CN205382134U - 一种水煤浆气化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的水煤浆气化装置，包括气化炉外壳、气化室和激冷室；气化室和激冷室由上至下设置于气化炉外壳内并经隔板上下隔开，隔板中心设有气化室排渣口；气化室的顶部设置有烧嘴，气化炉外壳上位于激冷室上部位置设有煤气出口，气化炉外壳上位于所述激冷室的渣水池液面以下位置设有灰水出口，气化炉外壳上位于所述激冷室的底部设有灰渣出口，烧嘴为旋流式组合烧嘴，且由内向外依次包括燃料通道、点火氧化剂通道、内层冷却介质通道、主氧第一通道、水煤浆通道、主氧第二通道和外侧冷却介质通道；烧嘴的轴线与气化室的轴线成角度α，0°<α<20°。本实用新型的水煤浆气化装置，投资少、使用寿命长、大负荷、气化效率高，且利于稳定长周期运行。

Description

一种水煤浆气化装置

技术领域

本实用新型属于煤气化设备领域，特别是一种水煤浆气化装置。

背景技术

煤炭气化技术，尤其是高压、大规模气流床气化技术，显示了良好的经济效益和社会效益，是当今煤气化的主流技术。当今干法气流床气化技术主要包括Shell气化、GSP气化和航天气化，这些技术均以极细的干煤粉为气化原料，易发生火灾爆炸事故，危险性大。同时还具有投资大、操作控制复杂和技术不太成熟等特点。

当今湿法气流床气化技术主要包括GE气化和四喷嘴气化，湿法技术以水煤浆为气化原料，操作控制简单。同时还具有投资少、工艺简单和技术成熟等优点。但GE气化和四喷嘴气化的烧嘴为开工烧嘴和工艺烧嘴分开设置，生产操作麻烦；气化炉内采用耐火砖衬里，其使用寿命短，造价高，尤其是对于高熔点的煤，由于炉内温度需在灰熔点以上运行，造成耐火砖的寿命更短。为降低灰熔点，可以在煤中加入其它物质，但这必将增加操作的复杂性和生产成本；下部的激冷室易出现结渣堵塞情况，使气化装置被迫停车，影响装置长周期稳定运行和经济效益。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水煤浆气化装置，该水煤浆气化装置投资少、使用寿命长、大负荷、气化效率高、利于稳定长周期运行。

本实用新型所提供的技术方案如下：

本实用新型的水煤浆气化装置，包括气化炉外壳、气化室和激冷室；所述气化室和激冷室由上至下设置于所述气化炉外壳内并经隔板上下隔开，所述隔板中心设有气化室排渣口；所述气化室的顶部设置有烧嘴，所述气化炉外壳上位于所述激冷室上部位置设有煤气出口，所述气化炉外壳上位于所述激冷室的渣水池液面以下位置设有灰水出口，所述气化炉外壳上位于所述激冷室的底部设有灰渣出口，所述烧嘴为旋流式组合烧嘴，且由内向外依次包括燃料通道、点火氧化剂通道、内层冷却介质通道、主氧第一通道、水煤浆通道、主氧第二通道和外侧冷却介质通道；所述烧嘴的轴线与所述气化室的轴线成角度α，0°<α<20°。

优选地，所述内层冷却介质通道和外侧冷却介质通道均设置有水夹套。

优选地，所述烧嘴至少有3个；各个烧嘴在气化室顶部沿圆周方向均匀设置。

优选地，所述气化室的内壁为水冷壁，所述水冷壁由金属板和盘置并固定于所述金属板上的水管组成；所述水冷壁向火侧的水管和金属板上，分散固定有导热材料层。

优选地，位于所述水冷壁向火侧水管和金属板上的导热材料层、及导热材料层间隙的向火侧水管和金属板上，均涂覆有耐火材料层。

优选地，所述水冷壁的水管入水口在下部，出水口在上部。

优选地，所述激冷室内设置有用于喷淋冷却的激冷喷头，所述激冷喷头位于所述煤气出口上部；所述激冷室内还设置有用于冷却的下降管；所述下降管的上端连接有位于所述激冷喷头下方的下降管上部，所述下降管的下端延伸至所述激冷室内的渣水池液面以下；所述下降管上部与所述下降管呈角度β，90°<β<180°，且所述下降管上部的底端与所述下降管相连接、顶端固定于所述气化炉外壳的内壁上。

