CN202754968U - 双层冷却室流化床气化炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双层冷却室流化床气化炉，该气化炉具有炉体，该炉体底部设有与炉体内部连通的漏斗状的渣池，渣池底端连接排渣系统，炉体内设有内部彼此连通的反应室和冷却室，炉体上设有多个与反应室内部连通的煤粉喷嘴，反应室设在炉体上部，冷却室设在炉体下部，该炉体下部设有煤气出口，所述冷却室壁为双层水冷壁，所述冷却室内层水冷壁与外层水冷壁之间设有间隙形成内环腔，外层水冷壁与炉体内壁之间设有间隙形成外环腔，所述外环腔与煤气出口连通。利用冷却室双层水冷壁对煤气进行多程换热，实现煤气冷却和凝渣目的，回收煤气显热，降低煤气温度，这种设计既实现煤气和灰渣冷却，又简化冷却装置结构，降低设备成本，减小炉膛总体高度。
Description
技术领域
本实用新型涉及流化床煤气化技术，尤其是一种双层冷却室流化床气化炉。
背景技术
流化床气化炉是一种以干煤粉为原料的气化炉，现有的气化炉反应出口煤气温度可达1400℃，反应室出来的高温煤气夹带着液态熔渣，为了降低煤气温度并使熔渣凝固，现有的气化炉装置多采用冷煤气激冷或水激冷的方式，快速降低煤气和液态熔渣的温度，但气化炉整体会因此增加很多设备成本，增加设备消耗的能量。
实用新型内容
本实用新型提供一种双层冷却室流化床气化炉，用于克服现有技术中的缺陷，实现在炉体内部冷却降温，简化后续降温流程，降低设备成本。
本实用新型提供的双层冷却室流化床气化炉具有炉体，该炉体底部设有与炉体内部连通的漏斗状的渣池，渣池底端设有端盖，炉体内设有内部彼此连通的反应室和冷却室，炉体上设有多个与反应室内部连通的煤粉喷嘴，反应室设在炉体上部，冷却室设在炉体下部，该炉体下部设有煤气出口，所述冷却室壁为双层水冷壁，所述冷却室内层水冷壁与外层水冷壁之间设有间隙形成内环腔，外层水冷壁与炉体内壁之间设有间隙形成外环腔，所述外环腔与煤气出口连通。
其中，反应室底部与冷却室顶部通过一锥形缩口连通，该锥形缩口底部伸入冷却室内部。
特别是，所述冷却室底壁由进水集箱构成，顶壁由出水集箱构成，内层水冷壁由多根与进水集箱连通的第一水管排列构成；冷却室外层水冷壁由多根与进水集箱和出水集箱分别连通的第二水管排列构成，所述进水集箱和出水集箱分别具有与所述炉体内部连通的出口。
进一步地，所述炉体外壁上设有至少一根与进水集箱连通的进水管和至少一根与出水集箱连通的出口管。
进一步地，所述第一水管和第二水管均为鳍片管或在光管周壁上焊接多个扁钢块构成的鳍片状管结构。
其中，该反应室呈旋转曲面状，多个所述煤粉喷嘴分布呈至少一层，每层所述煤粉喷嘴的中心线均位于所述反应室的一截面圆上，所述煤粉喷嘴中心线与经过该煤粉喷嘴中心线与其所在截面圆交点的半径之间呈一夹角，每层所述煤粉喷嘴中心线的内切圆为其所在截面圆的同心圆。
特别是，所述夹角在3度-5度之间。
其中，所述夹角为4度。
其中，多个所述煤粉喷嘴沿所述反应室周向均布。
本实用新型提供的双层冷却室流化床气化炉，干煤粉经煤粉喷嘴喷入反应室内燃烧，产生的煤气下行进入冷却室内，经渣池内的水进行激冷后进入内环腔上行，再进入外环腔下行，最后到达经煤气出口，在煤气下行进入冷却室的同时煤粉燃烧后的液压熔渣也随之一起下行进入冷却室，经冷却室冷却凝固落入渣池，有利于煤气和灰渣的分离，同时利用冷却室双层水冷壁对煤气进行多程换热，冷却室内层水冷壁将粗煤气温度降至800℃以下，实现煤气冷却和凝渣目的；冷却室外层水冷壁则起到进一步回收煤气显热的作用，将煤气温度降至650℃左右。这种设计既实现煤气和灰渣冷却，又简化了冷却装置结构，降低了设备成本，减小了炉膛总体高度。
附图说明
