CN204455022U - 渣气逆流水激冷气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种渣气逆流水激冷气化炉，解决了气化炉设备投资、能耗和运行成本高、合成气带灰带水严重，渣的磨损和灰的结垢堵塞等问题。技术方案包括外壳，所述外壳内设有激冷管、气化室和渣池，其特征在于，所述气化室的底部与渣池相连，顶部经激冷管、气体返向室、输气弯管与激冷室相连；其中，所述激冷管的下端设有至少一层水/气雾化喷嘴，每层布置有4～8个水/气雾化喷嘴；所述渣池由上段的锥形渣屏、中段的圆形筒体和下段的锥形筒体组成，所述圆形筒体上端设喷水环。本实用新型结构简单、设备投资和运行成本低、除尘效果好、碳转化率高、节能环保、装置长周期、安全稳定运行。

Description

渣气逆流水激冷气化炉

技术领域

本实用新型公开了一种气化炉，具体的说是一种渣气逆流水激冷气化炉。

背景技术

目前气流场粉煤加压煤气化炉是以煤粉与氧气/蒸汽在气化反应室进行气化反应，反应生成高温合成气和高温熔渣。高温合成气的冷却方法有：渣气并流方式的水激冷、渣气逆流方式的两段进煤激冷、渣气逆流方式的粗合成气经湿洗后通过合成气循环压缩机加压返回激冷区激冷。

采用渣气并流水激冷方式，使得渣、水、细灰和合成气混在一起，合成气带灰带水严重，渣的磨损和灰的结垢堵塞问题同时出现，导致后续的灰水系统和黑水处理相当复杂，环保达标成本较高。

采用两段进料，其第二段气化反应温度低，合成气会夹带部分煤粉、甲烷和焦油，煤焦油和灰分结合容易堵塞下游的合成气冷却器，未反应完全的煤粉进入湿洗系统，增大了回收成本和水耗量，同时合成气中甲烷含量较高，不适用于煤制合成氨或甲醇项目。

采用冷却后的粗合成气返回气化炉激冷区对高温粗合成气激冷，需要设置大型的激冷循环气压缩机，使得设备投资、能耗和运行成本大幅增加。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、设备投资和运行成本低、除尘效果好、碳转化率高、节能环保、装置长周期、安全稳定运行的渣气逆流水激冷气化炉。

包括外壳，所述外壳内设有激冷管、气化室和渣池，所述气化室的底部与渣池相连，顶部经激冷管、气体返向室、输气弯管与激冷室相连；其中，所述激冷管的下端设有至少一层水/气雾化喷嘴，每层布置有4～8个水/气雾化喷嘴；所述渣池由上段的锥形渣屏、中段的圆形筒体和下段的锥形筒体组成，所述圆形筒体上端设喷水环。

所述水/气雾化喷嘴沿气化室轴线跨中均布，水/气雾化喷嘴的主喷孔中心线水平径向偏角为4°～12°，水/气雾化喷嘴主喷孔中心线与反应室轴线仰角为0°～8°。

所述气化室由下段的底锥、中段的中间圆筒和下段的顶锥组成，所述中间圆筒上在同一水平高度径向设置有4-6个煤烧嘴。

所述气化室的顶锥上端与激冷管连接的凸台上设有吹灰器。

所述激冷管、气体返向室和输气弯管均采用膜式水冷壁结构。

所述激冷室内设有与输气弯管下端连通的中心管和位于中心管外的上升管，所述中心管上端设有激冷环。

所述激冷室的中心管上段外侧环形设有喷淋装置。

将在气化炉底部设置渣池，顶部经激冷管、气体返向室、输气弯管与激冷室相连，气化生成的熔渣依靠重力向下进入渣池，通过设置在渣池上的喷水环喷入的水将熔渣进行水激冷，气化反应生成的合成气沿气化反应室顶部向上运动，渣与气呈逆向流动，气渣分离效果好，能有效降低渣池水中的灰渣比，从而降低水耗，大大减少固体废弃物湿灰的量，并且能有效地减少灰水处理系统的投资，进一步的，渣池由上段的锥形渣屏、中段的圆形筒体和下段的锥形筒体组成，上段锥形渣屏的作用是形成熔渣引入通道。中段圆形筒体的作用是形成熔渣水激冷通道。锥形筒体的主要作用是形成激冷渣的排出通道，在圆形筒体上端设喷水环，喷出的激冷水可形成伞型水帘，使靠重力顺流而下的高温熔渣经水帘后激冷为固态玻璃体后从下段的锥形筒体排出。

