CN210367566U - 一种喷淋式煤气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷淋式煤气化炉，包括从下至上依次连接的排渣管、气室、过渡区、直通段密相区、稀相变径区和直筒段稀相扩大区；粗煤气出口下方的直筒段稀相扩大区的侧壁上连接有若干个加煤管；在位于加煤管上方的直筒段稀相扩大区的侧壁以及直筒段稀相扩大区的顶部固定有若干组喷淋头。通过设置喷淋头，使喷出的高压水在稀相变径区和直筒段稀相扩大区组成的稀相区内与介质进行换热，降低了上部稀相区的温度，保证常温进入炉体内的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，进一步提高技术整体经济性，大大降低了气化炉出口粗煤气温度，降低了后续净化分离系统热负荷、降低了设备投资、增加了设备运行稳定性。

Description

一种喷淋式煤气化炉

技术领域：

本实用新型涉及气化炉领域，具体涉及一种喷淋式煤气化炉。

背景技术：

煤气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式。我国煤炭资源丰富，油气资源相对匮乏，将丰富的煤炭转化成清洁的气体并副产一定轻质焦油，近年来受到众多关注及应用。流化床气化炉因炉内温度均匀，气固混合均匀、接触佳，气化效率高等原因广泛应用于煤气化工艺。催化气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式，采用流化床气化技术，煤在相对较低的温度下与气化剂在催化剂的催化作用下进行气化反应，生成高浓度的甲烷。因气化反应温度低，催化气化工艺能副产一定含量的轻质焦油，大大提供了工艺技术经济性。原料煤从气化炉上部稀相区进入后，下行过程中同下部气化产生的富氢热煤气接触，首先发生热解反应，产生富甲烷热解气及轻质焦油。

但是，工业规模的流化床气化炉内部温度场比较均匀，因密相区整体蓄热能力强、产生的高温粗煤气较多，携带较多的热量进入上部稀相区，稀相区与下部密相区温差较小，原料煤进入稀相区后，释放出挥发分，因温度较高，在催化剂的作用下，释放出的轻质焦油在温度大于700℃会发生裂解反应，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避免轻质焦油高温裂解的煤气化炉。

本实用新型由如下技术方案实施：

一种喷淋式煤气化炉，包括从下至上依次连接的排渣管、气室、过渡区、直通段密相区、稀相变径区和直筒段稀相扩大区；在所述排渣管内沿轴向设有中心射流管；在所述气室的内侧壁固定有锥筒形分布板，在所述锥筒形分布板上开设有若干个通孔，所述锥筒形分布板的敞口端边缘与所述气室的内侧壁固定，所述锥筒形分布板的闭口端与所述排渣管连接；所述气室的侧壁上连接有若干根气化剂管；在所述直筒段稀相扩大区的侧壁上设有粗煤气出口，所述粗煤气出口下方的所述直筒段稀相扩大区的侧壁上连接有若干个加煤管；在位于所述加煤管上方的所述直筒段稀相扩大区的侧壁以及所述直筒段稀相扩大区的顶部固定有若干组喷淋头。

优选的，每组所述喷淋头呈三角形或菱形排布。

优选的，每个所述喷淋头包括喷头壳体，所述喷头壳体由圆筒段和锥体段构成，所述锥体段的端部设有喷嘴，沿所述圆筒段侧壁的切向设有进水口，所述进水口设于所述圆筒段远离所述锥体段一端；所述喷头壳体内沿所述喷头壳体的轴向设有高压气管，所述高压气管的出气口置于所述锥体段二分之一长度处；所述高压气管的进气口穿过所述喷头壳体置于所述喷头壳体外。

优选的，所述过渡区和所述直通段密相区由外向内的结构依次为紧密贴合的金属壁面、耐火浇注料层以及耐火砖层。

优选的，所述直筒段稀相扩大区由内向外的结构依次是导热内衬和金属外壁。

本实用新型的优点：通过设置喷淋头，使喷出的高压水在稀相变径区和直筒段稀相扩大区组成的稀相区内与介质进行换热，降低了上部稀相区的温度，保证常温进入炉体内的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，进一步提高技术整体经济性，大大降低了气化炉出口粗煤气温度，降低了后续净化分离系统热负荷、降低了设备投资、增加了设备运行稳定性。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3是过渡区和直通段密相区的结构示意图；

图4是喷淋头的结构示意图。

图中：排渣管1、气室2、过渡区3、直通段密相区4、稀相变径区5、直筒段稀相扩大区6、中心射流管7、锥筒形分布板8、气化剂管9、粗煤气出口10、加煤管11、喷淋头12、喷头壳体12.1、喷嘴12.2、高压气管12.3、进水口12.4、金属壁面13、耐火浇注料层14、耐火砖层15、导热内衬16、金属外壁17。

具体实施方式：

如图1至图4所示，一种喷淋式煤气化炉，包括从下至上依次连接的排渣管1、气室2、过渡区3、直通段密相区4、稀相变径区5和直筒段稀相扩大区6；在排渣管1内沿轴向设有中心射流管7，排渣管1为外侧金属筒体、内部浇注耐磨浇注料内衬结构，内衬的设计是为了防止外侧金属筒体超温及预防灰渣颗粒对其的磨损，中心射流管7用于从底部通入气化剂，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7与排渣管1之间的环隙为排渣通道，气化炉内原料气化后得到的气化灰渣经排渣管1排出至下部排渣系统，环隙通道中通入另一股气化剂，用于调控灰渣的排出量；

