CN210367564U - 一种气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气化炉，其包括炉体，在上部直筒段的中部固定有孔板，在原煤入口上方的上部直筒段的内部固定有第一换热组件，孔板下方的上部直筒段的内部固定有第二换热组件。优点：通过在上部直筒段设置第一及第二换热组件，可有效降低上部直筒段的环境温度，避免因上部直筒段后温度较高，释放出的轻质焦油发生裂解反应，进而获取更高产率的富甲烷热解气及轻质焦油，提高整体经济性；组成第一及第二换热组件的板式换热器进行了合理化的布置，进一步增强了换热效果；同时，通过第一及第二换热组件可对上升的粗煤气进行降温，降低气化炉出口粗煤气温度，避免粗煤气温度过高而对后续设备的造成损坏，保证系统正常运行。

Description

一种气化炉

技术领域：

本实用新型涉及煤气化技术领域，具体地说涉及一种气化炉。

背景技术：

煤气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式，气化炉是煤气化的重要设备，气化炉的炉体包括由上向下依次设置的上部直筒段、缩径段、下部直筒段、排渣管，在下部直筒段的内底部设置有气化室，在排渣管的内部同轴设有中心射流管；原料煤经上部直筒段进入后，下行过程中同气化室送来的气化剂接触，粗制水煤汽经顶部的排气管排出，通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气。

工业规模的流化床气化炉内部温度场比较均匀，因下部直筒段整体蓄热能力强、产生的高温粗煤气较多，携带较多的热量进入上部直筒段，上部直筒段与下部直筒段温差较小，原料煤进入上部直筒段后，释放出挥发分，因上部直筒段后温度较高，释放出的轻质焦油发生裂解反应，导致气化炉出口粗煤气中高附加值的焦油含量大大降低，经济性下降；另外，较高温度的粗煤气进入后续净化分离单元，对后续设备的材质选择、设备投资及长周期运行均造成不利影响，应降低气化炉出口粗煤气温度。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种可有效降低上部直筒段环境温度的气化炉。

本实用新型由如下技术方案实施：一种气化炉，其包括炉体，所述炉体包括由上向下依次设置的上部直筒段、缩径段、下部直筒段、排渣管，在所述下部直筒段的内底部设置有气化室，在排渣管的内部同轴设有中心射流管，在所述上部直筒段的中部固定有孔板，在所述孔板上方的炉体侧壁上沿圆周方向均匀连通有若干出料口向下倾斜设置的原煤入口；在所述原煤入口上方的所述上部直筒段的内部固定有第一换热组件，所述孔板下方的所述上部直筒段的内部固定有第二换热组件；所述第一换热组件和所述第二换热组件均包括若干板式换热器，所述板式换热器通过支架与所述上部直筒段内壁固定；所述第一换热组件包括上下间隔设置的若干排水平布置的所述板式换热器，和若干排竖直布置的所述板式换热器；所述第二换热组件包括若干竖直设置，且上下交错布置的所述板式换热器。

进一步的，所述板式换热器包括两块对称设置的金属薄板，每块所述金属薄板上均设有若干内凹的凹槽；两块所述金属薄板的四周密封焊接，且两块所述金属薄板上对应的所述凹槽的槽底相互焊接；所述凹槽将两块所述金属薄板之间形成的空腔分隔为若干相互连通的冷却介质腔室，所述板式换热器一端的任一所述冷却介质腔室上连通有进水口，在所述板式换热器另一端的任一所述冷却介质腔室上连通有出水口。

进一步的，所述上部直筒段包括上金属筒体，和浇筑固定在所述上金属筒体内壁的导热层。

进一步的，所述下部直筒段包括下金属筒体，浇筑固定在所述下金属筒体内壁的耐火层，和固定在耐火层内壁的耐火砖层；在所述耐火砖层的耐火砖缝隙之间填充有耐火泥。

本实用新型的优点：通过在上部直筒段设置第一及第二换热组件，可有效降低上部直筒段的环境温度，避免因上部直筒段后温度较高，释放出的轻质焦油发生裂解反应，进而获取更高产率的富甲烷热解气及轻质焦油，提高整体经济性；组成第一及第二换热组件的板式换热器进行了合理化的布置，进一步增强了换热效果；同时，通过第一及第二换热组件可对上升的粗煤气进行降温，降低气化炉出口粗煤气温度，避免粗煤气温度过高而对后续设备的造成损坏，保证系统正常运行。

