CN202744504U - 一种多喷嘴气化及冷却装置 - Google Patents

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陈端宇
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耿玲
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Abstract

一种多喷嘴气化及冷却装置：气化炉顶部的烧嘴座内环绕有水冷壁；烧嘴座顶部的法兰中心竖直地设有点火烧嘴，在点火烧嘴的外侧周围等角度地设有两个以上工艺烧嘴；气化炉中部的气体冷却室内的冷却激冷环支撑板上设有上冷却激冷环，上冷却激冷环包括竖直固定在支撑板上的环形水套，环形水套的顶端朝向燃烧室有一环形出水口，环形水套出水口外包覆有一环形的空心夹套，在空心夹套下方对应气化炉中心线位置设有出水孔，空心夹套出水孔的出水角度相对垂直线为115-155度。本实用新型的气化装置可以同时气化不同物料生产合成气；采用双冷却激冷环可以降低用户多物料同时气化的难题，缩减了后期的维护成本，并且更有效的降低了合成气中的灰分含量。

Description

一种多喷嘴气化及冷却装置
技术领域
本实用新型涉及一种气化装置，更详细地涉及一种多喷嘴气化及冷却装置。
背景技术
气化技术中，气流床气化技术为现阶段的先进气化技术，其中具有代表性的有西门子气化技术、GE气化技术等，西门子气化技术为单喷嘴顶置下喷，水冷壁保护，采用空间激冷进行冷却。GE气化炉为单喷嘴顶置下喷，耐火砖保护，单一激冷环结合下降管和上升管方式进行冷却。
西门子气化技术目前仅仅使用干煤粉作为气化燃料，氧气作为气化剂生产合成气，其装置可靠性高，后期无需更换耐火材料。但是由于该设计采用的是空间激冷，激冷的合成气未能进入水浴进行气灰分离，因此西门子气化炉出口含尘量过高，往往给后系统的变换系统入口换热器造成堵塞，严重时还会损害变换炉内的触媒。
GE气化炉采用的是耐火砖设计，运行稳定，其使用的是煤浆作为气化介质，氧化剂为氧气。受到煤炭成浆性能的影响，合成气中的有效成分较低，气化效率低下。由于耐火砖材料主要为铬氧化物，价格昂贵，并且在生产该耐火砖时容易造成环境污染，在GE水煤浆气化炉生产过程中随着时间的推移，耐火砖的厚度会逐渐的降低，到达一定时间后需要更换全新耐火砖(一般周期一年，更换耐火砖时需要停止生产一个月)，不但给用户带来高昂的耐火砖更换费用，而且还需要停炉，降低了气化炉的在线使用率。
由于上述技术采用的是单一的中心烧嘴，因此在正常运行时仅能使用单一物料，如仅能使用干煤粉或者水煤浆。但是在有的大型化工领域中物料复杂，既有固体也有液体和气体物料。例如在煤炭间接制油液化装置中，在进行的FT合成和后阶段的油品提纯时会产生大量的含油废水与有机裂解气，如果采用常规的废水处理和废气燃烧方法进行处理，则投资大、浪费能量，还会给周边环境造成一定的污染。因此需要发明一种气化装置，使其根据企业的需求，既能使用单一物料，又能同时使用不同物料来生产合成气，把原来的含油废水废气和其它物料同时气化生产合成气，变废为宝。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种多喷嘴气化及冷却装置，以改进公知技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本实用新型提供的多喷嘴气化及冷却装置，其结构主要包括：
气化炉顶部设有烧嘴座，烧嘴座内环绕有水冷壁，水冷壁向火面上涂覆有碳化硅涂层；烧嘴座顶部的法兰中心竖直地设有点火烧嘴，在该点火烧嘴的外侧周围等角度地设有两个以上的工艺烧嘴，优选方案中工艺烧嘴的中心线角度与铅垂线之间的角度为0-10度；
气化炉中部的气体冷却室内的冷却激冷环支撑板上设有上冷却激冷环，上冷却激冷环包括竖直固定在支撑板上的环形水套，该环形水套设有进水口，环形水套的顶端朝向燃烧室有一环形出水口，环形水套出水口外包覆有一环形的空心夹套，在空心夹套下方对应气化炉中心线位置设有出水孔，空心夹套出水孔的出水角度相对垂直线呈一角度，优选方案中角度为115-155度。
所述的多喷嘴气化及冷却装置，其中，法兰通过螺栓固定在气化炉顶部。
所述的多喷嘴气化及冷却装置，其中，上冷却激冷环的环形水套对称设有四个进水口。
本实用新型的多喷嘴气化及冷却装置，采用单一气化装置可以同时气化不同物料生产合成气；采用双冷却激冷环联合下降管和上升管进行气体冷却和气灰分离，不但可以降低用户多物料同时气化的难题，而且缩减了客户后期的维护成本(耐火砖更换)，并且更有效的降低了合成气中的灰分含量。
附图说明
图1是本实用新型的气化炉剖面示意图。
图2是本实用新型的气化炉顶端烧嘴座的俯视示意图。
