CN206721133U - 一种用于制备合成气的反应器 - Google Patents

Abstract

一种用于制备合成气的反应器，包括烧嘴装置，气化反应室，激冷室和连接反应室与激冷室的冷却装置。其中，烧嘴装置置于反应室的顶部，包括置于反应器反应室中心的煤烧嘴和周边的三个煤烧嘴和一个点火监控烧嘴。连接气化反应室与激冷室的冷却装置包括下渣口,激冷环和下降管部件，下渣口部件包括顺序连接的圆筒形渣口盘管、锥形导流盘管和圆筒形导流盘管，激冷环采用喷淋方式与下渣口下部相连接，下降管与激冷环下部相连进入激冷室。

Description

一种用于制备合成气的反应器

技术领域

本实用新型涉及一种用于制备合成气的反应器,包括烧嘴装置，气化反应室，激冷室和连接反应室与激冷室的包括下渣口，激冷环和下降管组成冷却装置。

背景技术

煤气化是发展煤炭清洁利用的关键技术。目前工业应用的气化炉，单台气化炉投煤量一般在2000吨/天以下。近年来，随着煤制甲醇，煤制烯烃和煤制油的规模越来越大，煤气化装置大型化和高压化成为发展趋势，提高单台反应器的投煤量，从而提高单台炉的合成气产量，降低气化装置投资和运行成本成为必然。

单台炉投煤量的增加，反应器内产生的热量越多，熔渣越多，需要冷却的介质越多，必然引起气化反应器的扩大。

气化反应器的扩大，为保证气化效率，需要使反应介质如煤，氧气和蒸汽充分混合，增加反应介质的停留时间，改善熔渣挂壁的效果、减少热损失，为此需要开发多烧嘴耦合系统。

为了保证大量的熔渣从反应室顺利进入激冷室，需要开发新型反应器下渣口系统。冷却大量的反应室产生的合成气和熔渣，需要大量的冷却介质，为使大量的冷却介质均匀进入激冷室对合成气和熔渣进行冷却，需要开发大型化的冷却装置。

发明内容

本实用新型旨在提供一种单炉大规模(3000吨/天以上的投煤量)煤气化的反应器，实现气化装置高效节资和长周期稳定运行。

该反应器包括烧嘴装置，气化反应室，激冷室和连接反应室与激冷室的冷却装置。其中，烧嘴装置置于反应室的顶部，包括置于反应器反应室中心的煤烧嘴和置于反应器反应室顶部周边的三个煤烧嘴和一个点火监控烧嘴。连接气化反应室与激冷室的冷却装置包括下渣口，激冷环和下降管部件，下渣口部件包括顺序连接的圆筒形渣口盘管、锥形导流盘管和圆筒形导流盘管，该下渣口包括一个或多个具有冷却介质进口和冷却介质出口管道,激冷环采用喷淋方式与下渣口下部相连接，该激冷环包括八个或八个以上冷却介质进口管道，下降管与激冷环下部相连进入激冷室。

置于反应器反应室中心的煤烧嘴和置于反应器反应室顶部周边的三个煤烧嘴.每个煤烧嘴有自己独立的煤粉输送管道和氧气管道。点火监控烧嘴处于三个煤烧嘴同一平面内，从内到外依次是惰性气体通道，燃料气通道，氧气通道。本实用新型的中心煤烧嘴和外围煤烧嘴的偶合技术与现有技术相比，第一大大提高投煤量,第二提高了投煤量的适应范围,并且投煤量增加时，能使煤、氧气和蒸汽混合更加均匀，增加反应介质的停留时间，改善熔渣挂壁的效果，提高煤的转化率和成渣率，减少热损失，从而提高合成气的品质，能保证反应器的稳定运行。

本实用新型提出的一种反应器下渣口，其中，所述圆筒形渣口盘管、所述锥形导流盘管和所述圆筒形导流盘管之间的相互连接部位，以及所述下渣口和所述反应室、所述激冷室之间的相互连接部位，均采用圆滑弯曲盘管过渡与现有技术相比，本实用新型能抵抗高温作用和热震，同时抵御灰渣的磨蚀并提供足够的接触面积，以便含灰渣的合成气与水域充分接触降温，从而保证了反应器的稳定运行，提高合成气的品质。

