CN209292303U - 气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了气化炉，包括：壳体，气化室、第一水冷壁、一个主烧嘴、至少两个工艺烧嘴、第二水冷壁、水冷屏组、第三水冷壁和排渣池，壳体包括气化炉上壳体和辐射废锅壳体，第一水冷壁设在气化炉上壳体内，一个主烧嘴和至少两个工艺烧嘴设置在气化炉上壳体的顶部；辐射废锅壳体内具有第二水冷壁、水冷屏组和第三水冷壁，其中，第二水冷壁设置在辐射废锅壳体内并形成合成气下行通道；水冷屏组设置在合成气下行通道内且沿周向分布；第三水冷壁设在第二水冷壁外侧，且第三水冷壁与第二水冷壁之间形成有连通合成气下行通道与合成气出口的合成气上行通道。该气化炉具有能量利用率高、碳转化率高、换热面积大、显热回收效率高的优点。

Description

气化炉

技术领域

本实用新型属于气化炉领域，具体而言，本实用新型涉及气化炉。

背景技术

一种带有辐射废锅的气化炉能消化高硫、高灰、高灰熔点煤，实现了原料煤本地化，解决山西“三高”煤的气化难题，也为全国“三高”煤综合利用、气化提供了新方法、新手段；对山西省改造传统煤化工和发展煤制天然气、煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等新型煤化工产业具有重要意义。而通过在气化炉内部设置辐射废锅装置，，在设备运行过程中，通过回收高温高压合成气热量、副产高温高压蒸汽等方式，节约燃料消耗，提高能源转换效率，从而降低了设备整体的运行成本。然而现有的辐射废锅装置存在换热面积和换热效率低，出现堵渣等问题，因此需要进一步改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种能量利用率高、碳转化率高、换热面积大，避免堵渣以及显热回收率高的气化炉。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种气化炉，根据本实用新型的实施例，所述气化炉包括：

壳体，所述壳体包括气化炉上壳体和辐射废锅壳体，所述气化炉上壳体内且限定出气化室，所述气化炉上壳体的底部收缩形成出渣口，所述辐射废锅壳体的顶部与所述气化炉上壳体的底部连接，所述辐射废锅壳体的上部具有合成气出口；

第一水冷壁，所述第一水冷壁设在所述气化室内；

一个主烧嘴，所述主烧嘴设置在所述气化炉上壳体顶壁的中心位置，所述主烧嘴适于向所述气化室内烧射粉煤、氧气和蒸汽；

至少两个工艺烧嘴，所述工艺烧嘴位于所述气化炉壳体顶壁上且邻近所述主烧嘴设置，所述工艺烧嘴适于向所述气化室内喷射干煤粉、氧气和蒸汽或水煤浆和氧气；

第二水冷壁，所述第二水冷壁设置在所述辐射废锅壳体内，所述第二水冷壁形成合成气下行通道；

水冷屏组，所述水冷屏组包括多个长水冷屏和多个短水冷屏，所述多个长水冷屏和所述多个短水冷屏设置在所述合成气下行通道内且沿周向分布，每个所述长水冷屏和每个所述短水冷屏均由所述第二水冷壁向所述合成气下行通道的中心轴方向延伸；

第三水冷壁，所述第三水冷壁设在所述第二水冷壁外侧，且所述第三水冷壁与所述第二水冷壁之间形成有连通所述合成气下行通道与所述合成气出口的合成气上行通道；

其中，所述第二水冷壁的下集箱、每个所述水冷屏的下集箱和所述第三水冷壁的下集箱相连并与穿过所述辐射废锅壳体下部的冷却水进水管相连通，所述第二水冷壁的上集箱、每个所述水冷屏的上集箱和所述第三水冷壁的上集箱相连并与穿过所述辐射废锅壳体上部的冷却水出水管相连通；