所述激冷管的下端设有至少一层水/气雾化喷嘴，所述水/气雾化喷嘴可喷出水/气混合雾液，能够对合成气一次激冷降温，被水/气混合雾液激冷后的合成气温度由1400～1600℃快速降至灰尘非粘结状态的800～900℃，从而避免合成气中夹带的灰粘结在后续管道表面，堵塞气体输送通道。进一步的，通过对水/气雾化喷嘴的偏角和仰角的设计，使喷雾旋流方向与气化反应室合成气旋流方向相反，提供激冷效果和速度，能在5-10s内将1400-1600℃高温合成气迅速激冷至800-900℃，满足快速高效降温的要求。

针对气化室的顶锥上端与激冷管连接的凸台容易积灰的问题，通过设置吹灰器定期吹扫沉积的飞灰，避免局部灰飞湿化后粘连堵塞。

所述激冷管、气体返向室和输气弯管均采用膜式水冷壁结构，对合成气降温的同时，可副产中压饱和蒸汽。

在激冷室内采用双筒结构，利用中心管为合成气导向，使其向下入水激冷，采用上升管也为激冷除尘后的合成气进一步导向，使其沿中心管和上升管之间的空间上升出水后由合成气出口引出，双筒结构能够提高合成气的除尘激冷效果。所述中心管上端设有激冷环可引入沿激冷水在中心管内壁形成均匀液膜，液膜蒸发后吸收合成气中的热量，降低合成气的温度，提高设备的使用寿命。进一步的，在激冷室上段中心管外环形设有喷淋装置，用于对出水浴后的合成气二次除尘，保证由合成气出口引出的合成气的尘含量控制在≤20mg/Nm³。

有益效果：

本实用新型气化炉渣水逆向分离，气渣分离效果好，能有效降低渣池水中的灰渣比(灰渣比可降至重量百分比2：8)，从而降低水耗，大大减少固体废弃物湿灰的量，并且能有效地减少灰水处理系统的投资。采用，水/气雾化喷嘴进行水/气激冷，降低介质成本低和设备造价(制造成本约为同类气化炉30％～40％)，运行成本可节省约20％～30％，具有节能、环保的优势，能够满足装置长周期、安全稳定运行，具有较好的市场推广前景。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1中A部的局部放大图。

图3为图2的A-A剖视图。

其中，1-渣池、2-气化反应室、3-吹灰器、4-水/气激冷装置、5-激冷管、6-气体返向室、7-输气弯管、8-激冷室、9-中心管、10-喷淋装置、11-锥形渣屏12-喷水环、13-圆形筒体、14-锥形筒体、15-底锥、16-中间圆筒、17-顶锥、18-煤烧嘴、19-凸台、20-激冷环、21-上升管、22-外壳、23-排渣口、24-合成气出口、25-黑水出口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：

外壳22内设有由下至上依次设有渣池1、气化室2、激冷管5、气体返向室6和输气弯管7，所述输气弯管与激冷室8相通，所述激冷管5、气体返向室6和输气弯管7均采用膜式水冷壁结构。其中，所述激冷管5的下端设有至少一层水/气雾化喷嘴4，每层布置有4～8个水/气雾化喷嘴4；所述渣池1由上段的锥形渣屏11、中段的圆形筒体13和下段的锥形筒体14组成，所述圆形筒体14上端设喷水环12，喷水环12为多个环形设置的水喷头，水喷头喷水形成伞型水帘，靠重力顺流而下的高温熔渣经水帘后被激冷为固态玻璃体后从锥形筒体14底部的排渣口23排出。

参见图2及图3，所述水/气雾化喷嘴4沿气化室2轴线跨中均布，水/气雾化喷嘴4的主喷孔中心线水平径向偏角β为4°～12°，水/气雾化喷嘴主喷孔中心线与反应室轴线仰角α为0°～8°，通过角度的控制强化激冷效果和速度。