图1为本实用新型提供的实施例一的结构示意图；
图2为本实用新型提供的实施例二的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，本实用新型提供一种双层冷却室流化床气化炉，该气化炉具有炉体1，该炉体1底部设有与炉体内部连通的漏斗状的渣池12，渣池12底端设有端盖13，炉体1内设有内部彼此连通的反应室2和冷却室，炉体1上设有多个与反应室2内部连通的煤粉喷嘴5，反应室1设在炉体上部，冷却室设在炉体下部，该炉体下部设有煤气出口11，冷却室壁为双层水冷壁，位于冷却室内层的为内层水冷壁9，位于外层的为外层水冷壁10，内层水冷壁9与外层水冷壁10之间设有间隙形成内环腔32，外层水冷壁10与炉体1内壁之间设有间隙形成外环腔33，外环腔33与煤气出口11连通。
本实用新型的反应室顶部为半球形炉顶，中部为垂直圆筒6，反应室2内部砌筑耐火砖7，反应室2底部与冷却室顶部通过一锥形缩口8连通，该锥形缩口8底部伸入冷却室内部。干燥后的煤粉（粒径小于0.1mm、含水量小于2%）以7.8t/h的进料速度与气化剂(氧气、水蒸气)同时由煤粉喷嘴5喷入反应室2，气化操作压力为0.6Mpa，煤气出口温度可达1400℃，中心火焰温度更是高达2000℃，煤粉、氧气和蒸汽在反应室2内发生剧烈的燃烧和气化反应，迅速达到反应平衡。生成的13500Nm3粗煤气携带着飞灰和熔渣首先由反应室底部的锥形缩口8下行，进入冷却室内腔31中，其间煤气以0.35m/s的平均流速在腔体内流动，完成辐射传热后温度降至800℃左右，此时熔渣已从熔融状态变为固态，在重力和惯性的作用下与部分飞灰一同落入渣池，并最终由下渣管排出。粗煤气在炉体底部经水洗激冷后进入内环腔32，并以1.0m/s气流速度在环隙空间内向上流动，再折流入外环腔33，其流速为6.5m/s，最终通过煤气出口11排出气化炉，煤气出口温度为600~650℃。
本实用新型采用煤气下行流程，煤气在由反应室内腔31、内环腔32以及外环腔33构成的换热通道内多次折流换热，很好地实现了煤气与灰渣的分离。
作为实施例一的优选实施方式，锥形缩口8设置为盘管式水冷壁，并在其表面铺设耐火衬里，具体在其顶部设第一水箱142，通过一根或多根弯管盘旋排列形成锥形缩口，弯管两端均连通第一水箱142，冷却水通过进水口进入第一水箱142后经弯管后经出水口流出第一水箱142，第一水箱142上设有用于连通反应室2与锥形缩口8内部的开口，弯管排列形成的锥形缩口8底部开口或具有间隙以连通冷却室内腔31与锥形缩口8内部，便于燃烧后的煤气和液态熔渣下行。本实用新型在处理渐缩形缩口与水冷壁连接方式时，并没有采用简单对接的方式，而是将锥形缩口向内层水冷壁径向延伸一定距离，保证内层水冷壁不受高温熔渣直接侵蚀。
冷却室底壁由进水集箱141构成，顶壁由出水集箱152构成，内层水冷壁9由多根与进水集箱141连通的第一水管排列构成；冷却室外层水冷壁由多根与进水集箱和出水集箱分别连通的第二水管排列构成，进水集箱和出水集箱分别具有与炉体内部连通的出口。内层水冷壁9、外层水冷壁10采用列管式结构，均进行双面受热，冷却效果较好，冷却室顶壁和底壁采用水箱式结构，结构简单、容易制造。炉体外壁上设有至少一根与进水集箱连通的进水管和至少一根与出水集箱连通的出口管。其中内层水冷壁9略长于外层水冷壁10，粗煤气从内腔31折流入内环腔32，有利于煤气和灰渣的分离。可在内层水冷壁9与外层水冷壁10之间设第二水箱151连通第一水管与第二水管，但是要保证内环腔32与外环腔33之间的连通。
冷却水经进水管161进入进水集箱141，经第一水管后分成两路，一路沿第一水管流入出水集箱152经出口管172排出，另一路进入第二水箱151进入第二水管最后经出口管172排出，为增强换热效果，第一水管和第二水管均采用鳍片管，或采用在光管周壁上焊接多个扁钢块构成的鳍片状管结构。