排渣池，所述排渣池连接在所述辐射废锅壳体的下方且适于对废渣进行冷却，所述排渣池的底部具有排渣口。

由此，本实用新型上述实施例的气化炉主要由壳体、气化室、辐射废锅和排渣池组成。其中，气化炉的顶壁上设置有一个主烧嘴和至少两个工艺烧嘴，进而可以同时利用主烧嘴和工艺烧嘴向气化室内烧射干粉煤、氧气和蒸汽或水煤浆和氧气。由此可以显著提高气化室内的撞击流，进增加煤粉与氧气和蒸汽的混合效果，从而使得煤粉能够充分燃烧气化，进一步提高碳转化率。另外，在气化室的底部连接有辐射废锅，辐射废锅内具有由第二水冷壁和第三水冷壁组成的双筒式水冷壁，并在第二水冷壁内设置多个长水冷屏和多个短水冷屏，使合成气首先进入合成气下行通道内与第二水冷壁和水冷屏组换热，之后再进入合成气上升通道内与第二水冷壁和第三水冷壁换热，最后排出。显然，本实用新型通过在第二水冷壁内设置多个长水冷屏和多个短水冷屏较普通水冷屏的设置显著提高了换热面积，而且设置了第三水冷壁，不仅进一步增加了换热面积，还有效延长了合成气换热通道，使合成气与第三水冷壁进行了二次换热，显热回收更彻底。因此，本实用新型实施例的气化炉具有能量利用率高、碳转化率高、换热面积大以及显热回收率高的优点。

另外，根据本实用新型上述实施例的气化炉还可以具有如下附加的技术特征：

在本实用新型中，所述主烧嘴内设置有点火棒，具有点火功能。

在本实用新型中，至少两个所述工艺烧嘴以所述主烧嘴为中心且在周向上均匀分布。

在本实用新型中，所述工艺烧嘴与所述主烧嘴呈10-45度夹角设置。

在本实用新型中，所述多个长水冷屏和所述多个短水冷屏沿周向上交叉间隔分布。

在本实用新型中，每相邻两个所述长水冷屏之间布置1-2个所述短水冷屏。

在本实用新型中，每相邻所述长水冷屏和所述短水冷屏之间或者每相邻的两个所述短冷水屏之间的夹角为15-45。

在本实用新型中，所述长水冷屏和所述短水冷屏的总个数为8-24个。

在本实用新型中，每个所述长水冷屏具有6-15根水冷管。

在本实用新型中，每个所述短水冷屏具有3-6根水冷管。

在本实用新型中，所述长水冷屏与所述第二水冷壁通过鳍片相连，所述长水冷屏的宽度为所述合成气下行通道半径的1/11-1/4。

在本实用新型中，所述短水冷屏与所述第二水冷壁通过鳍片相连，所述短水冷屏的宽度为所述合成气下行通道半径的2/35-1/9。

在本实用新型中，所述第二水冷壁与所述第三冷壁之间的距离为辐射废锅圆通半径的1/12-1/8。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的气化炉的结构示意图。

图2是根据本实用新型一个实施例的气化炉中辐射废锅的A-A水平截面俯视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

根据本实用新型的一个方面，下面详细描述本实用新型实施的气化炉，根据本实用新型的具体实施例，如图1-2所示，气化炉1000包括：壳体100、第一水冷壁200、一个主烧嘴300、至少两个工艺烧嘴400、第二水冷壁500、水冷屏组600、第三水冷壁700、排渣池800。

具体地，壳体100包括气化炉上壳体110和辐射废锅壳体120，所述气化炉上壳体110内且限定出气化室111，所述气化炉上壳体110的底部收缩形成出渣口112，所述辐射废锅壳体120的顶部与所述气化炉上壳体110的底部连接，所述辐射废锅壳体120的上部具有合成气出口121；

第一水冷壁200设在所述气化室111内；

一个主烧嘴300设置在所述气化炉上壳体110顶壁的中心位置，所述主烧嘴300适于向所述气化室111内烧射粉煤、氧气和蒸汽；

至少两个工艺烧嘴400位于所述气化炉上壳体110顶壁上且邻近所述主烧嘴300设置，所述工艺烧嘴400适于向所述气化室111内喷射干煤粉、氧气和蒸汽或水煤浆和氧气；