图3是本实用新型的气化炉顶端烧嘴座的侧视剖面示意图。
图4是本实用新型的气化炉双冷却激冷环的剖面示意图。
具体实施方式
本实用新型是在公知的气化炉上进行的改进。
请参阅图1，本实用新型的气化炉的顶部为烧嘴座1，气化炉水冷壁2、3均由钢管横向围绕而成，水冷壁外壁和壳体之间留有一定空间，该空间用稍微高于炉内燃烧室的压力进行吹扫，吹扫气压力略高于燃烧室压力，吹扫气体可以使用氮气、合成气或者天然气。气化炉水冷壁与炉顶烧嘴座之间用透气的耐火纤维材料填充，吹扫气体由此进入燃烧室，在燃烧室下半部，壳体与水冷壁外壁用滑轨进行连接，水冷壁在受热后可以向上膨胀。
出渣口处水冷壁盘管4独立于气化炉主体的水冷壁，该出渣口处水冷壁盘管4上部与主体水冷壁连接处用可压缩耐火材料填充。出渣口水冷壁盘管4外壁与上冷却激冷环相连接。
气化炉内部的冷却激冷环5支撑板511的上方设置了上冷却激冷环51，将气化炉内部的冷却激冷环5设置成上冷却激冷环51和下冷却激冷环52，下冷却激冷环的上部与气化炉内部的支撑板相连接，下冷却激冷环下部与下降管焊接。
出气口6安装有出口挡板，出气口6位于冷却激冷室的顶部。
上升管7的上部与冷却激冷室壳体伸出的支撑件相连接，上升管7下部与气化炉壳体下部的支撑板相连接
下降管8的顶部与下冷却激冷环的下部焊接相连接。
黑水出口9位于冷却激冷室底部，气化激冷过程中产生的黑水由此排出。
底部大法兰10位于气化炉最底部，与排渣系统进行连接。
以下只针对本实用新型涉及到改进的部分进行描述。
请参阅图1、图2和图3所示。本实用新型主要由顶部烧嘴、燃烧室、激冷室、水冷壁盘管和承压外壳构成。
本实用新型在气化炉顶端的烧嘴座1内壁上增加了环形水冷壁11，环形水冷壁11向火面上焊接抓钉后用碳化硅涂层覆盖。烧嘴座1的顶部有一法兰12，法兰12中心位置安装有点火烧嘴13，在点火烧嘴13的外侧圈安装有多个工艺烧嘴14，工艺烧嘴14采取N+1设计(N≥2，1为点火烧嘴)，气化炉烧嘴座1中心的点火烧嘴13为竖直向下，即点火烧嘴13中心线与铅垂线夹角为0度。其余N个工艺烧嘴14对称分布在点火烧嘴13的周围，其中N个工艺烧嘴14中，任何相邻两个工艺烧嘴14之间的夹角为360/N度，也就是说多个工艺烧嘴14是均匀角度地设置在点火烧嘴13周围。工艺烧嘴14的中心线与铅垂线之间的角度为0-10度。本实用新型的点火烧嘴13为使用可燃气体的点火烧嘴兼长明灯，工艺烧嘴14可以使用液体物料气体物料和粉末状物料，上述工艺烧嘴14可以在同一气化装置中同时使用不同物料或相同物料。
法兰12与气化炉本体通过螺栓连接，环形水冷壁11外壁(非向火面)缝隙焊接连为一体。
请参阅图4所示，本实用新型的燃烧室中的气体冷却室为双冷却激冷环5，即在原冷却激冷环支撑板的上方设置了上冷却激冷环51(为叙述上的方便，称原冷却激冷环为下冷却激冷环52)，形成上冷却激冷环51和下冷却激冷环52。双冷却激冷环成竖直布置，上冷却激冷环51固定在支撑板511上方，下冷却激冷环52固定在支撑板511的下方。上冷却激冷环51和下冷却激冷环52均设有进水口，以与进水管相连接，更佳地是对称地设置四个进水口，各进水口分别连接一进水管。
上冷却激冷环51的环形水套512竖直固定在支撑板511上，该环形水套512的顶端朝向燃烧室设有一环形出水口(图中未示)，环形水套出水口外包覆有一环形的空心夹套513，在空心夹套513下方对应气化炉中心线位置设有出水孔514，空心夹套出水孔514的出水角度θ相对垂直线为115-155度。冷却水从进水口515进入上冷却激冷环51的环形水套512后，从环形水套512顶端的环形出水口流出，流出的水通过空心夹套出水孔514成一定角度集中喷向气化炉中心线位置。
支撑板下方的下冷却激冷环52为一环形水套521，环形水套壁上朝向燃烧室开设有圆形出水孔(图中未示)，孔径大于6mm，出水孔外设有包边522。冷却水外进入环形水套521后，从出水孔喷出，沿着包边的水道523均匀流出，在下降管形成均匀水膜。
本实用新型采用多个烧嘴，可以在同一气化炉内使用不同物料进行气化生产合成气，特别适用于煤制油等类似复杂化工环境中多种有机副产品的处理，可以将传统的含油废水以及有机废气转化为合成气，增加了合成气的产能，同时降低了合成油过程中废气废液的排放，节约了三废常规处理的成本；
双冷却激冷环可以对进入下降管前的高温合成气进行初步降温，减少高温气体对下降管的热辐射，更能适应高温合成气的冷却，在公知技术中，为了节约材料成本，下降管为常规不锈钢材料所制，相对特种合金而言，常规不锈钢价格低廉，但是耐高温性能差，大量的高温合成气进入下降管，会在下降管顶端造成大量的热量辐射，容易烧穿下降管。本实用新型采取了双冷却激冷环，由上冷却激冷环首先进行喷水降温，使合成气在进入下冷却激冷环前的温度降低到一定程度，改善了公知技术中下降管容易被烧穿的局面，延长下降管使用寿命。

