CN211620428U - 多烧嘴顶置式的气流床气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多烧嘴顶置式的气流床气化炉，包括壳体以及由顶部至底部依次连通且同轴设置的烧嘴部、气化室、冷却室和渣水出口；烧嘴部和渣水出口分别位于壳体的顶端和底端，气化室和冷却室分别设置于壳体内；烧嘴部包括烧嘴座和烧嘴组合；烧嘴座设置于气化室的顶部；烧嘴组合包括长明灯烧嘴和至少2个粉煤工艺烧嘴；长明灯烧嘴设置于烧嘴座的中心；至少2个粉煤工艺烧嘴在烧嘴座上分散环绕设置于长明灯烧嘴外围；冷却室内由上至下依次同轴设置有内径相同的激冷环管、雾化水喷淋装置和下导管，且三者依次固定连接，下导管的外侧下部同轴套设有上导管和旋分脱水器。该多烧嘴顶置式的气流床气化炉，能够确保气化装置能够长周期地安全运行。

Description

多烧嘴顶置式的气流床气化炉

技术领域

本实用新型属于气化炉领域，特别是一种多烧嘴顶置式的气流床气化炉。

背景技术

煤的洁净与高效利用是当今能源与环境保护领域中的重大技术课题，也是我国国民经济持续发展的关键技术之一。

煤气化技术按照高温合成气冷却方式可以分为两种，一种是以美国AP(原Shell)公司为代表的粉煤加压气化工艺，另一种是以美国GE(原德士古Texaco)公司为代表的水煤浆加压气化工艺。近几年国内煤化工行业得到了长足发展，涌现出一批具有自主知识产权的煤气化工艺。具有代表性的是华东理工的多喷嘴对置水煤浆气化技术、航天炉等。

在顶置单喷嘴结构中如GE水煤浆工艺，在气化室顶部只有一个烧嘴接口，开车要先后换装预热、点火和工艺烧嘴后，才能实现气化炉的运行，过程复杂、操作周期长且有安全风险。另外，由于顶部只布置一个工艺烧嘴，在投煤量高的的时候会出现雾化效果不好，气化效率降低的缺点。在多喷嘴对置结构中如华东理工气化工艺，由于对置的烧嘴布置于水平位置，烧嘴喷出的火焰非常容易烧到烧嘴对面的炉壁上，所以不得不加大气化炉的直径，从而造成设备投资加大，而气化无效空间增加的情况；另外由于对置喷嘴的流场特性易造成气化炉顶部超温，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多烧嘴顶置式的气流床气化炉，该多烧嘴顶置式的气流床气化炉，能够确保气化装置能够长周期地安全运行。

本实用新型采用以下的技术方案：

一种多烧嘴顶置式的气流床气化炉，包括壳体以及由顶部至底部依次连通且同轴设置的烧嘴部、气化室、冷却室和渣水出口；所述烧嘴部和所述渣水出口分别位于所述壳体的顶端和底端，所述气化室和所述冷却室分别设置于所述壳体内；

所述烧嘴部包括烧嘴座和烧嘴组合；所述烧嘴座设置于所述气化室的顶部；所述烧嘴组合包括长明灯烧嘴和至少2个粉煤工艺烧嘴；所述长明灯烧嘴设置于所述烧嘴座的中心，用于点火；所述至少2个粉煤工艺烧嘴在所述烧嘴座上分散环绕设置于所述长明灯烧嘴外围，用于进料；所述烧嘴座的底部设置有水冷壁保护筒体，所述水冷壁保护筒体的底部与所述烧嘴组合的向火端平齐并且在对应所述长明灯烧嘴和粉煤工艺烧嘴的位置分别设有开口，以便来自所述长明灯烧嘴和粉煤工艺烧嘴的物料进入所述气化室；所述烧嘴座上还设置有保护性气体压力平衡管，用于平衡所述水冷壁保护筒体内部与所述气化室内部的压力；所述水冷壁保护筒体的向火侧还设置有防火内衬；

所述气化室由水冷盘管形成，其内侧设置有水冷壁防火内衬，所述气化室与所述壳体之间留有距离以在二者之间形成环形缓冲空间；所述气化室的底部设置有连通所述冷却室的下渣口，用于合成气和熔渣下降至所述冷却室；所述下渣口由水冷盘管形成，其内侧设置有水冷壁防火内衬；

所述冷却室由所述下渣口、渣水出口以及两者之间的壳体围成，所述冷却室内在所述下渣口下方由上至下依次同轴设置有内径相同的激冷环管、雾化水喷淋装置和下导管，且三者依次固定连接，形成下降通道；所述激冷环管的顶部固定于所述冷却室的顶部内壁上，与所述下渣口相连通，用于对自所述下渣口下降的合成气和熔渣进行激冷降温；所述雾化水喷淋装置用于对经所述激冷环管激冷降温后的合成气和熔渣进行喷雾降温，并形成渣水；所述下导管的外侧下部同轴套设有上导管，所述上导管的下端低于所述下导管的下端，所述下导管和所述上导管之间形成环形分离通道，用于降温后的合成气通过；

