤消耗。

采用绝热锥形炉顶及炉顶中央接口的气流通道，采用炉底气化剂旋向进口进行一次分布，保证气化剂在炉内碳层分布均匀不走短路，炉内气流空间无死角，更适合生产单醇的原料气和用于羰基合成的富CO气的生产。

采用炉顶炉底气流通道各一根管道及耐磨特制异型一控多通油压座板阀，流程简捷、置换时间最短，产品气和吹风气分离彻底，炉外气流空间无死角。

采用自动间歇多用途水封槽，不仅起到单炉煤气旋风除尘和安全检修水封的作用，还可保证多炉共用废锅时吹风气回收阀、上行煤气阀开关转换期间，水煤气损失最少，当上行煤气经过时不降低煤气温度，以便集中余热回收。

将甲醇或合成氨合成放空气及驰放气送入造气炉燃烧贮热分解，提高了可燃废气的利用梯级，降低了原料煤的消耗。

以上技术方案可使锥形热壁高效造气炉大幅度降低现有甲醇、合成氨、羰基合成的制气成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的实施第一例。

图2是本实用新型的实施第二例。

图3是本实用新型的耐高温耐磨抗热震防结渣耐火砖俯视图。

图4是本实用新型的耐高温耐磨抗热震防结渣耐火砖剖视图。

具体实施方式

在图1所示实施例中，夹套1和炉膛直接接触部分的内壁处于炉内灰渣层，包围灰渣层的夹套内壁热喷涂了金属陶瓷涂层，夹套1其余部分的内壁直径比处于灰渣层部分的内壁扩大，两部分的外壁一样大小；夹套1扩大内径部分的内壁紧贴绝热保温耐火材料2，绝热保温耐火材料2的内壁，浇注耐高温耐磨防结渣耐火浇注料或砌筑耐高温耐磨防结渣耐火砖3，夹套内通入的是用泵打入强制循环流动的冷却介质导热油；耐高温耐磨防结渣耐火砖3的形状如图3、图4所示，图3是单块防结渣耐火砖的俯视图，图4是单块防结渣耐火砖的剖视图，防结渣耐火砖的上下和两端砌筑面都有凹凸槽，用于加强砖与砖的径向及轴向的连接强度及密封效果。

夹套1上面连接内衬耐火材料的直形炉体4，直形炉体4上部连接内衬耐火材料的锥形炉体7；锥形炉体7的上部连接炉顶接口8，炉顶接口8的顶部连接油压控制的布料器9，炉顶接口8的一侧连接炉顶气体接管12；布料器9连接星型给料阀11，星型给料阀11采用减速电机10调节，星型给料阀11的进口a连接原料煤仓；下吹蒸汽油压阀5的阀前接口b连接总蒸汽阀后的蒸汽管道，下吹蒸汽油压阀5的阀后管道6接锥形炉体7通入炉膛内；炉顶气体接管12连接上行煤气油压座板阀13的一侧接口，上行煤气油压座板阀13另一侧口直接连接吹风气回收油压座板阀14的一侧接口；上行煤气油压座板阀13的底部接口c通过上行煤气管道15插入自动间歇水封槽21中。

吹风气回收油压座板阀14的底口d，连接管道去吹风气旋风除尘器；造气炉炉底鼓风箱切向接口管道16连接吹风油压座板阀17的一个侧口，管道16上设有防爆板35；吹风油压座板阀17另一个侧口连接下行煤气油压座板阀18的一个侧口，下行煤气油压座板阀18的另一个侧口连接上吹蒸汽油压阀19的侧口；吹风油压座板阀17的底口为吹风空气入口e，通过管道连接吹风安全蝶阀；下行煤气油压座板阀18的底口为下行煤气出口f，连接下行煤气管道至自动间歇水封槽21的切向接口；上吹蒸汽油压座板阀19的底口为上吹蒸汽入口g，通过管道连接总蒸汽阀门；造气炉的吹风油压座板阀17、下行煤气油压座板阀18、上行煤气油压座板阀13均采用特制异型三通油压座板阀，阀门有两个侧口一个底口，阀门开关只能控制阀门底口的开闭。