附图说明：

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为图1的局部放大图。

图3为板式换热器的整体结构示意图。

图4为金属薄板的结构示意图。

炉体 1、上部直筒段 1.1、上金属筒体 1.1.1、导热层 1.1.2、缩径段 1.2、下部直筒段 1.3、下金属筒体 1.3.1、耐火层 1.3.2、耐火砖层 1.3.3、排渣管 1.4、气化室 1.5、中心射流管 1.6、孔板 2、原煤入口 3、第一换热组件 4、第二换热组件 5、板式换热器 6、金属薄板 6.1、凹槽 6.2、冷却介质腔室 6.3、进水口 6.4、出水口 6.5。

具体实施方式：

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图4所示，一种气化炉，其包括炉体1，炉体1包括由上向下依次设置的上部直筒段1.1、缩径段1.2、下部直筒段1.3、排渣管1.4，上部直筒段1.1和缩径段1.2均包括上金属筒体1.1.1，和浇筑固定在上金属筒体1.1.1内壁的导热层1.1.2，导热层1.1.2采用导热系数相对较高的耐火浇注料浇筑而成，如碳化硅；该设计可增强散热性，有效降低上部直筒段1.1内部温度；下部直筒段1.3包括下金属筒体1.3.1，浇筑固定在下金属筒体1.3.1内壁的耐火层1.3.2，和固定在耐火层1.3.2内壁的耐火砖层1.3.3，该结构的设计是为了增加下部直筒段1.3的耐磨性及隔热性；耐火层1.3.2采用导热系数相对较低的耐火浇注料浇筑而成，如刚玉；在耐火砖层1.3.3的耐火砖缝隙之间填充有耐火泥，耐火层1.3.2能进一步抵抗耐火泥破损后灰渣对下金属筒体1.3.1内部的磨蚀，同时隔热，防止高温床料携带的热量传导至外侧金属壁面，导致其超温损坏。

在下部直筒段1.3的内底部设置有气化室1.5，在排渣管1.4的内部同轴设有中心射流管1.6，通过中心射流管1.6向气化炉内部通入气化剂，强化气化炉中心区域气固接触及返混效果，强化流化及气化反应程度。中心射流管1.6与排渣管1.4间隙构成的环隙为排渣通道，气化炉内原料气化后得到的气化灰渣经该通道排出至下部排渣系统；

在上部直筒段1.1的中部固定有孔板2，孔板2上的孔径为进料煤最大粒径5-10倍；在孔板2上方的炉体1侧壁上沿圆周方向均匀连通有若干出料口向下倾斜设置的原煤入口3；孔板2的作用为对原煤入口3进入的原料煤进行停留及均匀分散，防止原料煤沿原煤入口3直接进入下部直筒段1.3，使得原料煤与中心区域第二换热组件5充分接触，提高换热效果。

在原煤入口3上方的上部直筒段1.1的内部固定有第一换热组件4，孔板2下方的上部直筒段1.1的内部固定有第二换热组件5；第一换热组件4和第二换热组件5均包括若干板式换热器6，板式换热器6通过支架(图中未示出)与上部直筒段1.1内壁固定；

第二换热组件5包括若干竖直设置，且上下交错布置的板式换热器6；原料煤经第二换热组件5的上层板式换热器6换热后沿两个相邻板式换热器6间隙下落的原料煤直接落至下一层板式换热器6周边，增加换热效果。

第一换热组件4包括上下间隔设置的若干排水平布置的板式换热器6，和若干排竖直布置的板式换热器6；第一换热组件4的水平和竖直布置的板式换热器6间隔布置，粗煤气从下向上经过第一换热组件4的过程中折流经过各个板式换热器6之间的间隙，粗煤气与板式换热器6接触充分，换热效果好。

