CN202390390U

CN202390390U - 水煤浆高压气化炉

Info

Publication number: CN202390390U
Application number: CN2011205452204U
Authority: CN
Inventors: 吴得治; 李鲁予; 张发旺; 丁亚昭; 乔国强
Original assignee: HENAN GOLDEN LAND GAS ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: HENAN GOLDEN LAND GAS ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2021-12-23

Abstract

本实用新型涉及一种水煤浆高压气化炉，包括气化室和冷却室，两者相连通，所述气化炉中还包括与所述气化室相隔绝、可供气态介质流动的气冷空间，所述气冷空间与所述气化室进行热交换；同时在所述混合出口上套子有管状滤芯，该管状滤芯的底部封堵并设置有孔，该管状滤芯的侧壁设置有孔。本实用新型在气化炉中设置气冷空间（环绕盘管）可以减少耐火砖层的厚度，甚至省去耐火砖层，从而增大气化炉反应空间。另外，采用炉顶单喷嘴和多个侧喷嘴同时喷射入炉的进料形式，整个气化炉内颗粒停留时间长，湍流搅混剧烈，混合程度好，流场分布合理，为燃烧和气化反应的进行提供了优良的条件。

Description

水煤浆高压气化炉

技术领域：

本实用新型涉及煤气化技术领域中的可以使水煤浆气化的设备，具体涉及一种水煤浆高压气化炉。

背景技术：

水煤浆气化技术是涉及煤炭、化工、电力、建材四大主要行业的一项新技术。西方发达国家自70年代开始就从事洁净煤技术的研究开发工作。水煤浆气化是在重油气化基础上发展起来的第二代煤气化技术，属于加压气流床气化工艺，火焰型部分氧化反应，液态排渣。水煤浆气化是一个很复杂的物理一化学反应过程，水煤浆和氧气喷入气化炉后经历煤浆预热、水蒸发、煤热解、挥发物燃烧和气化、残C气化和水煤气平衡等化学反府，最终生成以CO和H₂为主要组分的合成气，基本不含烃类和凝聚物。

气化炉是水煤浆加压气化技术的关键设备，是进行气化反应的反应器。气化炉在设计上既要有足够的反应时间和适宜的高径比，使得反应物有足够的停留时问和良好的流体力学条件，又要具有对进料负荷变化的适应能力，同时壳体还要适应温度与压力的变化。气化反应决定了所需的反应容积，向反应容积是根据气体在炉内的停留时间来确定的，最终根据试验结果来确定一个适宜的高径比。由于水煤浆气化反应的黑区较长，气化炉一股采用细长型结构，但是气化炉的炉身又不能太高，否则炉身过高将导致排渣口温度降低，容易造成渣口堵塞影响气化炉的运行，因此气化炉的高径比受到一定的限制。另外，气化炉的高径比还与气化压力有关，当气化压力提高后，气化反应的火焰缩短，高温区上移，渣口温度降低，为了保证渣口温度而顺利排渣，必须降低高径比。由于水煤浆气化过程是在高温、高压下进行的，在高达1300℃的气化反应温度条件下，气化反应速率已完全受传递速率控制，也就是说，气化炉内的流场结构、雾化与混合效果的好坏都将直接影响气化反应的最终结果。目前，气化炉矿在向大犁化、高压方向发展，单台气化炉容量不断提高，为了保证设备初期投资，气化炉要求结构紧凑，负荷调节灵活方便，因此对气化炉的结构利进料方式提出了新的要求。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是现有水煤浆气化炉成本高、不能批量用于工业生产，提供一种成本低、可以用于工业生产的水煤浆高压气化炉。

本实用新型的技术方案：一种水煤浆高压气化炉，包括位于所述气化炉上部的用于气化水煤浆的气化室，和位于所述气化炉下部的冷却室，气化室上侧设置有水煤浆进口下侧设置混合出口与冷却室连通，所述气化炉中还包括与所述气化室相隔绝、可供气态介质流动的气冷空间，所述气冷空间与所述气化室进行热交换；同时在所述混合出口上套子有管状滤芯，该管状滤芯的底部封堵并设置有孔，该管状滤芯的侧壁设置有孔。