自动间歇水封槽21的上部切向出口连接单炉总煤气出口管道28，总煤气出口管道28连接油压煤气总出口阀23的底口，油压煤气总出口阀23的侧出口k通过管道连接多台造气炉的煤气总管；自动间歇水封槽加水阀24，阀后通过管道30插入槽内防止煤气倒流泄漏，阀前接口h通过管道接造气污水上水总管；自动间歇水封槽作为停车安全检修水封时的液位溢流阀22，通过管道27连接至单炉总煤气出口管道28；自动间歇水封槽作为湿式水封使用时的液位溢流阀25，阀后通过管道31插入槽内防止煤气倒流泄漏，阀前接口i通过接管排至造气污水地沟；自动间歇水封槽作为干式水封使用时的液位溢流阀26为油压座板阀，阀的侧口通过管道32插入槽内防止煤气倒流泄漏，阀的底口j排至造气污水地沟；油压控制升降的密闭空筒29，用于辅助快速降低或升高自动间歇水封槽干湿转换时液位的升降；造气炉炉底鼓风箱切向接口管道34连接合成放空气油压座板阀33的侧口，合成放空气油压座板阀33的底口m，通过管道连接减压并经水封防回火的合成放空气驰放气。

自动间歇水封槽的工作过程是这样的：在正常生产中，加水阀24、液位溢流阀25保持常开；当吹风结束上吹制气开始转换时，上行煤气油压座板阀13、油压煤气总出口阀23由关闭转为打开，吹风气回收油压座板阀14由打开转为关闭时，自动间歇水封槽提前处于湿式水封状态，即液位溢流阀26关闭，密闭空筒29下沉，水封槽内水通过液位溢流阀25溢流保持对管道15的水封作用，防止煤气通过管道15倒流通过吹风气回收油压座板阀14的底口d去吹风气旋风除尘器；当吹风气回收油压座板阀14刚关闭到位时，自动间歇水封槽立即转换处于干式水封状态，即液位溢流阀26打开，密闭空筒29上提，水封槽内水位快速降低通过液位溢流阀26溢流，管道15出口没有水封作用，起到低阻力制气不降低上行煤气中显热的作用。在停车检修时，上行煤气油压座板阀13、下行煤气油压座板阀18、油压煤气总出口阀23、液位溢流阀25、液位溢流阀26均关闭，打开液位溢流阀22，加水阀24保持常开，保证液位溢流阀22连续溢流水正常，即可水封隔绝此台造气炉同其他造气炉的气体联系。

在吹风时打开合成放空气油压座板阀33，控制合适的放空气进入量远低于其和入炉空气混合的爆炸下限，合成放空气和空气混合在炉内燃烧贮热到气化层内。在上吹制气时打开合成放空气油压座板阀33，蒸汽和合成放空气中的甲烷在原料煤的高温催化下发生转化为CO和H₂的反应。生产甲醇的合成放空气只能在吹风时加入到造气炉中，或部分加入到上吹制气中，以防氮气的循环积累。

造气炉炉底总成采用已知技术，间歇吹风制气时的控制及阀门动作属公知技术，不再详细叙述。

在图2所示实施例中，夹套1和炉膛直接接触部分的内壁有两处，分别处于炉内灰渣层及气化层的以上部分，夹套1其余中间部分的内壁直径比处于灰渣层及气化层以上部分的内壁扩大，三部分的外壁一样大小，包围灰渣层的夹套内壁热喷涂了金属陶瓷涂层；夹套1扩大内径部分的内壁紧贴绝热保温耐火材料2，绝热保温耐火材料2的内壁，浇注耐高温耐磨防结渣耐火浇注料或砌筑耐高温耐磨防结渣耐火砖3，夹套内通入的是从汽包下来的自然循环冷却水。图中其余部分同实施例1，不再详述。

采用以上方案，不仅提高了造气炉的使用寿命，而且节能减排效果显著，造气炉所下炉渣残碳降低到7％以下，产品气有效气体成分提高3％以上，气化强度增加20％，吨醇吨氨原料煤消耗降低15％至30％，大幅度降低了造气炉的制气成本。

Claims (5)

