CN203625322U - 多角度喷射水煤浆气化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多角度喷射水煤浆气化装置，该气化装置包括水煤浆制备机构、气化机构和洗涤机构；气化机构包括由气化室和激冷室组成的气化炉，气化室的顶部轴向设置有主烧嘴，中上部沿周向呈偶数对称设置若干辅助烧嘴，底部具有伸入激冷室的锥形出口；激冷室的上部设置有煤气出口，下部存在一定液位的激冷水；气化室的锥形出口下部依次设置有一激冷环和一下降管，激冷环的内环壁上沿周向均匀开设有若干具有一定倾斜角的出水孔，下降管的出口端伸入到激冷室的液面以下；洗涤机构包括通过洗涤器与激冷室的煤气出口连通的洗涤塔，洗涤塔的出水口通过激冷水泵分别连通洗涤器和激冷环。本实用新型解决了现有技术中制浆浓度低、烧蚀拱顶砖、煤浆雾化效果不好等问题。

Description

多角度喷射水煤浆气化装置

技术领域

本实用新型涉及一种水煤浆气化装置，具体涉及一种多角度喷射水煤浆气化装置。

背景技术

目前，煤炭气化技术按照气化炉的形式来划分，主要有三大类：固定床、流化床和气流床。固定床气化存在对原料要求高，生产压力低，环境污染大的问题；流化床气化虽然存在数量较多，但是工程上也存在一定问题，且环境污染较大；气流床气化目前主要应用于煤化工板块，气流床主要特点是原料易得，采用烟煤末，原料价格低廉，最重要的是其生产压力较大，生产强度大，加之纯氧气化，气化效率较高，气流床反应温度高，环保性强，属于煤炭清洁利用技术。

气流床气化按照进料分为水煤浆气流床气化和粉煤气流床气化。目前，水煤浆气流床气化存在的问题是制浆浓度低，煤浆中含水量高，消耗系统部分热量致使有效气产出比粉煤气化低约10%，所以急需要一种高浓度制浆技术支持，提高煤浆浓度，减少系统热量浪费。水煤浆气流床气化按照烧嘴多少分为顶部单烧嘴下行制气和侧面多喷嘴对置下行制气两种类型，单喷嘴下行制气技术适宜投煤量小的炉型，但投煤量过大且烧嘴雾化问题得不到很好地解决；多喷嘴对置下行制气技术喷嘴数量多，虽然解决了雾化效果问题，但是由于采用水平碰撞，气化炉顶部受到高温辐射，气化炉拱顶砖和喷嘴周围面火砖无法承受高温侵蚀，更换砖的频率很高，影响正常生产；还有，虽然多喷嘴对置下行制气技术的气化炉内流场在碰撞过程中得到强化，但是还存在继续优化的空间。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种多角度喷射水煤浆气化装置，以解决现有技术中制浆浓度低、烧蚀拱顶砖、煤浆雾化效果、流场强化不好等问题。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种多角度喷射水煤浆气化装置，其特征在于，该气化装置包括：一水煤浆制备机构，一与所述水煤浆制备机构的出浆口连通的气化机构，以及一与所述气化机构的排气口连通的洗涤机构；其中，所述气化机构包括一气化炉，所述气化炉为由气化室和激冷室组成的一体式结构；所述气化室的顶部轴向设置有一与所述水煤浆制备机构连通的主烧嘴，底部具有伸入所述激冷室的锥形出口；所述激冷室的上部侧面设置有煤气出口，下部存在一定液位的激冷水；所述气化室的锥形出口下部依次设置有一激冷环和一下降管，所述激冷环的内环壁上沿周向均匀开设有若干具有一定倾斜角的出水孔，所述下降管的出口端伸入到所述激冷室的液面以下；在所述气化室的中上部沿周向呈偶数对称设置若干辅助烧嘴，所述辅助烧嘴分别与所述水煤浆制备机构连通；所述洗涤机构包括一洗涤器、一洗涤塔和一激冷水泵；所述洗涤器的进口与所述激冷室的煤气出口连通，所述洗涤器的出口与所述洗涤塔连通；所述洗涤塔的出水口分成两路，一路为外排水，另一路与所述激冷水泵的进口连通；所述激冷水泵的出口也分成两路，一路与所述洗涤器连通，另一路与所述激冷环连通；所述激冷室底部通过排水管线与所述洗涤塔连通。

