CN209081819U - 一种带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉 - Google Patents

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陶继业
许世森
樊强
王恩民
任永强
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Abstract

本实用新型公开了一种带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉，水冷壁、辐射废锅及渣池自上到下依次分布，各粉煤烧嘴沿周向布置，各粉煤烧嘴的出口均穿过壳体侧面插入于水冷壁内，点火开工一体化烧嘴穿过壳体的顶部插入于水冷壁内，水冷壁底部的熔融灰渣排出口与辐射废锅顶部的液态渣入口相连通，辐射废锅底部的出渣口位于渣池的正上方，合成气排出管道穿过壳体与辐射废锅侧面的合成气出口相连通，上水管道穿过壳体与水冷壁的入水口及辐射废锅的入水口相连通，回水管道穿过壳体与水冷壁的蒸汽出口及辐射废锅的蒸汽出口相连通，该气化炉的壳体直径较小，液态灰渣的捕集效率高，便于运输，并且结构简单，成本低。

Description

一种带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉
技术领域
本实用新型属于能源化工技术领域，涉及一种带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉。
背景技术
干煤粉加压气化技术具有煤种适应性好、冷煤气效率高、环保性能优良等优点，是煤气化技术发展的最主要方向。
干煤粉加压气化工艺包括显热回收和激冷两种工艺。对于激冷工艺，采用干粉进料、气化介质与纯氧或富氧反应，生成1400～1600℃的高温合成气，高温合成气携带熔融的灰渣进入激冷罐与激冷水充分接触降温至约210℃，熔融的灰渣被激冷成细小的玻璃态颗粒。与激冷工艺相比，显热回收工艺实现了合成气显热的回收，副产中压蒸汽，能源利用率提高了10～15个百分点，系统废水量低。
目前世界上采用显热回收工艺的干煤粉加压气化技术主要包括SHELL煤气化技术、华能两段式煤气化技术、Prenflo煤气化技术。在结构上，前两者“п”形结构，即反应区在气化炉下段，反应产生的合成气上行，通过顶部过渡段进入废锅侧回收合成气显热。在气化炉和废锅之间需要通过大型锻件过度连接。采用这类结构，气化炉壳体、过渡段、现场组对的实施及检测显著增加了设备制造成本，在设备框架设计上，需分别设置一跨布置气化炉和废锅，增加框架建设成本，过渡段的异形结构也增加了设备的运输难度。Prenflo煤气化技术在气化反应室与SHELL类似，废锅布置在水冷壁外侧，高温合成气上行后转向下行，通过废锅回收显热，该结构大幅度增加了设备壳体直径，气化炉外壳通常为三类压力容器，直径增加后其制造成本也会显著增加。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉，该气化炉的壳体直径较小，液态灰渣的捕集效率高，便于运输，并且结构简单，成本低。
为达到上述目的，本实用新型所述的带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉包括壳体、点火开工一体化烧嘴、上水管道、回水管道、合成气排出管道、若干粉煤烧嘴以及设置于壳体内的水冷壁、辐射废锅及渣池；
水冷壁、辐射废锅及渣池自上到下依次分布，各粉煤烧嘴沿周向布置，各粉煤烧嘴的出口均穿过壳体侧面插入于水冷壁内，点火开工一体化烧嘴穿过壳体的顶部插入于水冷壁内，水冷壁底部的熔融灰渣排出口与辐射废锅顶部的液态渣入口相连通，辐射废锅底部的出渣口位于渣池的正上方，合成气排出管道穿过壳体与辐射废锅侧面的合成气出口相连通，上水管道穿过壳体与水冷壁的入水口及辐射废锅的入水口相连通，回水管道穿过壳体与水冷壁的蒸汽出口及辐射废锅的蒸汽出口相连通。
水冷壁为列管结构或盘管结构，水冷壁的内壁敷设有耐火材料层。
粉煤烧嘴的数量为2-6个，各粉煤烧嘴沿周向均匀分布。
当粉煤烧嘴的数目为两个时，则两个粉煤烧嘴的出口正对布置，当粉煤烧嘴的数目大于等于3个时，则各粉煤烧嘴出口的中心线偏离水冷壁直径0°-9°。
水冷壁底部的熔融灰渣排出口内设置有液态渣下滴导流檐，液态渣下滴导流檐的下端穿出熔融灰渣排出口伸入到辐射废锅内5～20cm。