所述下导管的外侧还同轴套设有旋分脱水器，所述旋分脱水器设置于所述环形分离通道的顶端，用于使来自所述环形分离通道的合成气旋流脱水；

所述渣水出口位于所述冷却室的底部，用于渣水输出；

所述冷却室侧壁的上部设有合成气出口、下部设有水浴入口；所述合成气出口用于将脱水后的合成气输出；所述水浴入口用于向所述冷却室内通入水浴用水。

优选地，所述粉煤工艺烧嘴和所述长明灯烧嘴之间的距离与所述气化室的直径之比为(1-5):50。

优选地，所述激冷环管包括环形集水箱、激冷水进水口和布水环；

所述环形集水箱通过其顶部固定于所述冷却室的顶部内壁上，且其顶部与其向火侧箱壁的上端形成出水口，用于其内的激冷水自所述出水口沿其向火侧箱壁的向火侧流出；

所述激冷水进水口以切向方向设置于所述环形集水箱上，用于自切向方向向所述环形集水箱内注入激冷水；优选所述激冷水进水口有1-6个；

所述环形集水箱的顶端内径小于其向火侧箱壁内径，并在其向火侧箱壁的向火侧形成延伸端；所述布水环垂直固定于所述延伸端的底部，并在所述向火侧箱壁的向火侧形成布水环隙，以对来自所述环形集水箱的激冷水进行环形分布并在所述向火侧箱壁的向火侧形成水膜。优选所述布水环隙的宽度为1-10mm。

优选地，所述雾化水喷淋装置包括喷淋固定管和自上而下设置于所述喷淋固定管上的1-4个喷淋单元，所述喷淋固定管通过其上端固定于所述激冷环管的下端；

所述喷淋单元包括喷淋进水管和1-20个雾化喷嘴，所述喷淋进水管的第一端在所述冷却室内固定于所述壳体的内壁上，且设置有喷淋进水口，用于进水；所述喷淋进水管的第二端环绕设置于所述喷淋固定管的外侧，且所述1-20个雾化喷嘴在所述第二端的环绕部分间隔设置，用于使来自所述喷淋进水管的水经所述雾化喷嘴形成雾化水；

所述喷淋固定管上对应所述雾化喷嘴的位置设置有喷孔，用于使来自所述雾化喷嘴的雾化水穿过所述喷孔喷入所述喷淋固定管内。

优选地，所述上导管和所述下导管的重叠部分与所述下导管的长度比为(8-12):15；

优选地，所述上导管和所述下导管的重叠部分与所述上导管的长度比为(5-8):10；

优选地，所述上导管的内径比所述下导管的外径大200-400mm。

优选地，所述上导管为直筒形导管，包括圆筒形导管和空心棱柱形导管。

优选地，所述上导管为底部直径大于顶部直径的截锥形导管。

优选地，所述上导管由至少2个不同结构的导管段依次配合连接而成；所述导管段包括圆筒形导管段、截锥形导管段和空心棱柱形导管段。

优选地，所述旋分脱水器内设置有至少1个旋流板。

优选地，所述旋流板有6-100个，且6-100个所述旋流板分别在所述旋分脱水器内均匀分散设置，形成多个脱水通道。

优选地，所述旋流板为平板，所述旋流板与水平方向呈1-90°设置；

优选地，所述旋流板为弧形板，所述弧形板所对应的圆心角为90-180°，所述弧形板按照其所对应的弦与水平方向呈1-90°设置。

优选地，所述下渣口的顶端设有拱形凸顶结构，所述拱形凸顶结构的高度与所述下渣口的长度之比为(1-50):200。

优选地，所述下渣口是以直径为10-200mm的水管盘制并在水管间密封焊接制成。

优选地，所述下渣口上的所述水冷壁防火内衬的厚度为5-20mm。

优选地，所述下渣口的内径为400-1500mm、长度为1000-3000mm。

优选地，所述水冷壁保护筒体是以直径为10-200mm的水管盘制并在水管间密封焊接制成。

优选地，所述水冷壁保护筒体的内径为100-10000mm、高度为200-10000mm。

优选地，所述水冷壁保护筒体中的所述防火衬里的厚度为5-20mm。

优选地，所述气化室上的所述水冷壁是以直径为10-200mm的水管盘制并在水管间密封焊接制成。

优选地，所述气化室上的所述水冷壁防火衬里的厚度为5-20mm。

优选地，所述气化室的顶部和底部分别为圆锥形缩口结构。

优选地，所述壳体上的所述壳体防火衬里的厚度为5-500mm。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的多烧嘴顶置式的气流床气化炉，在气化室顶部分别设有一个长明灯烧嘴和多个粉煤工艺烧嘴进煤；长明灯烧嘴能够在气流床气化炉开车阶段实现预热和点火，并在气流床气化炉运行期间一直处于燃烧运行状态，当气流床气化炉意外跳车时，可迅速实现气流床气化炉再次运行，免于重复预热和点火的步骤；多个粉煤工艺烧嘴可以分担气化炉的总投煤量，确保每个粉煤工艺烧嘴的雾化效果；相比于对置烧嘴结构的气化炉，本实用新型中为顶置烧嘴结构，烧嘴的位置为竖直布置，烧嘴火焰不会直接冲刷炉壁，无需为了保证气化效率而扩大气流床气化炉的直径而增加气化无效空间，从而节省了生产成本和投资；另外烧嘴火焰自上而下的喷射，能够避免气流床气化炉的顶部超温，从根本上杜绝了安全事故的发生；另外，本实用新型的气流床气化炉的气化效率高；