在一个优选的实施例中，所述水煤浆制备机构包括一粗磨机、一细磨机和一煤浆泵；所述粗磨机的出料口分成两路，一路与所述细磨机的进料口连通，另一路与所述煤浆泵连通，所述细磨机的出料口与所述粗磨机的进料口连通；所述水煤浆制备机构采用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法制取高浓度水煤浆。

在一个优选的实施例中，所述主喷嘴、气化室、激冷环、下降管、激冷室、破渣机和锁斗所处位置为同一条轴线，且呈由高到低垂直布置。

在一个优选的实施例中，各所述辅助烧嘴喷射方向分别与x、y、z轴的夹角为α、β、γ，且0°≤α≤30°、60°≤β≤90°、0°≤γ≤45°，其中x轴指向所述气化室的横截面圆心，z轴指向所述气化室的顶部，y轴按照“右手法则”确定。

在一个优选的实施例中，所述气化室的内壁上设置有一层绝热层或水冷壁结构。

在一个优选的实施例中，所述洗涤器内设置有一文丘里管。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型采用由粗磨机、细磨机和煤浆泵组成的水煤浆制备机构，并采用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法制取高浓度水煤浆，可在现有的制浆基础上再提高水煤浆浓度3～5%，从而减少了系统无用水的加入，系统更加节能，有效气出产率提高2～3%。2、本实用新型在气化室的顶部轴向设置一主喷嘴，在气化室的侧面沿周向呈偶数对称设置若干辅助烧嘴，且各辅助烧嘴采用不同角度设置，这样主喷嘴和不同方位的各辅助烧嘴以不同角度进料形式对水煤浆进行喷射雾化后发生碰撞，从而使得水煤浆雾化效果更加均匀，反应实际停留时间更长，不仅可以提高缺氧燃烧反应效率，系统残炭率更低，而且还解决了拱顶烧蚀问题，同时单台投煤量可以大幅度提高。3、本实用新型在气化室的锥形出口下部依次设置一激冷环和一下降管，激冷环可由外部通入激冷水，激冷环喷射出的激冷水在下降管内壁形成一层水膜沿下降管旋转而下，不仅可以保护下降管和保证熔渣不粘结在下降管上，而且可以使炙热煤气和熔渣在激冷环和下降管中与水初步激冷。4、本实用新型在洗涤器内安装有一个文丘里管，洗涤水和煤气在文丘里管内充分混合洗涤，以初步除去大颗粒灰渣。5、本实用新型的洗涤塔内安装有多层塔盘，煤气由下而上，穿过塔盘空隙，与自上而下的加入水进行充分的热量和质量交换，并且能够将较细的灰分彻底洗涤干净。6、本实用新型将洗涤塔排出的废水分成三部分，第一部分经洗涤泵去洗涤器作为洗涤水洗涤煤气，第二部分经激冷水泵去激冷室的激冷环作为补水保持激冷室水位稳定，第三部分作为外排水保持洗涤塔水位稳定。

附图说明

以下结合附图来对本实用新型进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型辅助烧嘴的三维布置图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型包括水煤浆制备机构100、气化机构200和洗涤机构300。

水煤浆制备机构100包括一粗磨机1、一细磨机2和一煤浆泵3。粗磨机1的出料口分为两路，一路与细磨机2的进料口连通，另一路与煤浆泵3连通，而细磨机2的出料口则与粗磨机1的进料口连通。在本实施例中，水煤浆制备机构100采用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法可以制取得到煤粒质量占水煤浆总质量60%以上的高浓度水煤浆，即通过粗磨机1和细磨机2分别研磨不同粒径的煤粒，形成一定的级配关系，从而达到更高的填充率，制取的高浓度水煤浆最终由煤浆泵3加压输送到气化机构200。需要说明的是，上述利用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法已经在专利号为：ZL200710188396.7的发明专利中公开，故不再赘述。