第二水冷壁500设置在所述辐射废锅壳体120内，所述第二水冷壁500形成合成气下行通道510；

水冷屏组600包括多个长水冷屏610和多个短水冷屏620，所述多个长水冷屏610和所述多个短水冷屏620设置在所述合成气下行通道510内且沿周向分布，每个所述长水冷屏610和每个所述短水冷屏620均由所述第二水冷壁500向所述合成气下行通道的中心轴方向延伸；

第三水冷壁700设在所述第二水冷壁500的外侧，且所述第三水冷壁700与所述第二水冷壁500之间形成有连通所述合成气下行通道510与所述合成气出口121的合成气上行通道710；

其中，所述第二水冷壁500的下集箱、每个所述水冷屏600的下集箱和所述第三水冷壁700的下集箱相连并与穿过所述辐射废锅壳体120下部的冷却水进水管相连通，所述第二水冷壁500的上集箱、每个所述水冷屏600的上集箱和所述第三水冷壁700的上集箱相连并与穿过所述辐射废锅壳体120上部的冷却水出水管相连通；

排渣池800连接在所述辐射废锅壳体120的下方且适于对废渣进行冷却，所述排渣池800的底部具有排渣口810。

由此，本实用新型上述实施例的气化炉，首先，由于在气化炉1000的顶壁上设置了一个主烧嘴300和至少两个工艺烧嘴400，进而可以同时利用主烧嘴300和工艺烧嘴400向气化室111内喷射粉煤、氧气和蒸汽或水煤浆和氧气。由此可以显著提高气化室内的撞击流，增加粉煤与氧气和蒸汽的混合效果，从而使得粉煤能够充分燃烧气化，进一步提高粉煤的碳转化率。另外，在气化炉1000的底部连接辐射废锅200，辐射废锅200内具有由第二水冷壁500和第三水冷壁700组成的双筒式水冷壁，并在第二水冷壁500内设置多个长水冷屏610和多个短水冷屏620，使得合成气首先进入合成气下行通道510内与第一水冷壁200和水冷屏组600换热，之后再进入合成气上升通道710内与第二水冷壁500和第三水冷壁700换热，最后排出。显然，本实用新型通过在第二水冷壁500内设置多个长水冷屏610和多个短水冷屏620较普通水冷屏的设置显著提高了换热面积，而且设置了第三水冷壁700，不仅进一步增加了换热面积，还有效延长了合成气换热通道，使得合成气与第一水冷壁200进行了二次换热，显热回收更彻底。因此，本实用新型实施例的气化炉还具有换热面积更，显热回收效率高的优点。

根据本实用新型的具体实施例，主烧嘴300设置在所述气化炉上壳体110顶壁的中心位置，主烧嘴300内设置有点火棒，适于向气化室111内烧射粉煤、氧气和蒸汽并进行点火。

根据本实用新型的具体实施例，至少两个工艺烧嘴400以主烧嘴300为中心且在周向上均匀分布，并向气化室111内烧射粉煤、氧气和蒸汽。由此可以更好地对粉煤进行雾化，提高粉煤的碳转化率。

根据本实用新型的具体实施例，工艺烧嘴400与主烧嘴300呈α角度设置，α角度为10-45度夹角，如图2中所示。发明人发现，通过设置该角度可以，使物料充分混合进而进一步提高粉煤的碳转化率。如果角度过小达不到物料充分混合的效果，弱角度过大则会冲刷气化炉体，对气化炉体造成腐蚀，影响气化炉的使用寿命。

根据本实用新型的具体实施例，多个长水冷屏610和所述多个短水冷屏620沿周向上交叉间隔分布。可以有效避免辐射废锅堵渣问题，同时进一步提高换热面积。

具体地，可以利用短水冷屏620将两个或者多个长水冷屏610间隔开，进而可以避免多个长水冷屏610排布紧密，容易造成积灰结渣、堵塞辐射废锅通道，影响设备运行。另外，还可以利用短水冷屏620填补两个或者多个长水冷屏610之间空隙，进而在有效提高换热面积的同时还不会对中间通道造成堵塞。