(2)本实用新型的多烧嘴顶置式的气流床气化炉，高温的合成气从渣气出口进入冷却室后，先经激冷环管排出的环向水膜蒸发降温(激冷降温)，然后又经雾化水喷淋装置输出的雾化水进行雾化降温，降温均匀而迅速，且雾化区域覆盖了下导管9的非重叠区域，雾化降温区域较大，避免了下导管的内壁出现干区从而烧坏的情况；而经雾化水喷淋装置降温后的合成后又经水浴降温后，从下导管与上导管之间的环形分离通道向上流动，经过三次降温后的合成气在向上流动过程中，对下导管也进一步起到降温保护作用；经过上述的几重保护，从最大程度上保证了下导管的安全；

(3)本实用新型的多烧嘴顶置式的气流床气化炉，经水浴降温后的低温合成气从下导管与上导管之间的环形分离通道向上流动通过旋分脱水器时，流经不同位置的旋流板，可将合成气中携带的大部分液态物质分离出来，最大程度减少了合成气中水的含量，为下游及整套气化装置的运行减轻了负担；

(4)本实用新型的多烧嘴顶置式的气流床气化炉，气化效率高、开车过程简单、结构安全可靠、投资和运行成本低、运行寿命长，能够长周期安全稳定地运行。

附图说明

图1为本实用新型的多烧嘴顶置式的气流床气化炉在一种实施方式中的结构示意图；

图2为图1中多烧嘴顶置式的气流床气化炉中激冷环管与下导管相配合的部分结构放大图；

图3为图2的俯视图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本实用新型的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式仅用于说明本实用新型的内容，实用新型并不仅限于下述实施方式或实施例。应用本实用新型的构思对本实用新型进行的简单改变都在本实用新型要求保护的范围内。

如图1-3所示，本实用新型的多烧嘴顶置式的气流床气化炉，包括壳体4以及由顶部至底部依次连通且同轴设置的烧嘴部、气化室2、冷却室和渣水出口13；所述烧嘴部和所述渣水出口13分别位于所述壳体4的顶端和底端，所述气化室2和所述冷却室分别设置于所述壳体4内；

所述烧嘴部包括烧嘴座1和烧嘴组合；所述烧嘴座1设置于所述气化室2的顶部；所述烧嘴组合包括长明灯烧嘴17和至少2个粉煤工艺烧嘴18；所述长明灯烧嘴17设置于所述烧嘴座1的中心，用于点火；所述至少2个粉煤工艺烧嘴18在所述烧嘴座1上分散环绕设置于所述长明灯烧嘴17外围，优选均匀分散环绕设置，用于进料；所述烧嘴座1的底部设置有水冷壁保护筒体15，所述水冷壁保护筒体15的底部与所述烧嘴组合的向火端平齐并且在对应所述长明灯烧嘴17和粉煤工艺烧嘴18的位置分别设有开口，以便来自所述长明灯烧嘴17和粉煤工艺烧嘴18的物料进入所述气化室2；所述烧嘴座1上还设置有保护性气体压力平衡管16，用于平衡所述水冷壁保护筒体15内部与所述气化室2内部的压力；所述水冷壁保护筒体15的向火侧还设置有防火内衬；

所述气化室2由水冷盘管形成，其内侧设置有水冷壁防火内衬，所述气化室2与所述壳体4之间留有距离以在二者之间形成环形缓冲空间；所述气化室2的底部设置有连通所述冷却室的下渣口6，用于合成气和熔渣下降至所述冷却室；所述下渣口6由水冷盘管形成，其内侧设置有水冷壁防火内衬；

所述冷却室由所述下渣口6、渣水出口13以及两者之间的壳体4围成，所述冷却室内在所述下渣口下方由上至下依次同轴设置有内径相同的激冷环管7、雾化水喷淋装置8和下导管9，且三者依次固定连接，形成下降通道；所述激冷环管7的顶部固定于所述冷却室的顶部内壁上，与所述下渣口6相连通，用于对自所述下渣口6下降的合成气和熔渣进行激冷降温；所述雾化水喷淋装置8用于对经所述激冷环管7激冷降温后的合成气和熔渣进行喷雾降温，并形成渣水；所述下导管9的外侧下部同轴套设有上导管11，所述上导管11的下端低于所述下导管9的下端，所述下导管9和所述上导管11之间形成环形分离通道12，用于降温后的合成气通过；

所述下导管9的外侧还同轴套设有旋分脱水器10，所述旋分脱水器10设置于所述环形分离通道12的顶端，用于使来自所述环形分离通道12的合成气旋流脱水；

所述渣水出口13位于所述冷却室的底部，用于渣水输出；

所述冷却室侧壁的上部设有合成气出口19、下部设有水浴入口20；所述合成气出口19用于将脱水后的合成气输出；所述水浴入口20用于向所述冷却室内通入水浴用水。

本领域技术人员可以理解，长明灯烧嘴17和粉煤工艺烧嘴18均在竖直方向设置，即与气流床气化炉的中心轴平行。其中，长明灯烧嘴17的结构参见中国专利CN 209165404U中的长明灯烧嘴，粉煤工艺烧嘴18的结构参见中国专利CN 209412158U中的烧嘴。

本领域技术人员可以理解，在气流床气化炉运行过程中，水浴用水经所述水浴入口20注入所述冷却室内，并保证所述水浴入口20与所述渣水出口13的进出平衡，使所述冷却室底部尽可能维持稳定的水位，形成水浴，从而对降温后的合成气和熔渣进一步降温。