气化机构200包括一气化炉5，气化炉5分为上部的气化室7和下部的激冷室10两个部分，气化室7和激冷室10为一体式结构，且激冷室10的上部侧面设置有煤气出口，下部存在一定液位的激冷水。气化室7的顶部轴向设置有一与水煤浆制备机构100的煤浆泵3连通的主烧嘴4，底部具有伸入激冷室10的锥形出口。气化室7的锥形出口下部依次设置有一激冷环8和一下降管9，其中激冷环8的内环壁上沿周向均匀开设有若干具有一定倾斜角的出水孔（图中未示出），下降管9的出口端伸入到激冷室10的液面以下。在本实施例中，还可以在气化室7的中上部沿周向呈偶数对称设置若干辅助烧嘴41，辅助烧嘴41亦分别与水煤浆制备机构100的煤浆泵3连通。

在一个优选的实施例中，如图2所示，各辅助烧嘴41喷射方向分别与x、y、z轴的夹角为α、β、γ，且0°≤α≤30°、60°≤β≤90°、0°≤γ≤45°，其中x轴指向气化室7的横截面圆心，z轴指向气化室7的顶部，y轴按照“右手法则”确定。

在一个优选的实施例中，可以在气化室7的内壁上覆盖一层绝热层6，绝热层6由耐高温的材料构成，并按照气化室7的形状砌成，用于阻绝热量传递，保护气化室7筒体免受高温辐射。此外，绝热层6还可以用其他方式代替，比如水冷壁结构，也可以起到很好的绝热效果。

在一个优选的实施例中，激冷环8和下降管9为同心管道，并通过螺栓紧密连接一起。

在一个优选的实施例中，主喷嘴4、气化室7、激冷环8、下降管9、激冷室10、破渣机11和锁斗12所处位置为同一条轴线，且呈由高到低垂直布置。

在工作时，由水煤浆制备机构100制备的高浓度水煤浆通过煤浆泵3加压后分别送入主烧嘴4和辅助烧嘴41，在气化炉5的气化室7内由不同方向的烧嘴对水煤浆进行喷射雾化后发生立体碰撞，并与氧气混合在气化炉5的气化室7内进行缺氧燃烧反应，生成炙热煤气。由于辅助烧嘴41采用了一定角度喷射，其喷出的水煤浆在燃烧中会形成旋转的火焰并与主喷嘴4喷出的垂直火焰发生旋转碰撞，此举更进一步强化了热质交换的频率，气化效果更好。同时通过给氧量控制反应温度在煤的灰熔点之上，保证水煤浆中灰分熔化并沿绝热层6（或水冷壁）内壁流下，最终炙热煤气和熔渣由气化室7底部的锥形开口流入激冷环8和下降管9。激冷环8由外部通入激冷水，激冷环8喷射出的激冷水在下降管9内壁形成一层水膜沿下降管9旋转而下，以保护下降管9和保证熔渣不粘结在下降管9上。炙热煤气和熔渣在激冷环8和下降管9中与水初步激冷，然后沿下降管9进入激冷室10下部的激冷水中。炙热煤气在激冷室10中形成“水浴”而出，实现彻底激冷，煤气温度降至250度左右，之后从激冷室10上部的煤气出口离开激冷室10，进入洗涤机构300。熔渣在激冷室10中得到彻底冷却掉入激冷室10底部，最后经过破渣机10破碎，间歇排入锁斗12。

洗涤机构300包括一洗涤器13、一洗涤塔14和一激冷水泵15。其中，洗涤器13的进口与激冷室10上部的煤气出口连通，洗涤器13的出口与洗涤塔14连通。洗涤塔14的顶部侧面设置有加入水的进水口，顶部设置有输出产品气的排气口，底部设置有排出废水的出水口。洗涤塔14的出水口分成两路，一路为外排水，另一路与激冷水泵15的进口连通。激冷水泵15的出口也分成两路，一路与洗涤器13连通，另一路与激冷环8连通。