根据本实用新型的具体实施例，优选地，每相邻两个所述长水冷屏610之间布置1-2个短水冷屏620。采取这种水冷屏设置方式，可以在增大辐射废锅换热面积的同时，有效的避免辐射废锅内部积灰堵渣现象，在设备正常开车的情况下，最大限度地提升气化炉的换热效率。

根据本实用新型的具体实施例，优选地，如图2所示，每相邻两个所述长水冷屏610之间布置1个短水冷屏620。并且多个长水冷屏610和所述多个短水冷屏620之间可以沿周向上均匀分布，进而可以提高换热均匀性和辐射废锅200的结构稳定性。

根据本实用新型的具体实施例，所述长水冷屏610和所述短水冷屏620的总个数为8-24个。具体可以根据第一水冷壁内空间大小适当增减。但是长水冷屏610和短水冷屏620的总个数不宜过多或者过少，如果过少会浪费空间降低换热面积，进而显热回收效率低；如果过多则会使成合成气下行通道510过于狭窄，进而可能会造成熔渣堵塞和挂壁，严重影响设备运行。

根据本实用新型的具体实施例，发明人为了避免第一水冷壁内空间大小对长水冷屏和短水冷屏个数的设置影响。发明人发现，如图2所示，将每相邻的所述长水冷屏610和所述短水冷屏620之间或者每相邻的两个所述短冷水屏之间的夹角β为15-45度，进而可以更加方便确定水冷屏组600中水冷屏的总个数设置。尤其可以有效保持水冷屏组中长水冷屏610和短水冷屏620的分布密度，使得水冷屏组600达到最大换热面积和最佳换热效果。另外，发明人还发现，使得每相邻两个第一水冷屏之间的夹角为15-45度还可以避免熔渣堵塞和挂壁，进而提高换热效率，节省成本。

根据本实用新型的具体实施例，每个长水冷屏610具有6-15根水冷管。由此可以有效提高换热面积。并且长水冷屏610的水管个数还可以根据长水冷屏610由第一水冷壁向中心方向延伸的宽度不造成熔渣堵塞、挂壁和具有一定操作空间为准。

具体地，如图2所示，所述长水冷屏610与所述第一水冷壁通过鳍片相连，所述长水冷屏610的宽度L1为所述合成气下行通道半径R的1/11-1/4。由此可以在保证最大换热面积的同时，不会造成积灰结渣、堵塞辐射废锅通道。

根据本实用新型的具体实施例，每个所述短水冷屏620具有3-6根水冷管。由此可以有效弥补两个长水冷屏610之间空隙，进而最大限度地提高换热面积。并且短水冷屏620的水管根数还可以根据短水冷屏620由第一水冷壁向中心方向延伸的宽度不造成熔渣堵塞、挂壁和具有一定操作空间为准。

具体地，如图2所示，短水冷屏620与所述第二水冷壁500鳍片相连，所述短水冷屏620的宽度L2为所述合成气下行通道半径R的2/35-1/9。由此可以在保证最大换热面积的同时，不会造成熔渣堵塞和挂壁。

根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，合成气上行通道710的宽度由第二水冷壁500与第三水冷壁700之间的距离H决定。根据本实用新型的具体示例，第二水冷壁500与第三水冷壁之间的距离H可以为辐射废锅圆筒半径的1/12-1/8。由此可以保证合成气的顺利排出，若合成气上行通道710的宽度过小，则合成气不能够顺利排出，若过大则合成气下降通道水冷屏管数将减少，影响换热效率，且合成气下降通道容易结渣。