本实用新型的多烧嘴顶置式的气流床气化炉，在气化室顶部分别设有一个长明灯烧嘴和多个粉煤工艺烧嘴进煤；长明灯烧嘴能够在气流床气化炉开车阶段实现预热和点火，并在气流床气化炉运行期间一直处于燃烧运行状态，当气流床气化炉意外跳车时，可迅速实现气流床气化炉再次运行，免除重复预热和点火的步骤；多个粉煤工艺烧嘴可以分担气流床气化炉的总投煤量，确保每个粉煤工艺烧嘴的雾化效果；相比于对置烧嘴结构的气化炉，本实用新型中为顶置烧嘴结构，烧嘴的位置为竖直布置，烧嘴火焰不会直接冲刷炉壁，无需为了保证气化效率而扩大气流床气化炉的直径而增加气化无效空间，从而节省了生产成本和投资；另外烧嘴火焰自上而下的喷射，能够避免气流床气化炉的顶部超温，从根本上杜绝了安全事故的发生；另外，本实用新型的气流床气化炉的气化效率高；

另外，高温的合成气从下渣口进入冷却室后，依次经激冷环管激冷降温、雾化水喷淋装置雾化降温，降温均匀而迅速，且雾化降温有助于增大降温面积，提高降温速率，避免了由于下降通道内温度过高而使下降通道内壁出现干区，从而避免下导管的内壁出现干区而烧坏；而经雾化水喷淋装置降温后的合成后又经水浴降温后，从下导管与上导管之间的环形分离通道向上流动，经过三次降温后的合成气在向上流动过程中，对下导管也进一步起到降温保护作用；经过上述的几重保护，从最大程度上保证了下导管的安全；

且，经水浴降温后的低温合成气从下导管与上导管之间的环形分离通道向上流动时经旋分脱水器脱水处理，可将合成气中携带的大部分液态物质分离出来，最大程度减少了合成气中水的含量，为下游及整套气化装置的运行减轻了负担。

本实用新型的多烧嘴顶置式的气流床气化炉，气化效率高、开车过程简单、结构安全可靠、投资和运行成本低、运行寿命长，能够长周期安全稳定地运行。

在一种实施方式中，所述粉煤工艺烧嘴18有4-8个。

在一种实施方式中，所述粉煤工艺烧嘴18和所述长明灯烧嘴17之间的距离与所述气化室2的直径之比为(1-5):50，比如1:50、1:25、3:50、2:25和1:10，具体可根据实际情况调节。

在一种实施方式中，所述激冷环管7包括环形集水箱71、激冷水进水口72和布水环73；

所述环形集水箱71通过其顶部固定于所述冷却室的顶部内壁上，且其顶部与其向火侧箱壁的上端形成出水口，用于其内的激冷水自所述出水口沿其向火侧箱壁的向火侧流出；

所述激冷水进水口72以切向方向设置于所述环形集水箱71上，用于自切向方向向所述环形集水箱71内注入激冷水；优选所述激冷水进水口72有1-6个，比如2个、3个、4个和5个，从而保证激冷水进水的进水量及连续性；

所述环形集水箱71的顶端内径小于其向火侧箱壁内径，并在其向火侧箱壁的向火侧形成延伸端；所述布水环73垂直固定于所述延伸端的底部，并在所述向火侧箱壁的向火侧形成布水环隙74，以对来自所述环形集水箱71的激冷水进行环形分布并在所述向火侧箱壁的向火侧形成水膜。

本实用新型的多烧嘴顶置式的气流床气化炉，激冷环管7中，激冷水经布水环隙74沿所述向火侧箱壁的向火侧形成环向水膜从而实现其沿所述向火侧箱壁向火侧的环向分布，通过环向水膜蒸发实现对自下渣口6下降的合成气和熔渣进行激冷降温，避免下降通道内温度过高使下导管9的内壁形成干区而损坏。

在一种实施方式中，所述布水环隙74的宽度为1-10mm，比如2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm和9mm。

在一种实施方式中，所述雾化水喷淋装置8包括喷淋固定管和自上而下设置于所述喷淋固定管上的1-4个喷淋单元，所述喷淋固定管通过其上端固定于所述激冷环管7的下端；

所述喷淋单元包括喷淋进水管和1-20个雾化喷嘴，所述喷淋进水管的第一端在所述冷却室内固定于所述壳体4的内壁上，且设置有喷淋进水口，用于进水；所述喷淋进水管的第二端环绕设置于所述喷淋固定管的外侧，且所述1-20个雾化喷嘴在所述第二端的环绕部分间隔设置，用于使来自所述喷淋进水管的水经所述雾化喷嘴形成雾化水；

所述喷淋固定管上对应所述雾化喷嘴的位置设置有喷孔，用于使来自所述雾化喷嘴的雾化水穿过所述喷孔喷入所述喷淋固定管内。

本实用新型的多烧嘴顶置式的气流床气化炉，通过雾化水喷淋装置8向下降通道内进行雾化水喷淋，能够扩大降温面积，实现对经激冷环管7激冷降温后的合成气和熔渣进行快速和均匀降温，且避免由于下降通道内温度过高而使下降通道内壁出现干区，从而避免下导管的内壁出现干区而烧坏。

本实用新型通过设置激冷环管7和雾化水喷淋装置8对自下渣口6下降至下降通道内的合成气和熔渣进行依次降温，从而一方面利用激冷环管7的环隙水膜蒸发实现激冷降温，另一方面通过雾化水喷淋装置8的雾化水喷淋实现喷雾降温，喷雾范围大(能够覆盖下导管9的上半部分)，从而二者相互配合，不仅实现了双重降温，同时还增大了降温范围和降温均匀性，其降温效果显著，与激冷环管7和雾化水喷淋装置8分别单独降温的降温效果及其简单叠加相比，有显著提高。