在气室2的内侧壁固定有锥筒形分布板8，在锥筒形分布板8上开设有若干个通孔，锥筒形分布板8的敞口端边缘与气室2的内侧壁固定，锥筒形分布板8的闭口端与排渣管1连接；气室2的侧壁上连接有若干根气化剂管9，锥筒形分布板8安装于气化炉下部的气室2中，气室2上设置有两个对称分布的气化剂管9，用于通入锥筒形分布板8所需气化剂，该气化剂进入气室2均匀分散后，经锥筒形分布板8上开设的通孔进一步充分分散后进入气化炉中，与炉内固相介质发生气化反应；

过渡区3和直通段密相区4由外向内的结构依次为紧密贴合的金属壁面13、耐火浇注料层14以及耐火砖层15，耐火砖层15整体致密性较好、硬度高、耐压耐磨性能好，有效抵抗床料的磨损，耐火浇注料层14能进一步抵抗耐火砖层15各块耐火砖缝隙填充耐火泥破损后灰渣对内部的磨蚀，同时隔热，防止高温床料携带的热量传导至外侧金属壁面13，导致其超温损坏，过渡区3、直筒段密相床层区均为密相床层区，该密相床层区中气化剂与炉料充分接触混合，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℃，整体密相床层区上下部温差较小，在20-50℃之间；

直筒段稀相扩大区6由内向外的结构依次是导热内衬16和金属外壁17，密相床层区产生的高温粗煤气携带部分较细颗粒床料进入稀相变径区5和直筒段稀相扩大区6，稀相变径区5和直筒段稀相扩大区6构成上部稀相区，直筒段稀相扩大区6中下部侧壁设置有对称分布的个或多个加煤管11，原料煤经加煤管11进入气化炉的稀相区，在该区域发生热解反应，原料煤进入气化炉后在下部富含氢气热烟气作用下发生热解反应，释放挥发分，产生以甲烷为主的热解气及轻质焦油，与下部气体一并上行，夹带的小颗粒粉尘在直筒段稀相扩大区6速度降低，颗粒分离出来、沉降落入下部密相区继续发生气化反应。富含甲烷粗煤气及轻质焦油在低温段稀相区上行，经直筒段稀相扩大区6上部侧壁设置的粗煤气出口10排出气化炉进入后续净化冷却系统；

在直筒段稀相扩大区6的侧壁上设有粗煤气出口10，粗煤气出口10下方的直筒段稀相扩大区6的侧壁上连接有若干个加煤管11；在位于加煤管11上方的直筒段稀相扩大区6的侧壁以及直筒段稀相扩大区6的顶部固定有若干组喷淋头12，用于向直筒段稀相扩大区6喷射呈雾化效果进入的冷却水，优选为脱盐水，以雾化形式喷入的冷却水与直筒段稀相扩大区6内部的高温粗煤气接触进行换热，将稀相区温度控制在500-650℃，避免产生的焦油在上行过程中进一步裂解；

每组喷淋头12呈三角形或菱形排布，每个喷淋头12包括喷头壳体12.1，喷头壳体12.1由圆筒段和锥体段构成，锥体段的端部设有喷嘴12.2，沿圆筒段侧壁的切向设有进水口12.4，进水口12.4设于圆筒段远离锥体段一端；喷头壳体12.1内沿喷头壳体12.1的轴向设有高压气管12.3，高压气管12.3的出气口置于锥体段二分之一长度处；高压气管12.3的进气口穿过喷头壳体12.1置于喷头壳体12.1外，高压喷射水从进水口12.4切向进入喷头壳体12.1后呈离心形式旋转下行，同中心高压气管12.3喷射的高压气体接触，在高压气体作用下喷淋水被打散呈雾状，雾化形式的冷却水经喷淋头12喷入气化炉上部直筒段稀相扩大区6，同稀相区内介质进行换热，控制稀相区温度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种喷淋式煤气化炉，其特征在于：包括从下至上依次连接的排渣管、气室、过渡区、直通段密相区、稀相变径区和直筒段稀相扩大区；在所述排渣管内沿轴向设有中心射流管；在所述气室的内侧壁固定有锥筒形分布板，在所述锥筒形分布板上开设有若干个通孔，所述锥筒形分布板的敞口端边缘与所述气室的内侧壁固定，所述锥筒形分布板的闭口端与所述排渣管连接；所述气室的侧壁上连接有若干根气化剂管；在所述直筒段稀相扩大区的侧壁上设有粗煤气出口，所述粗煤气出口下方的所述直筒段稀相扩大区的侧壁上连接有若干个加煤管；在位于所述加煤管上方的所述直筒段稀相扩大区的侧壁以及所述直筒段稀相扩大区的顶部固定有若干组喷淋头。

2.根据权利要求1所述的一种喷淋式煤气化炉，其特征在于：每组所述喷淋头呈三角形或菱形排布。

3.根据权利要求1或2任一所述的一种喷淋式煤气化炉，其特征在于：每个所述喷淋头包括喷头壳体，所述喷头壳体由圆筒段和锥体段构成，所述锥体段的端部设有喷嘴，沿所述圆筒段侧壁的切向设有进水口，所述进水口设于所述圆筒段远离所述锥体段一端；所述喷头壳体内沿所述喷头壳体的轴向设有高压气管，所述高压气管的出气口置于所述锥体段二分之一长度处；所述高压气管的进气口穿过所述喷头壳体置于所述喷头壳体外。

4.根据权利要求1所述的一种喷淋式煤气化炉，其特征在于：所述过渡区和所述直通段密相区由外向内的结构依次为紧密贴合的金属壁面、耐火浇注料层以及耐火砖层。

5.根据权利要求1所述的一种喷淋式煤气化炉，其特征在于：所述直筒段稀相扩大区由内向外的结构依次是导热内衬和金属外壁。

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