用于输入水煤浆的进口上安装有喷嘴，设置在所述气化室的顶部。

同时还包括多个水煤浆侧进口，均匀设置在所述气化室的侧壁，每个侧进口上安装有喷嘴。

所述气冷空间是介于所述气化炉外壳与所述气化室之间的夹层，位于所述夹层与气化室之间的隔层为气冷壁。

所述气冷空间是由一个盘管的内腔所限定，所述盘管是环绕所述气化炉外壳的内壁并对应于所述气化室而设置，以便实现与所述气化室之间的热交换。

所述管状滤芯上侧设置有翻边，该翻边套固在气化室与冷却室之间隔板上。

该管状滤芯的外侧套子有至少一层滤网；二层以上滤网时，自内向外网孔逐渐变小。

气化炉侧壁设置的侧进口的轴线与水平面之间的夹角大于0度、小于90度，各侧进口位于同一高度。

所述炉侧进口的轴线与水平面之间的夹角是15～75度。

设置有用于调整各侧进口倾斜角度的调整机构。

本实用新型在气化炉中设置气冷空间（环绕盘管）可以减少耐火砖层的厚度，甚至省去耐火砖层，从而增大气化炉反应空间。另外，采用炉顶单喷嘴和多个侧喷嘴同时喷射入炉的进料形式，炉顶喷嘴布置于气化炉轴线上，炉侧对称布置四个小型喷嘴，在气化炉一定高度处以一定角度喷射入炉，五股射流在气化炉内相碰撞，形成强烈的湍流搅混。炉侧四股斜向上的射流在射流下方气化炉轴线四周形成较大的低压回流区，对气化炉下部的高温气体具有强烈的湍流卷吸作用，大大增强了炉侧喷嘴射流的着火性能，缩短了着火时间，改善了着火稳定性。炉侧喷嘴射流对炉顼喷嘴射流具有一定的冲击阻挡作用，使得其形成的高速射流不能直接到达炉底出口，大大抑制了堵塞现象的发生，炉侧四喷嘴射流在撞击区下方形成了较大的负压回流区，不会形成向下的撞击流股，这更出口抑制了撞击流股直接冲向炉底出口的可能性，整个气化炉内颗粒停留时间长，湍流搅混剧烈，混合程度好，流场分布合理，为燃烧和气化反应的进行提供了优良的条件。

附图说明：

图l是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

参见图1，气化炉包括上部气化室1和下部的冷却室2，外壳11整体地封闭气化室1和冷却室2。气化室1的内壁设置有较薄的隔热层12，隔热层内壁是由螺旋管（盘管）13围成，其中螺旋管13可以部分或全部潜入隔热层12内，由此形成的气化室的壁即为气冷壁14。螺旋管13内腔形成气冷空间，以允许流体介质在其中流动。

工艺烧嘴设置在气化炉的顶端进口15处，用于将加压的水煤浆和氧气喷入气化室1。同时，在气化室1侧壁上设置多个水煤浆进口，每个进口上分别安装有喷嘴，采用多喷嘴的布置其技术经济性能会更优，例如侧壁上设置四个在同一高度上的进气口并分别安装有喷嘴。各侧进口的轴线与水平面之间的夹角大于0度、小于90度，优选的夹角在15～75度。

气化室1通过其下端的混合出口3将合成气和熔渣排入冷却室。在冷却室靠近气化室出口3处安装有管状滤芯31。所述管状滤芯31上侧设置有翻边32，该翻边32套固在气化室与冷却室之间隔板35上。管状滤芯31的外侧套子有两层滤网32和33，自内向外网孔逐渐变小。

煤炭等燃料经过处理后形成一定浓度的水煤浆(煤浆浓度一般在60．80％之间)。煤浆经泵送到气化烧嘴，同时送入的还有来自空气分离单元的氧气。氧气和煤浆在气化室1内发生不完全燃烧反应，生产氢气和一氧化碳。气化温度在1200—1600℃之间，生成的炉渣在高温下熔化并顺着气冷壁14往下流入渣池，同时部分热量被气冷壁中的饱和水蒸气带走。生成的高温合成气(温度约1000℃)进入冷却室被冷却。

激冷后的合成气由合成气出口21导出，进入后续净化和工艺流程。灰渣被冷却后落入灰渣池。

Claims

1.一种水煤浆高压气化炉，包括位于所述气化炉上部的用于气化水煤浆的气化室，和位于所述气化炉下部的冷却室，气化室上侧设置有水煤浆进口下侧设置混合出口与冷却室连通，其特征在于，所述气化炉中还包括与所述气化室相隔绝、可供气态介质流动的气冷空间，所述气冷空间与所述气化室进行热交换；同时在所述混合出口上套子有管状滤芯，该管状滤芯的底部封堵并设置有孔，该管状滤芯的侧壁设置有孔。

2.根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于，用于输入水煤浆的进口上安装有喷嘴，设置在所述气化室的顶部。

3.根据权利要求2所述的气化炉，其特征在于，同时还包括多个水煤浆侧进口，均匀设置在所述气化室的侧壁，每个侧进口上安装有喷嘴。

4.根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于，所述气冷空间是介于所述气化炉外壳与所述气化室之间的夹层，位于所述夹层与气化室之间的隔层为气冷壁。

5.根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于，所述气冷空间是由一个盘管的内腔所限定，所述盘管是环绕所述气化炉外壳的内壁并对应于所述气化室而设置，以便实现与所述气化室之间的热交换。

6.根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于，所述管状滤芯上侧设置有翻边，该翻边套固在气化室与冷却室之间隔板上。

7.根据权利要求6所述的气化炉，其特征在于，该管状滤芯的外侧套子有至少一层滤网；二层以上滤网时，自内向外网孔逐渐变小。

8.根据权利要求3所述的气化炉，其特征在于，气化炉侧壁设置的侧进口的轴线与水平面之间的夹角大于0度、小于90度，各侧进口位于同一高度。

9.根据权利要求8所述的气化炉，其特征在于，所述炉侧进口的轴线与水平面之间的夹角是15～75度。

10.根据权利要求8或9所述的气化炉，其特征在于，设置有用于调整各侧进口倾斜角度的调整机构。