在一种实施方式中，所述雾化喷嘴与水平方向呈0-45°设置，比如10°、20°、30°和40°，从而扩大所述雾化喷嘴的喷雾范围，提高降温效果。所述雾化喷嘴与水平方向所呈的夹角可以在水平方向以上，也可以在水平方向以下，也可以两者混合设置，优选两者交替设置，从而进一步扩大所述雾化水喷淋装置8的雾化降温区域，提高雾化降温效果。

在一种实施方式中，所述上导管11和所述下导管9的重叠部分与所述下导管9的长度比为(8-12):15，比如3:5、2:3和11:15；在一种实施方式中，所述上导管11和所述下导管9的重叠部分与所述上导管11的长度比为(5-8):10，比如3:5和7:10；在一种实施方式中，所述上导管11的内径比所述下导管9的外径大200-400mm，比如250mm、300mm和350mm，即，所述环形分离通道12的环隙宽度为100-200mm，比如125mm、150mm和175mm。

在一种实施方式中，所述上导管11为直筒形导管，包括圆筒形导管和空心棱柱形导管。所述空心棱柱形导管至少有3条棱，比如为空心三棱柱形导管、空心四棱柱形导管等，具体几条棱可根据实际需要选择。

在一种实施方式中，所述上导管11为底部直径大于顶部直径的截锥形导管，便于使更多的合成气进入所述环形分离通道12中，从而收集更多的合成气，有利于提高合成气的输出量。

在一种实施方式中，所述上导管11由至少2个不同结构的导管段依次配合连接而成；所述导管段包括圆筒形导管段、截锥形导管段和空心棱柱形导管段。优选所述上导管11由2-4个不同结构的导管段依次配合连接而成。

本领域技术人员可以理解，不同结构的导管段端头部能够相互配合，从而实现其配合连接。其中，不同结构，不仅指形状不同，还指尺寸不同。比如，所述上导管11由两个不同直径的圆筒形导管段，通过端头部配合连接而成，或者由一个圆筒形导管段和一个截锥形导管段配合连接而成。

在一种实施方式中，所述旋分脱水器10内设置有至少1个旋流板，比如2个、3个、4个、5个和50个等，用于使来自所述环形分离通道12的合成气旋流脱水。

在一种实施方式中，所述旋流板有6-100个，且6-100个所述旋流板分别在所述旋分脱水器10内均匀分散设置，形成多个脱水通道，以使来自所述环形分离通道12的合成气旋流脱水。优选所述旋流板有10-100个，比如16个、20个、30个、40个、50个、60个、70个、80个和90个。

本领域技术人员可以理解，6-100个所述旋流板分别在所述旋分脱水器10内呈环形分布。

在一种实施方式中，所述旋流板为平板，所述旋流板与水平方向呈1-90°设置，优选所述旋流板与水平方向呈25-65°，比如为30°、35°、40°、45°、50°、55°和60°，从而提高旋分脱水器10的脱水效率和脱水效果。

在一种实施方式中，所述旋流板为弧形板，所述弧形板所对应的圆心角为90-180°，所述弧形板按照其所对应的弦与水平方向呈1-90°设置，优选呈25-65°，比如为30°、35°、40°、45°、50°、55°和60°，从而提高旋分脱水器10的脱水效率和脱水效果。

在一种实施方式中，所述下渣口6的顶端设有拱形凸顶结构，所述拱形凸顶结构的高度与所述下渣口6的长度之比为(1-50):200，比如1:100、1:20、4:50、5:40和1:4，从而对下降的熔渣起到缓冲作用，使熔渣沿下渣口6的内壁流动更均匀，降低下渣口6堵塞的风险，保证合成气和熔渣的顺利下降，且有助于提高后续降温的均匀性和降温速率。本领域技术人员可以理解，所述拱形凸顶结构的高度是指其顶端至其底端的距离。

在一种实施方式中，所述下渣口6是以直径为10-200mm的水管盘制并在水管间密封焊接制成。

在一种实施方式中，所述下渣口6上的所述水冷壁防火内衬的厚度为5-20mm，比如10mm和15mm。

在一种实施方式中，所述下渣口6的内径为400-1500mm，比如500mm、600mm、700mm、800mm、900mm、1000mm、1100mm、1200mm、1300mm和1400mm。

在一种实施方式中，所述水冷壁保护筒体15是以直径为10-200mm的水管盘制并在水管间密封焊接制成。

在一种实施方式中，所述水冷壁保护筒体15的内径为100-10000mm，比如200mm、500mm、1000mm、1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、4000mm、5000mm、6000mm、7000mm、8000mm和9000mm；高度为200-10000mm，比如300mm、500mm、1000mm、1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、4000mm、5000mm、6000mm、7000mm、8000mm和9000mm。