实施例二
如图2所示，在实施例一的基础上，该反应室呈旋转曲面状，多个煤粉喷嘴分布呈至少一层，每层煤粉喷嘴的中心线14均位于反应室的一截面圆上，煤粉喷嘴中心线14与经过该煤粉喷嘴中心线14与其所在截面圆15交点的半径之间呈一夹角∮，每层煤粉喷嘴中心线14的内切圆16为其所在截面圆15的同心圆。
干煤粉经煤粉喷嘴喷入反应室内，由于煤粉喷嘴中心线与经过该煤粉喷嘴中心线与其所在截面圆交点的半径之间呈一夹角，每层所述煤粉喷嘴的中心线均能在其所在截面圆上形成一内切圆，由于煤粉喷嘴位于不同的一系列截面圆上，因此，多层煤粉喷嘴能形成一系列的内切圆，在惯性力的作用下喷入的干煤粉沿该一系列内切圆切线方向运动形成一股旋流煤粉柱，使煤粉颗粒在反应室内停留时间较长，相应的反应时间也随之增加，反应更充分，从而使排灰的碳含量降低。且燃烧的火焰不会烧到对面的反应室内壁上，提高了气化炉的气化强度和碳的转化率，使煤气的可燃成分增加，热值提高。
作为本实施例的优选实施方式，夹角∮在3度-5度之间能够满足使用要求。本实施例中夹角∮为4度时形成的与煤粉喷嘴的中心线的内切圆16的直径恰好达到煤粉在反应室内停留的时间最长且燃烧火焰恰好不喷射到对面的内壁上。多个煤粉喷嘴沿反应室周向均布，形成的煤粉柱形状规整，便于燃烧。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种双层冷却室流化床气化炉，该气化炉具有炉体，该炉体底部设有与炉体内部连通的漏斗状的渣池，渣池底端连接排渣系统，其特征在于，炉体内设有内部彼此连通的反应室和冷却室，炉体上设有多个与反应室内部连通的煤粉喷嘴，反应室设在炉体上部，冷却室设在炉体下部，该炉体下部设有煤气出口，所述冷却室壁为双层水冷壁，所述冷却室内层水冷壁与外层水冷壁之间设有间隙形成内环腔，外层水冷壁与炉体内壁之间设有间隙形成外环腔，所述外环腔与煤气出口连通。
2.根据权利要求1所述的双层冷却室流化床气化炉，其特征在于，反应室底部与冷却室顶部通过一锥形缩口连通，该锥形缩口底部伸入冷却室内部。
3.根据权利要求1所述的双层冷却室流化床气化炉，其特征在于，所述冷却室底壁由进水集箱构成，顶壁由出水集箱构成，内层水冷壁由多根与进水集箱连通的第一水管排列构成；冷却室外层水冷壁由多根与进水集箱和出水集箱分别连通的第二水管排列构成，所述进水集箱和出水集箱分别具有与所述炉体内部连通的出口。
4.根据权利要求3所述的双层冷却室流化床气化炉，其特征在于，所述炉体外壁上设有至少一根与进水集箱连通的进水管和至少一根与出水集箱连通的出口管。
5.根据权利要求3所述的双层冷却室流化床气化炉，其特征在于，所述第一水管和第二水管均为鳍片管或在光管周壁上焊接多个扁钢块构成的鳍片状管结构。
6.根据权利要求1-5任一所述的双层冷却室流化床气化炉，其特征在于，该反应室呈旋转曲面状，多个所述煤粉喷嘴分布呈至少一层，每层所述煤粉喷嘴的中心线均位于所述反应室的一截面圆上，所述煤粉喷嘴中心线与经过该煤粉喷嘴中心线与其所在截面圆交点的半径之间呈一夹角，每层所述煤粉喷嘴中心线的内切圆为其所在截面圆的同心圆。
7.根据权利要求6所述的双层冷却室流化床气化炉，其特征在于，所述夹角在3度-5度之间。
8.根据权利要求7所述的双层冷却室流化床气化炉，其特征在于，所述夹角为4度。
9.根据权利要求7或8所述的双层冷却室流化床气化炉，其特征在于，多个所述煤粉喷嘴沿所述反应室周向均布。
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