1.一种锥形热壁高效造气炉，其特征是：夹套(1)和炉膛直接接触部分的内壁处于炉内灰渣层，包围灰渣层的夹套内壁热喷涂了金属陶瓷涂层，夹套(1)其余部分的内壁直径比处于灰渣层部分的内壁扩大，两部分的外壁一样大小；夹套(1)扩大内径部分的内壁紧贴绝热保温耐火材料(2)，绝热保温耐火材料(2)的内壁，浇注耐高温耐磨防结渣耐火浇注料或砌筑耐高温耐磨防结渣耐火砖(3)，夹套(1)上面连接内衬耐火材料的直形炉体(4)，直形炉体(4)上部连接内衬耐火材料的锥形炉体(7)；锥形炉体(7)的上部连接炉顶接口(8)，炉顶接口(8)的顶部连接油压控制的布料器(9)，炉顶接口(8)的一侧连接炉顶气体接管(12)；布料器(9)连接星型给料阀(11)，星型给料阀(11)采用减速电机(10)调节，星型给料阀(11)的进口(a)连接原料煤仓；下吹蒸汽油压阀(5)的阀前接口(b)连接总蒸汽阀后的蒸汽管道，下吹蒸汽油压阀(5)的阀后管道(6)接锥形炉体(7)通入炉膛内；炉顶气体接管(12)连接上行煤气油压座板阀(13)的一侧接口，上行煤气油压座板阀(13)另一侧口直接连接吹风气回收油压座板阀(14)的一侧接口；上行煤气油压座板阀(13)的底部接口(c)通过上行煤气管道(15)插入自动间歇水封槽(21)中；吹风气回收油压座板阀(14)的底口(d)，连接管道去吹风气旋风除尘器；造气炉炉底鼓风箱切向接口管道(16)连接吹风油压座板阀(17)的一个侧口，管道(16)上设有防爆板(35)；吹风油压座板阀(17)另一个侧口连接下行煤气油压座板阀(18)的一个侧口，下行煤气油压座板阀(18)的另一个侧口连接上吹蒸汽油压阀(19)的侧口；吹风油压座板阀(17)的底口为吹风空气入口(e)，通过管道连接吹风安全蝶阀；下行煤气油压座板阀(18)的底口为下行煤气出口(f)，连接下行煤气管道至自动间歇水封槽(21)的切向接口；上吹蒸汽油压座板阀(19)的底口为上吹蒸汽入口(g)，通过管道连接总蒸汽阀门；自动间歇水封槽(21)的上部切向出口连接单炉总煤气出口管道(28)，总煤气出口管道(28)连接油压煤气总出口阀(23)的底口，油压煤气总出口阀(23)的侧出口(k)通过管道连接多台造气炉的煤气总管；自动间歇水封槽加水阀(24)，阀后通过管道(30)插入槽内，阀前接口(h)通过管道接造气污水上水总管；自动间歇水封槽作为停车安全检修水封时的液位溢流阀(22)，通过管道(27)连接至单炉总煤气出口管道(28)；自动间歇水封槽作为湿式水封使用时的液位溢流阀(25)，阀后通过管道(31)插入槽内，阀前接口(i)通过接管排至造气污水地沟；自动间歇水封槽作为干式水封使用时的液位溢流阀(26)为油压座板阀，阀的侧口通过管道(32)插入槽内，阀的底口(j)排至造气污水地沟；油压控制升降的密闭空筒(29)；造气炉炉底鼓风箱切向接口管道(34)连接合成放空气油压座板阀(33)的侧口，合成放空气油压座板阀(33)的底口(m)，通过管道连接减压并经水封防回火的合成放空气驰放气。

2.根据权利要求1所述的一种锥形热壁高效造气炉，其特征是：吹风油压座板阀(17)、下行煤气油压座板阀(18)、上行煤气油压座板阀(13)均采用特制异型多通油压座板阀，座板阀阀体上有多个法兰孔，每个法兰孔可和相关阀门法兰直接连接，座板阀阀门的开关只能控制阀门底部口的开闭。

3.根据权利要求1所述的一种锥形热壁高效造气炉，其特征是：夹套(1)和炉膛直接接触部分的内壁有两处，分别处于炉内灰渣层及气化层的以上部分，夹套(1)其余中间部分的内壁直径比处于灰渣层及气化层以上部分的内壁扩大，三部分的外壁一样大小，包围灰渣层的夹套内壁热喷涂了金属陶瓷涂层；夹套(1)扩大内径部分的内壁紧贴绝热保温耐火材料(2)，绝热保温耐火材料(2)的内壁，浇注耐高温耐磨防结渣耐火浇注料或砌筑耐高温耐磨防结渣耐火砖(3)。

4.根据权利要求1所述的一种锥形热壁高效造气炉，其特征是：耐高温耐磨防结渣耐火砖(3)的上下和两端砌筑面都有凹凸槽。

5.根据权利要求1所述的一种锥形热壁高效造气炉，其特征是：夹套(1)内通入强制循环或自然循环流动的水、蒸汽、空气、导热油或熔盐。

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