在一种实施方式中，所述水冷壁保护筒体15中的所述防火衬里的厚度为5-20mm，比如10mm和15mm。

在一种实施方式中，所述气化室2上的所述水冷壁是以直径为10-200mm的水管盘制并在水管间密封焊接制成。

在一种实施方式中，所述气化室2上的所述水冷壁防火衬里3的厚度为5-20mm，比如10mm和15mm。

在一种实施方式中，所述气化室2的顶部和底部分别为圆锥形缩口结构。

在一种实施方式中，所述壳体4上的所述壳体防火衬里5的厚度为5-500mm，比如10mm、30mm、50mm、100mm、200mm、300mm和400mm。

本实用新型如图1所示实施方式的多烧嘴顶置式的气流床气化炉的运行过程如下：

利用所述长明灯烧嘴17对气流床气化炉进行预热和点火，利用所述粉煤工艺烧嘴18进料粉煤至所述气化室2，并在所述气化室2内生成高温的合成气和熔渣，高温的合成气和熔渣经所述下渣口6下降至冷却室的下降通道内，依次经所述激冷环管7激冷降温、所述雾化水喷淋装置8雾化降温及位于冷却室底部的水浴进行水浴降温，降温后的合成气经所述环形分离通道12向上流动至所述旋分脱水器10旋流脱水处理，脱水后的合成气经所述合成气出口19输出；降温后的熔渣在水浴中形成渣水，并经所述渣水出口13输出；在该运行过程中，水浴用水经所述水浴入口20注入所述冷却室内，并保证所述水浴入口20与所述渣水出口13的进出平衡，使所述冷却室底部形成水浴。

实施例1

一种多烧嘴顶置式的气流床气化炉如图1-3所示，包括壳体4以及由顶部至底部依次连通且同轴设置的烧嘴部、气化室2、冷却室和渣水出口13；所述烧嘴部和所述渣水出口13分别位于所述壳体4的顶端和底端，所述气化室2和所述冷却室分别设置于所述壳体4内；所述烧嘴部包括烧嘴座1和烧嘴组合；所述烧嘴座1设置于所述气化室2的顶部；所述烧嘴组合包括长明灯烧嘴17和6个粉煤工艺烧嘴18；所述长明灯烧嘴17设置于所述烧嘴座1的中心，用于点火；所述6个粉煤工艺烧嘴18在所述烧嘴座1上均匀分散环绕设置于所述长明灯烧嘴17外围，用于进料；所述烧嘴座1的底部设置有水冷壁保护筒体15，所述水冷壁保护筒体15的底部与所述烧嘴组合的向火端平齐并且在对应所述长明灯烧嘴17和粉煤工艺烧嘴18的位置分别设有开口，以便来自所述长明灯烧嘴17和粉煤工艺烧嘴18的物料进入所述气化室2；所述烧嘴座1上还设置有保护性气体压力平衡管16，用于平衡所述水冷壁保护筒体15内部与所述气化室2内部的压力；所述水冷壁保护筒体15的向火侧还设置有防火内衬；所述气化室2由水冷盘管形成，其内侧设置有水冷壁防火内衬，所述气化室2与所述壳体4之间留有距离以在二者之间形成环形缓冲空间；所述气化室2的底部设置有连通所述冷却室的下渣口6，用于合成气和熔渣下降至所述冷却室；所述下渣口6由水冷盘管形成，其内侧设置有水冷壁防火内衬；所述冷却室由所述下渣口6、渣水出口13以及两者之间的壳体4围成，所述冷却室内在所述下渣口下方由上至下依次同轴设置有内径相同的激冷环管7、雾化水喷淋装置8和下导管9，且三者依次固定连接，形成下降通道；所述激冷环管7的顶部固定于所述冷却室的顶部内壁上，与所述下渣口6相连通，用于对自所述下渣口6下降的合成气和熔渣进行激冷降温；所述雾化水喷淋装置8用于对经所述激冷环管7激冷降温后的合成气和熔渣进行喷雾降温，并形成渣水；所述下导管9的外侧下部同轴套设有上导管11，所述上导管11的下端低于所述下导管9的下端，所述下导管9和所述上导管11之间形成环形分离通道12，用于降温后的合成气通过；所述下导管9的外侧还同轴套设有旋分脱水器10，所述旋分脱水器10设置于所述环形分离通道12的顶端，用于使来自所述环形分离通道12的合成气旋流脱水；所述渣水出口13位于所述冷却室的底部，用于渣水输出；所述冷却室侧壁的上部设有合成气出口19、下部设有水浴入口20；所述合成气出口19用于将脱水后的合成气输出；所述水浴入口20用于向所述冷却室内通入水浴用水；其中，所述粉煤工艺烧嘴18和所述长明灯烧嘴17之间的距离与所述气化室2的直径之比为3:50；所述激冷环管7包括环形集水箱71、激冷水进水口72和布水环73；所述环形集水箱71通过其顶部固定于所述冷却室的顶部内壁上，且其顶部与其向火侧箱壁的上端形成出水口，用于其内的激冷水自所述出水口沿其向火侧箱壁的向火侧流出；所述激冷水进水口72以切向方向设置于所述环形集水箱71上，用于自切向方向向所述环形集水箱71内注入激冷水；所述激冷水进水口72有4个；所述环形集水箱71的顶端内径小于其向火侧箱壁内径，并在其向火侧箱壁的向火侧形成延伸端；所述布水环73垂直固定于所述延伸端的底部，并在所述向火侧箱壁的向火侧形成宽度为5mm的布水环隙74，以对来自所述环形集水箱71的激冷水进行环形分布并在所述向火侧箱壁的向火侧形成水膜；所述雾化水喷淋装置8包括喷淋固定管和自上而下设置于所述喷淋固定管上的2个喷淋单元，所述喷淋固定管通过其上端固定于所述激冷环管7的下端；所述喷淋单元包括喷淋进水管和10个雾化喷嘴，所述喷淋进水管的第一端在所述冷却室内固定于所述壳体4的内壁上，且设置有喷淋进水口，用于进水；所述喷淋进水管的第二端环绕设置于所述喷淋固定管的外侧，且所述10个雾化喷嘴在所述第二端的环绕部分间隔设置，用于使来自所述喷淋进水管的水经所述雾化喷嘴形成雾化水；所述喷淋固定管上对应所述雾化喷嘴的位置设置有喷孔，用于使来自所述雾化喷嘴的雾化水穿过所述喷孔喷入所述喷淋固定管内；所述雾化喷嘴与水平方向呈30°设置，且该夹角在水平方向以下；所述上导管11和所述下导管9的重叠部分与所述下导管9的长度比为2:3，所述上导管11和所述下导管9的重叠部分与所述上导管11的长度比为3:5；所述环形分离通道12的环隙宽度为150mm；所述上导管11为圆筒形导管；所述旋分脱水器10内设置有50个旋流板，分别在所述旋分脱水器10内均匀分散设置；所述旋流板为平板，所述旋流板与水平方向呈40°设置；所述下渣口6的顶端设有拱形凸顶结构，所述拱形凸顶结构的高度与所述下渣口6的长度之比为1:20；所述下渣口6的内径为800mm、长度为2000mm；所述下渣口6是以直径为30mm的水管盘制并在水管间密封焊接制成，所述下渣口6上的所述水冷壁防火内衬的厚度为10mm；所述水冷壁保护筒体15是以直径为30mm的水管盘制并在水管间密封焊接制成。所述水冷壁保护筒体15的直径为500mm、高度为1000mm；所述水冷壁保护筒体15中的所述防火衬里的厚度为10mm；所述气化室2上的所述水冷壁是以直径为30mm的水管盘制并在水管间密封焊接制成；所述气化室2上的所述水冷壁防火衬里3的厚度为10mm；所述气化室2的顶部和底部分别为圆锥形缩口结构；所述壳体4上的所述壳体防火衬里5的厚度为30mm；气化室2的内径为3200mm、高度为5500mm；冷却室的内径为3200mm、高度为6000mm。