在一个优选的实施例中，可以在洗涤器13内设置一文丘里管（图中未示出），以使洗涤水和冷煤气在文丘里管充分混合洗涤，初步除去大颗粒灰渣。

在工作时，经过激冷室10激冷后的热煤气进入洗涤机构300，首先在洗涤器13中进行初步粗洗，在洗涤器13中从激冷水泵15来的洗涤水与热煤气在洗涤器13中混合洗涤后进入洗涤塔14。从洗涤器13出来的汽水混合物在洗涤塔14中分离，大颗粒的积灰和水滴落入洗涤塔14底部，冷煤气分离后从下而上穿过洗涤塔14的塔盘，在洗涤塔14中冷煤气和从洗涤塔14顶部而下的加入水进行更精细的洗涤，以去除冷煤气中的细灰。最后洗涤干净的冷煤气从洗涤塔14顶部的排气口排出进入下游工序。从洗涤塔14底部排出的废水有三个作用：第一部分经激冷水泵15去洗涤器13作为洗涤水洗涤煤气，第二部分经激冷水泵15去激冷环8作为激冷水用，第三部分作为外排水保持洗涤塔19液位稳定。由于激冷室10的激冷环8加入的激冷水是过量的，为了保持激冷室10液位稳定，其底部有专用排水管线将多余激冷水排入洗涤塔14。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种多角度喷射水煤浆气化装置，其特征在于，该气化装置包括： 

一水煤浆制备机构， 

一与所述水煤浆制备机构的出浆口连通的气化机构，以及 

一与所述气化机构的排气口连通的洗涤机构； 

其中，所述气化机构包括一气化炉，所述气化炉为由气化室和激冷室组成的一体式结构；所述气化室的顶部轴向设置有一与所述水煤浆制备机构连通的主烧嘴，底部具有伸入所述激冷室的锥形出口；所述激冷室的上部侧面设置有煤气出口，下部存在一定液位的激冷水；所述气化室的锥形出口下部依次设置有一激冷环和一下降管，所述激冷环的内环壁上沿周向均匀开设有若干具有一定倾斜角的出水孔，所述下降管的出口端伸入到所述激冷室的液面以下；在所述气化室的中上部沿周向呈偶数对称设置若干辅助烧嘴，所述辅助烧嘴分别与所述水煤浆制备机构连通； 

所述洗涤机构包括一洗涤器、一洗涤塔和一激冷水泵；所述洗涤器的进口与所述激冷室的煤气出口连通，所述洗涤器的出口与所述洗涤塔连通；所述洗涤塔的出水口分成两路，一路为外排水，另一路与所述激冷水泵的进口连通；所述激冷水泵的出口也分成两路，一路与所述洗涤器连通，另一路与所述激冷环连通；所述激冷室底部通过排水管线与所述洗涤塔连通。 

2.如权利要求1所述的多角度喷射水煤浆气化装置，其特征在于，所述水煤浆制备机构包括一粗磨机、一细磨机和一煤浆泵；所述粗磨机的出料口分成两路，一路与所述细磨机的进料口连通，另一路与所述煤浆泵连通，所述细磨机的出料口与所述粗磨机的进料口连通；所述水煤浆制备机构采用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法制取高浓度水煤浆。 

3.如权利要求1所述的多角度喷射水煤浆气化装置，其特征在于，所述主烧嘴、气化室、激冷环、下降管和激冷室所处位置为同一条轴线，且呈由高到低垂直布置。 

4.如权利要求2所述的多角度喷射水煤浆气化装置，其特征在于，所述主烧嘴、气化室、激冷环、下降管和激冷室所处位置为同一条轴线，且呈由高到低垂直布置。 

5.如权利要求1或2或3或4所述的多角度喷射水煤浆气化装置，其特征在于，各所述辅助烧嘴喷射方向分别与x、y、z轴的夹角为α、β、γ，且0°≤α≤30°、60°≤β≤90°、0°≤γ≤45°，其中x轴指向所述气化室的横截面圆 心，z轴指向所述气化室的顶部，y轴按照“右手法则”确定。 

6.如权利要求1或2或3或4所述的多角度喷射水煤浆气化装置，其特征在于，所述气化室的内壁上设置有一层绝热层或水冷壁结构。 

7.如权利要求5所述的多角度喷射水煤浆气化装置，其特征在于，所述气化室的内壁上设置有一层绝热层或水冷壁结构。 

8.如权利要求1或2或3或4所述的多角度喷射水煤浆气化装置，其特征在于，所述洗涤器内设置有一文丘里管。 

9.如权利要求5所述的多角度喷射水煤浆气化装置，其特征在于，所述洗涤器内设置有一文丘里管。 

10.如权利要求6所述的多角度喷射水煤浆气化装置，其特征在于，所述洗涤器内设置有一文丘里管。 

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