参见图1，所述气化室2由下段的底锥15、中段的中间圆筒16和下段的顶锥17组成，所述中间圆筒16上在同一水平高度径向设置有4-6个煤烧嘴18，所述顶锥17上端与激冷管5连接的凸台19上设有吹灰器3。

参见图1，所述激冷室8内设有与输气弯管7连通的中心管9和位于中心管9外的上升管21，所述中心管9上端设有激冷环20，所述中心管9上段外侧环形设有喷淋装置10，所述激冷室8水平面以上还设有合成气出口24，底部设黑水出口25。

工作原理：

参见图1，由煤烧嘴18喷入的煤粉、氧气、水蒸汽反应生成合成气及熔渣，熔渣依靠重力向下进入渣池1，通过圆形筒体13上端的喷水环12时，喷水环12喷入的激冷水将熔渣进行水激冷，高温熔渣经喷水环12被激冷为固态玻璃体后从锥形筒体14的排渣口23排出；气化反应生成的合成气(1400-1600℃)沿气化反应室2顶部向上运动经至少一层，每层4-8个水/气雾化喷嘴4(如两相流雾化喷射冷却装置200820067507.9)喷出的水/气混合雾液在5-10s内，迅速激冷降温至800-900℃后进入激冷管5，同时吹灰器10定期吹灰，保证凸台19及其周部无飞灰沉积。一次激冷后的合成气继续上升经气体返向室6和输气弯管7进入激冷室8。渣与气呈逆向流动，气渣分离效果较好，能有效降低渣池水中的灰渣比至2:8，从而降低水耗，大大减少固体废弃物湿灰的量，并且能有效地减少灰水处理系统的投资。

由于激冷管5、气体返向室6和输气弯管7均为膜式水冷壁结构，合成气被降温至500～700℃后进入激冷室8的中心管9，由于中心管9的上端设有激冷环20，可引入沿激冷水在中心管内壁形成均匀液膜，合成气向下进入中心管9时，液膜蒸发后吸收合成气中的热量，降低合成气的温度；合成气进一步沿中心管9下行入水以洗涤合成气中的尘，除尘后的合成气沿中心管9和上升管21之间的空间鼓泡出水上升，出上升管21上端开口进入激冷室8，同时被喷淋装置10喷出的激冷水二次除尘，保证由激冷室8的合成气出口24引出的合成气温度为210℃。尘含量控制在≤20mg/Nm³，激冷室8内的含尘水由底部的黑水出口25排出。

Claims (7)

1.一种渣气逆流水激冷气化炉，包括外壳，所述外壳内设有激冷管、气化室和渣池，其特征在于，所述气化室的底部与渣池相连，顶部经激冷管、气体返向室、输气弯管与激冷室相连；其中，所述激冷管的下端设有至少一层水/气雾化喷嘴，每层布置有4～8个水/气雾化喷嘴；所述渣池由上段的锥形渣屏、中段的圆形筒体和下段的锥形筒体组成，所述圆形筒体上端设喷水环。

2.如权利要求1所述的渣气逆流水激冷气化炉，其特征在于，所述水/气雾化喷嘴沿气化室轴线跨中均布，水/气雾化喷嘴的主喷孔中心线水平径向偏角为4°～12°，水/气雾化喷嘴主喷孔中心线与反应室轴线仰角为0°～8°。

3.如权利要求1或2所述的渣气逆流水激冷气化炉，其特征在于，所述气化室由下段的底锥、中段的中间圆筒和下段的顶锥组成，所述中间圆筒上在同一水平高度径向设置有4-6个煤烧嘴。

4.如权利要求3所述的渣气逆流水激冷气化炉，其特征在于，所述气化室的顶锥上端与激冷管连接的凸台上设有吹灰器。

5.如权利要求1所述的渣气逆流水激冷气化炉，其特征在于，所述激冷管、气体返向室和输气弯管均采用膜式水冷壁结构。

6.如权利要求1或2所述的渣气逆流水激冷气化炉，其特征在于，所述激冷室内设有与输气弯管下端连通的中心管和位于中心管外的上升管，所述中心管上端设有激冷环。

7.如权利要求1所述的渣气逆流水激冷气化炉，其特征在于，所述激冷室的中心管上段外侧环形设有喷淋装置。