采用该实施例1的气化炉，在投煤量为2000吨/天、气化操作压力为4.5MPa、气化操作温度为1350℃以及气化炉正常条件运行情况下，本实用新型气化炉的年平均运行周期可达到300天，气化效率可达到96％，碳转化率可达到99.5％。与相同条件下的单喷嘴顶置气化炉相比，平均运行周期至少提高50天，气化效率至少提高3％，碳转化率至少提高0.5％，以单台炉计，每年至少可实现增收300万元。

本实用新型的多烧嘴顶置式的气流床气化炉，气化效率高、开车过程简单、结构安全可靠、投资和运行成本低、运行寿命长，能够长周期安全稳定地运行；相对于烧嘴对置的气流床气化炉，本实用新型的多烧嘴顶置式的气流床气化炉，能够避免其顶部超温，且其气化室及下降管不容易损坏，气流床气化炉运行安全稳定、运行周期长。

Claims (16)

1.一种多烧嘴顶置式的气流床气化炉，其特征在于，

所述气流床气化炉包括壳体(4)以及由顶部至底部依次连通且同轴设置的烧嘴部、气化室(2)、冷却室和渣水出口(13)；所述烧嘴部和所述渣水出口(13)分别位于所述壳体(4)的顶端和底端，所述气化室(2)和所述冷却室分别设置于所述壳体(4)内；

所述烧嘴部包括烧嘴座(1)和烧嘴组合；所述烧嘴座(1)设置于所述气化室(2)的顶部；所述烧嘴组合包括长明灯烧嘴(17)和至少2个粉煤工艺烧嘴(18)；所述长明灯烧嘴(17)设置于所述烧嘴座(1)的中心，用于点火；所述至少2个粉煤工艺烧嘴(18)在所述烧嘴座(1)上分散环绕设置于所述长明灯烧嘴(17)外围，用于进料；所述烧嘴座(1)的底部设置有水冷壁保护筒体(15)，所述水冷壁保护筒体(15)的底部与所述烧嘴组合的向火端平齐并且在对应所述长明灯烧嘴(17)和粉煤工艺烧嘴(18)的位置分别设有开口，以便来自所述长明灯烧嘴(17)和粉煤工艺烧嘴(18)的物料进入所述气化室(2)；所述烧嘴座(1)上还设置有保护性气体压力平衡管(16)，用于平衡所述水冷壁保护筒体(15)内部与所述气化室(2)内部的压力；所述水冷壁保护筒体(15)的向火侧还设置有防火内衬；

所述气化室(2)由水冷盘管形成，其内侧设置有水冷壁防火内衬，所述气化室(2)与所述壳体(4)之间留有距离以在二者之间形成环形缓冲空间；所述气化室(2)的底部设置有连通所述冷却室的下渣口(6)，用于合成气和熔渣下降至所述冷却室；所述下渣口(6)由水冷盘管形成，其内侧设置有水冷壁防火内衬；