Claims (5)

1.一种多喷嘴气化及冷却装置，其特征在于，主要包括：
气化炉顶部设有烧嘴座，烧嘴座内环绕有水冷壁，水冷壁向火面上涂覆有碳化硅涂层；烧嘴座顶部的法兰中心竖直地设有点火烧嘴，在该点火烧嘴的外侧周围等角度地设有两个以上的工艺烧嘴；
气化炉中部的气体冷却室内的冷却激冷环支撑板上设有上冷却激冷环，上冷却激冷环包括竖直固定在支撑板上的环形水套，该环形水套设有进水口，环形水套的顶端朝向燃烧室有一环形出水口，环形水套出水口外包覆有一环形的空心夹套，在空心夹套下方对应气化炉中心线位置设有出水孔，空心夹套出水孔的出水角度相对空心夹套的垂直线呈一角度。
2.根据权利要求1所述的多喷嘴气化及冷却装置，其中，工艺烧嘴的中心线角度与铅垂线之间的角度为0-10度.
3.根据权利要求1所述的多喷嘴气化及冷却装置，其中，法兰通过螺栓固定在气化炉顶部。
4.根据权利要求1所述的多喷嘴气化及冷却装置，其中，上冷却激冷环的环形水套对称设有四个进水口。
5.根据权利要求1所述的多喷嘴气化及冷却装置，其中，空心夹套出水孔的出水角度相对空心夹套的垂直线为115-155度。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104312633A (zh) * 2014-10-24 2015-01-28 清华大学 顶置式多喷嘴气化炉
CN104371762A (zh) * 2014-08-26 2015-02-25 王乾 一种固定连接下渣口和激冷环并冷却激冷环的装置及方法

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