优选地，所述激冷喷头为雾化喷头。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的水煤浆气化装置与目前公开的水煤浆气化炉相比，顶部设置多喷嘴，具有气化规模大和气化效率高的特点；采用旋流式组合烧嘴，操作控制简单，且有利于水煤浆与气态氧化剂进入水煤浆气化装置时混合均匀，有利于气化反应的进行；而烧嘴的轴线与气化室的轴线成角度α，0°<α<20°，可以使烧嘴的火焰端集中，进而使所喷出的高温熔渣集中于气化室的中轴线附近，减少其向气化室内壁的喷溅，使大部分高温熔渣直接经气化室排渣口排放至激冷室进行冷却，延长气化室的使用寿命；

(2)水夹套结构的设置，防止烧嘴工作时产生的高温及高温熔渣对内层冷却介质通道和外侧冷却介质通道造成破坏；

(3)至少有3个烧嘴且各个烧嘴在所述气化室的顶部沿圆周方向均匀设置，可以保证点火时气化室顶部受热均匀，保证各个点火点同时升温；进一步保证水煤浆气化装置的气化效率；

(4)气化室采用水冷壁结构，可适用于高灰熔点的煤质，同时也避免了耐火砖使用寿命短、需要经常更换高价格耐火砖的问题；

(5)激冷室上部采用激冷水直接喷淋冷却、下部采用下降管冷却，避免了激冷室结渣堵塞问题，为实现气化炉长周期稳定运行提供了条件。

附图说明

图1为本实用新型的水煤浆气化装置在一种具体实施方式中的结构示意图；

图2为本实用新型水煤浆气化装置中的烧嘴在一种具体实施方式中的纵向剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的水煤浆气化装置作进一步详细的说明，但本实用新型不局限于以下的实施例。

本实用新型的水煤浆气化装置，在一种具体的实施方式中，如图1-2所示，1为气化炉外壳、2为烧嘴、3为水冷壁、4为激冷喷头、5为下降管上部、6为煤气出口、7为下降管、8为灰水出口、9为灰渣出口、10为燃料通道、11为点火氧化剂通道、12为内层冷却介质通道、13为主氧第一通道、14为水煤浆通道、15为主氧第二通道、16为外侧冷却介质通道、17为气化室、18为激冷室。

如图1、2所示，包括气化炉外壳1、气化室17和激冷室18；所述气化室17和激冷室18由上至下设置于所述气化炉外壳1内并经隔板上下隔开，所述隔板中心设有气化室排渣口；所述气化室17的顶部设置有烧嘴2，所述气化炉外壳1上位于所述激冷室18上部位置设有煤气出口6，所述气化炉外壳1上位于所述激冷室18的渣水池液面以下位置设有灰水出口8，所述气化炉外壳1上位于所述激冷室18的底部设有灰渣出口9；所述烧嘴2为旋流式组合烧嘴，且由内向外依次包括燃料通道10、点火氧化剂通道11、内层冷却介质通道12、主氧第一通道13、水煤浆通道14、主氧第二通道15和外侧冷却介质通道16；所述烧嘴2的轴线与所述气化室17的轴线成角度α，0°<α<20°；优选10°<α<18°。

在一种优选实施方式中，α＝15°。

当10°<α<18°，尤其是α＝15°时，可以使烧嘴的火焰端集中，进而使所喷出的高温熔渣集中于气化室的中轴线附近，减少其向气化室内壁的喷溅，使大部分高温熔渣直接经气化室排渣口排放至激冷室进行冷却，延长气化室的使用寿命。