由此，根据本实用新型上述实施例的气化炉，首先合成气由合成气下行通道510通过与多个长水冷屏610、多个短水冷屏620和第二水冷壁500进行换热，然后进入合成气上行通道710内再次与第二水冷壁500和第三水冷壁700进行换热。因此，本实用新型在第一水冷壁200内设置多个长水冷屏610和多个短水冷屏620较普通水冷屏的设置显著提高了换热面积，而且设置了第三水冷壁700，不仅进一步增加了换热面积，还有效延长了合成气换热通道，使得合成气与第二水冷壁500进行了二次换热，显热回收更彻底。因此，本实用新型实施例的气化炉具有更大的换热面积，显热回收效率得到了显著提高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种气化炉，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体包括气化炉上壳体和辐射废锅壳体，所述气化炉上壳体内且限定出气化室，所述气化炉上壳体的底部收缩形成出渣口，所述辐射废锅壳体的顶部与所述气化炉上壳体的底部连接，所述辐射废锅壳体的上部具有合成气出口；

第一水冷壁，所述第一水冷壁设在所述气化室内；

一个主烧嘴，所述主烧嘴设置在所述气化炉上壳体顶壁的中心位置，所述主烧嘴适于向所述气化室内烧射粉煤、氧气和蒸汽；

至少两个工艺烧嘴，所述工艺烧嘴位于所述气化炉上壳体顶壁上且邻近所述主烧嘴设置，所述工艺烧嘴适于向所述气化室内喷射干煤粉、氧气和蒸汽或水煤浆和氧气；

第二水冷壁，所述第二水冷壁设置在所述辐射废锅壳体内，所述第二水冷壁形成合成气下行通道；

水冷屏组，所述水冷屏组包括多个长水冷屏和多个短水冷屏，所述多个长水冷屏和所述多个短水冷屏设置在所述合成气下行通道内且沿周向分布，每个所述长水冷屏和每个所述短水冷屏均由所述第二水冷壁向所述合成气下行通道的中心轴方向延伸；

第三水冷壁，所述第三水冷壁设在所述第二水冷壁外侧，且所述第三水冷壁与所述第二水冷壁之间形成有连通所述合成气下行通道与所述合成气出口的合成气上行通道；

其中，所述第二水冷壁的下集箱、每个所述水冷屏的下集箱和所述第三水冷壁的下集箱相连并与穿过所述辐射废锅壳体下部的冷却水进水管相连通，所述第二水冷壁的上集箱、每个所述水冷屏的上集箱和所述第三水冷壁的上集箱相连并与穿过所述辐射废锅壳体上部的冷却水出水管相连通；

排渣池，所述排渣池连接在所述辐射废锅壳体的下方且适于对废渣进行冷却，所述排渣池的底部具有排渣口。

2.根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于，所述主烧嘴内设置有点火棒，具有点火功能。

3.根据权利要求2所述的气化炉，其特征在于，至少两个所述工艺烧嘴以所述主烧嘴为中心且在周向上均匀分布。

4.根据权利要求3所述的气化炉，其特征在于，所述工艺烧嘴与所述主烧嘴呈10-45度夹角设置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的气化炉，其特征在于，所述多个长水冷屏和所述多个短水冷屏沿周向上交叉间隔分布。

6.根据权利要求5所述的气化炉，其特征在于，每相邻两个所述长水冷屏之间布置1-2个所述短水冷屏。

7.根据权利要求6所述的气化炉，其特征在于，每相邻所述长水冷屏和所述短水冷屏之间或者每相邻的两个所述短水冷屏之间的夹角为15-45度。

8.根据权利要求7所述的气化炉，其特征在于，所述长水冷屏和所述短水冷屏的总个数为8-24个。

9.根据权利要求6所述的气化炉，其特征在于，每个所述长水冷屏具有6-15根水冷管。

10.根据权利要求9所述的气化炉，其特征在于，每个所述短水冷屏具有3-6根水冷管。

11.根据权利要求10所述的气化炉，其特征在于，所述长水冷屏与所述第二水冷壁通过鳍片相连，所述长水冷屏的宽度为所述合成气下行通道半径的1/11-1/4。

12.根据权利要求11所述的气化炉，其特征在于，所述短水冷屏与所述第二水冷壁通过鳍片相连，所述短水冷屏的宽度为所述合成气下行通道半径的2/35-1/9。

13.根据权利要求11所述的气化炉，其特征在于，所述第三水冷壁与所述第二水冷壁之间的距离为辐射废锅圆筒半径的1/12-1/8。