CN211005264U - 等离子体炬和蒸汽氧气喷嘴耦合设置的加压熔渣气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种等离子体炬和蒸汽氧气喷嘴耦合设置的加压熔渣气化炉，所述气化炉下部的熔渣区设置有蒸汽喷嘴、氧气喷嘴和等离子体炬。本实用新型利用等离子体炬在气化炉停炉时提供热量，将煤灰进行熔融，解决了气化炉故障停炉时熔渣凝固结块堵塞气化炉下锥体和排渣口的难题，大量缩短停炉时间，提高气化炉运行周期，从而提高了煤气化生产的经济性。

Description

等离子体炬和蒸汽氧气喷嘴耦合设置的加压熔渣气化炉

技术领域

本实用新型涉及加压熔渣气化炉，更具体地说，涉及一种等离子体炬和蒸汽氧气喷嘴耦合设置的加压熔渣气化炉。

背景技术

煤气化技术是发展清洁、高效煤炭转化技术的核心，是煤化工的龙头，是发展大宗化工产品(化肥、甲醇、天然气、烯烃等)、多联产系统、IGCC发电的重要基础。碎煤加压熔渣气化技术(BGL气化炉)因其具有气化强度高、单炉能力大、蒸汽耗量少、废水量少等诸多显著优点，近年来得到了密切关注，并实现了工业化应用。

碎煤加压熔渣气化炉运在行过程中，下渣短节上的熔渣会慢慢地越积越多，伴随着挂渣越来越多，每次排渣量随之减少，喷渣时的渣流出现偏流，同时渣流越来越细，排渣口变得越来越小，直到堵塞排渣口，导致床层温度急剧升高，反应床层上移，熔渣液位提高，蒸氧喷嘴出现黑管现象，最后只能停车“挖炉”，然后重新开车。因这类问题引起停车的现象在多家碎煤熔渣气化炉都出现过。气化炉从停炉降温、挖炉、烘炉到再次开车运行需要20多天，这样频繁的停炉不但影响了炉内耐火砖的寿命，更是严重影响后续系统的正常运行以及企业的生产，给企业造成巨大的损失。

经过分析，认为造成下渣口挂渣堵塞的原因主要为以下两方面：

(1)由于汽氧比不合理，在灰渣熔融区域形成了还原气氛，造成灰渣中的氧化铁被还原成单质铁。根据溶质的相似相容原理，单质铁很快聚集，由于铁的密度大于灰渣，很容易沉淀造成渣铁分离，形成了熔渣在铁水上漂浮的现象。在排渣时由于液态铁的黏度较大且流动性不好，在现有的压差条件下不能形成射流状态，而使得铁水顺着下渣短节的内壁呈膜式下落。由于下渣短节是铜制的而且外面有水夹套降温，铁的凝固点又较高，所以在排渣时含铁水的灰渣在流经下渣短节的过程中挂壁凝结造成堵塞。

(2)由于下渣的频率没有把握好，下渣过于频繁或单次下渣的时间太长，造成熔融区储存的熔融态渣量太少，渣池的熔渣没有完全熔融，池的压差较小，在排渣时没有足够的渣量和动力使之形成熔渣射流，造成熔渣贴着下渣短节缓慢下流在下渣口，滞留时间过长造成凝结而堵塞下渣口。

一旦挂渣堵塞后，想用气化炉内的火焰烧化基本是不可能的。堵在下渣口的熔渣主要是铁和灰渣凝结在一起的混合物，质地非常坚硬，清理难度大、时间长，严重影响了企业的生产效益。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种等离子体炬和蒸汽氧气喷嘴耦合设置的加压熔渣气化炉，可以有效缓解熔渣凝固、挂壁的情况，大大减少了凝固灰渣的清洗时间。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种等离子体炬和蒸汽氧气喷嘴耦合设置的加压熔渣气化炉，所述气化炉下部的熔渣区设置有蒸汽喷嘴、氧气喷嘴和等离子体炬。