辐射废锅由圆筒换热面及若干换热屏组成，其中，各换热屏位于圆筒换热面内。
换热屏的数目为4-20片。
渣池为位于壳体底部的水池，壳体的底部设置有排渣口。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所述的带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉在具体操作时，在壳体的侧面上布置若干粉煤烧嘴，各粉煤烧嘴的出口穿过壳体插入到水冷壁内，以提高反应介质在气化炉内分布的均匀性及扰动强度，从而大幅提高反应介质转化率，提高液态灰渣的捕集效率。另外，本实用新型在工作时，合成气携带熔融灰渣下行进入到辐射废锅中，辐射废锅主要通过辐射进行换热，换热效率高，同时避免使用大型锻件过渡连接，从而有效降低壳体的直径，减少设备投资成本，并且便于运输及安装，同时实现合成气显热的回收，提高能源利用效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中水冷壁3的截面图；
图3为图1中A-A处的截面图；
图4为本实用新型中换热屏13的主视图。
其中，1为点火开工一体化烧嘴、2为壳体、3为水冷壁、4为粉煤烧嘴、5为熔融灰渣排出口、6为液态渣下滴导流檐、7为辐射废锅、8为渣池、9为排渣口、10为合成气排出管道、11为上水管道、12为回水管道、13为换热屏、14为圆筒换热面。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参考图1，本实用新型所述的带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉包括壳体2、点火开工一体化烧嘴1、上水管道11、回水管道12、合成气排出管道10、若干粉煤烧嘴4以及设置于壳体2内的水冷壁3、辐射废锅7及渣池8；水冷壁3、辐射废锅7及渣池8自上到下依次分布，各粉煤烧嘴4沿周向布置，各粉煤烧嘴4的出口均穿过壳体2侧面插入于水冷壁3内，点火开工一体化烧嘴1穿过壳体2的顶部插入于水冷壁3内，水冷壁3底部的熔融灰渣排出口5与辐射废锅7顶部的液态渣入口相连通，辐射废锅7底部的出渣口位于渣池8的正上方，合成气排出管道10穿过壳体2与辐射废锅7侧面的合成气出口相连通，上水管道11穿过壳体2与水冷壁3的入水口及辐射废锅7的入水口相连通，回水管道12穿过壳体2与水冷壁3的蒸汽出口及辐射废锅7的蒸汽出口相连通。
本实用新型的具体工作过程为：
向点火开工一体化烧嘴1中通入助燃气体及燃料，通过点火开工一体化烧嘴1实现气化炉点火及升温升压，当壳体2内达到一定压力后投入粉煤烧嘴4，并退出点火开工一体化烧嘴1，经粉煤烧嘴4送入的煤粉与气化剂进行反应，产生高温合成气及液态灰渣，其中，高温合成气携带液态灰渣经熔融灰渣排出口5向下进入到辐射废锅7中，同时通过上水管道11向水冷壁3及辐射废锅7内加入锅炉给水，高温合成气与辐射废锅7及水冷壁3内的锅炉给水进行换热，使得辐射废锅7及水冷壁3内的锅炉给水转换为中压蒸汽，并经回水管道12排出，换热后的合成气温度降至300～700℃，最后从合成气排出管道10排出，灰渣则落入渣池8内，并最终从排渣口9排出气化炉，其中，渣池8为设置于壳体2底部的水池。另外，在实际操作时，根据可以需要设置上水管道11及回水管道12的数量。
本实用新型所述的气化炉采用干粉加压进料，气化原料可以为粉煤、焦炭、半焦或石油焦等原料，输送介质为CO2或N2等惰性气体，气化原料通过粉煤烧嘴4送入气化炉，气化压力为0.6～4.5Mpa，气化温度为1300～1700℃。
点火开工一体化烧嘴1的燃料采用柴油或燃气，助燃气体为氧气、富氧或空气，可实现-0.02～1.0Mpa稳定燃烧。
水冷壁3采用列管结构或盘管结构，内壁敷设耐火材料层以捕集液态渣，进而形成渣层，避免气流与灰渣的冲刷。
参考图2，各粉煤烧嘴4沿周向均匀分布，粉煤烧嘴4的数量2～6个，当粉煤烧嘴4的数量为2时，两个粉煤烧嘴4的出口正对布置，当烧嘴数量大于3时，粉煤烧嘴4出口的中心线偏离水冷壁3直径0～9°。
水冷壁3底部的熔融灰渣排出口5中设置有液态渣下滴导流檐6，液态渣下滴导流檐6伸出熔融灰渣排出口5外5～20cm，避免熔融灰渣粘度过大时向径向溢流。
参考图3及图4，辐射废锅7由换热屏13及圆筒换热面14组成，换热屏13及圆筒换热面14均为列管结构，且换热屏13位于圆筒换热面14内，换热屏13的数量依据换热工艺计算确定，通常为4～20片，各换热屏13内侧组成的虚拟圆的直径D2应小于熔融灰渣排出口5的直径D1。