在一种实施方式中，所述燃料通道10和点火氧化剂通道11的出口之间设有点火装置。

在一种实施方式中，所述内层冷却介质通道12和外侧冷却介质通道16均设置有水夹套。

水夹套结构的设置，可防止气化过程中的水煤浆或高温熔渣沾附炉身而影响料层的均匀下降。因为熔渣易于挂在耐火砖砌的炉壁上，进而侵蚀耐火砖，严重影响气化炉的寿命，而水夹套可起到保护炉身的作用。另一方面，水夹套还能减少炉内向外的热辐射，副产低压蒸汽，供作气化剂用。

在一种实施方式中，所述烧嘴2至少有3个；优选设置3-9个；各个烧嘴2在所述气化室17的顶部沿圆周方向均匀设置。

多个烧嘴2及其沿圆周方向均匀设置，可以保证点火时气化室顶部受热均匀，保证各个点火点同时升温；进一步保证水煤浆气化装置的气化效率。

在一种实施方式中，烧嘴2通过法兰连接到气化炉上。

在一种实施方式中，所述气化室17的内壁为水冷壁3，所述水冷壁3由金属板和盘置并固定于所述金属板上的水管组成；所述水冷壁3向火侧的水管和金属板上，分散固定有导热材料层。

导热材料层分散固定，不仅可达到良好的导热效果,也有利于节约成本。

水煤浆与氧气在气化室17内发生剧烈反应时，熔渣被甩至水冷壁上，而导热材料层的设置，利于冷却水与熔渣进行热交换，快速冷却熔渣。

在一种实施方式中，所述金属板为圆筒状金属板。

构成水冷壁3的多根水管固定盘绕在圆筒状金属板的外侧，形成气化室的外壁。水煤浆与氧气在气化室17内发生剧烈反应，高温熔融状态煤灰，即熔渣被甩至水冷壁3上，立即被冷却固化，新生成的熔渣再附着在其上，直至熔渣层温度接近灰熔点温度时，新生成的熔渣则依靠重力沿壁面流出气化室排渣口，附着在水冷壁上的一层固化熔渣保护了水冷壁，实现“以渣抗渣”，提高了使用寿命。

在一种实施方式中，位于所述水冷壁3向火侧水管和金属板上的导热材料层、及导热材料层间隙的向火侧水管和金属板上，均涂覆有耐火材料层。

耐火材料层的设置，提高了水冷壁3的耐火耐高温性，有利于延长该装置的使用寿命。

在一种实施方式中，所述水冷壁3的水管入水口在下部，出水口在上部。

在一种实施方式中，所述激冷室18内设置有用于喷淋冷却的激冷喷头4，所述激冷喷头4位于所述煤气出口6上部；所述激冷室18内还设置有用于冷却的下降管7；所述下降管7的上端连接有位于所述激冷喷头4下方的下降管上部5，所述下降管7的下端向下延伸至所述激冷室18内的渣水池液面以下；所述下降管上部5与所述下降管7呈角度β，90°<β<180°，且所述下降管上部5的底端与所述下降管7相连接、顶端固定于所述气化炉外壳1的内壁上。

在一种优选实施方式中，β＝150°。

在一种实施方式中，所述下降管上部5的直径大于所述下降管7。

在一种实施方式中，所述激冷喷头4为雾化喷头。

开车时，先向所述烧嘴2的内层冷却介质通道12和外侧冷却介质通道16中通入冷却水进行循环，循环运行后，再将液化石油气(LPG)或天然气等燃料通入所述烧嘴2的燃料通道10，将氧气通入点火氧化剂通道11，利用点火装置进行点火，使燃料燃烧，进而对气化炉进行升温，待气化炉内的温度升到一定温度(如800℃)，将水煤浆通过管线输送至水煤浆通道14，此时氧气也进入主氧第一通道13和主氧第二通道15。进入气化室的水煤浆与氧气发生部分氧化反应，生成粗煤气。在这个过程中，通过主氧第一通道13和主氧第二通道15控制氧气的注入量。气化炉运行稳定后，为确保稳定运行，可依然保持燃料通道10和点火氧化剂通道11运行，此时可把LPG或天然气切换成气化产生的合成气。水煤浆与氧气在气化室17内发生剧烈反应，高温熔融状态煤灰，即熔渣被甩至气化室17的内壁上。