上述方案中，所述蒸汽喷嘴、氧气喷嘴和等离子体炬呈环形布置。

上述方案中，所述蒸汽喷嘴、氧气喷嘴和等离子体炬均与径向呈8～12度偏转。

上述方案中，所述等离子体炬与水冷保护装置连接。

上述方案中，所述气化炉的炉壁布置有水夹套。

实施本实用新型的等离子体炬和蒸汽氧气喷嘴耦合设置的加压熔渣气化炉，具有以下有益效果：

(1)当气化炉出现熔渣挂壁现象时，开启等离子体炬，利用等离子体炬的热量对挂壁的熔渣进行熔融，能有效缓解熔渣挂壁并堵塞排渣口的现象，并减少因此而导致的停炉次数；

(2)当气化炉进行停炉检修时，由于冷凝成固态的熔渣极难清除，相比于人工挖炉，利用等离子体炬的高温、高热对固态熔渣进行熔融能大大节省人力和时间；

(3)通过本实用新型大大缓解了因排渣口堵塞的问题，并减少了停炉挖炉的时间，增加了企业生产运行的周期，提高了企业的生产效益。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型等离子体炬和蒸汽氧气喷嘴耦合设置的加压熔渣气化炉的结构示意图；

图2是蒸汽喷嘴、氧气喷嘴和等离子体炬的布置示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1-2所示，本实用新型的等离子体炬和蒸汽氧气喷嘴8耦合设置的加压熔渣气化炉的炉体1使用常规压力容器钢材，炉内衬耐火材料，炉外壁与内衬耐火材料之间布置了水夹套2。

在气化炉熔渣区布置两个等离子体炬4，使等离子体炬4与蒸汽喷嘴3和氧气喷嘴8呈环绕布置，为了使气化炉中流场呈微弱的旋流，将等离子体炬4、蒸汽喷嘴3和氧气喷嘴8与径向呈10度偏转。

本实用新型中所述的气化炉炉型是固定床加压熔渣气化炉，正常运行时，是液态排渣非固态排渣，炉壁布置水夹套2进行副产蒸汽，可作为蒸汽喷嘴3的气源。

在加压熔渣气化炉下部布置等离子体炬4，与气化炉本身的蒸汽、氧气喷嘴8形成耦合装置。具体的，呈环形布置两个等离子体炬4、两个蒸汽喷嘴3和两个氧气喷嘴8。

本实用新型中，对加压熔渣气化炉下部布置的等离子体炬4进行循环水冷保护。

在加压熔渣气化炉运行时，对气化炉设置高温和高压的连锁保护。

气化炉所用煤料可以为长焰煤、无烟煤，煤料通过进料口5进入气化炉后，经过干燥、干馏、气化和燃烧阶段后，有机质热分解、气化生成合成气，沿着煤料逆流向上，并不断冷却，从气化炉合成气出口6排出，气化炉合成气出口6的合成气温度为300-550℃。煤料灰分在燃烧高温区(1800℃左右)熔融成液态，通过下部排渣口7排出，对于高灰熔点煤，应当适当加入助溶剂，以增强熔渣的流动性，适当降低灰熔点。在气化炉炉体不同床层设置热电偶通过监测气化炉内不同床层温度，确定气化工况，通过调节气化剂的汽氧比控制气化反应温度。

当出现熔渣挂壁现象时，运行等离子体炬4，等离子体炬4介质气体为氧气，利用等离子体炬4的高频热量(等离子火炬中心温度为5000-6000℃，富含激发态的分子、原子、自由基等活性粒子)，对凝固的熔渣进行熔融，同时监测炉内温度，调节蒸汽喷嘴3和氧气喷嘴8的汽氧比，熔渣挂壁问题解决后，关闭等离子体炬4，维持气化炉正常运行。

当气化炉需要停炉检修时，打开等离子体炬4，利用等离子体炬4火焰的高温融化凝固的熔渣，可以大大减少人工挖炉的工作量和时间。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (3)

1.一种等离子体炬和蒸汽氧气喷嘴耦合设置的加压熔渣气化炉，其特征在于，所述气化炉下部的熔渣区设置有蒸汽喷嘴、氧气喷嘴和等离子体炬，所述蒸汽喷嘴、氧气喷嘴和等离子体炬呈环形布置，所述蒸汽喷嘴、氧气喷嘴和等离子体炬均与径向呈8~12度偏转。

2.根据权利要求1所述的等离子体炬和蒸汽氧气喷嘴耦合设置的加压熔渣气化炉，其特征在于，所述等离子体炬与水冷保护装置连接。

3.根据权利要求1所述的等离子体炬和蒸汽氧气喷嘴耦合设置的加压熔渣气化炉，其特征在于，所述气化炉的炉壁布置有水夹套。

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