本实用新型提出的激冷室和连接反应室与激冷室的冷却装置接连方式，激冷环外靠于下渣口下部，下降管内靠激冷环下部。激冷环采用喷淋方式与下渣口下部相连接，该激冷环包括八个或八个以上冷却介质进口管道,下降管与激冷环下部相连进入激冷室。与现有技术相比，本实用新型避免了激冷装置直接面对高温介质以及灰渣的热冲击，产生热应力，进而损坏，保护结构为可替换设备，整体造价低于激冷装置，便于更换，降低了成本的同时缩短了维修时间。

附图说明

图1为本实用新型的反应器一具体实施例的整体结构示意图；

图2为本实用新型的反应器一具体实施例中烧嘴的结构示意图；

图3为本实用新型的反应器一具体实施例中下渣口的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，就本实用新型和另外的技术特征和优点做进一步地说明。

图1示出包括圆柱型反应室8和激冷室2的反应器9，下降管4连接反应室8和激冷室2，反应室通过下渣口6连接下降管4，下渣口6通过中间的激冷环5与下降管4相连，反应室8和下降管直径小于反应器9，反应室8与反应器9中间形成环形环隙空间，通过密封纤维连接，环隙空间充满惰性气体。激冷室2中有破泡盘，避免颗粒给合成气带走。冷却水通过激冷环5进入下降管4，在下降管4的内壁上形成液膜，冷却从反应室8过来的高温合成气和熔渣，同时保护下降管4不被烧坏。激冷环5外靠于下渣口6下部，下降管4内靠激冷环5下部进入激冷室2。下降管4与下渣口6间设有激冷环5，其作用是将由反应器9外来的激冷水喷向下降管4的内壁，以保护其在与高温合成气和熔融态灰渣接触后不被损坏。

经过激冷后的合成气，在通常情况下会携带一定量的颗粒物质由反应器9出口排出，进入下游工序进一步除尘。进入底部水浴1的灰渣因重力作用逐渐下降沉积在激冷室底部，经收集后的灰渣将被定期排出反应器9。

下渣口6与锥底7、下降管4以及激冷环5连接组成连续结构，各部分连接处均采用圆滑过渡，以便降低高温流动的熔融态灰渣流动所引起的磨损，同时各部分又是相对独立的部件，在本实施例中，上述四部分位于中心轴上。

图2示出烧嘴装置11，烧嘴装置11置于反应室9的顶部，包括一个设置于中心位置的中心煤烧嘴12、环形布置在所述中心煤烧嘴12周围的三个辅助煤烧嘴13和一个点火监控烧嘴14。所述三个辅助煤烧嘴13以120°的角度均匀分布在中心煤烧嘴12的环形周边，每个煤烧嘴有自己独立的煤粉输送管道和氧气管道。点火监控烧嘴14与所述辅助煤烧嘴13位于同一平面内，所述点火监控烧嘴14从内到外依次是惰性气体通道，燃料气通道，氧气通道。煤烧嘴煤粉通道，氧气通道和冷却水通道。

图3示出反应器9的下渣口6，下渣口6的功能是将高温合成气和熔融态灰渣导流向下进入激冷室2，使其在排出激冷室2前进行降温和分离。本实用新型下渣口6主要由圆筒形渣口盘管63、锥型导流盘管62和圆筒形导流盘管61组成，这三个部分沿反应器9的轴线纵向依次排列，且同轴度均需满足具体的设计要求。在圆筒形渣口盘管63、锥型导流盘管62的内侧(接触高温合成气和熔融态灰渣侧)均设有并行或交错排列的圆柱或矩形柱状锚固钉，用于固定一定厚度的耐高温材料；而圆筒形导流盘管61可以设有并行或交错排列的圆柱或矩形柱状锚固钉，也可以采用不设锚固钉结构，也即圆筒形导流盘管61可以敷设耐高温材料结构，也可以不敷设耐高温材料结构。

组成下渣口6的各部分盘管内，最好以水作为冷却介质进行强制循环，下渣口6的作用是将高温合成气和熔融态灰渣直接导入底部水浴1，此处的水浴流量必须进行监测，以确保合成气和熔融态灰渣在降温、分离过程中有适当的水保持在底部水浴1中。在圆筒形渣口盘管63、锥型导流盘管62和圆筒形导流盘管61内分别循环的冷却介质可以是单级也可以设计为多级，冷却介质通过下渣口6外侧的集合管分配进入各组件，并在循环后也汇入另一组集合管中，进出冷却介质的集合管压差也应进行监测。