Claims (8)

1.一种带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉，其特征在于，包括壳体(2)、点火开工一体化烧嘴(1)、上水管道(11)、回水管道(12)、合成气排出管道(10)、若干粉煤烧嘴(4)以及设置于壳体(2)内的水冷壁(3)、辐射废锅(7)及渣池(8)；
水冷壁(3)、辐射废锅(7)及渣池(8)自上到下依次分布，各粉煤烧嘴(4)沿周向布置，各粉煤烧嘴(4)的出口均穿过壳体(2)侧面插入于水冷壁(3)内，点火开工一体化烧嘴(1)穿过壳体(2)的顶部插入于水冷壁(3)内，水冷壁(3)底部的熔融灰渣排出口(5)与辐射废锅(7)顶部的液态渣入口相连通，辐射废锅(7)底部的出渣口位于渣池(8)的正上方，合成气排出管道(10)穿过壳体(2)与辐射废锅(7)侧面的合成气出口相连通，上水管道(11)穿过壳体(2)与水冷壁(3)的入水口及辐射废锅(7)的入水口相连通，回水管道(12)穿过壳体(2)与水冷壁(3)的蒸汽出口及辐射废锅(7)的蒸汽出口相连通。
2.根据权利要求1所述的带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉，其特征在于，水冷壁(3)为列管结构或盘管结构，水冷壁(3)的内壁敷设有耐火材料层。
3.根据权利要求1所述的带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉，其特征在于，粉煤烧嘴(4)的数量为2-6个，各粉煤烧嘴(4)沿周向均匀分布。
4.根据权利要求3所述的带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉，其特征在于，当粉煤烧嘴(4)的数目为两个时，则两个粉煤烧嘴(4)的出口正对布置，当粉煤烧嘴(4)的数目大于等于3个时，则各粉煤烧嘴(4)出口的中心线偏离水冷壁(3)直径0°-9°。
5.根据权利要求1所述的带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉，其特征在于，水冷壁(3)底部的熔融灰渣排出口(5)内设置有液态渣下滴导流檐(6)，液态渣下滴导流檐(6)的下端穿出熔融灰渣排出口(5)伸入到辐射废锅(7)内5～20cm。
6.根据权利要求1所述的带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉，其特征在于，辐射废锅(7)由圆筒换热面(14)及若干换热屏(13)组成，其中，各换热屏(13)位于圆筒换热面(14)内。
7.根据权利要求6所述的带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉，其特征在于，换热屏(13)的数目为4-20片。
8.根据权利要求1所述的带显热回收的下行对置多烧嘴气化炉，其特征在于，渣池(8)为位于壳体(2)底部的水池，壳体(2)的底部设置有排渣口(9)。
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