所述冷却室由所述下渣口(6)、渣水出口(13)以及两者之间的壳体(4)围成，所述冷却室内在所述下渣口下方由上至下依次同轴设置有内径相同的激冷环管(7)、雾化水喷淋装置(8)和下导管(9)，且三者依次固定连接，形成下降通道；所述激冷环管(7)的顶部固定于所述冷却室的顶部内壁上，与所述下渣口(6)相连通，用于对自所述下渣口(6)下降的合成气和熔渣进行激冷降温；所述雾化水喷淋装置(8)用于对经所述激冷环管(7)激冷降温后的合成气和熔渣进行喷雾降温，并形成渣水；所述下导管(9)的外侧下部同轴套设有上导管(11)，所述上导管(11)的下端低于所述下导管(9)的下端，所述下导管(9)和所述上导管(11)之间形成环形分离通道(12)，用于降温后的合成气通过；

所述下导管(9)的外侧还同轴套设有旋分脱水器(10)，所述旋分脱水器(10)设置于所述环形分离通道(12)的顶端，用于使来自所述环形分离通道(12)的合成气旋流脱水；

所述渣水出口(13)位于所述冷却室的底部，用于渣水输出；

所述冷却室侧壁的上部设有合成气出口(19)、下部设有水浴入口(20)；所述合成气出口(19)用于将脱水后的合成气输出；所述水浴入口(20)用于向所述冷却室内通入水浴用水。

2.根据权利要求1所述的气流床气化炉，其特征在于，所述粉煤工艺烧嘴(18)和所述长明灯烧嘴(17)之间的距离与所述气化室(2)的直径之比为(1-5):50。

3.根据权利要求1所述的气流床气化炉，其特征在于，所述激冷环管(7)包括环形集水箱(71)、激冷水进水口(72)和布水环(73)；

所述环形集水箱(71)通过其顶部固定于所述冷却室的顶部内壁上，且其顶部与其向火侧箱壁的上端形成出水口，用于其内的激冷水自所述出水口沿其向火侧箱壁的向火侧流出；

所述激冷水进水口(72)以切向方向设置于所述环形集水箱(71)上，用于自切向方向向所述环形集水箱(71)内注入激冷水；

所述环形集水箱(71)的顶端内径小于其向火侧箱壁内径，并在其向火侧箱壁的向火侧形成延伸端；所述布水环(73)垂直固定于所述延伸端的底部，并在所述向火侧箱壁的向火侧形成布水环隙(74)，以对来自所述环形集水箱(71)的激冷水进行环形分布并在所述向火侧箱壁的向火侧形成水膜。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的气流床气化炉，其特征在于，所述雾化水喷淋装置(8)包括喷淋固定管和自上而下设置于所述喷淋固定管上的1-4个喷淋单元，所述喷淋固定管通过其上端固定于所述激冷环管(7)的下端；

所述喷淋单元包括喷淋进水管和1-20个雾化喷嘴，所述喷淋进水管的第一端在所述冷却室内固定于所述壳体(4)的内壁上，且设置有喷淋进水口，用于进水；所述喷淋进水管的第二端环绕设置于所述喷淋固定管的外侧，且所述1-20个雾化喷嘴在所述第二端的环绕部分间隔设置，用于使来自所述喷淋进水管的水经所述雾化喷嘴形成雾化水；

所述喷淋固定管上对应所述雾化喷嘴的位置设置有喷孔，用于使来自所述雾化喷嘴的雾化水穿过所述喷孔喷入所述喷淋固定管内。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的气流床气化炉，其特征在于，所述上导管(11)和所述下导管(9)的重叠部分与所述下导管(9)的长度比为(8-12):15。

6.根据权利要求5所述的气流床气化炉，其特征在于，所述上导管(11)和所述下导管(9)的重叠部分与所述上导管(11)的长度比为(5-8):10。

7.根据权利要求5所述的气流床气化炉，其特征在于，所述上导管(11)的内径比所述下导管(9)的外径大200-400mm。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的气流床气化炉，其特征在于，

所述上导管(11)为直筒形导管，包括圆筒形导管和空心棱柱形导管；或者

所述上导管(11)为底部直径大于顶部直径的截锥形导管；或者

所述上导管(11)由至少2个不同结构的导管段依次配合连接而成；所述导管段包括圆筒形导管段、截锥形导管段和空心棱柱形导管段。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的气流床气化炉，其特征在于，所述旋分脱水器(10)内设置有至少1个旋流板。

10.根据权利要求9所述的气流床气化炉，其特征在于，所述旋流板有6-100个，且6-100个所述旋流板分别在所述旋分脱水器(10)内均匀分散设置，形成多个脱水通道。

11.根据权利要求9所述的气流床气化炉，其特征在于，所述旋流板为平板，所述旋流板与水平方向呈1-90°设置。

12.根据权利要求9所述的气流床气化炉，其特征在于，所述旋流板为弧形板，所述弧形板所对应的圆心角为90-180°，所述弧形板按照其所对应的弦与水平方向呈1-90°设置。

13.根据权利要求1-3中任一项所述的气流床气化炉，其特征在于，所述下渣口(6)的顶端设有拱形凸顶结构，所述拱形凸顶结构的高度与所述下渣口(6)的长度之比为(1-50):200。

14.根据权利要求13所述的气流床气化炉，其特征在于，所述下渣口(6)的内径为400-1500mm、长度为1000-3000mm。

15.根据权利要求13所述的气流床气化炉，其特征在于，所述水冷壁保护筒体(15)的内径为100-10000mm、高度为200-10000mm。

16.根据权利要求13所述的气流床气化炉，其特征在于，所述气化室(2)的顶部和底部分别为圆锥形缩口结构。

Images