板式换热器6包括两块对称设置的金属薄板6.1，每块金属薄板6.1上均设有若干内凹的凹槽6.2；两块金属薄板6.1的四周密封焊接，且两块金属薄板6.1上对应的凹槽6.2的槽底相互焊接；凹槽6.2将两块金属薄板6.1之间形成的空腔分隔为若干相互连通的冷却介质腔室6.3，板式换热器6一端的任一冷却介质腔室6.3上连通有进水口6.4，在板式换热器6另一端的任一冷却介质腔室6.3上连通有出水口6.5；冷却水进水口6.4进入下方的冷却介质腔室6.3中，并在各个冷却介质腔室6.3流动，各冷却介质腔室6.3间间隔多个凹槽6.2，冷却水跨越凹槽6.2进入各个冷却介质腔室6.3，增加了冷却水同热介质接触的均匀性；同时冷却介质腔室6.3内的冷却介质在流动过程中遇到凹槽6.2引起的冷却水发生碰撞，形成涡流，强化换热效果，冷却水扰流湍动的形成，增加了换热系数，提高了整体换热效率。

工作原理：原料煤经原煤入口3进入炉体1内到达孔板2，第一换热组件4、第二换热组件5内通入冷却介质，可降低上部直筒段1.1的环境温度，保证常温进入的原料煤在适宜的温度下发生热解反应，获取更高产率的富甲烷热解气及轻质焦油；

原料煤经孔板2均匀下落进入下部直筒段1.3，气化剂经过气化室1.5的最新分布板8进入气化炉中，与原料煤充分接触混合发生气化反应，获得富含氢气、一氧化碳、甲烷的高温煤气，气固充分接触、混合均匀、温度场分布均匀，温度为700-800℃；

高温煤气携带部分较细颗粒床料进入上部直筒段1.1，夹带的小颗粒粉尘在上部直筒段1.1区域因速度降低，颗粒分离出来、沉降落入下部直筒段1.3继续发生气化反应；富含甲烷粗煤气及轻质焦油的高温煤气上行依次经过第二换热组件5、孔板2、第一换热组件4，经上部直筒段1.1顶部的粗煤气出口管线排出气化炉进入后续净化冷却系统；其中，高温煤气在经过第二换热组件5和第一换热组件4的过程中与板式换热器6中的冷却水充分接触换热，降低温度，进而降低上部直筒段1.1内部温度，避免高温煤气中的焦油裂解，继而提高焦油产率，增加经济效益。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种气化炉，其包括炉体，所述炉体包括由上向下依次设置的上部直筒段、缩径段、下部直筒段、排渣管，在所述下部直筒段的内底部设置有气化室，在所述排渣管的内部同轴设有中心射流管，其特征在于，

在所述上部直筒段的中部固定有孔板，在所述孔板上方的所述炉体侧壁上沿圆周方向均匀连通有若干出料口向下倾斜设置的原煤入口；在所述原煤入口上方的所述上部直筒段的内部固定有第一换热组件，所述孔板下方的所述上部直筒段的内部固定有第二换热组件；所述第一换热组件和所述第二换热组件均包括若干板式换热器，所述板式换热器通过支架与所述上部直筒段内壁固定；所述第一换热组件包括上下间隔设置的若干排水平布置的所述板式换热器，和若干排竖直布置的所述板式换热器；所述第二换热组件包括若干竖直设置，且上下交错布置的所述板式换热器。

2.根据权利要求1所述的一种气化炉，其特征在于，所述板式换热器包括两块对称设置的金属薄板，每块所述金属薄板上均设有若干内凹的凹槽；两块所述金属薄板的四周密封焊接，且两块所述金属薄板上对应的所述凹槽的槽底相互焊接；所述凹槽将两块所述金属薄板之间形成的空腔分隔为若干相互连通的冷却介质腔室，所述板式换热器一端的任一所述冷却介质腔室上连通有进水口，在所述板式换热器另一端的任一所述冷却介质腔室上连通有出水口。

3.根据权利要求1或2任一所述的一种气化炉，其特征在于，所述上部直筒段和所述缩径段均包括上金属筒体，和浇筑固定在所述上金属筒体内壁的导热层。

4.根据权利要求1或2任一所述的一种气化炉，其特征在于，所述下部直筒段包括下金属筒体，浇筑固定在所述下金属筒体内壁的耐火层，和固定在所述耐火层内壁的耐火砖层；在所述耐火砖层的耐火砖缝隙之间填充有耐火泥。

5.根据权利要求3所述的一种气化炉，其特征在于，所述下部直筒段包括下金属筒体，浇筑固定在所述下金属筒体内壁的耐火层，和固定在所述耐火层内壁的耐火砖层；在所述耐火砖层的耐火砖缝隙之间填充有耐火泥。

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