当高温熔融态灰渣经反应室锥底7进入圆筒形渣口盘管63后，由于在强制循环的冷却介质作用下渣口盘管的内侧向火面温度远低于高温熔融态灰渣温度，因此与圆筒形渣口盘管63接触的熔融态灰渣快速冷却，流动性迅速丧失，结成固态渣层，随着熔融态灰渣的不断堆积，固态渣层逐渐增厚表面温度也逐渐增高，当熔融态灰渣的温度降低梯度不足以使灰渣丧失流动性时，固态渣层厚度不再增加，这一过程沿下渣口6内侧的向火面向下逐渐发生，最终固态渣层将覆盖下渣口6全部向火面，后继的高温熔融态灰渣即在固态渣层表面流动，也将不再对下渣口6产生磨损。覆盖于下渣口6内侧向火面的耐高温材料有效地隔绝了固态渣层与金属盘管，避免了高温熔融态灰渣直接与盘管接触，既减轻了热震冲击也避免了灰渣中腐蚀性物质对盘管的侵蚀。

当高温合成气经过圆筒形渣口盘管63进入锥型导流盘管62后，随着锥形导流盘管62直径的逐步扩大气速逐渐降低，同时由于扩大了与水浴接触的面积，降温效果得到强化；另一方面由于锥型导流盘管62的形状，受重力下流的高温熔融态灰渣中的一部分在通过圆筒形渣口盘管63后直接掉入底部水浴1中与合成气分离，另一部分则沿锥形导流盘管62和圆筒形导流盘管61向火壁面下流，从而降低了激冷环5和下降管4受高温熔融态灰渣热冲击的可能性，有效延长了激冷环5与下降管4的使用寿命，保证了反应器9的稳定运行。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于制备合成气的反应器，从上到下依次包括烧嘴装置(11)，气化反应室(8)，激冷室(2)和连接反应室(8)与激冷室(2)的冷却装置，其特征在于,所述冷却装置包括下渣口(6)，激冷环(5)和下降管(4)；所述下渣口(6)包括一个或多个具有冷却介质进口和冷却介质出口管道；所述激冷环(5)采用喷淋方式与下渣口(6)下部相连接，该激冷环(5)包括八个或八个以上冷却介质进口管道，下降管(4)与激冷环(5)下部相连进入激冷室(2)；

所述烧嘴装置(11)设置在反应室(8)的顶部，包括一个设置于中心位置的中心煤烧嘴(12)和环形布置在所述中心煤烧嘴(12)周围的多个辅助煤烧嘴(13)，所述中心煤烧嘴(12)和每个所述辅助煤烧嘴(13)有自己独立的煤粉输送管道，氧气管道和冷却水通道；所述烧嘴装置(11)还包括点火监控烧嘴(14)，与所述多个辅助煤烧嘴(13)位于同一平面内，所述点火监控烧嘴(14)从内到外依次为惰性气体通道，燃料气通道，氧气通道。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述辅助煤烧嘴(13)共包括三个，分别以120°的角度均匀分布在所述中心煤烧嘴(12)的环形周边。

3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述下渣口(6)包括顺序连接的圆筒形渣口盘管(63)、锥形导流盘管(62)和圆筒形导流盘管(61)。

4.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述圆筒形渣口盘管(63)为螺旋形盘管结构，所述锥形导流盘管(62)为单程或多程螺旋形盘管结构，上开口中心圆直径与所述圆筒形渣口盘管(63)的中心圆直径相同。

5.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述锥形导流盘管(62)的半顶角为1°～8°。

6.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述圆筒形导流盘管(61)采用螺旋形盘管或者水平向蛇管结构，所述圆筒形导流盘管(61)的中心圆直径与所述锥形导流盘管(62)的下开口中心圆直径相同。

7.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述圆筒形渣口盘管(63)、所述锥形导流盘管(62)和所述圆筒形导流盘管(61)之间的相互连接部位，以及所述下渣口(6)和所述反应室(8)、所述激冷室(2)之间的相互连接部位，均采用圆滑弯曲盘管过渡。

8.根据权利要求1或3所述的反应器，其特征在于，激冷室和连接反应室与激冷室的冷却装置接连方式为激冷环外靠于下渣口上部，下降管内靠激冷环下部进入激冷室。