激冷室18内的激冷喷头4设置在气化室排渣口下方，上部采用喷头喷淋激冷煤气和灰渣，下部采用下降管冷却煤气和灰渣。激冷喷头4对着气化室排渣口将排出的粗煤气与灰渣进行激冷喷淋使其冷却，经过喷淋激冷后的粗煤气与灰渣下降至激冷室下部，再被下降管进行冷却，下降管的底端延伸至激冷室内渣水池液面以下。冷却后的煤气由煤气出口6排出，进入下游工艺进行洗涤，灰水出口8排出喷淋洗涤灰水，沉降下来的大颗粒灰渣则由灰渣出口9排出。

Claims (8)

1.一种水煤浆气化装置，包括气化炉外壳(1)、气化室(17)和激冷室(18)；所述气化室(17)和激冷室(18)由上至下设置于所述气化炉外壳(1)内并经隔板上下隔开，所述隔板中心设有气化室排渣口；所述气化室(17)的顶部设置有烧嘴(2)，所述气化炉外壳(1)上位于所述激冷室(18)上部位置设有煤气出口(6)，所述气化炉外壳(1)上位于所述激冷室(18)的渣水池液面以下位置设有灰水出口(8)，所述气化炉外壳(1)上位于所述激冷室(18)的底部设有灰渣出口(9)，其特征在于，所述烧嘴(2)为旋流式组合烧嘴，且由内向外依次包括燃料通道(10)、点火氧化剂通道(11)、内层冷却介质通道(12)、主氧第一通道(13)、水煤浆通道(14)、主氧第二通道(15)和外侧冷却介质通道(16)；所述烧嘴(2)的轴线与所述气化室(17)的轴线成角度α，0°<α<20°。

2.根据权利要求1所述的水煤浆气化装置，其特征在于，所述内层冷却介质通道(12)和外侧冷却介质通道(16)均设置有水夹套。

3.根据权利要求1-2任一项所述的水煤浆气化装置，其特征在于，所述烧嘴(2)至少有3个；各个烧嘴(2)在所述气化室(17)的顶部沿圆周方向均匀设置。

4.根据权利要求3所述的水煤浆气化装置，其特征在于，所述气化室(17)的内壁为水冷壁(3)，所述水冷壁(3)由金属板和盘置并固定于所述金属板上的水管组成；所述水冷壁(3)向火侧的水管和金属板上，分散固定有导热材料层。

5.根据权利要求4所述的水煤浆气化装置，其特征在于，位于所述水冷壁(3)向火侧水管和金属板上的导热材料层、及导热材料层间隙的向火侧水管和金属板上，均涂覆有耐火材料层。

6.根据权利要求5所述的水煤浆气化装置，其特征在于，所述水冷壁(3)的水管入水口在下部，出水口在上部。

7.根据权利要求6所述的水煤浆气化装置，其特征在于，所述激冷室(18)内设置有用于喷淋冷却的激冷喷头(4)，所述激冷喷头(4)位于所述煤气出口(6)上部；所述激冷室(18)内还设置有用于冷却的下降管(7)；所述下降管(7)的上端连接有位于所述激冷喷头(4)下方的下降管上部(5)，所述下降管(7)的下端延伸至所述激冷室(18)内的渣水池液面以下；所述下降管上部(5)与所述下降管(7)呈角度β，90°<β<180°，且所述下降管上部(5)的底端与所述下降管(7)相连接、顶端固定于所述气化炉外壳(1)的内壁上。

8.根据权利要求7所述的水煤浆气化装置，其特征在于，所述激冷喷头(4)为雾化喷头。